(57)【要約】【課題】レンズ全長の小型化と広角化を図りつつ、像面湾曲と色収差が小さく良好な光学性能を有するズームレンズおよびこれを用いた撮像装置を提供すること。【解決手段】物体側より像側へ順に、負の第1レンズ群、正の屈折力の第2レンズ群を有し、広角端から望遠端へのズーミングに際し、各レンズ群の間隔が変化するズームレンズにおいて、第1レンズ群は、負レンズと正レンズからなり、第1レンズ群の正レンズの焦点距離をf1p、望遠端での全系の焦点距離fT、第1レンズ群の正レンズのd線に対する屈折率をN1p、第1レンズ群の正レンズのd線に対するアッベ数をν1pを適切に設定すること。【選択図】図１
2016191764.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体側より像側へ順に、負の第1レンズ群、正の屈折力の第2レンズ群を有し、
広角端から望遠端へのズーミングに際し、各レンズ群の間隔が変化するズームレンズにおいて、
該第1レンズ群は物体側より像側へ順に、負レンズと正レンズからなり、第1レンズ群の正レンズの焦点距離をf1p、望遠端での全系の焦点距離をfT、第1レンズ群の正レンズのd線に対する屈折率をN1p、第1レンズ群の正レンズのd線に対するアッベ数をν1pとしたとき、以下の条件式を満足することを特徴とするズームレンズ。
0.300  <     f1p/ft    <  1.350                      
1.400  <     N1p    <  1.800                     
5.0  <     ν1p    <   22.5                       
【請求項２】
該第1レンズ群の焦点距離をf1、該第2レンズ群の焦点距離をf2としたとき以下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。
1.200  ＜   | f1/f2 |   ＜ 2.000                     
【請求項３】
該第1レンズ群の負レンズの焦点距離をf1n、望遠端での全系の焦点距離をfwとしたとき以下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。
1.600 ＜   | f1n/fw |   ＜ 4.000
【請求項４】
該第1レンズ群の負レンズのd線に対する屈折率をN1n、d線に対するアッベ数をv1nとしたとき、以下の条件を満足することを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載のズームレンズ。
1.700   <    Nd1n      <  2.500                   
5.0    <    νd1n       <  50.0                    
【請求項５】
該第2レンズ群以降に、以下の条件を満足する負レンズが、少なくとも1枚含まれることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか一項に記載のズームレンズ。
0.250  ＜   | f2n/f1p |   ＜ 2.000
1.400  <     N2n      <  1.800                   
5.0   <     ν2n       <  30.0            
ただし、 f2nは、該第2レンズ群以降に含まれる負レンズの焦点距離
N2nは、該第2レンズ群以降に含まれる負レンズのd線に対する屈折率
v2nは、該第2レンズ群以降に含まれる負レンズのd線に対するアッベ数とする。
【請求項６】
該第2レンズ群は、正レンズと負レンズを接合し、全体として正の屈折力を有する接合レンズを少なくとも1枚含んで構成することを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか一項に記載のズームレンズ。
【請求項７】
該第2レンズ群に含まれる接合レンズの、正レンズのアッベ数をνcep、負レンズのアッベ数をνcenとするとき、以下の条件を満足することを特徴とする請求項６に記載のズームレンズ。
20.0   < νdcep - νdcen < 80.0
【請求項８】
該第2レンズ群は、3枚以下のレンズで構成することを特徴とする請求項１乃至請求項７の何れか一項に記載のズームレンズ。
【請求項９】
請求項１乃至請求項８の何れか一項に記載のズームレンズを有する撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ズームレンズおよびこれを用いた撮像装置に関し、例えばビデオカメラ、デジタルカメラなどに好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、固体撮像素子を用いたビデオカメラ、デジタルカメラ等の撮像装置の小型化と高機能化が進んでいる。そして、それに用いる光学系には、小型で広角かつ、高解像力のズームレンズが要求されている。
【０００３】
このような要求に応えるため、従来から様々なズームレンズが提唱されており、特許文献1、2に開示したような、物体側から、負正群が先行する構成にて、ズームレンズの小型化を実現した先行技術が知られている。
【０００４】
特許文献1には、銀塩カメラ換算焦点距離で29mm、ズーム比4.7倍程度、また、特許文献2には、銀塩カメラ換算焦点距離で23mm、ズーム比4.0倍程度の小型のズームレンズが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開2011-064933号公報
【特許文献２】特開2012-053222号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
負正群が先行するズームレンズにて、小型化と広角化を行うには、主に、第1レンズ群内の負レンズの焦点距離を短くすることが効果的である。しかし、単純に、1群内の負レンズの焦点距離を短くしてしまうと、変倍全域で像面彎曲が発生することや、軸上色収差が低下してしまい、高解像力のズームレンズを実現することが困難となる。
【０００７】
1群内の負レンズの焦点距離を短くしたことで発生する像面彎曲と軸上色収差を補正するには、対となる1群内の正レンズの焦点距離と材料選択を適切に行う必要がある。特に、1群内の負レンズの焦点距離を縮めたことで発生する色収差のキャンセルと負方向へのペッツバール和の増加を抑え、上記収差を補正するには、1群内の正レンズに低屈折率高分散材料を使用し、その焦点距離を適切に設定することが有効である。
【０００８】
特許文献1の実施例は、小型であるのもの、更に、1群内の負レンズの焦点距離を短くして広角化を図ろうとすると、像面彎曲の補正が困難となる。特許文献2の実施例は、小型広角化は実現できているものの、望遠端で十分な色収差補正を実現できているとは言えず課題を有する。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、負正群が先行するズームレンズ構成にて、第1レンズ群に使用する正レンズの焦点距離と材料を適切に設定することにより、小型広角でありながら、変倍全域で像面彎曲と色収差を補正した、良好な光学性能を有するズームレンズおよびこれを用いた撮像装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の目的を達成するために、本発明のズームレンズは、
物体側より像側へ順に、負の第1レンズ群、正の屈折力の第2レンズ群を有し、広角端から望遠端へのズーミングに際し、各レンズ群の間隔が変化するズームレンズにおいて、第1レンズ群は、負レンズと正レンズからなり、第1レンズ群の正レンズの焦点距離をf1p、望遠端での全系の焦点距離をfT、第1レンズ群の正レンズの屈折率をN1p、第1レンズ群の正レンズのアッベ数をν1pとしたとき以下の条件式を満足することことを特徴とする。  
【００１１】
0.300  <      f1p/ft   < 1.350                    (1) 
