JP4284641B2 - Zoom lens - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レンズ構成の一部をレンズの光軸に沿って移動させて焦点距離を変えるレンズ、すなわちズームレンズに関し、特に、ＣＣＤ等を撮像デバイスとした電子画像機器に好適なバックフォーカスの大きいズームレンズに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ズームレンズはビデオカメラやディジタルスチルカメラ等の電子画像機器に固定式或いは着脱自在に取り付けられ、レンズ構成の一部をレンズの光軸に沿って移動させることにより、焦点距離を自在に変化させて任意の倍率の画像（映像）を得ることができる構成となっている。近年、ビデオカメラやディジタルスチルカメラ等の電気画像機器における画素ピッチの微細化技術の進歩は目覚ましく、よりきめ細かな画像が得られるようになってきていることに伴い、ズームレンズにおいても結像性能の優れたものが求められているが、このような高性能なものの例としては従来、山路タイプのズームレンズ、物体側から順に正、負、正、正の屈折力配置を有する４群構成タイプのズームレンズ等が知られている。このような従来のズームレンズでは変倍を担うレンズ群が比較的多いため、高変倍化（高ズーム比化）が大変容易であるという特徴がある。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−６４７３３号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このような電子画像機器用に用いられるズームレンズにおいては、電子画像機器との間の光路中に複数のデバイスを配置する必要等から、或る程度の大きさのバックフォーカスを確保する必要がある。このようにバックフォーカスが大きいズームレンズでは、像面上の最大像高に至る光線の収差補正が難しいため、画像性能が優れた電子画像機器に上記のようなズームレンズを用いても、これに見合うだけの良好な画像を機器の像面上に結像できず、結果として電子画像機器の性能を十分に活かすことができない場合があるという問題があった。
【０００５】
本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであり、バックフォーカスが大きくても良好な結像性能が得られ、高性能な電子画像機器用として十分に使用可能な構成のズームレンズを提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
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、物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群、負の屈折力を有する第２レンズ群、負の屈折力を有する第３レンズ群、正の屈折力を有する第４レンズ群、正の屈折力を有する第５レンズ群を備え、広角端から望遠端への変倍時には第１レンズ群と第２レンズ群の間隔が増大し、第２レンズ群と第３レンズ群の間隔及び第４レンズ群と第５レンズ群の間隔が変化する構成のズームレンズにおいて、第１〜第５レンズ群のいずれかのレンズ群中に回折光学面を有し、回折光学面の有効径（直径）をＣ、広角端におけるレンズ系全体の焦点距離をｆｗとしたときに、０．２＜Ｃ／ｆｗ＜５．０の条件を満たす構成とする。
【０００７】
また、本発明に係るズームレンズにおいては、広角端における第２レンズ群と第３レンズ群の軸上空気間隔をＤ23ｗとし、望遠端における第２レンズ群と第３レンズ群の軸上空気間隔をＤ23ｔとしたときに、０．００１＜（Ｄ23ｔ−Ｄ23ｗ）／ｆｗ＜１．０の条件を満たす構成とすることが好ましい。また、上記回折光学面は、光軸に対して回転対称な形状を有していることが好ましい。
【０００８】
更に、本発明に係るズームレンズにおいては、広角端における像面から回折光学面までの光軸上の距離をＬとしたときに、１．０＜Ｌ／ｆｗ＜２０．０の条件を満たす構成とすることが好ましい。また、広角端におけるバックフォーカスをＢｆｗ、広角端における最大像高をＹ０としたときに、１．０＜Ｂｆｗ／Ｙ０＜８．０の条件を満たす構成とすることが好ましい。
【０００９】
更に、広角端から望遠端への変倍時に、第１レンズ群及び第４レンズ群が固定であり、第２レンズ群の焦点距離をｆ２、第３レンズ群の焦点距離をｆ３としたときに、０．０５＜ｆ２／ｆ３＜１．５の条件を満たす構成とすることが好ましい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の好ましい実施形態について説明する。先ず、一般論として、多群構成のズームレンズの特徴について説明する。ズームレンズを構成するのに少なくとも２つのレンズ群を必要とするので、以下の説明において多群構成とは、３群以上のレンズ群を有するレンズ構成を指すものとする。先ず、多群構成のズームレンズでは、変倍を担うレンズ群の数が増えるので、高倍率化を図ることが可能である。また、多群構成のズームレンズでは、各レンズ群の収差補正の負担を均等化し易いので、優れた結像性能を達成することが可能である。
【００１１】
次に、回折光学面及び回折光学素子について説明する。一般に、光線を曲げる方法としては屈折と反射が知られているが、第３番目の方法として回折がある。回折光学面とは、このように光の回折作用を行う光学面であり、回折光学素子とは、このような回折光学面を備えた光学素子をいう。回折光学素子には、従来知られた回折格子やフレネルゾーンプレートなどがある。このような回折光学素子は屈折や反射とは異なる振る舞いを示すことが知られており、その振る舞いの具体的な例としては、負の分散値を有することが挙げられる。この性質は色収差補正に極めて有効であり、高価な特殊低分散ガラスでしか達し得ない（通常のガラスでは達し得ない）良好な色収差補正が可能となる。なお、このような回折光学素子については、「『回折光学素子入門』応用物理学会日本光学会監修平成９年第１版発行」に詳しい。
【００１２】
次に、本発明に係るズームレンズについて説明する。本発明に係るズームレンズでは、上記ような多群構成のズームレンズの技術的基板及び背景に基づき、物体側から順に、正、負、負、正、正の屈折力配置を有する５群レンズ構成を採用している。すなわち、本発明では、レンズ群の数を多くすることにより、各レンズ群の移動の自由度も含めて収差補正の自由度を大きくする構成を採っている。そして、広角端から望遠端への変倍時には第１レンズ群と第２レンズ群の間隔が増大し、第２レンズ群と第３レンズ群の間隔及び第４レンズ群と第５レンズ群の間隔が変化する構成を採っている。
【００１３】
また、本発明に係るズームレンズにおいては、上記第１〜第５レンズ群のいずれかのレンズ群中に、光軸に対して回転対称な形状の回折光学面を設けている。本発明においては、ガラスやプラスチック等の光学部材の表面に回折光学面、すなわち回折格子やフレネルゾーンプレートのように光線を曲げて回折現象を生ずる面を形成して良好な光学性能を得るようにする。図１６はフレネルゾーンプレートの一例を示すものであり、図１６（Ａ）は光軸方向から見たフレネルゾーンプレート１の正面図、図１６（Ｂ）は図１６（Ａ）における矢視Ｂ−Ｂから見たフレネルゾーンプレート１の断面図である。この図１６に示すフレネルゾーンプレート１は回折光学面を構成する回折格子溝の１ピッチが連続した曲線であるキノフォーム型であるが、その他、周期構造が階段状のものや三角形状等のものとすることもできる。
【００１４】
また、本発明に係るズームレンズでは、上記回折光学面の有効径（直径）をＣ、広角端におけるレンズ系全体の焦点距離をｆｗとしたときに、下の条件式（１）を満たす構成となっている。
【００１５】
【数１】
０．２＜Ｃ／ｆｗ＜５．０ … （１）
【００１６】
