JP2015102691A - ズームレンズ、光学機器及びズームレンズの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 優れた光学性能を有するズームレンズ、光学機器及びズームレンズの製造方法を提供する。
【解決手段】 物体側より順に並んだ、正の屈折力を持つ第１レンズ群Ｇ１と、負の屈折力を持つ第２レンズ群Ｇ２と、正の屈折力を持つ第３レンズ群Ｇ３と、負の屈折力を持つ第４レンズ群Ｇ４と、正の屈折力を持つ第５レンズ群Ｇ５とを有し、変倍時に、各レンズ群の間隔が変化するように、少なくとも４つのレンズ群が移動し、第３レンズ群Ｇ３及び第４レンズ群Ｇ４は、それぞれプラスチックレンズを有し、第５レンズ群Ｇ５は、２枚以下のレンズからなり、条件式０．６＜−ｆＰＬ３／ｆＰＬ４＜１．５を満足する（但し、ｆＰＬ３：第３レンズ群Ｇ３を構成するプラスチックレンズの合成焦点距離、ｆＰＬ４：第４レンズ群Ｇ４を構成するプラスチックレンズの合成焦点距離）。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ズームレンズ、光学機器及びズームレンズの製造方法に関する。

従来、高変倍比のズームレンズが提案されている（例えば、特許文献１を参照）。

特開２０１１−７５９８５号公報

しかしながら、ズームレンズにおいては、更なる高性能化が求められている。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、優れた光学性能を有するズームレンズ、光学機器及びズームレンズの製造方法を提供することを目的とする。

このような目的を達成するため、本発明に係るズームレンズは、光軸に沿って物体側より順に並んだ、正の屈折力を持つ第１レンズ群と、負の屈折力を持つ第２レンズ群と、正の屈折力を持つ第３レンズ群と、負の屈折力を持つ第４レンズ群と、正の屈折力を持つ第５レンズ群とを有し、変倍時に、各レンズ群の間隔が変化するように、少なくとも４つのレンズ群が移動し、前記第３レンズ群及び前記第４レンズ群は、それぞれプラスチックレンズを有し、前記第５レンズ群は、２枚以下のレンズからなり、次の条件式を満足する。

０．６ ＜ −ｆＰＬ３／ｆＰＬ４ ＜ １．５
但し、
ｆＰＬ３：前記第３レンズ群を構成する前記プラスチックレンズの合成焦点距離、
ｆＰＬ４：前記第４レンズ群を構成する前記プラスチックレンズの合成焦点距離。

本発明に係るズームレンズは、次の条件式を満足することが好ましい。

６５．０ ＜ νd31 ＜ １００．０
但し、
νd1：前記第３レンズ群を構成するレンズのうち、最も物体側に配置されるレンズの硝材のｄ線におけるアッベ数。

本発明に係るズームレンズにおいて、前記第４レンズ群は、１枚のプラスチック負レンズからなり、次の条件式を満足することが好ましい。

−５．０ ＜ （Ｒ４２＋Ｒ４１）／（Ｒ４２−Ｒ４１） ＜ −０．９
但し、
Ｒ４１：前記第４レンズ群を構成する前記プラスチック負レンズの物体側面の曲率半径、
Ｒ４２：前記第４レンズ群を構成する前記プラスチック負レンズの像側面の曲率半径。

本発明に係るズームレンズは、次の条件式を満足することが好ましい。

０．６３ ＜ β5t ＜ ０．８８
但し、
β5t：望遠端状態における前記第５レンズ群の倍率。

本発明に係るズームレンズにおいて、前記第３レンズ群は、像側から順に並んだ、プラスチック正レンズと、プラスチック負レンズとを有し、次の条件式を満足することが好ましい。

−６．０ ＜ （Ｒ３２＋Ｒ３１）／（Ｒ３２−Ｒ３１） ＜ −０．９
但し、
Ｒ３１：前記第３レンズ群を構成するプラスチック負レンズの物体側面の曲率半径、
Ｒ３２：前記第３レンズ群を構成するプラスチック負レンズの像側面の曲率半径。

本発明に係る光学機器は、上述のいずれかのズームレンズかを搭載する。

本発明に係るズームレンズの製造方法は、光軸に沿って物体側より順に並んだ、正の屈折力を持つ第１レンズ群と、負の屈折力を持つ第２レンズ群と、正の屈折力を持つ第３レンズ群と、負の屈折力を持つ第４レンズ群と、正の屈折力を持つ第５レンズ群とを有するズームレンズの製造方法であって、変倍時に、各レンズ群の間隔が変化するように、少なくとも４つのレンズ群が移動し、前記第３レンズ群及び前記第４レンズ群は、それぞれプラスチックレンズを有し、前記第５レンズ群は、２枚以下のレンズからなり、次の条件式を満足するように、レンズ鏡筒内に各レンズを配置する。

０．６ ＜ −ｆＰＬ３／ｆＰＬ４ ＜ １．５
但し、
ｆＰＬ３：前記第３レンズ群を構成する前記プラスチックレンズの合成焦点距離、
ｆＰＬ４：前記第４レンズ群を構成する前記プラスチックレンズの合成焦点距離。

