JP2018189865A

JP2018189865A - ズームレンズ

Info

Publication number: JP2018189865A
Application number: JP2017093486A
Authority: JP
Inventors: 伊藤　良紀; Yoshiaki Ito; 良紀伊藤
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2017-05-10
Filing date: 2017-05-10
Publication date: 2018-11-29

Abstract

【課題】大型センサを有するデジタルカメラに好適な小型化を実現しつつ、各レンズ群の構成と、高屈折率低分散の硝材を適切配置したズームレンズを提供すること。【解決手段】物体側より負の第１レンズ群、正の第２レンズ群、負の第３レンズ群からなり各群の空気間隔を変化させて変倍を行うズームレンズにおいて、広角端から望遠端への変倍時前記第１レンズ群と前記第２レンズ群は群間隔が狭まるように移動し、前記第２レンズ群は、物体側より正の２１レンズ、正の２２レンズ、負の２３レンズ、正の２４レンズの４枚のレンズを有すると共に以下の条件式を満足するズームレンズ。式１・・−１．２２＜（Ｒ２３２＋Ｒ２４１）／（Ｒ２３２−Ｒ２４１）＜−０．１５、式２・・ｎ２ｐ＞−０．００７３×ν２ｐ＋２．１１、式３・・１．５＜ｎ２ｐ＜１．８５、磁気４・・６５＜ν２Ｐ＜９７、Ｒ２３２；２３レンズの像側Ｒ、Ｒ２４１；２４レンズの物側Ｒ、ｎ２ｐ；第２４レンズの屈折率、ν２ｐ；第２４レンズのアッベ数【選択図】図１

Description

本発明はデジタルスチルカメラ等に好適な小型で高倍率を有するズームレンズに関し、特に所定の変倍比を確保すると共に、収納状態でレンズ全長の短縮化を図った携帯性に優れたズームレンズに関する。

近年、電子撮像素子を用いたデジタルスチルカメラ、ビデオカメラ等の撮像装置において、広画角かつ高変倍比であることは勿論、被写界深度の浅さを作画の表現方法に活かし、主要被写体を背景から浮き立たせる、所謂ボケ表現に対する要望がある。

従来、電子撮像素子はシェーディング等に対応するため、光学系に対しテレセントリック性を要求してきた。ゆえに、特にカメラの小型化が求められるコンパクトデジタルカメラに用いられる光学系は、センササイズを１／２．３型〜１／１．７型程度と小型とすることで、光学系のテレセントリック性とカメラ小型化を両立してきた。このとき用いられる撮像光学系は、実焦点距離が短いレンズとなるため、撮影画像は被写界深度が深い画像となる。

光学系のテレセントリック性を維持したまま、センササイズを大型化しようとすると撮像光学系の大型化も不可避であり、デジタルカメラにおいて幅広くボケ表現を作画に活かしたい場合は、交換レンズシステム等大型の撮像装置を用いることが一般的であった。

また、電子撮像素子を用いるコンパクトデジタルスチルカメラでは、センサ出力から被写体のコントラストを算出し合焦動作を行うのが一般的である。このとき、コントラストのピーク位置をサーチするため、フォーカスレンズを微小駆動する必要があるため、迅速な合焦動作のために、フォーカス群の小型軽量化が求められている。

光学系の小型化を維持しつつ、大型の撮像素子に対応する光学系として、物体側から順に、負、正、負の屈折力の３つのレンズ群にて構成するズームレンズが知られている（特許文献１〜２）。この負群先行型の３群ズームレンズでは、第２レンズ群と第３レンズ群の配置を強い望遠型の配置とすることで、バックフォーカスを短縮し、光学系の全長小型化を実現している。

また近年、電子撮像素子を用いた撮像装置において、光学系の有する歪曲収差をデジタル処理で補正する技術が知られている。また。大型の電子撮像素子において、オンチップマイクロレンズ配置の最適化により、センサへの光線入射角許容幅を拡大する技術が知られている。

一方、近年、一般の光学ガラスでは実現できない高い硬度とヤング率とを有し、かつ高屈折率で低分散の光学ガラスが知られている（特許文献３）。この光学ガラスは、無容器凝固法を利用し、酸化アルミニウム（アルミナ（Ａｌ２Ｏ３））を主要な成分とする組成を適切に設定することで高屈折率かつ低分散の光学ガラスを実現している。

特開平０５−０９３８６６号公報特開２００６―１１９１９３号公報ＷＯ２０１０−０７１１４３号公報

特許文献１の各実施例では半画角３５°程度から３倍程度の変倍比を有するズームレンズが開示されている。特許文献１に開示されているズームレンズは、銀塩フィルムカメラに用いられる光学系であり、広角端から望遠端にかけて、歪曲収差を±５％程度に光学的に補正している。歪曲収差の補正に関しては、第１レンズ群で発生する負の歪曲収差を、第３レンズ群で発生する正の歪曲収差で相殺する構成としている。