上記条件式（１）は、回折光学面の有効径Ｃの適切なる範囲を規制するものである。ここで、Ｃ／ｆｗの値が条件式（１）の上限値を上回ると回折光学面の有効径Ｃが大きくなり過ぎ、回折光学面の製作が困難となってコストアップに繋がる。反対にＣ／ｆｗの値が条件式（１）の下限値を下回ると、回折光学面の有効径Ｃが小さくなり過ぎて、回折光学面の格子ピッチが小さくなる傾向が強まり、回折光学面の製作が困難となりコストアップに繋がるばかりか、回折光学面の格子によるフレアの発生が大きくなり画質の低下を招き易くなる。なお、本発明の効果を十分に発揮させるためには、上記条件式（１）の上限値を２．５とすることが好ましい。また、下限値については０．７とすることが好ましい。
【００１７】
このように本発明に係るズームレンズでは、第１〜第５レンズ群のいずれかのレンズ群中に、光軸に対して回転対称な形状の回折光学面を有し、かつ上記条件式（１）を満たすようにすることにより、高倍率のズームレンズを実現しつつ、広角端及び望遠端以外の中間の焦点距離状態においても優れた結像性能を得ることができるようになっている。また、無限焦点系及び有限焦点系のいずれにおいても良好な結像性能が得られるので、バックフォーカスの大きいタイプ、例えば電子画像機器用のズームレンズとしても好適である。
【００１８】
ここで、本発明に係るズームレンズにおいては、回折光学面を有する一般の光学系の場合と同様、回折光学面に入射する光線の角度は、できるだけ小さいことが好ましい。これは、上記入射角度が大きくなると回折光学面によるフレアが発生し易くなり、画質を損ねてしまうからである。したがって、本発明に係るズームレンズでは、そのフレアが及ぼす影響を小さくして良好な画質を得るため、最大像高に至る主光線（絞りの中心を通る光線）が回折光学面に入射する角度（主光線の光軸が回折光学面の法線となす角度）が１５度以下、より好ましくは１０度以下となるようにすること、換言すると、回折光学面は、入射する光の角度が１５度（好ましくは１０度）以下となるレンズ面に設けられることが望ましい。このような条件が満たされるのであれば、回折光学面は本ズームレンズ中のどこに配置してもよいが、本ズームレンズを構成するレンズの面のうち、物体側に凸となる面のいずれかに形成するようにすれば、上記条件を満足させることが容易になる。
【００１９】
また、本発明に係るズームレンズでは、広角端における第２レンズ群と第３レンズ群の軸上空気間隔をＤ23ｗとし、望遠端における第２レンズ群と第３レンズ群の軸上空気間隔をＤ23ｔとしたときに、下の条件式（２）を満たす構成となっていることが好ましい。
【００２０】
【数２】
０．００１＜（Ｄ23ｔ−Ｄ23ｗ）／ｆｗ＜１．０ … （２）
【００２１】
上記条件式（２）は、広角端と望遠端とにおける第２レンズ群と第３レンズ群との軸上空気間隔の差（Ｄ23ｔ−Ｄ23ｗ）と、広角端におけるレンズ系全体の焦点距離ｆｗとの比について適切な範囲を規定している。ここで、（Ｄ23ｔ−Ｄ23ｗ）／ｆｗの値が上記条件式（２）の上限値を上回ると、望遠端における全長が長くなり過ぎて、前玉径（第１レンズ群のレンズ系）の増大を招くだけでなく、広角端及び望遠端の双方において像面湾曲が負側に大きくシフトし、望遠端における球面収差が補正不足になってしまう。また、変倍時における第２レンズ群の移動スペースを確保することが困難となり、変倍のための第３レンズ群の使用倍率の変化を大きく確保することができず、高倍率化が困難になってしまう。
【００２２】
反対に（Ｄ23ｔ−Ｄ23ｗ）／ｆｗの値が条件式（２）の下限値を下回ると、高変倍化や変倍時の各レンズ群の収差補正の負担の均等化が困難になるばかりでなく、変倍時の諸収差の発生及び変動が過大になってしまう。特に、変倍時の像面湾曲及びコマ収差の変動が大きくなり、望遠端において像面湾曲が負側に過大となる。加えて、広角端では主光線よりも下側の光線に対して正のコマ収差が過大に発生し、望遠端では主光線よりも上側の光線に対して正のコマ収差が過大に発生する。その結果、良好な結像性能を得ることができなくなってしまう。なお、本発明の効果を更に十分に発揮させるには、上記条件式（２）の上限値を０．４５とすることが好ましい。また、下限値については０．００１５とすることが好ましい。
【００２３】
更に、本発明に係るズームレンズにおいては、広角端及び望遠端以外の中間焦点距離状態における第１レンズ群に対する第２レンズ群と第３レンズ群との相対的な位置関係も重要である。本発明では、上述の相対的な位置関係を適切に設定することにより、変倍時の収差変動を抑えて良好な結像性能を達成することが可能である。
【００２４】
また、本発明に係るズームレンズを実際に構成する場合、第１レンズ群及び第４レンズ群を変倍時に固定とすることにより、メカ構成上の観点から構成が簡素になり、製作誤差の影響を小さくすることができるので好ましい。特に、第１レンズ群が固定であれば、鏡筒構造の堅牢性や防塵性が増すので好ましい。
【００２５】
また、本発明に係るズームレンズでは、上述の構成に加え、広角端における像面から回折光学面までの光軸上の距離をＬとしたときに、下の条件式（３）を満たす構成となっていることが好ましい。
【００２６】
【数３】
１．０＜Ｌ／ｆｗ＜２０．０ … （３）
【００２７】
上記条件式（３）は、回折光学面の適切な位置を規定するものである。ここで、Ｌ／ｆｗの値が上記条件式（３）の上限値を上回ると、回折光学素子の径が大きくなり過ぎ、製造が困難となってしまう不都合が生じる。反対にＬ／ｆｗの値が上記条件式（３）の下限値を下回ると、像面に近くなり過ぎてしまい、格子のピッチが画像に写り込み易くなる不都合が生じるばかりか、色収差の補正効果が弱まってしまうため、良好な結像性能が得にくくなる。なお、本発明の効果を更に十分に発揮させるためには、条件式（３）の上限値を１２．０とすることが好ましい。また、下限値については、２．０とすることが好ましい。
【００２８】
また、本発明に係るズームレンズにおいては、更に、広角端におけるバックフォーカスをＢｆｗ、広角端における最大像高をＹ０としたときに、下の条件式（４）を満たす構成となっていることが好ましい。
【００２９】
【数４】
１．０＜Ｂｆｗ／Ｙ０＜８．０ … （４）
【００３０】
上記条件式（４）は、電子画像機器用のズームレンズとして実用に足るような十分に大きい（長い）バックフォーカスを得るための条件を規定している。電子画像機器用の光学系ではシェーディングを回避するために射出瞳を像面から十分遠くへ離すことが必要であり、この目的のためにも条件式（４）を満足することが重要である。ここで、Ｂｆｗ／Ｙ０の値が条件式（４）の上限値を上回ると、バックフォーカスが長くなり過ぎてレンズ系の全長が長くなり、ひいてはレンズ系の大型化を招いてしまう。また、第５レンズ群のレンズ径が過度に大きくなってしまう不都合を生じる。
【００３１】
一方、Ｂｆｗ／Ｙ０の値が条件式（４）の下限値を下回ると、バックフォーカスが短くなり過ぎて、ズームレンズとＣＣＤ等の撮像デバイスとの間の光路中においてフィルターやプリズムを配置する空間を確保することが困難になってしまう。また、射出瞳の位置が像面に近づき過ぎて、上述したシェーディングが発生し易くなり、不都合である。なお、本発明の効果を更に十分に発揮させるためには、上記条件式（４）の上限値を５．０とすることが好ましい。また、下限値については２．０とすることが好ましい。
【００３２】
また、本発明に係るズームレンズにおいては、更に、広角端から望遠端への変倍時に、第１レンズ群及び第４レンズ群が固定であり、第２レンズ群の焦点距離をｆ２、第３レンズ群の焦点距離をｆ３としたときに、下の条件式（５）を満たす構成となっていることが好ましい。
【００３３】
【数５】
０．０５＜ｆ２／ｆ３＜１．５ … （５）
【００３４】
上記条件式（５）は、第２レンズ群の焦点距離ｆ２と第３レンズ群の焦点距離ｆ３との比について適切な範囲を規定するものである。ここで、ｆ２／ｆ３の値が条件式（５）の上限値を上回ると、第３レンズ群の焦点距離が短くなり過ぎて、変倍時におけるコマ収差の変動が大きくなり、望遠端における歪曲収差が正側に大きくシフトするので好ましくない。また、広角端において正の下コマ収差が発生し、望遠端において球面収差が正側に補正過剰となり、良好な結像性能を得ることができなくなる。
【００３５】
一方、ｆ２／ｆ３の値が条件式（５）の下限値を下回ると、第２レンズ群の焦点距離が短くなり過ぎて、変倍時におけるコマ収差の変動が大きくなり、望遠端における歪曲収差が負側に大きくシフトするので好ましくない。また、広角端において負の下コマ収差が発生し、望遠端において球面収差が負側に補正過剰となり、良好な結像性能を得ることができなくなる。なお、本発明の効果を更に十分に発揮するには、上記条件式（５）の上限値を０．５とすることが好ましい。また、下限値については０．２とすることが好ましい。