本発明によれば、優れた光学性能を有するズームレンズ、光学機器及びズームレンズの製造方法を提供することができる。

第１実施例に係るズームレンズの構成及び広角端状態（Ｗ）から望遠端状態（Ｔ）までの各群の移動軌跡（矢印）を示す図である。 第１実施例に係るズームレンズの諸収差図であり、（ａ）は広角端状態における撮影距離無限遠での諸収差図であり、（ｂ）は中間焦点距離状態における撮影距離無限遠での諸収差図であり、（ｃ）は望遠端状態における撮影距離無限遠での諸収差図である。 第２実施例に係るズームレンズの構成及び広角端状態（Ｗ）から望遠端状態（Ｔ）までの各群の移動軌跡（矢印）を示す図である。 第２実施例に係るズームレンズの諸収差図であり、（ａ）は広角端状態における撮影距離無限遠での諸収差図であり、（ｂ）は中間焦点距離状態における撮影距離無限遠での諸収差図であり、（ｃ）は望遠端状態における撮影距離無限遠での諸収差図である。 第３実施例に係るズームレンズの構成及び広角端状態（Ｗ）から望遠端状態（Ｔ）までの各群の移動軌跡（矢印）を示す図である。 第３実施例に係るズームレンズの諸収差図であり、（ａ）は広角端状態における撮影距離無限遠での諸収差図であり、（ｂ）は中間焦点距離状態における撮影距離無限遠での諸収差図であり、（ｃ）は望遠端状態における撮影距離無限遠での諸収差図である。 （ａ）はデジタルスチルカメラの正面図であり、（ｂ）はデジタルスチルカメラの背面図である。 図７（ａ）中の矢印Ａ−Ａ´に沿った断面図である。 ズームレンズの製造方法を示すフローチャートである。

以下、実施形態について、図面を参照しながら説明する。本実施形態に係るズームレンズＺＬは、図１に示すように、光軸に沿って物体側より順に並んだ、正の屈折力を持つ第１レンズ群Ｇ１と、負の屈折力を持つ第２レンズ群Ｇ２と、正の屈折力を持つ第３レンズ群Ｇ３と、負の屈折力を持つ第４レンズ群Ｇ４と、正の屈折力を持つ第５レンズ群Ｇ５とを有し、広角端状態から望遠端状態への変倍（ズーミング）に際して、各レンズ群の間隔が変化するように、少なくとも４つのレンズ群が移動し、第３レンズ群Ｇ３及び第４レンズ群Ｇ４は、それぞれプラスチックレンズを有し、第５レンズ群Ｇ５は、２枚以下のレンズからなり、次の条件式（１）を満足する。

０．６ ＜ −ｆＰＬ３／ｆＰＬ４ ＜ １．５ …（１）
但し、
ｆＰＬ３：第３レンズ群Ｇ３を構成するプラスチックレンズの合成焦点距離、
ｆＰＬ４：第４レンズ群Ｇ４を構成するプラスチックレンズの合成焦点距離。

この構成によれば、光学系の大部分をプラスチックレンズで構成しても、変倍比、光学性能を従来と同等以上の性能としつつ、低コスト化が可能となる。また、プラスチックレンズを使用した光学系では、温度変化による性能変化が懸念され、特に高倍率ズームレンズではその傾向が顕著にあらわれる。しかしながら、条件式（１）を満足することにより、２５倍以上の高倍率ズームレンズにおいても、プラスチックレンズの温度変化の影響を非常に小さく抑え、優れた光学性能を確保することが可能となる。なお、条件式（１）の下限値を下回ると、温度変化時におけるバックフォーカスの変化、非点収差の悪化が生じるため、好ましくない。また、条件式（１）の上限値を上回ると、温度変化時におけるバックフォーカスの変化、非点収差の悪化が生じるため、好ましくない。

本実施形態の効果を確実なものとするために、条件式（１）の下限値を０．７とすることが好ましい。本実施形態の効果を確実なものとするために、条件式（１）の上限値を１．４とすることが好ましい。

本実施形態に係るズームレンズＺＬは、次の条件式（２）を満足することが好ましい。

６５．０ ＜ νd31 ＜ １００．０ …（２）
但し、
νd1：第３レンズ群Ｇ３を構成するレンズのうち、最も物体側に配置されるレンズの硝材のｄ線におけるアッベ数。

条件式（２）は、第３レンズ群Ｇ３中の、最も物体側に配置されるレンズの硝材のアッベ数を規定している。条件式（２）の下限値を下回ると、色収差が悪化するため、好ましくない。同様に、条件式（２）の上限値を上回ると、色収差が悪化するため、好ましくない。

本実施形態の効果を確実なものとするために、条件式（２）の下限値を６７．０とすることが好ましい。本実施形態の効果を確実なものとするために、条件式（２）の上限値を９０．０とすることが好ましい。

本実施形態に係るズームレンズＺＬにおいて、第４レンズ群Ｇ４は、１枚のプラスチック負レンズからなり、次の条件式（３）を満足することが好ましい。

−５．０ ＜ （Ｒ４２＋Ｒ４１）／（Ｒ４２−Ｒ４１） ＜ −０．９ …（３）
但し、
Ｒ４１：第４レンズ群Ｇ４を構成するプラスチック負レンズの物体側面の曲率半径、
Ｒ４２：第４レンズ群Ｇ４を構成するプラスチック負レンズの像側面の曲率半径。

条件式（３）は、第４レンズ群Ｇ４を構成するプラスチック負レンズの形状因子を規定している。条件式（３）の下限値を下回ると、コマ収差、非点収差が悪化するため、好ましくない。同様に、条件式（３）の上限値を上回ると、コマ収差、非点収差が悪化するため、好ましくない。

本実施形態の効果を確実なものとするために、条件式（３）の下限値を−４．５とすることが好ましい。本実施形態の効果を確実なものとするために、条件式（３）の上限値を−１．０とすることが好ましい。

本実施形態に係るズームレンズＺＬは、次の条件式（４）を満足することが好ましい。

０．６３ ＜ β5t ＜ ０．８８ …（４）
但し、
β5t：望遠端状態における第５レンズ群Ｇ５の倍率。

条件式（４）は、望遠端状態における第５レンズ群Ｇ５の倍率を規定している。条件式（４）の下限値を下回ると、非点収差が悪化するため、好ましくない。同様に、条件式（４）の上限値を上回ると、非点収差が悪化するため、好ましくない。

本実施形態の効果を確実なものとするために、条件式（４）の下限値を０．６５とすることが好ましい。本実施形態の効果を確実なものとするために、条件式（４）の上限値を０．８０とすることが好ましい。

本実施形態に係るズームレンズＺＬにおいて、第３レンズ群Ｇ３は、像側から順に並んだ、プラスチック正レンズと、プラスチック負レンズとを有し、次の条件式（５）を満足することが好ましい。