ここで各実施例においては、前玉径の小型化を実現するため第１レンズ群の屈折力が強い配置をとっており、とくに広角端において像面彎曲の補正が困難である。また、歪曲収差を補正するため、第３レンズ群も強い屈折力で配置しなければならないため、ズーム全域での収差補正が困難である。

特許文献２の負正負の３群ズーム実施例では、半画角３０°程度から２倍程度の変倍比を有するズームレンズが開示されている。特許文献２に開示されているズームレンズは、小型のセンサに対応した超小型光学系であり、広角端においてバックフォーカスを極端に詰めることで光学系の小型化を実現している。ここで、レンズ群の中で小型な第３レンズ群をフォーカス群とした場合、バックフォーカスが短すぎるため広角端においてフォーカス群の移動量の確保が困難である。また、第３レンズ群が広角端において像面近傍に配置されるため、大型のセンササイズに比例倍した場合、最終玉の径が大型化してしまう。

特許文献１，２の様な負、正、負タイプは第２群のパワーがきつくなる傾向がありＦｎｏを明るくする事が難しく広角端でＦ２．８程度の明るさが限界であった。

又、近年のオンチップマイクロレンズ配置の最適化により、センサへの光線入射角許容幅が拡大しているので、参考文献で開示されている様な像面側のレンズが負レンズを配したセンサ入射角の大きい光学系でもシェーディングをある程度抑える事が可能になった。

これらの光学系においてはＦｎｏ光束を決める絞り或いは光束制限部材の近傍において複数の正レンズを配する事構成によりレンズの前側及び後側に負レンズを配し、広画角でありながら中心から周辺まで良好な収差補正を行っている。

これらの光学系では絞り或いは光束制限部材の近傍に配する正レンズに低分散の光学材料を用いる事により軸上色収差、周辺部の色フレアーの補正を行っている。光学系の仕様を明るいＦｎｏを確保した場合、正レンズの径がある程度必要になる為、コバを確保する為レンズの中心肉厚を大きくする必要がある為、光学系全体が大型化する傾向があった。

一般に光学ガラスは、屈折率を縦軸に上方向が大きな値となるように、アッベ数を横軸に左方向に大きな値となるように取ったグラフ（以下「ｎｄ−νｄ図」）上にマッピングさせると、ほぼいくつかの直線に沿って分布することが知られている。また、一般に光学ガラスの屈折率が大きくなると、アッベ数は小さくなり、分散が大きくなる特性がある。

一方、特許文献３では、無容器凝固法を利用した製法により屈折率とアッベ数の関係が、前述のｎｄ−νｄ図において通常の光学ガラスとは異なる領域に存在する光学ガラスが開示されている。これらは一般の光学ガラスに比べ、高い屈折率でありながらアッベ数が大きく低分散な光学ガラスとして知られている。このような性質を有する光学ガラスを撮像光学系に利用することで、収差補正及び光学系全体の小型化に有利となる。高い光学性能と小型化を達成するためには、前述の様な硝材や各レンズの屈折力、レンズ構成等を適切に設定することが重要になってくる。

本発明の目的は、負、正、負の３群構成により、大型センサに対応する光学系の小型化と大口径化を実現しつつ、各レンズ群の構成と屈折力配置を適切に設定し、高屈折率低分散の硝材を適切配置した電子撮像素子に好適なズームレンズを提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明に係るズームレンズは、
物体側より負の第１レンズ群、正の第２レンズ群、負の第３レンズ群からなり各群の空気間隔を変化させて変倍を行うズームレンズにおいて、広角端から望遠端への変倍時前記第１レンズ群と前記第２レンズ群は群間隔が狭まるように移動し、前記第２レンズ群は、物体側より正の２１レンズ、正の２２レンズ、負の２３レンズ、正の２４レンズの４枚のレンズを有することである。

−１．２２＜（Ｒ２３２＋Ｒ２４１）／（Ｒ２３２−Ｒ２４１）＜−０．１５・・・（１）
ｎ２ｐ＞−０．００７３×ν２ｐ＋２．１１・・・（２）
１．５＜ｎ２ｐ＜１．８５・・・（３）
６５＜ν２Ｐ＜９７・・・（４）
Ｒ２３２；２３レンズの像側Ｒ
Ｒ２４１；２４レンズの物体側Ｒ
ｎ２ｐ；第２４レンズの屈折率
ν２ｐ；第２４レンズのアッベ数
更にベストモードに近づける為には以下に記載された条件を満たすことが望ましい。

前記レンズ系において以下の条件式を満足すること。

０．９＜ｆ２４／ｆ２１＜１．６・・・（５）
−１．９＜ｆ２４／ｆ２３＜−０．８・・・（６）
ｆ２１：第２１レンズの焦点距離
ｆ２３：第２３レンズの焦点距離
ｆ２４：第２４レンズの焦点距離
前記レンズ系において以下の条件式を満足すること。