【００３６】
また、本発明に係るズームレンズにおいては、更に、次の条件式（６），又は（７）を満たす構成となっていることが望ましい。
【００３７】
【数６】
０．２＜ΔＮ … （６）
０．０５＜ｄ／ｆｗ＜２．０ … （７）
【００３８】
ここで、ΔＮは第５レンズ群中の貼り合わせレンズのｄ線に対する屈折率差（第５レンズ群中の貼り合わせレンズが複数ある場合には、最も物体側にあるものを指すものとする）であり、ｄは回折光学素子（回折光学面を有するレンズ素子）の光軸上の厚さである。
【００３９】
上記条件式（６）について説明する。本発明に係るズームレンズのように、最大像高に比してバックフォーカスの大きいズームレンズにおいては、像側のレンズ群を通る軸上光線の位置が光軸から大きく離れがちであり、この軸上光線の収差補正が難しい。本発明では、上記条件式（６）に示すように、第５レンズ群中の貼り合わせレンズの屈折率差ΔＮの値を適切な範囲に設定することにより、上述の軸上光線の収差補正を良好に行うことが可能である。このとき、第５レンズ群中において、正レンズ（例えば、後述する図１におけるレンズＬ１０）の屈折率が負レンズ（例えば、後述する図１におけるレンズＬ１１）の屈折率よりも低くなっていることが望ましい。ここで、ΔＮの値が条件式（６）の下限値を下回ると、球面収差の補正が困難となって、良好な結像性能を得ることができなくなってしまう。更に、ペッツバール和が負側に変移し易くなるので好ましくない。
【００４０】
上記条件式（７）は、回折光学面を有する回折光学素子の最も物体側に位置する面から最終面までの光軸上の厚さをｄとしたときに、ｆｗとｄとの適切なる比を示すものである。ここで、ｄ／ｆｗの値が上記条件式（７）の上限値を超えるとｄが大きくなり過ぎ、回折光学素子が厚く、大きくなり過ぎてしまい、製造しにくくなってコストアップを招いてしまう。一方、ｄ／ｆｗの値が上記条件式（７）の下限値を下回ると回折光学素子が薄くなり過ぎてしまい、その製造中に撓み易くなるという不都合が生じる。また、ズームレンズへの組み込み時の変形が生じ易くなり、結像性能劣化の原因ともなる。なお、本発明の効果を更に十分に発揮させるには、上記条件式（７）の上限値を１．０とすることが好ましい。また、下限値については０．１とすることが好ましい。
【００４１】
ところで、本発明に係るズームレンズを実際に構成するとき、近距離物体へのフォーカシング（合焦）は、第１レンズ群を物体側へ繰り出すいわゆるフロントフォーカス方式で行うことが好ましい。しかしながら、フォーカシング時に主光線が下がることなく周辺光量を確保するには、第５レンズ群を光軸方向に移動させてフォーカシングを行う、いわゆるリアフォーカス方式にすることが好ましい。
【００４２】
また、第２レンズ群は、収差補正上の観点から、物体側に凸面を向けた負メニスカス単レンズから構成されていることが好ましい。そして、より優れた結像性能を達成するためには、少なくとも一方の面が非球面形状に形成された負単レンズで第２レンズ群を構成する方がよい。更に、第２レンズ群の使用倍率は、広角端から望遠端への変倍時に等倍（−１倍）を挟んで変化するようになっていることが望ましい。
【００４３】
また、実際に回折光学面をレンズ上に形成する場合、フレネルゾーンプレートのように、光軸に対して回転対称な格子構造であることが、製造を容易にする点で好ましい。このような回転対称な格子構造は、通常の非球面レンズを製作するのと同じく、精研削でも、ガラスモールドでも形成可能である。また、レンズ表面に薄い樹脂層を形成し、この樹脂層に格子構造を設けるようにしてもよい。また、回折格子は単純な単層構造に限らず、複数の格子構造を重ねて複層構造にしてもよい。このように複層構造の回折格子によれば、回折効率の波長特性や画角特性をより一層向上させることができる。
【００４４】
また、回折光学面は、アッベ数が６５以下の光学ガラスレンズのレンズ面上に形成することが好ましい。これは、回折格子の形成が容易で、しかも良好な光学性能が得られるからである。
【００４５】
更に、本発明に係るズームレンズは、撮影レンズのブレを検出するブレ検出手段と、ブレ検出手段からの信号とカメラの作動のシーケンス制御を行う制御手段とに基づいて適正なブレ補正量を定めるブレ制御装置と、ブレ制御装置により定められたブレ補正量に基づいて防振レンズ群を移動させる駆動機構とを組み合わせて、防振レンズシステムを構成することもできる。また、本発明に係るズームレンズを構成する各レンズに加えて、非球面レンズ、屈折率分布型レンズ等を用いることにより、更に良好な光学性能が得られることはいうまでもない。
【００４６】
【実施例】
以下、本発明に係るズームレンズの具体的な実施例について説明する。下に示す３つの実施例では、図１、図６及び図１１に示すように、本発明のズームレンズＺＬを、物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２、負の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３、正の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４、正の屈折力を有する第５レンズ群Ｇ５を備え、広角端から望遠端への変倍時には第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の間隔が増大し、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３の間隔及び第４レンズ群Ｇ４と第５レンズ群Ｇ５の間隔が変化するように、第２レンズ群Ｇ２、第３レンズ群Ｇ３及び第５レンズ群Ｇ５が光軸に沿って移動する構成とした。また、第１レンズ群Ｇ１及び第４レンズ群Ｇ４は変倍に対して固定とした。防振時には、第４レンズ群Ｇ４の全体（或いはその一部のレンズ群）からなる防振レンズ群が光軸と直交する方向に移動するようにした。
【００４７】
各実施例において、回折光学面の位相差は、通常の屈折率と後述する非球面式（８），（９）とを用いて行う超高屈折率法により計算した。超高屈折率法は、非球面形状を表す式と回折光学面の格子ピッチとの間の一定の等価関係を利用するものであり、本実施例において回折光学面は超高屈折率法のデータとして、すなわち、後述する非球面式（８），（９）及びその係数により示している。なお、本実施例では収差特性の算出対象としてｄ線、ｇ線、Ｃ線及びＦ線を選んだ。本実施例において用いたｄ線、ｇ線、Ｃ線及びＦ線の波長と、各スペクトル線に対して設定した具体的な屈折率の値を下の表１に示す。
【００４８】
【表１】
各実施例において非球面は、光軸に垂直な方向の高さ（入射高）をｙとし、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に沿った距離（サグ量）をＳ（ｙ）とし、基準球面の曲率半径をｒ、近軸曲率半径をＲとし、円錐係数をκとし、２次の非球面係数をＣ2、４次の非球面係数をＣ4、６次の非球面係数をＣ6、８次の非球面係数をＣ8、１０次の非球面係数をＣ10としたとき、下の式（８），（９）で表されるものとした。
【００５０】
【数７】
Ｓ（ｙ）＝（ｙ2／ｒ）／（１＋（１−κ・ｙ2／ｒ2）1/2）
＋Ｃ2・ｙ2＋Ｃ4・ｙ4＋Ｃ6・ｙ6＋Ｃ8・ｙ8＋Ｃ10・ｙ10 …（８）
Ｒ＝１／（（１／ｒ）＋２Ｃ2） …（９）
【００５１】
なお、本実施例において用いた超高屈折率法については、前述の「『回折光学素子入門』応用物理学会日本光学会監修平成９年第１版発行」に詳しい。
【００５２】
（第１実施例）