−６．０ ＜ （Ｒ３２＋Ｒ３１）／（Ｒ３２−Ｒ３１） ＜ −０．９ …（５）
但し、
Ｒ３１：第３レンズ群Ｇ３を構成するプラスチック負レンズの物体側面の曲率半径、
Ｒ３２：第３レンズ群Ｇ３を構成するプラスチック負レンズの像側面の曲率半径。

条件式（５）は、第３レンズ群Ｇ３を構成するプラスチック負レンズの形状因子を規定している。条件式（５）の下限値を下回ると、コマ収差、球面収差が悪化するため、好ましくない。同様に、条件式（５）の上限値を上回ると、コマ収差、球面収差が悪化するため、好ましくない。

本実施形態の効果を確実なものとするために、条件式（５）の下限値を−５．４とすることが好ましい。本実施形態の効果を確実なものとするために、条件式（５）の上限値を−１．０とすることが好ましい。

以上のような構成を備える本実施形態に係るズームレンズＺＬによれば、優れた光学性能を有するズームレンズを実現することができる。

図７及び図８に、上述のズームレンズＺＬを備える光学機器として、デジタルスチルカメラＣＡＭ（光学機器）の構成を示す。このデジタルスチルカメラＣＡＭは、不図示の電源釦を押すと、撮影レンズ（ズームレンズＺＬ）の不図示のシャッタが開放されて、ズームレンズＺＬで被写体（物体）からの光が集光され、像面Ｉ（図１参照）に配置された撮像素子Ｃ（例えば、ＣＣＤやＣＭＯＳ等）に結像される。撮像素子Ｃに結像された被写体像は、デジタルスチルカメラＣＡＭの背後に配置された液晶モニターＭに表示される。撮影者は、液晶モニターＭを見ながら被写体像の構図を決めた後、レリーズ釦Ｂ１を押し下げて被写体像を撮像素子Ｃで撮影し、不図示のメモリーに記録保存する。

カメラＣＡＭには、被写体が暗い場合に補助光を発光する補助光発光部ＥＦ、デジタルスチルカメラＣＡＭの種々の条件設定等に使用するファンクションボタンＢ２等が配置されている。ここでは、カメラＣＡＭとズームレンズＺＬとが一体に成形されたコンパクトタイプのカメラを例示したが、光学機器としては、ズームレンズＺＬを有するレンズ鏡筒とカメラボディ本体とが着脱可能な一眼レフカメラでも良い。

以上のような構成を備える本実施形態に係るカメラＣＡＭによれば、撮影レンズとして上述のズームレンズＺＬを搭載することにより、優れた光学性能を有するカメラを実現することができる。

続いて、図９を参照しながら、上述のズームレンズＺＬの製造方法について概説する。まず、レンズ鏡筒内に、光軸に沿って物体側より順に、正の屈折力を持つ第１レンズ群Ｇ１と、負の屈折力を持つ第２レンズ群Ｇ２と、正の屈折力を持つ第３レンズ群Ｇ３と、負の屈折力を持つ第４レンズ群Ｇ４と、正の屈折力を持つ第５レンズ群Ｇ５とが並ぶように、各レンズを配置する（ステップＳＴ１０）。このとき、広角端状態から望遠端状態への変倍に際して、各レンズ群の間隔が変化するとともに、少なくとも４つのレンズ群が移動するように、各レンズを配置する（ステップＳＴ２０）。また、第３レンズ群Ｇ３及び第４レンズ群Ｇ４は、それぞれプラスチックレンズを有して構成されるように、各レンズを鏡筒内に配置する（ステップＳＴ３０）。また、第５レンズ群Ｇ５は、２枚以下のレンズから構成されるように、各レンズを鏡筒内に配置する（ステップＳＴ４０）。そして、次の条件式（１）を満足するように、各レンズを鏡筒内に配置する（ステップＳＴ５０）。

０．６ ＜ −ｆＰＬ３／ｆＰＬ４ ＜ １．５ …（１）
但し、
ｆＰＬ３：第３レンズ群Ｇ３を構成するプラスチックレンズの合成焦点距離、
ｆＰＬ４：第４レンズ群Ｇ４を構成するプラスチックレンズの合成焦点距離。

ここで、本実施形態におけるレンズ配置の一例を挙げると、図１に示すズームレンズＺＬでは、正の屈折力を持つ第１レンズ群Ｇ１として、光軸に沿って物体側から順に、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズＬ１１と物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズＬ１２との接合レンズと、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズＬ１３とを配置している。負の屈折力を持つ第２レンズ群Ｇ２として、光軸に沿って物体側から順に、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズとＬ２１と、両凹形状の負レンズＬ２２と、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズＬ２３とを配置している。正の屈折力を持つ第３レンズ群Ｇ３として、光軸に沿って物体側から順に、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズＬ３１と、物体側に凸面を向けたメニスカス形状のプラスチック非球面負レンズＬ３２と、両凸形状のプラスチック非球面正レンズＬ３３とを配置している。負の屈折力を持つ第４レンズ群Ｇ４として、物体側に凸面を向けたメニスカス形状のプラスチック非球面負レンズＬ４１を配置している。正の屈折力を持つ第５レンズ群Ｇ５として、光軸に沿って物体側から順に、両凸形状のプラスチック非球面正レンズＬ５１と、像側に凸面を向けたメニスカス形状のプラスチック非球面負レンズＬ５２とを配置している。また、各レンズは、上記条件式（１）を満足するように、鏡筒内に配置されている（条件式（１）の対応値は1.12）。

上記のズームレンズＺＬの製造方法によれば、優れた光学性能を有するズームレンズを製造することができる。

これより本実施形態に係る各実施例について、図面に基づいて説明する。以下に、表１〜表３を示すが、これらは第１実施例〜第３実施例における各諸元の表である。

なお、第１実施例に係る図１に対する各参照符号は、参照符号の桁数の増大による説明の煩雑化を避けるため、実施例ごとに独立して用いている。ゆえに、他の実施例に係る図面と共通の参照符号を付していても、それらは他の実施例とは必ずしも共通の構成ではない。