1.400  <      N1p      < 1.800                     (2) 
5.0  <       ν1p    < 22.5                       (3)
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、物体側から順に,負の第1レンズ群、正の第2レンズ群を有し、構成されたズームレンズにおいて、小型化と広角化を両立しながら、変倍全域に渡り像面湾曲と色収差が良好に補正されたズームレンズおよびこれを用いた撮像装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の数値実施例１のレンズ断面図
【図２】本発明の数値実施例１の広角端における収差図
【図３】本発明の数値実施例１の中間位置における収差図
【図４】本発明の数値実施例１の望遠端における収差図
【図５】本発明の数値実施例２のレンズ断面図
【図６】本発明の数値実施例２の広角端における収差図
【図７】本発明の数値実施例２の中間位置における収差図
【図８】本発明の数値実施例２の望遠端における収差図
【図９】本発明の数値実施例３のレンズ断面図
【図１０】本発明の数値実施例３の広角端における収差図
【図１１】本発明の数値実施例３の中間位置における収差図
【図１２】本発明の数値実施例３の望遠端における収差図
【図１３】本発明の数値実施例４のレンズ断面図
【図１４】本発明の数値実施例４の広角端における収差図
【図１５】本発明の数値実施例４の中間位置における収差図
【図１６】本発明の数値実施例４の望遠端における収差図
【図１７】本発明の数値実施例５のレンズ断面図
【図１８】本発明の数値実施例５の広角端における収差図
【図１９】本発明の数値実施例５の中間位置における収差図
【図２０】本発明の数値実施例５の望遠端における収差図
【図２１】本発明の数値実施例６のレンズ断面図
【図２２】本発明の数値実施例６の広角端における収差図
【図２３】本発明の数値実施例６の中間位置における収差図
【図２４】本発明の数値実施例６の望遠端における収差図
【図２５】本発明の撮像装置の要概略図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に本発明の好ましい実施形態を添付の図面に基いて詳細に説明する。
【００１５】
図1は本発明の実施例1のズームレンズの広角端（短焦点距離端）におけるレンズ断面図である。図2、図3、図4はそれぞれ実施例1のズームレンズの広角端、中間のズーム位置、望遠端（長焦点距離端）における収差図である。実施例1はズーム比5.30、開口比3.00〜7.10程度のズームレンズである。
【００１６】
図5は本発明の実施例2のズームレンズの広角端（短焦点距離端）におけるレンズ断面図である。図6、図7、図8はそれぞれ実施例2のズームレンズの広角端、中間のズーム位置、望遠端（長焦点距離端）における収差図である。実施例2はズーム比6.57、開口比3.10〜7.10程度のズームレンズである。
【００１７】
図9は本発明の実施例3のズームレンズの広角端（短焦点距離端）におけるレンズ断面図である。図10、図11、図12はそれぞれ実施例3のズームレンズの広角端、中間のズーム位置、望遠端（長焦点距離端）における収差図である。実施例3はズーム比5.72、開口比3.10〜7.10程度のズームレンズである。
【００１８】
図13は本発明の実施例4のズームレンズの広角端（短焦点距離端）におけるレンズ断面図である。図14、図15、図16はそれぞれ実施例4のズームレンズの広角端、中間のズーム位置、望遠端（長焦点距離端）における収差図である。実施例4はズーム比5.72、開口比3.10〜7.10  程度のズームレンズである。
【００１９】
図17は本発明の実施例5のズームレンズの広角端（短焦点距離端）におけるレンズ断面図である。図18、図19、図20はそれぞれ実施例5のズームレンズの広角端、中間のズーム位置、望遠端（長焦点距離端）における収差図である。実施例5はズーム比4.00、開口比3.10〜6.22 程度のズームレンズである。
【００２０】
図21は本発明の実施例6のズームレンズの広角端（短焦点距離端）におけるレンズ断面図である。図22、図23、図24はそれぞれ実施例6のズームレンズの広角端、中間のズーム位置、望遠端（長焦点距離端）における収差図である。実施例5はズーム比6.19、開口比3.10〜7.10程度のズームレンズである。
【００２１】
レンズ断面図において、Ｌｉは第ｉレンズ群を示し、ｉは物体側から像側への各レンズ群の順序を示している。ＳＰは開放Ｆナンバー（Ｆｎｏ）光束を決定（制限）する開口絞りの作用をするＦナンバー決定部材（以下「開口絞り」と呼ぶ）である。Ｇは光学フィルタ、フェースプレート、水晶ローパスフィルタ、赤外カットフィルタ等に相当する光学ブロックである。ＩＰは像面であり、ビデオカメラやデジタルスチルカメラの撮影光学系として使用する際にはＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の固体撮像素子（光電変換素子）の撮像面が置かれる。又、銀塩フィルム用カメラの撮影光学系として使用する際にはフィルム面に相当する感光面が置かれている。
【００２２】
収差図において、d、gは各々ｄ線及びg線、ΔＭ、ΔＳはメリディオナル像面、サジタル像面を表している。また、軸上および倍率色収差は、g線によって表している。
【００２３】
まず、本発明の特徴として、物体側から順に,負の第1レンズ群L1、正の第2レンズ群L2を有し、第1レンズ群が、負レンズL1nと正レンズL1pから構成されたズームレンズにおいて、以下の条件を満足することが好ましい。
【００２４】
0.300 <     f1p/ft      <  1.350                       (1)
1.400 <     N1p         <  1.800                       (2) 
5.0  <      ν1p        < 22.5                         (3) 
ただし、第1レンズ群の正レンズL1pの焦点距離をf1p、d線の屈折率をN1p、d線のアッベ数をν1p、望遠端での全系の焦点距離をfTとする。
【００２５】
第1レンズ群L1内を負正の2枚構成としたズームレンズにおいて、小型広角化のために、1群内の負レンズL1nの焦点距離を短くすると、ペッツバール和が負方向に増加し、変倍全域でオーバー方向の像面彎曲が発生する。負方向のペッツバール和の増加を抑え、像面彎曲を補正するには、1群に含まれる正レンズL1pの屈折力を強めつつ、屈折率を下げるのが有効である。
【００２６】
また、第1レンズ群L1内の負レンズL1nの焦点距離を短くした際に発生する望遠端の軸上色収差を補正するには、1群内の正レンズL1pの材料を高分散材料とすることが有効である。
【００２７】
条件式(1)は、第1レンズ群の正レンズL1pの焦点距離を規定する式である。上限を超えると、正レンズの屈折力が弱まり過ぎてしまうため、望遠端で、オーバー方向にg線の軸上色収差が発生することが課題となる。下限を超えると、正レンズの屈折力が強まり過ぎてしまい、変倍全域においてアンダー方向に像面湾曲が発生することが課題となる。
【００２８】
条件式(2)は、第1レンズ群の正レンズL1pの屈折率を規定する式である。上限を超えると、変倍全域で、オーバー方向に像面彎曲が発生することが課題となる。下限を超えると、正レンズの屈折率が下がり過ぎてしまい、条件式(1)の範囲の所望の焦点距離を得るためには、正レンズの曲率がきつくなり過ぎてしまい、広角端においてアンダー方向にg線の倍率色収差が発生することが課題となる。
【００２９】
条件式（3）は、第1レンズ群の正レンズL1pのアッベ数を規定する式である。上限を超えると、正レンズL1pの分散が小さくなりすぎてしまい、1群の負レンズL1nで発生する色収差をキャンセルするのに、正レンズL1pの屈折力が強まり過ぎてしまい、望遠端でコマ収差を補正することが困難となる。下限を超えた場合は、広角端において、オーバー方向にg線の倍率色収差が発生することが課題となる。