−０．３５＜ｆ２／ｆ３＜−０．２５・・・（７）
０．３７＜ｆ１／ｆ３＜０．４８・・・（８）
ｆ１：第１レンズ群の焦点距離
ｆ２：第２レンズ群の焦点距離
ｆ３：第３レンズ群の焦点距離
前記レンズ系において以下の条件式を満足すること。

１．１＜ｆ２／ｆｗ＜１．２８・・・（９）
１．２＜ｆ２４／ｆ２＜３．５・・・（１０）
ｆｗ：広角端における全系の焦点距離
前記レンズ系において前記第２群は物体測の曲率がきつい正レンズ、物体側が凸面の正メニスカスレンズと物体側が凸面の負メニスカスレンズを接合した接合レンズ、両レンズ面が凸面の正レンズの４枚のレンズにて構成したこと。

前記レンズ系において前記第２群は物体測の曲率がきつい正レンズ、物体側が凸面の正メニスカスレンズと物体側が凸面の負メニスカスレンズを接合した接合レンズ、物体側が凹面の正メニスカスレンズ、パワーの緩い正レンズの５枚のレンズにて構成したこと。

本発明によれば、前述の構成により大型撮像センサに対応しつつ３倍程度の変倍比を持ちながら小型で薄く沈胴が可能なズームレンズを提供することが出来る。

実施例１のレンズ断面図実施例２のレンズ断面図実施例３のレンズ断面図実施例４のレンズ断面図実施例１の縦収差図（広角端）実施例１の縦収差図（中間）実施例１の縦収差図（望遠端）実施例２の縦収差図（広角端）実施例２の縦収差図（中間）実施例２の縦収差図（望遠端）実施例３の縦収差図（広角端）実施例３の縦収差図（中間）実施例３の縦収差図（望遠端）実施例３の縦収差図（広角端）実施例３の縦収差図（中間）実施例３の縦収差図（望遠端）

本発明においては、物体側より負の第１群、正の第２群、負の第３群にて構成される。ここで、負群先行型のズームレンズを採用することで、広画角光学系の小型化を実現にするとともに、第２レンズ群と第３レンズ群を、正、負の強い望遠型配置とすることで、大型のセンサに対応しつつ全長の小型化を実現している。

また、無限遠距離物体から有限距離物体への合焦に際し、第３レンズ群を像側へ移動するリアフォーカス方式としている。これによれば、外径が小型で軽量な第３レンズ群をフォーカス群とすることで、迅速な合焦動作を実現している。

また、第３群の各レンズ群は、正レンズと負レンズを各１枚からなる構成としている。この構成により、各群内で単色収差、色収差を補正し、ズーム全域で良好な光学性能を維持している。

本発明における負、正、負構成のレンズは各ズームステートにおいて１〜２群を一つの群と見立てると合成のパワーは正となり、全体として正、負のテレフォトタイプの構成として見る事が出来る。

テレフォトタイプではレンズの実焦点距離に対してレンズ全長を短く出来るので、大きなセンサにも関わらず撮影時の全長を短縮しコンパクトな構成とする事が出来る。

一方で各レンズ群、とりわけ主たる結像を担う第２レンズ群のパワーは強くなる傾向があり、球面収差、軸上色収差の補正を行う為にはレンズ枚数が多くなる傾向がある。

本発明では
ｎ２ｐ＞−０．００７３×ν２ｐ＋２．１１・・・（２）
１．５＜ｎ２ｐ＜１．８５・・・（３）
６５＜ν２Ｐ＜９７・・・（４）
の式を満たす領域の低分散にも関わらず屈折率の高い材料を使用する事により少ないレンズ枚数で軸上色収差を良好に補正する事が出来る。

これらに示す（２）〜（４）を満足する硝子特性は前述の無容器凝固法を利用した製法にて製造する事が可能である。

少ないレンズ枚数で第２群を構成して、望遠側のＦｎｏを明るくしようとした時に発生する球面収差を良好に補正する為、第２群内の負レンズとその像側正レンズ間の空気レンズを以下の条件式を満たす様に構成している。

−１．２２＜（Ｒ２３２＋Ｒ２４１）／（Ｒ２３２−Ｒ２４１）＜−０．１５・・・（１）
第２群は物体側より正の２１レンズ、正の２２レンズ、負の２３レンズ、正の２４レンズを有する構成とし、正の２２レンズと負の２３レンズを接合している。負の２３レンズの像側に強い凹面で、第２４レンズ物体側面は弱い凹面又は弱い凸面とする事により望遠側の球面収差を補正すると共に、２４レンズを前述の材料として軸上色収差を補正している。

特に負の２３レンズの像側面は像面側に球面収差補正上比較的強い面となるが、Ｆｎｏが小さいレンズの場合はレンズの径が大きくなるので、曲率が強すぎると２４レンズと干渉する傾向故（１）に示す範囲に設定している。