各実施例では収差特性の算出対象として、ｄ線（波長587.5620nm）、ｇ線（波長435.8350nm）を選んでいる。

表中の［レンズ諸元］において、面番号は光線の進行する方向に沿った物体側からの光学面の順序、Ｒは各光学面の曲率半径、Ｄは各光学面から次の光学面（又は像面）までの光軸上の距離である面間隔、ｎｄは光学部材の材質のｄ線に対する屈折率、νｄは光学部材の材質のｄ線を基準とするアッベ数をそれぞれ示す。物面は物体面、（可変）は可変の面間隔、曲率半径の「∞」は平面又は開口、（絞りＳ）は開口絞りＳ、像面は像面Ｉをそれぞれ示す。空気の屈折率「1.0000」は省略する。光学面が非球面である場合には、面番号に＊印を付し、曲率半径Ｒの欄には近軸曲率半径を示す。

表中の［全体諸元］において、ｆはレンズ全系の焦点距離、ＦＮｏはＦナンバー、ωは半画角（最大入射角、単位：°）、Ｙは像高、Ｂｆは光軸上でのレンズ最終面から近軸像面までの距離、Ｂｆ（空気換算）は光軸上での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記したもの、ＴＬは光軸上でのレンズ最前面から近軸像面までの距離、レンズ全長は光軸上でのレンズ最前面からレンズ最終面までの距離にＢｆ（空気換算）を加えたものを示す。

表中の［非球面データ］には、［レンズ諸元］に示した非球面について、その形状を次式（ａ）で示す。Ｘ（ｙ）は非球面の頂点における接平面から高さｙにおける非球面上の位置までの光軸方向に沿った距離を、Ｒは基準球面の曲率半径（近軸曲率半径）を、κは円錐定数を、Ａｉは第ｉ次の非球面係数を示す。「Ｅ-n」は、「×１０^-n」を示す。例えば、1.234E-05＝1.234×10^-5である。

Ｘ（ｙ）＝（ｙ²／Ｒ）／｛１＋（１−κ×ｙ²／Ｒ²）^1/2｝＋Ａ4×ｙ⁴＋Ａ6×ｙ⁶…（ａ）

表中の［ズーミングデータ］において、広角端、中間焦点距離、望遠端の各状態における可変間隔の値Ｄｉを示す。なお、Ｄｉは、第ｉ面と第（ｉ＋１）面の可変間隔を示す。

表中の［ズームレンズ群データ］において、Ｇは群番号、群初面は各群の最も物体側の面番号、群焦点距離は各群の焦点距離、レンズ構成長は各群の最も物体側のレンズ面から最も像面側のレンズ面までの光軸上での距離を示す。

表中の［条件式］には、上記の条件式（１）〜（５）に対応する値を示す。

以下、全ての諸元値において、掲載されている焦点距離ｆ、曲率半径Ｒ、面間隔Ｄ、その他の長さ等は、特記のない場合一般に「ｍｍ」が使われるが、ズームレンズは比例拡大又は比例縮小しても同等の光学性能が得られるので、これに限られるものではない。また、単位は「ｍｍ」に限定されることなく、他の適当な単位を用いることが可能である。

ここまでの表の説明は全ての実施例において共通であり、以下での説明を省略する。

（第１実施例）

第１実施例について、図１，図２及び表１を用いて説明する。第１実施例に係るズームレンズＺＬ（ＺＬ１）は、図１に示すように、光軸に沿って物体側から順に並んだ、正の屈折力を持つ第１レンズ群Ｇ１と、負の屈折力を持つ第２レンズ群Ｇ２と、光量を調節することを目的とした開口絞りＳと、正の屈折力を持つ第３レンズ群Ｇ３と、負の屈折力を持つ第４レンズ群Ｇ４と、正の屈折力を持つ第５レンズ群Ｇ５と、フィルタ群ＦＬとから構成される。

第１レンズ群Ｇ１は、光軸に沿って物体側から順に並んだ、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズＬ１１と物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズＬ１２の接合レンズと、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズＬ１３とから構成される。

第２レンズ群Ｇ２は、光軸に沿って物体側から順に並んだ、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズとＬ２１と、両凹形状の負レンズＬ２２と、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズＬ２３とから構成される。

第３レンズ群Ｇ３は、光軸に沿って物体側から順に並んだ、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズＬ３１と、物体側に凸面を向けたメニスカス形状のプラスチック非球面負レンズＬ３２と、両凸形状のプラスチック非球面正レンズＬ３３とから構成される。

第４レンズ群Ｇ４は、物体側に凸面を向けたメニスカス形状のプラスチック非球面負レンズＬ４１から構成される。

第５レンズ群Ｇ５は、光軸に沿って物体側から順に並んだ、両凸形状のプラスチック非球面正レンズＬ５１と、像側に凸面を向けたメニスカス形状のプラスチック非球面負レンズＬ５２とから構成される。

フィルタ群ＦＬは、像面Ｉに配設されるＣＣＤ等、固体撮像素子の限界解像以上の空間周波数をカットするためのローパスフィルターや赤外カットフィルター等で構成されている。

本実施例に係るズームレンズＺＬ１においては、広角端状態から望遠端状態への変倍に際して、各レンズ群の間隔が変化するとともに、第１レンズ群Ｇ１から第５レンズ群Ｇ５までの全ての群が光軸に沿って移動する。第１レンズ群Ｇ１は、ズーミングにおいて、物体側へ移動する。第２レンズ群Ｇ２は、ズーミングにおいて、像面側へ移動する。第３レンズ群Ｇ３は、ズーミングにおいて、物体側へ移動する。第４レンズ群Ｇ４は、ズーミングにおいて、物体側へ移動する。第５レンズ群Ｇ５は、ズーミングにおいて、一旦物体側に移動し、その後像面側へ移動する。開口絞りＳは、ズーミングにおいて、第３レンズ群Ｇ３と一体となって、物体側へ移動する。