【００３０】
上記の(1)〜(3)の条件を満たすことによって本発明の課題である、小型広角でありながら、変倍全域で像面彎曲と色収差を補正した良好な光学性能を有するズームレンズを実現することが可能となる。
【００３１】
なお更に好ましくは、実施の形態の効果を大きくするために、条件式(1)〜(3)の範囲を以下の範囲に設定することが好ましい。
【００３２】
0.500   <     f1p/ft  < 1.350                     (1a)
1.500   <     N1p     < 1.750                     (2a) 
5.0    <     ν1p   <  22.0                        (3a) 
更に好ましくは、条件式(1a)〜(3a)の範囲を以下の範囲に設定することが好ましい。
【００３３】
0.800 <     f1p/ft    <  1.200                       (1b)
1.600  <     N1p      <   1.740                       (2b) 
5.0 <      ν1p       <  21.5                         (3b) 
更に、本発明のズームレンズは以下の条件を満足することが好ましい。
【００３４】
1.200  ＜   f1/f2       ＜     2.000                 （4）
1.600  ＜   | f1n/fw |   ＜   4.000                    (5)
1.700  <     N1n          <   2.500                  （6）
5.0   <     ν1n         <  50.0                     （7）
ただし、第1レンズ群L1の焦点距離をf1、第2レンズ群L2の焦点距離をf2、広角端での全系の焦点距離をfw、第1レンズ群の負レンズL1nの焦点距離をf1n、第1レンズ群の負レンズL1nのd線に対する屈折率をN1n、第1レンズ群の負レンズL1nのd線に対するアッベ数をν1nとする。
【００３５】
条件式（4）は第1レンズ群L1の焦点距離と第1レンズ群L2の焦点距離の関係を規定する式である。上限を超えると、第1レンズ群L1の焦点距離が第2レンズ群L2に対して長くなり過ぎてしまい、変倍全域でアンダー方向の像面彎曲が発生することが課題となる。また、広角端において1群の軸外光束の屈曲作用が弱くなり過ぎるため、第1レンズ群のレンズ径の増大を招き、小型化の点でも課題を有する。下限を超えると、第1レンズ群の焦点距離が縮まり過ぎてしまい、広角端において、オーバー方向に像面彎曲が発生することが課題となる。
【００３６】
条件式（5）は第1レンズ群の負レンズL1nの焦点距離と広角端での全系の焦点距離の関係を規定する式である。上限を超えると、第1レンズ群の負レンズL1nの焦点距離が長くなり過ぎてしまい、広角端でアンダー方向に、g線の倍率色収差が発生することが課題となる。下限を超えると、第1レンズ群の負レンズL1nの焦点距離が縮まり過ぎてしまい、ズーム全域でオーバー方向の像面彎曲が発生することが課題となる。
【００３７】
条件式（6）は、第1レンズ群の負レンズL1nの屈折率を規定する式である。上限を超えると、変倍全域で、アンダー方向に像面彎曲が発生することが課題となる。下限を超えると、負レンズL1nの屈折率が下がり過ぎることで、負レンズL1nの焦点距離を短くした際に曲率がきつくなり過ぎてしまい、望遠端においてコマ収差が発生することが課題となる。
【００３８】
条件式(7)は、第1レンズ群の負レンズL1nのアッベ数を規定する式である。上限を超えた場合は、広角端でアンダー方向にg線の倍率色収差が発生することが課題となる。下限を超えた場合、負レンズが高分散となり過ぎ、1群で発生する色収差を十分にキャンセルすることができず、望遠端でオーバー方向にg線の軸上色収差が発生することが課題となる。
【００３９】
条件式(2),(3)を満足する材料としては、N-ポリビニルカルバゾールなどの樹脂材料や、樹脂材料中に、ITOなどの無機ナノ微粒子を分散させて得られる樹脂混合体材料がある。
【００４０】
これらの樹脂をベースとした材料は、温度変化により屈折率、分散、形状が大きく変化するため、温度変化時の光学性能を保証したズームレンズ構成とする必要がある。本発明では、第2レンズ群L2以降に、以下の条件式(8),(9),(10)を満足した、樹脂、もしくは、樹脂混合体材料を用いた負レンズL2nを導入し、第1レンズ群の正レンズL1pと温度変化時の光学特性の変化をキャンセルさせることで、温度変化時の光学性能を保証している。
【００４１】
0.250 ＜   |f2n/f1p|     ＜ 2.000                  （8）
1.400＜      N2n         ＜1.800                   （9）
5.0＜      ν2n         ＜30.0                     （10）
ただし、負レンズL2nの焦点距離をf2n、d線の屈折率をN2n、アッベ数をν2nとする。
【００４２】
条件式（8）は、第1レンズ群の正レンズL1pと第2レンズ群以降に、含まれる負レンズL2nの焦点距離の比率を既定する式である。上限を超えると、正レンズL1pに対して負レンズL2nの屈折力が強まり過ぎてしまい、温度変化時に、オーバー方向にピント変動が発生し課題となる。下限を超えると、正レンズL1pに対して負レンズL1nの屈折力が弱まり過ぎてしまい、特に、温度変化時の広角端において、アンダー方向の周辺像面変動が発生し、課題となる。
【００４３】
条件式（9）は、負レンズL2nの屈折率を規定する式である。上限を超えると、負レンズL2nの屈折率が大きすぎるため、負レンズL2nの曲率が緩くなり過ぎることで、負レンズL2nの面に対する広角端のピントの敏感度が下がり過ぎてしまい、温度変化時に、正レンズL1pのピント変動を十分にキャンセルすることができず、広角端において、アンダー方向にピント変動が発生することが課題となる。下限を超えると、負レンズL2nの曲率がきつくなり過ぎることで、負レンズL2nの面に対する望遠端の球面収差の敏感度が上がり過ぎてしまい、温度変化時の負レンズL2nの形状変化で、望遠端においてオーバー方向の球面収差変動が大きくなることが課題となる。
【００４４】
条件式（10）は、負レンズL2nのアッベ数を規定する式である。上限を超えると、負レンズL2nの分散が小さすぎるため、温度変化時に、正レンズL1pの色収差変動を十分にキャンセルすることができず、広角端において、オーバー方向に倍率色収差変動が発生することが課題となる。下限を超えると、負レンズL2nの分散が大きすぎるため、温度変化時、望遠端において、オーバー方向のg線の軸上色収差変動が発生することが課題となる。
【００４５】
また、本発明の実施例2から6においては、第2レンズ群L2にて、L2で発生する軸上色収差をより補正するために、正レンズLcepと負レンズLcenの2枚からなる接合レンズを配置している。この接合レンズの正レンズLcepと負レンズLcenは以下の条件を満足している。
【００４６】
20.0   < νcep - νcen < 80.0                    （11）
ただし、正レンズLcepのアッベ数をνcep負レンズLcenのアッベ数をνcenとする。
【００４７】
条件式（11）は、接合レンズの正レンズLcepと負レンズLcenのd線のアッベ数差を規定する式である。上限を超えると、望遠端でオーバー側のg線の軸上色収差が大きくなってしまう。下限を超えると、正レンズLcepと負レンズLcenのアッベ数差が近すぎるため、ズーム全域の軸上色収差を補正するために、正レンズLcepと負レンズLcenの屈折力が強まり過ぎてしまい、ズーム全域でコマ収差を補正することが発生することが課題となる。