図１に、本発明の第１実施例に係るズームレンズのレンズ構成を示す。本第１実施例に用いたズームレンズＺＬでは図１に示すように、第１レンズ群Ｇ１には物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１（負レンズ）と両凸レンズＬ２（正レンズ）との貼り合わせからなる接合正レンズ及び物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ３（正レンズ）を配置して正レンズ群を構成し、第２レンズ群Ｇ２には物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ４（負レンズ）を配置して負レンズ群を構成した。また、第３レンズ群Ｇ３には両凹レンズＬ５（負レンズ）と物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ６（正レンズ）との貼り合わせからなる接合負レンズを配置して負レンズ群を構成し、第４レンズ群Ｇ４には開口絞りＰ７と、両凸レンズＬ８（正レンズ）と物体側に凹面を向けた（像側に凸面を向けた）負メニスカスレンズＬ９（負レンズ）との貼り合わせからなる接合負レンズを配置して正レンズ群を構成した。また、第５レンズ群Ｇ５には両凸レンズＬ１０（正レンズ）と物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ１１（負レンズ）との貼り合わせからなる接合正レンズを配置して正レンズ群を構成した。
【００５３】
ここで、第４レンズ群Ｇ４を構成する負メニスカスレンズＬ９の像側の面には第１の回折光学面Ｇｆ１を形成し、第５レンズ群Ｇ５を構成する両凸レンズＬ１０の物体側に面には第２の回折光学面Ｇｆ２を形成した。また、図２は本第１実施例に係るズームレンズを広角端から中間焦点距離状態（Ｍ）を経て望遠端まで変倍させたときの各レンズ群の移動軌跡を示す図であり、（Ｗ）はズームレンズＺＬが広角端にある場合の各レンズ群の位置、（Ｍ）はズームレンズＺＬが中間焦点距離状態にある場合の各レンズ群の位置、（Ｔ）はズームレンズＺＬが望遠端にある場合の各レンズ群の位置をそれぞれ示している。
【００５４】
下の表２に、本第１実施例における各レンズの諸元を示す。表２における面番号１〜１９は図１における符号１１〜１９に対応する。また、表２におけるｒはレンズ面の曲率半径（非球面の場合には頂点曲率半径）を、ｄはレンズ面の間隔を、ｎ（ｄ）はｄ線に対する屈折率を、ｎ（ｇ）はｇ線に対する屈折率を、ｎ（Ｃ）はＣ線に対する屈折率を、ｎ（Ｆ）はＦ線に対する屈折率をそれぞれ示している。なお、表２において、非球面形状に形成されたレンズ面には、面番号の右側に＊印を付している。また、非球面係数Ｃｎ（ｎ＝２，４，６，８，１０）において「Ｅ−０９」等は「×１０-09」等を示す。以上の表２の記号の説明は、以降の実施例の表においても同様である。
【００５５】
また、本実施例では、ズームレンズＺＬにおける面番号１４及び１５に相当する面が第１の回折光学面Ｇｆ１に相当し、面番号１６及び１７に相当する面が第２の回折光学面Ｇｆ２に相当する。したがって本実施例では、レンズＬ９が第１の回折光学面Ｇｆ１を有するレンズ素子（回折光学素子）に相当し、レンズＬ１０が第２の回折光学面Ｇｆ２を有するレンズ素子に相当する。
【００５６】
【表２】
第１４面
ｎ（ｄ）＝10001.0000 ＝ｎ11 ｎ（ｇ）＝7418.6853 ＝ｎ12
ｎ（Ｃ）＝11170.4255 ＝ｎ13 ｎ（Ｆ）＝8274.7311 ＝ｎ14
第１６面
ｎ（ｄ）＝10001.0000 ＝ｎ21 ｎ（ｇ）＝7418.6853 ＝ｎ22
ｎ（Ｃ）＝11170.4255 ＝ｎ23 ｎ（Ｆ）＝8274.7311 ＝ｎ24
（非球面データ）
第６面
κ＝1.0000 Ｃ2 ＝0.00000E+00
Ｃ4 ＝-1.22310E-05 Ｃ6 ＝2.64280E-07
Ｃ8 ＝-5.05100E-09 Ｃ10＝2.57570E-11
第１４面
κ＝1.0000 Ｃ2 ＝2.67000E-08
Ｃ4 ＝1.02330E-11 Ｃ6 ＝0.00000E+00
Ｃ8 ＝0.00000E+00 Ｃ10＝0.00000E+00
第１６面
κ＝1.0000 Ｃ2 ＝3.25490E-08
Ｃ4 ＝-1.58540E-04 Ｃ6 ＝3.22070E-06
Ｃ8 ＝-9.41570E-08 Ｃ10＝1.87800E-09
第１７面
κ＝1.0000 Ｃ2 ＝0.00000E+00
Ｃ4 ＝-1.58540E-04 Ｃ6 ＝3.22070E-06
Ｃ8 ＝-9.41570E-08 Ｃ10＝1.87800E-09
（条件対応値）
Ｃ１＝6.54 ： 第１の回折光学面Ｇｆ１について
Ｃ２＝7.20 ： 第２の回折光学面Ｇｆ２について
ｆｗ＝7.31292
Ｄ23ｔ＝6.56707
Ｄ23ｗ＝5.82367
Ｌ１＝32.30425 ： 第１の回折光学面Ｇｆ１について
Ｌ２＝23.37796 ： 第２の回折光学面Ｇｆ２について
Ｂｆｗ＝18.37796
Ｙ０＝4.0
ｆ２＝-11.77799
ｆ３＝-42.29630
ΔＮ＝0.373251
ｄ１＝1.0 ： 第１の回折光学面Ｇｆ１について
ｄ２＝4.0 ： 第２の回折光学面Ｇｆ２について
（１）Ｃ１／ｆｗ＝0.89431 ： 第１の回折光学面Ｇｆ１について
Ｃ２／ｆｗ＝0.98456 ： 第２の回折光学面Ｇｆ２について
（２）（Ｄ23ｔ−Ｄ23ｗ）／ｆｗ＝0.10166
（３）Ｌ１／ｆｗ＝4.41742 ： 第１の回折光学面Ｇｆ１について
Ｌ２／ｆｗ＝3.19680 ： 第２の回折光学面Ｇｆ２について
（４）Ｂｆｗ／Ｙ０＝4.59449
（５）ｆ２／ｆ３＝0.27846
（６）ΔＮ＝0.37325
（７）ｄ１／ｆｗ＝0.13674 ： 第１の回折光学面Ｇｆ１について
ｄ２／ｆｗ＝0.54699 ： 第２の回折光学面Ｇｆ２について
【００５７】
このように本実施例では、上記条件式（１）〜（７）は全て満たされることが分かる。
【００５８】
また、図３〜図５は第１実施例に係るズームレンズＺＬのｄ線、ｇ線、Ｃ線、Ｆ線に対する諸収差図を示している。ここで、図３は広角端における無限遠合焦点状態での諸収差図、図４はズームレンズＺＬが中間焦点距離状態における無限遠合焦点状態での諸収差図、図５は望遠端における無限遠合焦点状態での諸収差図を示している。各収差図においてＦＮＯはＦナンバーを、Ｙは像高を、Ｄはｄ線を、Ｇはｇ線を、ＣはＣ線を、ＦはＦ線をそれぞれ示している。また、球面収差図では、最大口径に対応するＦナンバーの値、非点収差図、歪曲収差図では像高の最大値をそれぞれ示し、コマ収差図では各像高の値を示している。更に、非点収差を示す収差図において、実線はサジタル像面を示し、破線はメリディオナル像面を示している。以上の収差図の説明は、以降の他の収差図についても同様である。各収差図から明らかなように、本第１実施例では、広角端から望遠端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、良好な結像性能が確保されていることが分かる。
【００５９】
（第２実施例）
図６に、本発明の第２実施例に係るズームレンズのレンズ構成を示す。本第２実施例に用いたズームレンズＺＬでは図６に示すように、第１レンズ群Ｇ１には物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ２１（負レンズ）と両凸レンズＬ２２（正レンズ）との貼り合わせからなる接合正レンズ及び物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２３（正レンズ）を配置して正レンズ群を構成し、第２レンズ群Ｇ２には物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ２４（負レンズ）を配置して負レンズ群を構成した。また、第３レンズ群Ｇ３には両凹レンズＬ２５（負レンズ）と物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２６（正レンズ）との貼り合わせからなる接合負レンズを配置して負レンズ群を構成し、第４レンズ群Ｇ４には開口絞りＰ２７と、両凸レンズＬ２８（正レンズ）と物体側に凹面を向けた（像側に凸面を向けた）負メニスカスレンズＬ２９（負レンズ）との貼り合わせからなる接合負レンズを配置して正レンズ群を構成した。また、第５レンズ群Ｇ５には両凸レンズＬ３０（正レンズ）と、両凸レンズＬ３１（正レンズ）と両凹レンズＬ３２（負レンズ）との貼り合わせからなる接合正レンズを配置して正レンズ群を構成した。
【００６０】