下記の表１に、第１実施例における各諸元の値を示す。表１における面番号１〜２８が、図１に示すｍ１〜ｍ２８の各光学面に対応している。

（表１）
［レンズ諸元］
面番号 Ｒ Ｄ ｎｄ νｄ
物面 ∞
1 110.7878 2.8427 1.9037 31.3
2 66.3390 7.5711 1.4978 82.6
3 860.1899 0.243
4 76.5237 6.3147 1.6030 65.4
5 653.3171 D5(可変)
6 1084.3255 1.5103 1.8348 42.7
7 15.2165 8.0963
8 -125.9352 1.2629 1.8348 42.7
9 34.3647 0.4796
10 25.5696 3.9494 1.9460 18
11 88.6252 D11(可変)
12 ∞(絞りＳ) 1.5735
13 15.2571 3.498 1.4978 82.6
14 94.5308 2.2134
＊15 32.5987 1.7599 1.6355 23.9
＊16 15.9623 1.5646
＊17 75.0599 3.0423 1.5311 55.9
＊18 -25.6985 D18(可変)
19 110.4046 1.3476 1.5311 55.9
＊20 35.4707 D20(可変)
＊21 33.0094 5.0366 1.5311 55.9
22 -50.9035 0.9071
23 -32.7689 1.7816 1.6355 23.9
＊24 -105.1482 D24(可変)
25 ∞ 0.6797 1.5168 63.9
26 ∞ 1.1110
27 ∞ 1.0443 1.5168 63.9
28 ∞ (Bf)
像面 ∞

［全体諸元］
ズーム比 28.319
広角端 中間焦点 望遠端
ｆ 10.00 53.17 283.19
開口絞り径 12.15 12.15 12.15
ＦＮｏ 3.5 5.1 6.6
ω 42.0 9.4 1.7
Ｂｆ 1.132 1.132 1.132
Ｂｆ(空気換算) 11.592 29.957 8.080
ＴＬ 153.52 179.55 219.25
レンズ全長 152.93 178.96 218.66

［非球面データ］
面番号 κ A4 A6
15 14.148 -1.963E-04 0.000E+00
16 3.070 -2.577E-04 0.000E+00
17 1.000 -1.389E-04 0.000E+00
18 1.000 -6.609E-05 0.000E+00
20 1.000 1.381E-06 0.000E+00
21 1.000 -2.196E-06 7.854E-09
24 1.000 -6.977E-06 0.000E+00

［ズーミングデータ］
可変間隔 広角端 中間焦点 望遠端
ｆ 10.00 53.17 283.19
D5 1.584 45.635 84.035
D11 61.939 14.713 1.151
D18 7.763 15.168 6.936
D20 15.056 18.489 63.468
D24 8.212 26.578 4.701

［ズームレンズ群データ］
群番号 群初面 群焦点距離 レンズ構成長
Ｇ１ １ 119.4 16.972
Ｇ２ ６ -16.6 15.299
Ｇ３ 13 29.9 12.078
Ｇ４ 19 -99.0 1.348
Ｇ５ 21 73.6 7.725

［条件式］
条件式（１）−ｆＰＬ３／ｆＰＬ４ ＝ 1.12
条件式（２）νd31 ＝ 82.6
条件式（３）（Ｒ４２＋Ｒ４１）／（Ｒ４２−Ｒ４１） ＝ -1.95
条件式（４）β5t ＝ 0.805
条件式（５）（Ｒ３２＋Ｒ３１）／（Ｒ３２−Ｒ３１） ＝ -2.92

表１から、本実施例に係るズームレンズＺＬ１は、条件式（１）〜（５）を満たすことが分かる。

図２は、第１実施例に係るズームレンズの諸収差図（球面収差図、非点収差図、歪曲収差図、コマ収差図及び倍率色収差図）である。具体的には、図２（ａ）は本実施例の広角端状態における撮影距離無限遠での諸収差図であり、図２（ｂ）は本実施例の中間焦点距離状態における撮影距離無限遠での諸収差図であり、図２（ｃ）は望遠端状態における撮影距離無限遠での諸収差図である。

各収差図において、ＦＮＯはＦナンバー、Ａは各像高に対する半画角（単位：°）を示す。ｄはｄ線、ｇはｇ線における収差を示す。また、記載のないものは、ｄ線における収差を示す。球面収差図において、実線は球面収差を、破線は正弦条件を示す。非点収差図において、実線はサジタル像面、破線はメリディオナル像面を示す。コマ収差図において、実線はメリディオナルコマを示す。なお、後述する各実施例の収差図においても、本実施例と同様の符号を用いる。

図２に示す各収差図から明らかなように、第１実施例に係るズームレンズＺＬ１は、広角端状態から望遠端状態までの各焦点距離状態において、諸収差が良好に補正され、優れた光学性能を有することが分かる。歪曲収差については、この程度の収差量では撮像後の画像処理により十分補正可能であるため、光学的な補正は必要ない。

（第２実施例）

第２実施例について、図３，図４及び表２を用いて説明する。第２実施例に係るズームレンズＺＬ（ＺＬ２）は、図３に示すように、光軸に沿って物体側から順に並んだ、正の屈折力を持つ第１レンズ群Ｇ１と、負の屈折力を持つ第２レンズ群Ｇ２と、光量を調節することを目的とした開口絞りＳと、正の屈折力を持つ第３レンズ群Ｇ３と、負の屈折力を持つ第４レンズ群Ｇ４と、正の屈折力を持つ第５レンズ群Ｇ５と、フィルタ群ＦＬとから構成される。

第１レンズ群Ｇ１は、光軸に沿って物体側から順に並んだ、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズＬ１１と物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズＬ１２の接合レンズと、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズＬ１３とから構成される。