更に好ましくは、実施の形態の効果を大きくするために、条件式(4)〜(11)の範囲を以下の範囲に設定することが好ましい。
【００４８】
1.250  ＜   f1/f2       ＜ 2.000           （4a）
1.800  ＜   | f1n/fw |   ＜ 4.000                    （5a）
1.750  <     N1n      <  2.000                     （6a）
20.0   <     ν1n       <  50.0                      （7a）
0.280  ＜   |f2n/f1p|     ＜ 1.500                   （8a）
1.500  ＜    N2n      ＜1.750                      （9a）
5.0  ＜    ν2n      ＜28.0                         （10a）
30.0  <   νcep - νcen  < 80.0                        （11a）
次に、本発明のズームレンズの構成について、詳細を述べる。
【００４９】
まず、各実施例に共通の項目として、各実施例のズームレンズは、ズーミングに際して広角端に対して望遠端にて、第1レンズ群L1と第2レンズ群L2との間隔が狭まるよう、レンズ群が移動している。更に、広角端と比べて望遠端にて、第2レンズ群L2は物体側に位置している。また第1レンズ群L1は像側に凸状の軌跡にて移動している。ズーミング時の変倍作用は主に第2レンズ群L2の移動で実現される。ズーミングに伴うピント変動の補正は主に第1レンズ群の移動で実現される。
【００５０】
開口絞りＳＰは、第2レンズ群L2より物体側に配置している。開口絞りＳＰをこのように配置することにより、広角端において、開口絞りSPから、第1レンズ群L1までの間隔を近づけることができるため、第1レンズ群L1のレンズ径を小型化することができる。
【００５１】
第1レンズ群L1は、物体側から順に像側に凹面を向けた負レンズL1n、物体側に凸面を向けた正レンズL1pで構成し、前玉径の小型化と色収差補正を両立している。更に、負レンズL1nは高屈折率材料、正レンズL1pは低屈折率材料とすることで、1群を強めて小型広角化した際の、ペッツバール和の負方向への増加を抑え、ズーム全域の像面彎曲を補正している。また、正レンズL1pはアッべ数が小さい高分散材料として負レンズのアッべ数との差を十分取るように構成し、屈折力を増加させずに、望遠端の軸上色収差と広角端の倍率色収差を補正している。
【００５２】
上記の特徴を満たす正レンズL1pの材料としては、主に、N-ポリビニルカルバゾールなどの樹脂材料がある。または、樹脂材料中にITOなどの無機ナノ微粒子を分散させた樹脂混合体材料が該当する。表1に、本発明で使用した樹脂材料と無機ナノ微粒子の分散特性を示す。また、表2に、本実施例で使用した正レンズL1pの材料と分散特性を示す。なお、ナノ微粒子を分散させた樹脂混合体材料の分散特性N(λ)は、Drudeの式から導き出された次式で計算している。
N(λ)  = [1+V { Nnano(λ)2 - 1} + (1-V) {Np(λ)2-1} ]1/2
ここで、λは任意の波長、Nnanoはナノ微粒子の屈折率、Npは混合する樹脂材料の屈折率、Vは、樹脂材料の体積に対するナノ微粒子の総体積の分率である。
【００５３】
また、正レンズL1pを非球面とすることで、広角化と小型化の両立を図りながら広角側の像面湾曲、非点収差を良好に補正している。非球面については負レンズ側に設けても同様の効果が得られる。
【００５４】
各実施例では、第2レンズ群L2以降に、樹脂、もしくは、樹脂混合体材料を用いた負レンズL2nを導入し、第1レンズ群の正レンズL1pと温度変化時の光学特性の変化をキャンセルさせることで、温度変化時の光学性能を保証している。
【００５５】
次に、各実施例の特徴について述べる。
【００５６】
実施例1〜3は、負正正の3群構成からなっており、被写体距離によるピント変動の補正は、第1レンズ群L1もしくは第3レンズ群L3にて行われる。
【００５７】
実施例1の第2レンズ群L2は、正レンズと負レンズL2nの2枚から構成されている。これらの正負レンズのアッべ数差を十分取ることで、屈折力を増加させずに、変倍全域の軸上色収差を補正している。
【００５８】
実施例2と3の第2レンズ群L2は、正負の接合レンズ1枚と負レンズL2nの2枚から構成されている。接合レンズの正負レンズのアッべ数差を十分取ることで、屈折力を増加させずに、変倍全域の軸上色収差を補正している。
【００５９】
実施例1〜3の第3レンズ群L3は、正レンズ1枚で構成される。フォーカシングを第3レンズ群L3で行う場合には、駆動するレンズ群を軽量化できるため迅速なフォーカスができるというメリットがある。また、第3レンズ群L3の正レンズに非球面を使用することで、望遠端の像面湾曲、非点収差を良好に補正している。
【００６０】
実施例4は、負正正正の4群構成からなっており、被写体距離によるピント変動の補正は、第1レンズ群L1もしくは第3レンズ群L3にて行われる。
【００６１】
実施例4の第2レンズ群L2は、正負の接合レンズ1枚と負レンズL2nの2枚から構成されている。接合レンズの正負レンズのアッべ数差を十分取ることで、屈折力を増加させずに、変倍全域の軸上色収差を補正している。
【００６２】
実施例4の第3レンズ群L3は、正レンズ1枚で構成される。フォーカシングを第3レンズ群L3で行う場合には、駆動するレンズ群を軽量化できるため迅速なフォーカスができるというメリットがある。また、第3レンズ群L3の正レンズに非球面を使用することで、望遠端の像面湾曲、非点収差を良好に補正している。
【００６３】
実施例4の第4レンズ群L4は、正レンズ1枚で構成される。第4レンズ群L4を固体撮像素子の近傍に、配置することにより、固体撮像素子への入射角度を抑える役割を果たしている。
【００６４】
実施例5は、負正の2群構成からなっており、被写体距離によるピント変動の補正は第1レンズ群L1にて行われる。
【００６５】
実施例5の第2レンズ群L2は、正負の接合レンズ1枚と負レンズL2nの2枚から構成されている。接合レンズの正負レンズのアッべ数差を十分取ることで、屈折力を増加させずに、変倍全域の軸上色収差を補正している。
【００６６】
実施例6は、負正負正の4群構成からなっており、被写体距離によるピント変動の補正は、第1レンズ群L1もしくは第3レンズ群L3もしくは第4レンズ群L4にて行われる。
実施例6の第2レンズ群L2は、正負の接合レンズ1枚で構成されている。接合レンズの正負レンズのアッべ数差を十分取ることで、屈折力を増加させずに、変倍全域の軸上色収差を補正している。
【００６７】
実施例6の第3レンズ群L3では、負レンズL2n、1枚のみで構成し、ズーミング時に、第2レンズ群L2と独立に移動し、望遠端で、L2と間隔を空ける移動することで、変倍を高めている。
【００６８】
実施例6の第4レンズ群L4は、正レンズ1枚で構成される。フォーカシングを第4レンズ群L4で行う場合には、駆動するレンズ群を軽量化できるため迅速なフォーカスができるというメリットがある。また、第4レンズ群L4の正レンズに非球面を使用することで、望遠端の像面湾曲、非点収差を良好に補正している。
【００６９】
なお各実施例では任意のレンズ群を光軸と垂直な方向に移動させて手ぶれ補正を行うことが可能である。
【００７０】
さらに、本発明が提案するズームレンズは、歪曲収差と倍率色収差を含んだ電気信号を画像処理によって補正するシステムと合わせて使用することにより、全ズーム領域でさらに高い性能を達成することができる。
【００７１】
次に本発明の各実施例の数値実施例を示す。各数値実施例において、ｉは物体側からの面の順序を示し、Ｒiはレンズ面の曲率半径、Ｄiは第i面と第i+1面との間のレンズ肉厚および空気間隔、Ｎdi、νdiはそれぞれｄ線に対する屈折率、アッベ数を示す。また、もっとも像側の２面は水晶ローパスフィルタ、赤外カットフィルタ等のフィルタ部材である。
【００７２】
各数値実施例において使用する記号の意味は次に示すとおりである。