２４レンズの物側面も高次の球面収差補正上は物体側に凹面を向けた形状が望ましいが、
２３レンズと干渉を避けるため（１）式の範囲に設定している。

前記２１レンズ、２２レンズは軸上色収差の補正の為には分散の小さなレンズで構成され２３レンズは分散の大きなレンズで構成される。

一方で球面収差の補正の為には第２１レンズは屈折率を比較的高いレンズで構成する。
又第２２、２３レンズを構成する接合レンズは接合の精度を良くする為それぞれ適度のパワーを有する事が望まれるため、その適度なパワーを維持しつつ色収差のバランスがとれる材料が選ばれる。

（１）式は接合レンズと正レンズの間の正形状の空気レンズに関するものであるが、空気レンズは前後の屈折率の間係が硝子とは逆になる為凸形状で凹レンズの作用をする。（１）式で示す望ましい空気レンズの形状とは物体側の曲率がきつく像側の曲率が緩い
両凸若しくはメニスカス凸レンズ形状となる。

前述した球面収差の補正、色収差の補正、接合の精度をバランスよく保つために２１レンズ、２３レンズそれぞれと２４レンズとの焦点距離比を以下の如く設定している。

０．９＜ｆ２４／ｆ２１＜１．６・・・（５）
−１．９＜ｆ２４／ｆ２３＜−０．８・・・（６）
ｆ２１：第２１レンズの焦点距離
ｆ２３：第２３レンズの焦点距離
ｆ２４：第２４レンズの焦点距離
レンズ系全体の小型化の為には第１〜２群の焦点距離を短くする事が望ましいが、一方で所望の収差補正を行う為には焦点距離を長めにした方が収差補正は容易である。

又フォーカスを行う第３群はフォーカス移動量を少なくする為に焦点距離を短くしたいが、フォーカスの収差変動は焦点距離を長めにした方が補正は容易である。

そこでｆ２／ｆ３、ｆ１／ｆ３を以下の如く設定し収差補正と小型化をバランスしている。

−０．３５＜ｆ２／ｆ３＜−０．２５・・・（７）
０．３７＜ｆ１／ｆ３＜０．４８・・・（８）
ｆ１：第１レンズ群の焦点距離
ｆ２：第２レンズ群の焦点距離
ｆ３：第３レンズ群の焦点距離
前述の如く適度な２群焦点距離のなかで、全域にわたり軸上色収差を良好に補正する条件として高屈折率低分散の２４レンズ焦点距離を以下の条件式の如く設定している。

１．１＜ｆ２／ｆｗ＜１．２８・・・（９）
１．２＜ｆ２４／ｆ２＜３．５・・・（１０）
ｆｗ：広角端における全系の焦点距離
次に各条件式の意味について説明する。

（１）式は第２群を構成する負の２３レンズと正の２４レンズの間の空気レンズのシェープファクターに関するもので、望遠域における球面収差を良好に補正するための条件である。（１）式の上限値を超えて第２レンズ負の２３レンズ像側の曲率が緩くなりすぎる望遠域における球面収差が補正不足となって来るので良くない。（１）式の下限値を超えて第２レンズ負の２３レンズ像側の曲率がきつくなりすぎる望遠域における球面収差が補正過剰となって来るので良くない。

（２）式は第２群を構成する第２４レンズの正レンズの屈折率とアッベ数の関係を表した式で、第（２）式の下限値を超えると軸上色収差の補正が困難となるか、補正出来る解ではレンズ厚が増大し、レンズ系全体が大型化してくるので良くない。

（３）式は第２群を構成する第２４レンズの正レンズの屈折率に関するもので、（３）式の上限値を超えて屈折率が高くなり過ぎると所望のアッベ数の範囲で材料の製造が困難となってくる。（３）式の下限値を超えて屈折率が低くなり過ぎると第３レンズの中心肉厚が厚くなりレンズ系全体が大型化してくるので良くない。

（４）式は第２群を構成する第２４レンズ正レンズアッベ数に関するもので、（４）式の上限値を超えてアッベ数が大きくなり過ぎると所望の屈折率の範囲で材料の製造が困難となってくる。（４）式の下限値を超えてアッベ数が小さくなり過ぎると軸上色収差を良好に補正する事が困難となってくる。

（５）式は第２群を構成する第２４レンズの焦点距離を第２１レンズの焦点距離で規格化したもので、（５）式の上限値を超えて第２４レンズの焦点距離が長くなりすぎると望遠域における軸上色収差の補正が困難となってくるのでよくない。（５）式の下限値を超えて第２１レンズの焦点距離が長くなりすぎると望遠域における球面収、コマ収差の補正が困難となってくるのでよくない。

（６）式は第２群を構成する第２４レンズの焦点距離を第２３レンズの焦点距離で規格化したもので、（６）式の上限値を超えて第２４レンズの焦点距離が短かくなりすぎると望遠域における軸上色収差の補正過剰となりが良好な補正が困難となってくるのでよくない。（６）式の下限値を超えて第２３レンズの焦点距離が長くなりすぎると望遠域における軸上色収差の補正が困難となってくるのでよくない。