ここで、第４レンズ群Ｇ４を構成する負メニスカスレンズＬ２９の像側の面には回折光学面Ｇｆを形成した。また、図７は本第２実施例に係るズームレンズを広角端から中間焦点距離状態（Ｍ）を経て望遠端まで変倍させたときの各レンズ群の移動軌跡を示す図であり、（Ｗ）はズームレンズＺＬが広角端にある場合の各レンズ群の位置、（Ｍ）はズームレンズＺＬが中間焦点距離状態にある場合の各レンズ群の位置、（Ｔ）はズームレンズＺＬが望遠端にある場合の各レンズ群の位置をそれぞれ示している。
【００６１】
下の表３に、本第２実施例における各レンズの諸元を示す。表３における面番号１〜２０は図６における符号１〜２０に対応する。また、本実施例では、ズームレンズＺＬにおける面番号１４及び１５に相当する面が回折光学面Ｇｆに相当する。したがって、レンズＬ２９が回折光学面Ｇｆを有するレンズ素子に相当する。
【００６２】
【表３】
第１４面
ｎ（ｄ）＝10001.0000 ＝ｎ1 ｎ（ｇ）＝7418.6853 ＝ｎ2
ｎ（Ｃ）＝11170.4255 ＝ｎ3 ｎ（Ｆ）＝8274.7311 ＝ｎ4
（非球面データ）
第６面
κ＝1.0000 Ｃ2 ＝0.00000E+00
Ｃ4 ＝-3.96630E-07 Ｃ6 ＝1.83810E-07
Ｃ8 ＝-2.94980E-09 Ｃ10＝1.25040E-11
第１４面
κ＝1.0000 Ｃ2 ＝2.67000E-08
Ｃ4 ＝1.67000E-10 Ｃ6 ＝0.00000E+00
Ｃ8 ＝0.00000E+00 Ｃ10＝0.00000E+00
第１７面
κ＝1.0000 Ｃ2 ＝0.00000E+00
Ｃ4 ＝3.69980E-05 Ｃ6 ＝-6.470000E-08
Ｃ8 ＝3.67380E-09 Ｃ10＝-4.26960E-11
（条件対応値）
Ｃ＝7.34
ｆｗ＝7.31292
Ｄ23ｔ＝6.17903
Ｄ23ｗ＝6.16521
Ｌ＝32.44029
Ｂｆｗ＝14.63485
Ｙ０＝4.0
ｆ２＝-11.77799
ｆ３＝-42.29630
ΔＮ＝0.308180
ｄ＝1.8
（１）Ｃ／ｆｗ＝1.00370
（２）（Ｄ23ｔ−Ｄ23ｗ）／ｆｗ＝0.00189
（３）Ｌ／ｆｗ＝4.43602
（４）Ｂｆｗ／Ｙ０＝3.65871
（５）ｆ２／ｆ３＝0.27846
（６）ΔＮ＝0.30818
（７）ｄ／ｆｗ＝0.24614
【００６３】
このように本実施例では、上記条件式（１）〜（７）は全て満たされることが分かる。
【００６４】
また、図８〜図１０は第２実施例に係るズームレンズＺＬのｄ線、ｇ線、Ｃ線、Ｆ線に対する諸収差図である。ここで図８は広角端における無限遠合焦点状態での諸収差図、図９はズームレンズＺＬが中間焦点距離状態における無限遠合焦点状態での諸収差図、図１０は望遠端における無限遠合焦点状態での諸収差図を示している。各収差図から明らかなように、本第２実施例では、広角端から望遠端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、良好な結像性能が確保されていることが分かる。
【００６５】
（第３実施例）
図１１に、本発明の第３実施例に係るズームレンズのレンズ構成を示す。本第３実施例に用いたズームレンズＺＬでは図１１に示すように、第１レンズ群Ｇ１には物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ４１（負レンズ）と両凸レンズＬ４２（正レンズ）との貼り合わせからなる接合正レンズ及び物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ４３（正レンズ）を配置して正レンズ群を構成し、第２レンズ群Ｇ２には物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ４４（負レンズ）を配置して負レンズ群を構成した。また、第３レンズ群Ｇ３には両凹レンズＬ４５（負レンズ）と物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ４６（正レンズ）との貼り合わせからなる接合負レンズを配置して負レンズ群を構成し、第４レンズ群Ｇ４には開口絞りＰ４７と、両凸レンズＬ４８（正レンズ）と、物体側に凹面を向けた（像側に凸面を向けた）負メニスカスレンズＬ４９（負レンズ）とを配置して正レンズ群を構成した。また、第５レンズ群Ｇ５には両凸レンズＬ５０（正レンズ）と、両凸レンズＬ５１（正レンズ）と両凹レンズＬ５２（負レンズ）との貼り合わせからなる接合正レンズを配置して正レンズ群を構成した。
【００６６】
ここで、第２レンズ群Ｇ２を構成する負メニスカスレンズＬ４４の像側の面には第１の回折光学面Ｇｆ１を形成し、第３レンズ群Ｇ３を構成する両凸レンズＬ４６の物体側に面には第２の回折光学面Ｇｆ２を形成した。また、図１２は本第３実施例に係るズームレンズを広角端から中間焦点距離状態（Ｍ）を経て望遠端まで変倍させたときの各レンズ群の移動軌跡を示す図であり、（Ｗ）はズームレンズＺＬが広角端にある場合の各レンズ群の位置、（Ｍ）はズームレンズＺＬが中間焦点距離状態にある場合の各レンズ群の位置、（Ｔ）はズームレンズＺＬが望遠端にある場合の各レンズ群の位置をそれぞれ示している。
【００６７】
下の表４に、本第３実施例における各レンズの諸元を示す。表４における面番号１〜２２は図１１における符号１〜２２に対応する。また、本実施例では、ズームレンズＺＬにおける面番号７及び８に相当する面が第１の回折光学面Ｇｆ１に相当し、面番号１１及び１２に相当する面が第２の回折光学面Ｇｆ２に相当する。したがって、レンズＬ４４が第１の回折光学面Ｇｆ１を有するレンズ素子に相当し、レンズＬ４６が第２の回折光学面Ｇｆ２を有するレンズ素子に相当する。
【００６８】
【表４】
第7面
ｎ（ｄ）＝10001.0000 ＝ｎ11 ｎ（ｇ）＝7418.6853 ＝ｎ12
ｎ（Ｃ）＝11170.4255 ＝ｎ13 ｎ（Ｆ）＝8274.7311 ＝ｎ14
第１１面
ｎ（ｄ）＝10001.0000 ＝ｎ21 ｎ（ｇ）＝7418.6853 ＝ｎ22
ｎ（Ｃ）＝11170.4255 ＝ｎ23 ｎ（Ｆ）＝8274.7311 ＝ｎ24
（非球面データ）
第６面
κ＝1.0000 Ｃ2 ＝0.00000E+00
Ｃ4 ＝-7.08100E-06 Ｃ6 ＝1.77650E-07
Ｃ8 ＝-1.06150E-09 Ｃ10＝2.04500E-12
第８面
κ＝1.0000 Ｃ2 ＝-1.59370E-07
Ｃ4 ＝-1.96450E-09 Ｃ6 ＝-4.43770E-11
Ｃ8 ＝0.00000E+00 Ｃ10＝0.00000E+00
第１２面
κ＝1.0000 Ｃ2 ＝1.87150E-07
Ｃ4 ＝-1.35610E-09 Ｃ6 ＝2.20960E-12
Ｃ8 ＝0.00000E+00 Ｃ10＝0.00000E+00
第１９面
κ＝1.0000 Ｃ2 ＝0.00000E+00
Ｃ4 ＝2.97470E-05 Ｃ6 ＝-1.04800E-07
Ｃ8 ＝-8.95060E-10 Ｃ10＝1.47340E-11
（条件対応値）
Ｃ１＝13.96 ： 第１の回折光学面Ｇｆ１について
Ｃ２＝12.31 ： 第２の回折光学面Ｇｆ２について
ｆｗ＝7.31292
Ｄ23ｔ＝7.92421
Ｄ23ｗ＝5.82194
Ｌ１＝90.69816 ： 第１の回折光学面Ｇｆ１について
Ｌ２＝78.87621 ： 第２の回折光学面Ｇｆ２について
Ｂｆｗ＝13.54904
Ｙ０＝4.0
ｆ２＝-13.71740
ｆ３＝-34.89106
ΔＮ＝0.343941
ｄ１＝1.0 ： 第１の回折光学面Ｇｆ１について
ｄ２＝4.5 ： 第２の回折光学面Ｇｆ２について
（１）Ｃ１／ｆｗ＝1.90895 ： 第１の回折光学面Ｇｆ１について
Ｃ２／ｆｗ＝1.68332 ： 第２の回折光学面Ｇｆ２について
（２）（Ｄ23ｔ−Ｄ23ｗ）／ｆｗ＝0.28747
（３）Ｌ１／ｆｗ＝12.40246 ： 第１の回折光学面Ｇｆ１について
Ｌ２／ｆｗ＝10.78587 ： 第２の回折光学面Ｇｆ２について
（４）Ｂｆｗ／Ｙ０＝3.38726
（５）ｆ２／ｆ３＝0.39315
（６）ΔＮ＝0.34394
（７）ｄ１／ｆｗ＝0.13674 ： 第１の回折光学面Ｇｆ１について
ｄ２／ｆｗ＝0.61535 ： 第２の回折光学面Ｇｆ２について