第２レンズ群Ｇ２は、光軸に沿って物体側から順に並んだ、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズとＬ２１と、両凹形状の負レンズＬ２２と、両凸形状の正レンズＬ２３とから構成される。

第３レンズ群Ｇ３は、光軸に沿って物体側から順に並んだ、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズＬ３１と、物体側に凸面を向けたメニスカス形状のプラスチック非球面負レンズＬ３２と、両凸形状のプラスチック非球面正レンズＬ３３とから構成される。

第４レンズ群Ｇ４は、物体側に凸面を向けたメニスカス形状のプラスチック負レンズＬ４１から構成される。

第５レンズ群Ｇ５は、光軸に沿って物体側から順に並んだ、両凸形状のプラスチック非球面正レンズＬ５１と、像側に凸面を向けたメニスカス形状のプラスチック負レンズＬ５２とから構成される。

フィルタ群ＦＬは、像面Ｉに配設されるＣＣＤ等、固体撮像素子の限界解像以上の空間周波数をカットするためのローパスフィルターや赤外カットフィルター等で構成されている。

本実施例に係るズームレンズＺＬ２においては、広角端状態から望遠端状態への変倍に際して、各レンズ群の間隔が変化するとともに、第１レンズ群Ｇ１から第５レンズ群Ｇ５までの全ての群が光軸に沿って移動する。第１レンズ群Ｇ１は、ズーミングにおいて、物体側へ移動する。第２レンズ群Ｇ２は、ズーミングにおいて、像面側へ移動する。第３レンズ群Ｇ３は、ズーミングにおいて、物体側へ移動する。第４レンズ群Ｇ４は、ズーミングにおいて、物体側へ移動する。第５レンズ群Ｇ５は、ズーミングにおいて、一旦物体側に移動し、その後像面側へ移動する。開口絞りＳは、ズーミングにおいて、第３レンズ群Ｇ３と一体となって、物体側へ移動する。

下記の表２に、第２実施例における各諸元の値を示す。表２における面番号１〜２８が、図３に示すｍ１〜ｍ２８の各光学面に対応している。

（表２）
［レンズ諸元］
面番号 Ｒ Ｄ ｎｄ νｄ
物面 ∞
1 109.095 2.27 1.9538 31.3
2 67.989 7.73 1.4970 82.6
3 765.163 0.23
4 79.968 6.37 1.5928 65.4
5 854.818 D5(可変)
6 378.358 1.14 1.8348 42.7
7 16.050 8.87
8 -44.931 1.14 1.8348 42.7
9 65.161 0.45
10 37.707 4.09 1.9460 18.0
11 -16113.167 D11(可変)
12 ∞(絞りS) 0.23
13 18.002 4.09 1.4978 82.6
14 242.666 2.27
＊15 29.192 2.27 1.6349 23.9
＊16 15.258 1.82
＊17 111.211 2.96 1.5311 55.9
＊18 -27.771 D18(可変)
19 70.593 1.36 1.5311 55.9
20 32.799 D20(可変)
＊21 27.433 5.69 1.5311 55.9
22 -68.063 0.68
23 -48.239 1.14 1.6349 23.9
24 -2211.216 D24(可変)
25 ∞ 0.68 1.5168 63.9
26 ∞ 1.14
27 ∞ 1.14 1.5168 63.9
28 ∞ (Bf)
像面 ∞

［全体諸元］
ズーム比 28.319
広角端 中間焦点 望遠端
ｆ 10.00 55.9 330.0
開口絞り径 13.2 13.2 13.2
ＦＮｏ 3.5 5.0 6.7
ω 42.0 9.2 1.5
Ｂｆ 3.03 3.03 3.03
Ｂｆ(空気換算) 12.39 30.65 8.27
ＴＬ 165.87 190.93 231.40
レンズ全長 165.25 190.31 230.78

［非球面データ］
面番号 κ A4 A6
15 9.27 -1.81E-04 0.00E+00
16 2.32 -2.37E-04 0.00E+00
17 1.00 -1.09E-04 0.00E+00
18 1.00 -5.84E-05 0.00E+00
21 1.00 -5.55E-07 5.48E-09

［ズーミングデータ］
可変間隔 広角端 中間焦点 望遠端
ｆ 10.00 55.9 330.0
D5 1.089 50.890 89.202
D11 71.445 17.911 1.057
D18 11.148 24.339 11.678
D20 14.375 11.722 65.770
D24 7.055 25.310 2.936

［ズームレンズ群データ］
群番号 群初面 群焦点距離 レンズ構成長
Ｇ１ １ 124.1 16.600
Ｇ２ ６ -17.5 15.690
Ｇ３ 13 34.1 13.410
Ｇ４ 19 -116.8 1.360
Ｇ５ 21 67.2 7.510

［条件式］
条件式（１）−ｆＰＬ３／ｆＰＬ４ ＝ 1.45
条件式（２）νd31 ＝ 82.6
条件式（３）（Ｒ４２＋Ｒ４１）／（Ｒ４２−Ｒ４１） ＝ -2.70
条件式（４）β5t ＝ 0.78
条件式（５）（Ｒ３２＋Ｒ３１）／（Ｒ３２−Ｒ３１） ＝ -3.19

表２から、本実施例に係るズームレンズＺＬ２は、条件式（１）〜（５）を満たすことが分かる。

図４は、第２実施例に係るズームレンズの諸収差図（球面収差図、非点収差図、歪曲収差図、コマ収差図及び倍率色収差図）である。具体的には、図４（ａ）は本実施例の広角端状態における撮影距離無限遠での諸収差図であり、図４（ｂ）は本実施例の中間焦点距離状態における撮影距離無限遠での諸収差図であり、図４（ｃ）は望遠端状態における撮影距離無限遠での諸収差図である。

図４に示す各収差図から明らかなように、第２実施例に係るズームレンズＺＬ２は、広角端状態から望遠端状態までの各焦点距離状態において、諸収差が良好に補正され、優れた光学性能を有することが分かる。歪曲収差については、この程度の収差量では撮像後の画像処理により十分補正可能であるため、光学的な補正は必要ない。