（７）式は第２群の焦点距離を広角端における第３群の焦点距離で規格化したもので、（７）式の上限値を超えて第２群の焦点距離が短くなりすぎるとズーム全域における球面収差変動を補正するのが困難となってくるので良くない。（７）式の下限値を超えて第２群の焦点距離が長くなり過ぎると第２群のズームストロークが増大しレンズ全系が大型化してくるので良くない。

（８）式は第１群の焦点距離を第３群の焦点距離で規格化したもので、（８）式の上限値を超えて第１群の焦点距離が長くなくなりすぎると広角端におけるレンズ全長が増大し、前玉径が大型化してくるので良くない。（８）式の下限値を超えて第１群の焦点距離が短くなりすぎると広角域における画面周辺部のコマフレアーの補正が困難となってくるので良くない。

（９）式は第２群の焦点距離を広角端における全系の焦点距離で規格化したもので、（９）式の上限値を超えて第２群の焦点距離が短くなりすぎるとズーム全域における球面収差変動を補正するのが困難となってくるので良くない。（９）式の下限値を超えて第２群の焦点距離が長くなり過ぎると第２群のズームストロークが増大しレンズ全系が大型化してくるので良くない。

（１０）式は第２群を構成する第２４レンズの焦点距離を第２レンズ群の焦点距離で規格化したもので、（１０）式の上限値を超えて第２４レンズの焦点距離が長くなりすぎると望遠域における軸上色収差の補正が困難となってくるのでよくない。（１０）式の下限値を超えて第２４レンズの焦点距離が短くなりすぎると望遠域における球面収、コマ収差の補正が困難となってくるのでよくない。

本発明の目的をより最良に近づける為には以下の条件を満足すると更に良い。

−１．２０＜（Ｒ２３２＋Ｒ２４１）／（Ｒ２３２−Ｒ２４１）＜−０．２３
・・・（１ｄ）
ｎ２ｐ＞−０．００７３×ν２ｐ＋２．１３・・・（２ｄ）
１．５＜ｎ２ｐ＜１．７・・・（３ｄ）
６８＜ν２Ｐ＜９６・・・（４ｄ）
１．０５＜ｆ２４／ｆ２１＜１．５・・・（５ｄ）
−１．８５＜ｆ２４／ｆ２３＜−０．９・・・（６ｄ）
−０．３３＜ｆ２／ｆ３＜−０．２６・・・（７ｄ）
０．３７＜ｆ１／ｆ３＜０．４６・・・（８ｄ）
１．１２＜ｆ２／ｆｗ＜１．２６・・・（９ｄ）
１．５＜ｆ２４／ｆ２＜３．２・・・（１０ｄ）
次に、各実施例の数値データを示す。各実施例の数値データにおいて、ｒは曲率半径、ｄは光軸上の面間隔、ｎｄ、νｄは光学材料のｄ線に対する屈折率、アッベ数を表している。

また、非球面形状は、Ｘを光軸方向の面頂点からの変異量、ｈを光軸と垂直な方向の光軸からの高さ、ｒを近軸曲率半径、Ｋを円錐定数、Ａ_２、Ａ_４、Ａ_６、・・・を各次数の非球面形状としたとき、次式によって表される。

なお、各係数における「Ｅ±ＹＹ」は「×１０^±ＹＹ」を意味している。

また、各実施例における各条件式の値を表１に示す。

［数値実施例１］
単位 mm

面データ
面番号 r d nd vd
1* 157.989 0.60 1.85135 40.1
2* 14.762 2.25
3 -54.268 0.60 1.91082 35.3
4 45.217 1.24
5 20.657 1.61 1.95906 17.5
6 60.762 (可変)
7* 12.140 2.42 1.76802 49.2
8* 77.254 0.20
9 7.787 2.31 1.49700 81.5
10 15.316 0.50 1.92286 18.9
11 7.945 1.37
12* 105.823 2.57 1.63000 70.0
13* -15.663 0.0
14 ∞ 0.50
15(絞り) ∞ (可変)
16 -28.501 2.03 1.90366 31.3
17 -10.274 0.99
18* -7.121 0.50 1.85135 40.1
19 -23.324 (可変)
像面 ∞

非球面データ
第1面
K = 0.00000e+000 A 4=-7.12328e-006

第2面
K = 0.00000e+000 A 4= 3.91568e-005 A 6= 4.76250e-007 A 8=-3.60782e-009 A10= 6.51379e-011