【００７３】
数値実施例においてＲｉは物体側より順に第ｉ番目のレンズ面の曲率半径、Ｄｉは物体側より順に第ｉ番目のレンズ厚及び空気間隔、Ｎｉとνｉは各々物体側より順に第ｉ番目のレンズのガラスのｄ線に対する屈折率、アッベ数である。又前述の各条件式と数値実施例の関係を表１に示す。
【００７４】
非球面形状は光軸方向にＸ軸、光軸と垂直方向にＨ軸、光の進行方向を正としＲを近軸曲率半径、Kを円錐定数、A4，A6，A8を各々非球面係数としたとき
【００７５】
【数１】
2016191764.tif 000003
【００７６】
なる式で表している。また、［e+X］は［×10＋ｘ］を意味し、［e-X］は［×10-ｘ］を意味している。非球面は面番号の後に*を付加して示す。
【００７７】
［数値実施例1］
単位 mm
面データ
面番号       r        d      nd         vd       
1        -60.000    0.50   1.78590    44.2      
2          8.267    1.40                        
3*        11.122    2.00   1.69591    17.7       
4*        24.860   (d4)                         
5(絞り)    ∞      -0.30                         
6*         4.671    1.71   1.62263    58.2       
7*       -13.687    0.30                          
8*         5.814    1.00   1.63550    23.9        
9*         2.477   (d9)                         
10*      -115.726    1.65   1.53110    55.9        
11*       -10.174   (d11)                          
12          ∞       1.00   1.51633    64.1       
13          ∞                    
像面        ∞   
非球面データ
第3面
K =-1.17583e+000  A 4=-9.81933e-005  A 6=-5.03160e-006  A 8=-4.11267e-008  A10= 9.16812e-010  A12= 4.13756e-011  
第4面
K =-9.54813e+000  A 4=-2.28315e-004  A 6=-5.53779e-006  A 8=-1.86540e-009  A10= 3.43606e-010  A12= 3.05805e-011  
第6面
K = 1.54771e-001  A 4=-4.04906e-004  A 6= 3.70348e-005  A 8=-1.10552e-005  
第7面
K =-1.19407e+001  A 4= 1.77348e-003  A 6=-2.01717e-004  A 8= 3.83188e-006  
第8面
K =-6.30272e+000  A 4=-2.22135e-003  A 6=-1.21428e-004  A 8= 1.30318e-005  
第9面
K =-6.55071e-001  A 4=-8.77728e-003  A 6= 7.38091e-004  A 8=-7.32192e-006  
第10面
K = 5.05580e-004  A 4=-7.59098e-005  A 6= 6.04990e-007  A 8=-2.65324e-008  A10=-9.07371e-009  
第11面
K =-2.61469e-001  A 4= 7.97574e-005  A 6=-1.61004e-006  A 8=-1.04753e-007  A10=-4.04619e-009  
各種データ
ズーム比      5.30 
焦点距離       5.03    15.52    26.64      
Fナンバー      3.00     5.60     7.10      
画角          30.83    14.02     7.49      
レンズ全長    37.82    32.16    38.95      
BF             0.31     0.31     0.31     
d 4           20.01     4.43     1.30    
d 9            4.36    14.74    25.13     
d11            3.88     3.42     2.95      
ズームレンズ群データ
群  始面    焦点距離  
1    1     -14.34        
2    5      10.60        
3   10      20.89       
単レンズデータ
レンズ  始面  焦点距離
1       1     -9.22
2       3     27.29
3       6      5.80
4       8     -7.69
5      10     20.89
［数値実施例2］
単位 mm
面データ
面番号       r        d      nd         vd      
1       -486.282    0.50   1.80400    46.6       
2          7.465    1.88                         
3*         9.600    1.80   1.70433    15.5       
4*        15.285    (d4)                          
5(絞り)    ∞      -0.30                          
6*         6.644    2.20   1.76802    49.2        
7        -11.318    1.00   1.92286    18.9        
8        -18.442    0.28                          
9*         6.258    1.00   1.63550    23.9        
10*         3.203   (d10)                          
11*       -23.272    1.65   1.53110    55.9        
12*        -7.970   (d12)                         
13          ∞       1.00   1.51633    64.1       
14          ∞                          
像面        ∞   
非球面データ
第3面
K =-6.90323e-001  A 4=-1.29571e-004  A 6=-1.45685e-006  A 8=-2.37513e-008  A10= 3.19287e-010  A12= 7.14197e-011  
第4面
K =-6.35894e+000  A 4=-1.24093e-004  A 6=-3.08168e-006  A 8=-3.89277e-008  A10= 1.32092e-009  A12= 5.44551e-011  
第6面
K =-9.29547e-002  A 4=-2.32813e-004  A 6=-1.50225e-005  A 8=-1.23132e-007  
第9面
K =-1.85796e+000  A 4=-2.91853e-003  A 6= 1.54609e-004  A 8=-2.32766e-006  