（第３実施例）

第３実施例について、図５，図６及び表３を用いて説明する。第３実施例に係るズームレンズＺＬ（ＺＬ３）は、図５に示すように、光軸に沿って物体側から順に並んだ、正の屈折力を持つ第１レンズ群Ｇ１と、負の屈折力を持つ第２レンズ群Ｇ２と、光量を調節することを目的とした開口絞りＳと、正の屈折力を持つ第３レンズ群Ｇ３と、負の屈折力を持つ第４レンズ群Ｇ４と、正の屈折力を持つ第５レンズ群Ｇ５と、フィルタ群ＦＬとから構成される。

第１レンズ群Ｇ１は、光軸に沿って物体側から順に並んだ、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズＬ１１と物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズＬ１２の接合レンズと、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズＬ１３とから構成される。

第２レンズ群Ｇ２は、光軸に沿って物体側から順に並んだ、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズとＬ２１と、両凹形状の負レンズＬ２２と、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズＬ２３とから構成される。

第３レンズ群Ｇ３は、光軸に沿って物体側から順に並んだ、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の非球面正レンズＬ３１と、物体側に凸面を向けたメニスカス形状のプラスチック非球面負レンズＬ３２と、両凸形状のプラスチック非球面正レンズＬ３３とから構成される。

第４レンズ群Ｇ４は、物体側に凸面を向けたメニスカス形状のプラスチック非球面負レンズＬ４１から構成される。

第５レンズ群Ｇ５は、物体側に凸面を向けたメニスカス形状のプラスチック非球面正レンズＬ５１から構成される。

フィルタ群ＦＬは、像面Ｉに配設されるＣＣＤ等、固体撮像素子の限界解像以上の空間周波数をカットするためのローパスフィルターや赤外カットフィルター等で構成されている。

本実施例に係るズームレンズＺＬ３においては、広角端状態から望遠端状態への変倍に際して、各レンズ群の間隔が変化するとともに、第１レンズ群Ｇ１から第４レンズ群Ｇ４までが光軸に沿って移動する。第１レンズ群Ｇ１は、ズーミングにおいて、物体側へ移動する。第２レンズ群Ｇ２は、ズーミングにおいて、像面側へ移動する。第３レンズ群Ｇ３は、ズーミングにおいて、物体側へ移動する。第４レンズ群Ｇ４は、ズーミングにおいて、物体側へ移動する。開口絞りＳは、ズーミングにおいて、第３レンズ群Ｇ３と一体となって、物体側へ移動する。なお、第５レンズ群Ｇ５は、常に光軸上に固定されている。

下記の表３に、第３実施例における各諸元の値を示す。表３における面番号１〜２６が、図５に示すｍ１〜ｍ２６の各光学面に対応している。

（表３）
［レンズ諸元］
面番号 Ｒ Ｄ ｎｄ νｄ
物面 ∞
1 105.911 2.17 1.9538 32.3
2 65.738 7.16 1.4978 82.6
3 804.588 0.22
4 75.341 5.86 1.5928 68.7
5 651.011 D5(可変)
6 1035.376 1.09 1.8348 42.7
7 13.926 6.73
8 -45.557 1.09 1.8040 46.6
9 56.372 0.43
10 30.292 3.04 1.9460 18.0
11 280.888 D11(可変)
12 ∞(絞りS) 0.87
＊13 15.220 4.34 1.4971 81.5
14 54.469 3.26
＊15 62.426 2.17 1.6349 24.0
16 17.597 0.87
＊17 22.024 3.47 1.5311 55.9
18 -30.433 D18(可変)
＊19 77.158 1.30 1.5311 55.9
20 30.047 D20(可変)
＊21 27.125 3.26 1.5311 55.9
22 443.944 1.52
23 ∞ 0.70 1.5168 63.9
24 ∞ 1.00
25 ∞ 1.00 1.5168 63.9
26 ∞ (BF)
像面 ∞

［全体諸元］
ズーム比 28.44
広角端 中間焦点 望遠端
ｆ 10.0 52.5 284.4
開口絞り径 11.3 11.3 11.3
ＦＮｏ 3.8 5.6 6.6
ω 41.2 9.1 1.7
Ｂｆ 1.00 1.00 1.00
Ｂｆ(空気換算) 4.64 4.64 4.64
ＴＬ 139.4 170.5 207.8
レンズ全長 138.8 169.9 207.2

［非球面データ］
面番号 κ A4 A6
13 -0.0361 1.77E-05 0.00E+00
15 1.00 1.01E-05 0.00E+00
17 1.00 -4.31E-05 0.00E+00
19 1.00 2.32E-06 0.00E+00
21 1.00 -6.13E-06 -4.60E-08

［ズーミングデータ］
可変間隔 広角端 中間焦点 望遠端
ｆ 10.0 52.5 284.4
D5 0.786 49.636 86.876
D11 56.238 17.470 0.740
D18 10.666 23.912 3.980
D20 19.217 26.936 63.699

［ズームレンズ群データ］
群番号 群初面 群焦点距離 レンズ構成長
Ｇ１ １ 119.4 15.410
Ｇ２ ６ -15.8 12.380
Ｇ３ 13 27.8 14.110
Ｇ４ 19 -93.6 1.300
Ｇ５ 21 54.3 4.780

［条件式］
条件式（１）−ｆＰＬ３／ｆＰＬ４ ＝ 0.65
条件式（２）νd31 ＝ 81.5
条件式（３）（Ｒ４２＋Ｒ４１）／（Ｒ４２−Ｒ４１） ＝ -2.28
条件式（４）β5t ＝ 0.87
条件式（５）（Ｒ３２＋Ｒ３１）／（Ｒ３２−Ｒ３１） ＝ -1.79