第7面
K = 0.00000e+000 A 4= 1.78812e-005

第8面
K = 0.00000e+000 A 4= 1.33775e-004 A 6= 1.84996e-007 A 8=-4.64126e-009

第12面
K = 0.00000e+000 A 4=-1.12046e-004 A 6= 1.74165e-006

第13面
K = 0.00000e+000 A 4=-5.14976e-006 A 6= 6.75853e-006 A 8=-1.14362e-007

第18面
K =-7.94861e-001 A 4=-1.43097e-004 A 6= 2.17992e-006 A 8=-8.81870e-008

各種データ
ズーム比 2.85
広角中間望遠
焦点距離 10.57 20.35 30.14
Fナンバー 2.26 4.72 5.15
画角 37.6 22.5 15.1
像高 6.56 8.00 8.00
レンズ全長 46.44 43.19 46.77
BF 8.65 16.39 23.87

d 6 14.75 4.16 0.40
d15 3.36 2.95 2.81
d19 8.65 16.39 23.87

ズームレンズ群データ
群始面焦点距離
1 1 -17.91
2 7 13.04
4 16 -47.12

［数値実施例２］
単位 mm

面データ
面番号 r d nd vd
1* 157.989 0.60 1.85135 40.1
2* 13.015 2.62
3 -43.555 0.60 1.91082 35.3
4 56.867 0.64
5 21.046 1.85 1.92286 18.9
6 124.595 (可変)
7* 14.077 2.37 1.76802 49.2
8* 473.178 0.20
9 8.592 2.22 1.49700 81.5
10 23.143 0.50 1.92286 18.9
11 10.753 1.92
12 -18.818 1.25 1.52000 85.0
13* -10.165 0.10
14* -121.000 1.55 1.52000 85.0
15* -32.960 0.50
16 ∞ 0.50
17(絞り) ∞ (可変)
18 -30.419 1.97 1.90366 31.3
19 -11.122 1.00
20* -7.438 0.50 1.85135 40.1
21 -24.535 (可変)
像面 ∞

非球面データ
第1面
K = 0.00000e+000 A 4=-3.35655e-005

第2面
K = 0.00000e+000 A 4= 6.08574e-006 A 6= 4.26098e-007 A 8=-9.93791e-009 A10= 9.13598e-011

第7面
K = 0.00000e+000 A 4= 1.92863e-005

第8面
K = 0.00000e+000 A 4= 1.13490e-004 A 6=-7.55275e-008 A 8= 3.54902e-010

第13面
K = 0.00000e+000 A 4= 9.11210e-004 A 6=-1.76118e-005 A 8= 1.60347e-007

第14面
K = 0.00000e+000 A 4= 5.80725e-004 A 6= 1.52505e-005

第15面
K = 3.53916e+001 A 4=-5.29695e-006 A 6= 4.11622e-005

第20面
K =-8.56306e-001 A 4=-1.26324e-004 A 6= 2.00122e-006 A 8=-3.73132e-008

各種データ
ズーム比 2.85
広角中間望遠
焦点距離 10.57 20.29 30.14
Fナンバー 2.06 4.64 5.13
画角 37.6 22.5 15.1
像高 6.56 8.00 8.00
レンズ全長 46.74 43.80 47.44
BF 8.12 15.39 22.51

d 6 14.44 4.14 0.44
d17 3.31 3.39 3.62
d21 8.12 15.39 22.51

ズームレンズ群データ
群始面焦点距離
1 1 -17.28
2 7 13.17
4 18 -42.86

［数値実施例３］
単位 mm

面データ
面番号 r d nd vd
1* -107.791 0.80 1.85135 40.1
2* 10.519 1.97
3 12.149 1.55 2.00272 19.3
4 19.344 (可変)
5* 7.146 1.64 1.58313 59.5
6* 60.700 0.20
7 6.818 1.42 1.69680 55.5
8 11.757 0.40 2.00069 25.5
9 5.523 1.17
10 -85.801 1.40 1.55332 95.0
11* -9.689 0.50
12(絞り) ∞ (可変)
13 -25.641 1.37 2.00330 28.3
14 -10.903 0.63
15* -7.730 0.30 1.81000 41.0
16 -31.634 (可変)
像面 ∞

非球面データ
第1面
K = 0.00000e+000 A 4= 3.26701e-005 A 6=-2.61929e-007

第2面
K = 0.00000e+000 A 4= 4.30774e-005 A 6= 6.10792e-007 A 8=-1.33657e-008

第5面
K = 0.00000e+000 A 4= 2.07236e-005 A 6= 6.06267e-006

第6面
K =-5.53569e+002 A 4= 7.58041e-004 A 6=-7.72041e-007

第11面
K =-8.64792e+000 A 4=-1.15427e-003 A 6= 3.12838e-005

第15面
K =-6.76287e-001 A 4=-8.34918e-005 A 6= 3.67065e-006 A 8=-1.61635e-007

各種データ
ズーム比 2.85
広角中間望遠
焦点距離 10.56 20.45 30.14
Fナンバー 3.29 4.85 6.39
画角 38.0 22.0 15.0
像高 6.72 8.00 8.00
レンズ全長 40.94 36.58 39.40
BF 9.08 15.58 22.29

d 4 15.15 4.30 0.63
d12 3.36 3.35 3.12
d16 9.08 15.58 22.29

ズームレンズ群データ
群始面焦点距離
1 1 -19.01
2 5 11.88
4 13 -43.56

［数値実施例４］
単位 mm

面データ
面番号 r d nd vd
1* 157.989 0.60 1.85135 40.1
2* 14.087 2.35
3 -47.172 0.60 1.91082 35.3
4 51.706 1.14
5 21.169 1.63 1.95906 17.5
6 67.781 (可変)
7* 13.080 2.55 1.76802 49.2
8* 109.149 0.20
9 7.733 2.31 1.49700 81.5
10 12.590 0.50 1.95906 17.5
11 7.811 1.69
12* 105.823 2.76 1.55000 95.0
13* -13.146 0.0
14 ∞ 0.50
15(絞り) ∞ (可変)
16 -36.080 1.98 1.90366 31.3
17 -10.770 0.93
18* -7.398 0.50 1.85135 40.1
19 -29.831 (可変)
像面 ∞