第10面
K =-1.49580e-001  A 4=-5.34622e-003  A 6= 1.98874e-004  A 8=-1.85765e-005  
第11面
K =-2.63208e+001  A 4= 1.28624e-005  A 6=-8.33149e-005  A 8= 7.87746e-006  A10=-2.82986e-007  
第12面
K =-2.38190e+000  A 4= 2.82219e-004  A 6=-9.47334e-005  A 8= 7.31629e-006  A10=-2.28811e-007  
各種データ
ズーム比      6.57 
焦点距離       4.76    17.31    31.25     
Fナンバー      3.10     5.00     7.10      
画角          33.93    12.62     7.07      
像高           3.20     3.88     3.88      
レンズ全長    38.11    34.98    44.74      
BF             0.31     0.31     0.31      
d 4           18.82     3.28     0.63     
d10            3.63    16.96    30.28   
d12            4.35     3.43     2.52      
ズームレンズ群データ
群  始面    焦点距離    
1    1     -12.90               
2    5      10.30                
3   11      22.00               
単レンズデータ
レンズ  始面  焦点距離
1       1     -9.14
2       3     32.41
3       6      5.76
4       7    -34.04
5       9    -11.83
6      11     22.00
［数値実施例3］
単位 mm
面データ
面番号       r        d      nd         vd      
1       -112.378    0.50   1.77250    49.6      
2          7.316    1.65                        
3*        11.400    2.30   1.63465    21.0       
4*        32.128   (d4)                         
5(絞り)    ∞      -0.30                          
6*         8.122    2.20   1.76802    49.2        
7        -10.568    1.00   1.92286    18.9        
8        -17.453    0.28                          
9*         4.725    1.00   1.63550    23.9        
10*         2.899   (d10)                         
11*       362.364    1.65   1.53110    55.9       
12*       -12.054   (d12)                          
13          ∞       1.00   1.51633    64.1       
14          ∞                          
像面        ∞   
非球面データ
第3面
K =-2.17475e-001  A 4=-1.47189e-005  A 6=-3.32394e-006  A 8= 4.08635e-008  A10=-1.44736e-010  A12= 5.74362e-011  
第4面
K =-7.21285e+000  A 4=-1.93352e-004  A 6=-3.61926e-006  A 8=-5.55168e-008  A10= 3.89750e-009  A12=-3.45233e-011  
第6面
K =-2.65899e-001  A 4=-3.48171e-004  A 6=-1.54283e-005  A 8= 2.51562e-007  
第9面
K =-6.35458e-001  A 4=-2.01758e-003  A 6= 1.14562e-004  A 8=-1.12410e-006  
第10面
K =-3.81400e-001  A 4=-3.96137e-003  A 6= 1.20940e-004  A 8=-1.15466e-005  
第11面
K =-5.38312e+005  A 4= 2.19529e-004  A 6=-8.76682e-006  A 8= 1.03777e-006  A10=-4.15660e-008  
第12面
K =-2.30537e+000  A 4= 1.43604e-004  A 6= 8.50550e-007  A 8= 4.17761e-007  A10=-2.84768e-008  
各種データ
ズーム比      5.72 
焦点距離       4.80    15.81    27.46      
Fナンバー      3.10     5.00     7.10       
画角          33.69    13.78     8.03   
レンズ全長    41.61    35.53    43.57      
BF             0.30     0.30     0.30     
d 4           21.19     3.85     0.63     
d10            4.78    16.52    28.27     
d12            4.05     3.57     3.09      
ズームレンズ群データ
群  始面    焦点距離    
1    1     -14.03        
2    5      11.20         
3   11      22.00       
単レンズデータ
レンズ  始面  焦点距離
1       1     -8.88
2       3     26.69
3       6      6.30
4       7    -31.20
5       9    -15.00
6      11     22.00
［数値実施例4］
単位 mm
面データ
面番号       r        d      nd         vd     
1       -118.688    0.50   1.76802    49.2     
2          7.378    1.83                        
3*        12.078    2.30   1.63465    21.0      
4*        34.362   (d4)                        
5(絞り)    ∞      -0.30                          
6*         8.074    2.20   1.76802    49.2       
7        -10.643    1.00   1.92286    18.9       
8        -17.443    0.28                          
9*         4.535    1.00   1.63550    23.9       