表３から、本実施例に係るズームレンズＺＬ３は、条件式（１）〜（５）を満たすことが分かる。

図６は、第３実施例に係るズームレンズの諸収差図（球面収差図、非点収差図、歪曲収差図、コマ収差図及び倍率色収差図）である。具体的には、図６（ａ）は本実施例の広角端状態における撮影距離無限遠での諸収差図であり、図６（ｂ）は本実施例の中間焦点距離状態における撮影距離無限遠での諸収差図であり、図６（ｃ）は望遠端状態における撮影距離無限遠での諸収差図である。

図６に示す各収差図から明らかなように、第３実施例に係るズームレンズＺＬ３は、広角端状態から望遠端状態までの各焦点距離状態において、諸収差が良好に補正され、優れた光学性能を有することが分かる。歪曲収差については、この程度の収差量では撮像後の画像処理により十分補正可能であるため、光学的な補正は必要ない。

上記の各実施例によれば、優れた光学性能を有するズームレンズを実現することができる。

ここまで本発明を分かりやすくするために、実施形態の構成要件を付して説明したが、本発明がこれに限定されるものではないことは言うまでもない。

実施例では、５群構成を示したが、６群、７群等の他の群構成にも適用可能である。また、最も物体側にレンズまたはレンズ群を追加した構成や、最も像側にレンズまたはレンズ群を追加した構成でも構わない。また、レンズ群とは、変倍時に変化する空気間隔で分離された、少なくとも１枚のレンズを有する部分を示す。

また、単独または複数のレンズ群、または部分レンズ群を光軸方向に移動させて、無限遠物体から近距離物体への合焦を行う合焦レンズ群としてもよい。この合焦レンズ群は、オートフォーカスにも適用することができ、オートフォーカス用の（超音波モーター等を用いた）モーター駆動にも適している。特に、第５レンズ群Ｇ５を合焦レンズ群とするのが好ましい。

また、レンズ群または部分レンズ群を光軸に垂直な方向の成分を持つように移動させるか、或いは光軸を含む面内方向に回転移動（揺動）させて、手ブレによって生じる像ブレを補正する防振レンズ群としてもよい。特に、第３レンズ群Ｇ３全体を防振レンズ群とするのが好ましい。

ＺＬ（ＺＬ１〜ＺＬ３） ズームレンズ
Ｇ１ 第１レンズ群
Ｇ２ 第２レンズ群
Ｇ３ 第３レンズ群
Ｇ４ 第４レンズ群
Ｇ５ 第５レンズ群
Ｓ 開口絞り
ＦＬ フィルタ群
Ｉ 像面
ＣＡＭ デジタルスチルカメラ（光学機器）

Claims (7)

1. 光軸に沿って物体側より順に並んだ、正の屈折力を持つ第１レンズ群と、負の屈折力を持つ第２レンズ群と、正の屈折力を持つ第３レンズ群と、負の屈折力を持つ第４レンズ群と、正の屈折力を持つ第５レンズ群とを有し、
   変倍時に、各レンズ群の間隔が変化するように、少なくとも４つのレンズ群が移動し、
   前記第３レンズ群及び前記第４レンズ群は、それぞれプラスチックレンズを有し、
   前記第５レンズ群は、２枚以下のレンズからなり、
   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。
   ０．６ ＜ −ｆＰＬ３／ｆＰＬ４ ＜ １．５
   但し、
   ｆＰＬ３：前記第３レンズ群を構成する前記プラスチックレンズの合成焦点距離、
   ｆＰＬ４：前記第４レンズ群を構成する前記プラスチックレンズの合成焦点距離。
2. 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。
   ６５．０ ＜ νd31 ＜ １００．０
   但し、
   νd1：前記第３レンズ群を構成するレンズのうち、最も物体側に配置されるレンズの硝材のｄ線におけるアッベ数。
3. 前記第４レンズ群は、１枚のプラスチック負レンズからなり、
   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２に記載のズームレンズ。
   −５．０ ＜ （Ｒ４２＋Ｒ４１）／（Ｒ４２−Ｒ４１） ＜ −０．９
   但し、
   Ｒ４１：前記第４レンズ群を構成する前記プラスチック負レンズの物体側面の曲率半径、
   Ｒ４２：前記第４レンズ群を構成する前記プラスチック負レンズの像側面の曲率半径。
4. 以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のズームレンズ。
   ０．６３ ＜ β5t ＜ ０．８８
   但し、
   β5t：望遠端状態における前記第５レンズ群の倍率。
5. 前記第３レンズ群は、像側から順に並んだ、プラスチック正レンズと、プラスチック負レンズとを有し、
   以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のズームレンズ。
   −６．０ ＜ （Ｒ３２＋Ｒ３１）／（Ｒ３２−Ｒ３１） ＜ −０．９
   但し、
   Ｒ３１：前記第３レンズ群を構成するプラスチック負レンズの物体側面の曲率半径、
   Ｒ３２：前記第３レンズ群を構成するプラスチック負レンズの像側面の曲率半径。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載のズームレンズを搭載することを特徴とする光学機器。
7. 光軸に沿って物体側より順に並んだ、正の屈折力を持つ第１レンズ群と、負の屈折力を持つ第２レンズ群と、正の屈折力を持つ第３レンズ群と、負の屈折力を持つ第４レンズ群と、正の屈折力を持つ第５レンズ群とを有するズームレンズの製造方法であって、
   変倍時に、各レンズ群の間隔が変化するように、少なくとも４つのレンズ群が移動し、
   前記第３レンズ群及び前記第４レンズ群は、それぞれプラスチックレンズを有し、
   前記第５レンズ群は、２枚以下のレンズからなり、
   以下の条件式を満足するように、
   レンズ鏡筒内に各レンズを配置することを特徴とするズームレンズの製造方法。
   ０．６ ＜ −ｆＰＬ３／ｆＰＬ４ ＜ １．５
   但し、
   ｆＰＬ３：前記第３レンズ群を構成する前記プラスチックの合成焦点距離、
   ｆＰＬ４：前記第４レンズ群を構成する前記プラスチックの合成焦点距離。

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