非球面データ
第1面
K = 0.00000e+000 A 4=-1.67283e-005

第2面
K = 0.00000e+000 A 4= 2.80368e-005 A 6= 4.37905e-007 A 8=-6.00575e-009 A10= 8.14197e-011

第7面
K = 0.00000e+000 A 4= 1.88679e-005

第8面
K = 0.00000e+000 A 4= 1.30578e-004 A 6= 6.38060e-009 A 8=-7.00276e-010

第12面
K = 0.00000e+000 A 4=-2.00804e-004 A 6=-3.98345e-006

第13面
K = 0.00000e+000 A 4=-6.39019e-005 A 6= 3.88669e-008 A 8=-2.52221e-008

第18面
K =-8.45406e-001 A 4=-1.20828e-004 A 6= 1.11666e-006 A 8=-4.54060e-008

各種データ
ズーム比 2.85
広角中間望遠
焦点距離 10.57 20.34 30.14
Fナンバー 2.06 4.80 5.28
画角 37.6 22.5 15.1
像高 6.56 8.00 8.00
レンズ全長 46.43 43.90 47.87
BF 8.73 16.70 24.38

d 6 14.12 4.02 0.41
d15 3.33 2.94 2.84
d19 8.73 16.70 24.38

ズームレンズ群データ
群始面焦点距離
1 1 -17.20
2 7 13.12
4 16 -44.54

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。図１、図２、図３、図４は、それぞれ、実施例１、同２、同３、同４のレンズ断面図である。図５Ａ乃至図５Ｃ、図６Ａ乃至図６Ｃ、図７Ａ乃至図７Ｃ、図８Ａ乃至図８Ｃは、それぞれ、実施例１乃至４についての広角端、中間、望遠端の縦収差図である。収差図中、ｄはｄ線、ｇはｇ線、△Ｍはメリディオナル像面である。

以下、図１を参照して、本発明における第１の実施例の構成について説明する。数値実施例１にいては負、正、負の３群からなり、１、２群は減少し、２、３群間隔は変化する。

第１群は一旦像側へ移動したのち物体側へ移動する往復移動となる。第２群、第３群は共にズーミング中物体側へ移動し第２群と第３群の間隔変化は第１群と第２群の間隔変化に比べて少ない。

第１群は負レンズ、負レンズ、正レンズの３枚からなり１枚目と２枚目の負レンズは像側へ強い凹面を向けたレンズ、３枚目の正レンズは物体側へ凸面を向けたメニスカス状のレンズからなる。１枚目の負レンズは両面非球面レンズとして広角端周辺部の歪曲収差、コマ収差を補正している。

第２群は物体側の曲率が強い正レンズ、物体側が凸面の正メニスカスレンズと物体側が凸面の負メニスカスレンズを接合したレンズ、像側の曲率が強い正レンズの４枚構成のレンズにて構成される。第２群の最も物体側の正レンズと最も像側の正レンズは両面非球面レンズで構成される。第２群はレンズ群全体光軸と垂直方向へシフトさせて手ぶれを補正する防振機構を有する。

第３群は像側が凸面の正メニスカスレンズ、像側が凸面の負メニスカスレンズの２枚にて構成される。第３群は２枚目の負レンズの物体側に非球面を有する。

第２群の近傍には絞りが配され、ズーミング中第２群と共に移動する。

数値実施例２においては各群の動きは数値実施例１と同様である。数値実施例２にいては、第２群は物体側の曲率が強い正レンズ、物体側が凸面の正メニスカスレンズと物体側が凸面の負メニスカスレンズを接合したレンズ、物体側に凹面を向けたメニスカス状の正レンズ、物体側に凹面を向けたメニスカス状の正レンズの５枚構成としている。

数値実施例１においては広角端のＦｎｏがＦ２．２８であるが、数値実施例２においては前述の第２群を５枚構成とする事は広角端のＦ２．０６と更に明るくしている。

数値実施例３においては第１群負レンズ、正レンズの２枚からなり１枚目の負レンズは像側へ強い凹面を向けたレンズ、２枚目の正レンズは物体側へ凸面を向けたメニスカス状のレンズからなる。１枚目の負レンズは両面非球面レンズとして広角端周辺部の歪曲収差、コマ収差を補正している。