【００６９】
このように本実施例では、上記条件式（１）〜（７）は全て満たされることが分かる。
【００７０】
また、図１３〜図１５は第３実施例に係るズームレンズＺＬのｄ線、ｇ線、Ｃ線、Ｆ線に対する諸収差図である。ここで図１３は広角端における無限遠合焦点状態での諸収差図、図１４はズームレンズＺＬが中間焦点距離状態における無限遠合焦点状態での諸収差図、図１５は望遠端における無限遠合焦点状態での諸収差図を示している。各収差図から明らかなように、本第３実施例では、広角端から望遠端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、良好な結像性能が確保されていることが分かる。
【００７１】
なお、上述の各実施例では、第１レンズ群Ｇ１及び第４レンズ群Ｇ４を変倍時に固定としているが、本発明を逸脱することなく、第１レンズ群Ｇ１及び第４レンズ群Ｇ４が変倍時に移動するように構成することも可能である。この場合、収差補正の自由度が増すので、設計が容易になる。
【００７２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係るズームレンズによれば、中間焦点距離状態においても優れた結像性能を有するとともに、無限焦点系及び有限焦点系のいずれにおいても良好な結像性能を達成することができ、かつ優れた防振性能を備えた高性能なズームレンズを実現することができる。また、バックフォーカスが大きくても高性能であるので、ビデオカメラやディジタルスチルカメラ等の電子画像機器用の光学系にも好適である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例に係るズームレンズのレンズ構成を示す図である。
【図２】上記第１実施例に係るズームレンズを広角端（Ｗ）から中間焦点距離状態（Ｍ）を経て望遠端（Ｔ）まで変倍させたときの各レンズ群の移動軌跡を示す図である。
【図３】上記第１実施例に係るズームレンズの広角端における無限遠合焦状態での諸収差図である。
【図４】上記第１実施例に係るズームレンズの中間焦点距離状態における無限遠合焦状態での諸収差図である。
【図５】上記第１実施例に係るズームレンズの望遠端における無限遠合焦状態での諸収差図である。
【図６】本発明の第２実施例に係るズームレンズのレンズ構成を示す図である。
【図７】上記第２実施例に係るズームレンズを広角端（Ｗ）から中間焦点距離状態（Ｍ）を経て望遠端（Ｔ）まで変倍させたときの各レンズ群の移動軌跡を示す図である。
【図８】上記第２実施例に係るズームレンズの広角端における無限遠合焦状態での諸収差図である。
【図９】上記第２実施例に係るズームレンズの中間焦点距離状態における無限遠合焦状態での諸収差図である。
【図１０】上記第２実施例に係るズームレンズの望遠端における無限遠合焦状態での諸収差図である。
【図１１】本発明の第３実施例に係るズームレンズのレンズ構成を示す図である。
【図１２】上記第３実施例に係るズームレンズを広角端（Ｗ）から中間焦点距離状態（Ｍ）を経て望遠端（Ｔ）まで変倍させたときの各レンズ群の移動軌跡を示す図である。
【図１３】上記第３実施例に係るズームレンズの広角端における無限遠合焦状態での諸収差図である。
【図１４】上記第３実施例に係るズームレンズの中間焦点距離状態における無限遠合焦状態での諸収差図である。
【図１５】上記第３実施例に係るズームレンズの望遠端における無限遠合焦状態での諸収差図である。
【図１６】フレネルゾーンプレートの一例を示しており、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）における矢視Ｂ−Ｂから見た断面図である。
【符号の説明】
ＺＬ 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
Ｇｆ１，Ｇｆ２ 回折光学面
Ｉ 像面[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a lens that changes a focal length by moving a part of a lens configuration along the optical axis of the lens, that is, a zoom lens, and particularly has a large back focus suitable for an electronic image device using a CCD or the like as an imaging device. It relates to a zoom lens.
[0002]
[Prior art]
A zoom lens is fixedly or detachably attached to an electronic image device such as a video camera or a digital still camera, and a focal length can be freely changed by moving a part of the lens configuration along the optical axis of the lens. An image (video) with an arbitrary magnification can be obtained. In recent years, the advancement of pixel pitch miniaturization technology in electrical imaging equipment such as video cameras and digital still cameras has been remarkable, and with the development of finer images, zoom lenses have improved imaging performance. As an example of such a high-performance lens, a conventional zoom lens of a mountain road type, a four-group configuration type having positive, negative, positive, and positive refractive power arrangement in order from the object side is conventionally used. Zoom lenses and the like are known. Since such a conventional zoom lens has a relatively large number of lens groups responsible for zooming, there is a feature that high zooming (high zoom ratio) is very easy.
[0003]
[Patent Document 1]
JP-A-11-64733
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in such a zoom lens used for an electronic image device, it is necessary to arrange a plurality of devices in the optical path between the electronic image device and the like, so it is necessary to secure a certain amount of back focus. There is. In such a zoom lens with a large back focus, it is difficult to correct aberrations of light rays that reach the maximum image height on the image plane.Therefore, even if the above zoom lens is used in an electronic imaging device with excellent image performance, There is a problem that a good image that can be matched cannot be formed on the image plane of the device, and as a result, the performance of the electronic image device cannot be fully utilized.