10*         2.785   (d10)                         
11*       870.110    1.65   1.53110    55.9       
12*       -12.149   (d12)                         
13*       -10.000    1.30   1.53110    55.9       
14*        -9.000    1.83                          
15          ∞       1.00   1.51633    64.1       
16          ∞                    
像面        ∞   
非球面データ
第3面
K =-2.63584e-001  A 4=-1.96612e-005  A 6=-3.39300e-006  A 8= 3.68668e-008  A10=-2.27820e-010  A12= 5.43821e-011  
第4面
K =-7.74434e+000  A 4=-1.94921e-004  A 6=-3.72641e-006  A 8=-5.95520e-008  A10= 3.78729e-009  A12=-3.19550e-011  
第6面
K =-3.20963e-001  A 4=-3.53660e-004  A 6=-1.44675e-005  A 8= 2.70872e-007  
第9面
K =-6.40697e-001  A 4=-2.02400e-003  A 6= 1.03015e-004  A 8=-8.42547e-007  
第10面
K =-4.03813e-001  A 4=-4.10570e-003  A 6= 1.02588e-004  A 8=-1.34699e-005  
第11面
K =-8.13782e+008  A 4= 2.19221e-004  A 6=-1.63224e-005  A 8= 1.24883e-006  A10=-5.22094e-008  
第12面
K =-3.49561e+000  A 4= 1.70646e-004  A 6=-2.08821e-005  A 8= 9.33984e-007  A10=-4.53327e-008  
第13面
K = 9.17902e-004  A 4= 1.19517e-005  A 6=-1.32441e-006  A 8=-2.58300e-007  A10=-2.80274e-009  
第14面
K =-3.06575e-001  A 4= 7.32257e-005  A 6= 1.23938e-006  A 8= 1.11112e-007  A10=-5.72201e-009  
各種データ
ズーム比      5.72 
焦点距離       4.82    15.88    27.59    
Fナンバー      3.10     5.00     7.10      
画角          33.56    13.71     7.99     
レンズ全長    42.82    35.91    43.54     
BF             0.31     0.31     0.31    
d 4           21.69     3.83     0.52      
d10            4.64    16.08    27.52     
d12            1.59     1.09     0.59      
ズームレンズ群データ
群  始面    焦点距離  
1    1     -14.10         
2    5      11.20         
3   11      22.57         
4   13     116.79         
単レンズデータ
レンズ  始面  焦点距離
1       1     -9.03
2       3     28.21
3       6      6.30
4       7    -31.83
5       9    -14.59
6      11     22.57
7      13    116.79
［数値実施例5］
単位 mm
面データ
面番号       r        d      nd         vd       
1         84.965    0.50   1.85000    40.0       
2          7.179    1.82                        
3*        11.200    2.30   1.63761    20.0      
4*        30.000   (d4)                         
5(絞り)    ∞      -0.30                          
6*         9.910    2.20   1.76802    49.2        
7         -9.171    1.00   1.92286    18.9       
8        -19.001    0.28                        
9*         4.716    1.00   1.63550    23.9        
10*         3.631   (d10)                          
11          ∞       1.00   1.51633    64.1       
12          ∞                      
像面        ∞   
非球面データ
第3面
K =-1.09578e+000  A 4= 7.23039e-006  A 6=-5.59510e-006  A 8=-1.12670e-008  A10= 1.27868e-010  A12= 1.19538e-010  
第4面
K =-4.91141e+000  A 4=-1.86562e-004  A 6=-7.85610e-006  A 8=-3.66969e-008  A10= 4.31517e-009  A12=-2.28135e-012  
第6面
K =-1.50683e+000  A 4=-6.41482e-004  A 6= 1.00694e-005  A 8= 2.14098e-007  
第9面
K =-7.03877e-002  A 4= 3.50322e-003  A 6= 3.67687e-005  A 8= 1.39010e-005  
第10面
K = 7.55383e-001  A 4= 1.86777e-003  A 6=-1.12014e-007  A 8=-5.61807e-006  
各種データ
ズーム比      4.00 
焦点距離       5.11    12.78    20.46    
Fナンバー      3.10     4.66     6.22    
画角          32.04    16.86    10.73      
レンズ全長    44.63    31.34    32.10   
BF             0.30     0.30     0.30     
d 4           24.32     5.59     0.91     
d10           10.20    15.65    21.09      
ズームレンズ群データ
群  始面    焦点距離  
1    1     -15.00        
2    5      10.64         
単レンズデータ
レンズ  始面  焦点距離
1       1     -9.25
2       3     26.76
3       6      6.53
4       7    -20.19
5       9    -38.70
［数値実施例6］
単位 mm
面データ