第２群は物体側の曲率が強い正レンズ、物体側が凸面の正メニスカスレンズと物体側が凸面の負メニスカスレンズを接合したレンズ、像側の曲率が強い正レンズの４枚構成のレンズにて構成される。第２群の最も物体側の正レンズは両面非球面レンズで構成される。第２群はレンズ群全体光軸と垂直方向へシフトさせて手ぶれを補正する防振機構を有する。

第３群は像側が凸面の正メニスカスレンズ、像側が凸面の負メニスカスレンズの２枚にて構成される。

数値実施例４においては各レンズの移動軌跡やレンズ構成は数値実施例１と同様であるが、第２４レンズに実施例１より高屈折率の材料を使用すると共にレンズ形状を最適化する事で広角端をＦ２．０６と明るくしている。

実施例１〜４においてフォーカスは第３群を繰り込む事により行う事で、１群をフォーカシング時固定としたまま全ズーム域にいてフォーカシングを可能にしている。

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。

本発明の実施例１〜４の第２レンズ群中の第２４正レンズには条件式（２）〜（４）を満たす特性の低分散で屈折率が高い材料が使用されている。

この材料は従来からの製法である坩堝で材料を溶融して凝固させる製法で作られた低分散系の硝子材料よりも屈折率の高い材料を使用している。

これらの材料は気体を噴出させるなどの方法で材料を浮遊させ凝固させる製法等によって生成する事が出来る材料である。

本発明はデジタルスチルカメラ、アクションカム等に好適な小型で広画角のレンズを搭載した撮像装置に関し、広画角を有しつつ携帯性に優れたレンズに関するものである。

ｄｄ線、ｇｇ線、ΔＭメリディオナル像面

Claims

物体側より負の第１レンズ群、正の第２レンズ群、負の第３レンズ群からなり各群の空気間隔を変化させて変倍を行うズームレンズにおいて、広角端から望遠端への変倍時前記第１レンズ群と前記第２レンズ群は群間隔が狭まるように移動し、前記第２レンズ群は、物体側より正の２１レンズ、正の２２レンズ、負の２３レンズ、正の２４レンズの４枚のレンズを有すると共に以下の条件式を満足するズームレンズ。
−１．２２＜（Ｒ２３２＋Ｒ２４１）／（Ｒ２３２−Ｒ２４１）＜−０．１５・・・（１）
ｎ２ｐ＞−０．００７３×ν２ｐ＋２．１１・・・（２）
１．５＜ｎ２ｐ＜１．８５・・・（３）
６５＜ν２Ｐ＜９７・・・（４）
Ｒ２３２；２３レンズの像側Ｒ
Ｒ２４１；２４レンズの物側Ｒ
ｎ２ｐ；第２４レンズの屈折率
ν２ｐ；第２４レンズのアッベ数
前記レンズ系において以下の条件式を満足する請求項１に記載のズームレンズ。
０．９＜ｆ２４／ｆ２１＜１．６・・・（５）
−１．９＜ｆ２４／ｆ２３＜−０．８・・・（６）
ｆ２１：第２１レンズの焦点距離
ｆ２３：第２３レンズの焦点距離
ｆ２４：第２４レンズの焦点距離
前記レンズ系において以下の条件式を満足する請求項１又は請求項２に記載のズームレンズ。
−０．３５＜ｆ２／ｆ３＜−０．２５・・・（７）
０．３７＜ｆ１／ｆ３＜０．４８・・・（８）
ｆ１：第１レンズ群の焦点距離
ｆ２：第２レンズ群の焦点距離
ｆ３：第３レンズ群の焦点距離
前記レンズ系において以下の条件式を満足する請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載のズームレンズ。
１．１＜ｆ２／ｆｗ＜１．２８・・・（９）
１．２＜ｆ２４／ｆ２＜３．５・・・（１０）
ｆｗ：広角端における全系の焦点距離
前記レンズ系において前記第２群は物体測の曲率がきつい正レンズ、物体側が凸面の正メニスカスレンズと物体側が凸面の負メニスカスレンズを接合した接合レンズ、両レンズ面が凸面の正レンズの４枚のレンズにて構成した事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。
前記レンズ系において前記第２群は物体測の曲率がきつい正レンズ、物体側が凸面の正メニスカスレンズと物体側が凸面の負メニスカスレンズを接合した接合レンズ、物体側が凹面の正メニスカスレンズ、パワーの緩い正レンズの５枚のレンズにて構成した事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。
前記レンズ系において前記第１群は第１群は負レンズ、負レンズ、正レンズの３枚からなり１枚目と２枚目の負レンズは像側へ強い凹面を向けたレンズ、３枚目の正レンズは物体側へ凸面を向けたメニスカス状のレンズからなり、前記第３群は像側が凸面の正メニスカスレンズ、像側が凸面の負メニスカスレンズの２枚にて構成されると共に近距離物体への合焦動作は第３群を像側に移動させる事により行う事を特徴とする請求項１乃至請求項６の何れか一項に記載のズームレンズ。
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を搭載する撮像装置。