[0005]
The present invention has been made in view of such problems, and provides a zoom lens having a configuration that can provide satisfactory imaging performance even when the back focus is large and can be used sufficiently for high-performance electronic imaging equipment. The purpose is to do.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve such an object, the zoom lens according to the present invention has, in order from the object side, a first lens group having a positive refractive power, a second lens group having a negative refractive power, and a negative refractive power. A third lens group, a fourth lens group having a positive refractive power, and a fifth lens group having a positive refractive power, and the distance between the first lens group and the second lens group at the time of zooming from the wide angle end to the telephoto end In the zoom lens having a configuration in which the distance between the second lens group and the third lens group and the distance between the fourth lens group and the fifth lens group are changed. The diffractive optical surface has an effective diameter (diameter) of C, and the focal length of the entire lens system at the wide angle end is fw. It is assumed that the structure is satisfied.
[0007]
In the zoom lens according to the present invention, the on-axis air distance between the second lens group and the third lens group at the wide-angle end is set to D23w, and the on-axis air distance between the second lens group and the third lens group at the telephoto end is set. When D23t, it is preferable that the configuration satisfies the condition of 0.001 <(D23t−D23w) / fw <1.0. The diffractive optical surface preferably has a rotationally symmetric shape with respect to the optical axis.
[0008]
Furthermore, in the zoom lens according to the present invention, when the distance on the optical axis from the image plane to the diffractive optical surface at the wide-angle end is L, the configuration satisfying the condition of 1.0 <L / fw <20.0 is satisfied. It is preferable that Further, it is preferable that the back focus at the wide-angle end is Bfw and the maximum image height at the wide-angle end is Y0, so that the condition of 1.0 <Bfw / Y0 <8.0 is satisfied.
[0009]
Further, when zooming from the wide-angle end to the telephoto end, the first lens unit and the fourth lens unit are fixed, the focal length of the second lens unit is f2, and the focal length of the third lens unit is f3. , 0.05 <f2 / f3 <1.5 is preferable.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. First, as a general theory, the characteristics of a zoom lens having a multi-group configuration will be described. Since at least two lens groups are required to constitute a zoom lens, the multi-group configuration in the following description refers to a lens configuration having three or more lens groups. First, in a zoom lens having a multi-group configuration, the number of lens groups responsible for zooming increases, so it is possible to increase the magnification. Further, in a zoom lens having a multi-group configuration, it is easy to equalize the burden of aberration correction of each lens group, so that excellent imaging performance can be achieved.