面番号       r        d      nd         vd       
1       -127.322    0.50   1.76802    49.2       
2          7.808    1.64                        
3*        12.100    2.30   1.64616    18.9       
4*        27.101   (d4)                         
5(絞り)    ∞      -0.30                         
6*         7.902    2.20   1.76802    49.2        
7        -12.205    1.00   1.92286    18.9        
8        -21.443   (d8)                         
9*         4.964    1.00   1.63550    23.9       
10*         3.077   (d10)                          
11*       673.531    1.65   1.53110    55.9        
12*       -11.880   (d12)                         
13          ∞       1.00   1.51633    64.1       
14          ∞                         
像面        ∞   
非球面データ
第3面
K =-5.26430e-001  A 4=-4.33728e-005  A 6=-3.22554e-006  A 8= 3.04772e-008  A10=-1.70073e-010  A12= 4.86657e-011  
第4面
K =-5.28246e+000  A 4=-1.88854e-004  A 6=-3.75750e-006  A 8=-4.49425e-008  A10= 3.76478e-009  A12=-2.89873e-011  
第6面
K =-5.38088e-002  A 4=-2.91492e-004  A 6=-1.40193e-005  A 8= 2.68564e-007  
第9面
K =-4.99244e-001  A 4=-1.80217e-003  A 6= 8.64093e-005  A 8=-8.56918e-007  
第10面
K =-2.70870e-001  A 4=-3.42817e-003  A 6= 7.24391e-005  A 8=-1.03078e-005  
第11面
K =-8.88117e+007  A 4=-4.21347e-005  A 6= 7.69641e-006  A 8= 8.31846e-007  A10=-9.53434e-009  
第12面
K =-7.80254e-001  A 4= 5.98058e-005  A 6= 9.42622e-006  A 8= 5.22266e-007  A10= 3.08219e-009  
各種データ
ズーム比      6.19 
焦点距離       4.85    16.90    30.00   
Fナンバー      3.10     5.00     7.10    
画角          33.42    12.91     7.36      
レンズ全長    43.51    36.97    45.66    
BF             0.30     0.30     0.30      
d 4           22.57     3.98     0.63    
d 8            0.17     0.40     0.62      
d10            5.55    17.78    30.01   
d12            3.92     3.52     3.11    
ズームレンズ群データ
群  始面    焦点距離  
1    1     -14.03         
2    5       8.20         
3    9     -16.04         
4   11      22.00         
単レンズデータ
レンズ  始面  焦点距離
1       1     -9.56
2       3     31.91
3       6      6.56
4       7    -32.38
5       9    -16.04
6      11     22.00
表1に、本発明で使用した樹脂材料と無機ナノ微粒子の分散特性を示す。また、表2に、本発明の実施例で使用した正レンズL1pの材料と分散特性を示す。ただし、本発明で使用できる樹脂材料と樹脂混合材料は、表2に限定されず、条件を満足するものであれば良い。
【００７８】
【表１】
2016191764.tif 000004
【００７９】
【表２】
2016191764.tif 000005
【００８０】
前述の各条件式と数値実施例における諸数値の関係を表3に示す。
【００８１】
【表３】
2016191764.tif 000006
【００８２】
次に本発明のズームレンズを撮影光学系として用いたデジタルカメラ（光学機器）の実施形態を、図25を用いて説明する。図25において、20はデジタルカメラ本体、21は上述の実施形態のズームレンズによって構成された撮影光学系、22は撮影光学系21によって被写体像を受光するＣＣＤ等の撮像素子、23は撮像素子22が受光した被写体像を記録する記録手段、24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。
【００８３】
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22上に形成された被写体像が表示される。25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。
【００８４】
このように本発明のズームレンズをデジタル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。
【符号の説明】
【００８５】
Ｌｉ  第ｉレンズ群、ＳＰ  Ｆナンバー決定部材、Ｇ  光学ブロック、
ＩＰ  像面
【図１】
2016191764.tif 000007
【図２】
2016191764.tif 000008
【図３】
2016191764.tif 000009
【図４】
2016191764.tif 000010
【図５】
2016191764.tif 000011
【図６】
2016191764.tif 000012
【図７】
2016191764.tif 000013
【図８】
2016191764.tif 000014
【図９】
2016191764.tif 000015
【図１０】
2016191764.tif 000016
【図１１】
2016191764.tif 000017
【図１２】
2016191764.tif 000018
【図１３】
2016191764.tif 000019
【図１４】
2016191764.tif 000020
【図１５】
2016191764.tif 000021
【図１６】
2016191764.tif 000022
【図１７】
2016191764.tif 000023
【図１８】
2016191764.tif 000024
【図１９】
2016191764.tif 000025
【図２０】
2016191764.tif 000026
【図２１】
2016191764.tif 000027
【図２２】
2016191764.tif 000028
【図２３】
2016191764.tif 000029
【図２４】
2016191764.tif 000030
【図２５】
2016191764.tif 000031