[0011]
Next, the diffractive optical surface and the diffractive optical element will be described. In general, refraction and reflection are known as a method of bending a light beam, but diffraction is a third method. A diffractive optical surface is an optical surface that performs the diffraction action of light in this way, and a diffractive optical element refers to an optical element having such a diffractive optical surface. Examples of diffractive optical elements include conventionally known diffraction gratings and Fresnel zone plates. Such a diffractive optical element is known to exhibit a behavior different from refraction and reflection, and a specific example of the behavior includes a negative dispersion value. This property is extremely effective for correcting chromatic aberration, and enables good chromatic aberration correction that can be achieved only with expensive special low-dispersion glass (but not with ordinary glass). Such diffractive optical elements are described in detail in “Introduction to Diffractive Optical Elements” published by the Japan Society for Optics of Applied Physics, published in 1997.
[0012]
Next, the zoom lens according to the present invention will be described. In the zoom lens according to the present invention, a five-group lens configuration having positive, negative, negative, positive, and positive refractive power arrangement in order from the object side, based on the technical substrate and background of the zoom lens having the multi-group configuration as described above. Is adopted. In other words, the present invention adopts a configuration in which the degree of freedom of aberration correction including the degree of freedom of movement of each lens group is increased by increasing the number of lens groups. When zooming from the wide-angle end to the telephoto end, the distance between the first lens group and the second lens group increases, the distance between the second lens group and the third lens group, and the distance between the fourth lens group and the fifth lens group. The structure is changed.
[0013]
In the zoom lens according to the present invention, a diffractive optical surface having a rotationally symmetric shape with respect to the optical axis is provided in any one of the first to fifth lens groups. In the present invention, a diffractive optical surface such as a diffraction grating or a Fresnel zone plate is formed on the surface of an optical member such as glass or plastic to form a diffraction phenomenon by bending a light beam so as to obtain good optical performance. To do. FIG. 16 shows an example of the Fresnel zone plate. FIG. 16 (A) is a front view of the
[0014]
In the zoom lens according to the present invention, when the effective diameter (diameter) of the diffractive optical surface is C and the focal length of the entire lens system at the wide angle end is fw, the following conditional expression (1) is satisfied. It has become.
[0015]
[Expression 1]
0.2 <C / fw <5.0 (1)
[0016]
Conditional expression (1) regulates an appropriate range of the effective diameter C of the diffractive optical surface. Here, if the value of C / fw exceeds the upper limit value of the conditional expression (1), the effective diameter C of the diffractive optical surface becomes too large, making it difficult to manufacture the diffractive optical surface, leading to an increase in cost. On the contrary, when the value of C / fw falls below the lower limit value of the conditional expression (1), the effective diameter C of the diffractive optical surface becomes too small, and the tendency of the grating pitch of the diffractive optical surface to become small increases. This not only makes manufacturing difficult and leads to an increase in cost, but also increases the occurrence of flare due to the grating of the diffractive optical surface, which tends to cause a reduction in image quality. In addition, in order to fully demonstrate the effect of this invention, it is preferable to make the upper limit of the said conditional expression (1) into 2.5. The lower limit is preferably 0.7.
[0017]
Thus, in the zoom lens according to the present invention, any one of the first to fifth lens groups has a diffractive optical surface having a rotationally symmetric shape with respect to the optical axis, and the conditional expression (1) ), An excellent imaging performance can be obtained even in an intermediate focal length state other than the wide-angle end and the telephoto end while realizing a high-power zoom lens. In addition, since good imaging performance can be obtained in both the infinite focus system and the finite focus system, the zoom lens is suitable as a type having a large back focus, for example, a zoom lens for electronic image equipment.
[0018]
Here, in the zoom lens according to the present invention, as in the case of a general optical system having a diffractive optical surface, it is preferable that the angle of light incident on the diffractive optical surface is as small as possible. This is because when the incident angle is increased, flare due to the diffractive optical surface is likely to occur, and the image quality is impaired. Therefore, in the zoom lens according to the present invention, in order to reduce the influence of the flare and obtain a good image quality, the angle at which the principal ray (the ray passing through the center of the stop) reaching the maximum image height is incident on the diffractive optical surface ( The angle formed by the optical axis of the principal ray and the normal line of the diffractive optical surface is 15 degrees or less, more preferably 10 degrees or less. In other words, the diffractive optical surface has an incident light angle of 15 degrees. It is desirable to be provided on a lens surface that is (preferably 10 degrees) or less. If such a condition is satisfied, the diffractive optical surface may be disposed anywhere in the zoom lens, but any one of the surfaces of the lens constituting the zoom lens that is convex on the object side. If it forms, it will become easy to satisfy the said conditions.
[0019]
In the zoom lens according to the present invention, the on-axis air distance between the second lens group and the third lens group at the wide-angle end is D23w, and the on-axis air distance between the second lens group and the third lens group at the telephoto end is D23t. It is preferable that the configuration satisfies the following conditional expression (2).
[0020]
[Expression 2]
0.001 <(D23t−D23w) / fw <1.0 (2)
[0021]
Conditional expression (2) indicates that the difference in axial air spacing (D23t−D23w) between the second lens unit and the third lens unit at the wide-angle end and the telephoto end, and the focal length fw of the entire lens system at the wide-angle end. An appropriate range is specified for the ratio. Here, if the value of (D23t−D23w) / fw exceeds the upper limit value of the conditional expression (2), the total length at the telephoto end becomes too long and the front lens diameter (lens system of the first lens group) increases. In addition, the curvature of field greatly shifts to the negative side at both the wide-angle end and the telephoto end, and the spherical aberration at the telephoto end becomes insufficiently corrected. In addition, it is difficult to secure a moving space for the second lens unit at the time of zooming, and it is difficult to secure a large change in the magnification of the third lens unit for zooming, which makes it difficult to increase the magnification. turn into.
[0022]
On the other hand, if the value of (D23t−D23w) / fw falls below the lower limit value of conditional expression (2), it becomes difficult to equalize the burden of aberration correction of each lens unit at the time of high zooming or zooming. In other words, the occurrence and fluctuation of various aberrations during zooming become excessive. In particular, the variation in field curvature and coma during zooming increases, and the field curvature becomes excessive on the negative side at the telephoto end. In addition, a positive coma aberration is excessively generated with respect to a light beam below the principal ray at the wide angle end, and a positive coma aberration is excessively generated with respect to a light beam above the principal ray at the telephoto end. As a result, good imaging performance cannot be obtained. In addition, in order to fully demonstrate the effect of this invention, it is preferable to make the upper limit of the said conditional expression (2) into 0.45. The lower limit is preferably 0.0015.
[0023]
Furthermore, in the zoom lens according to the present invention, the relative positional relationship between the second lens group and the third lens group with respect to the first lens group in an intermediate focal length state other than the wide-angle end and the telephoto end is also important. In the present invention, by appropriately setting the relative positional relationship described above, it is possible to suppress the aberration fluctuation during zooming and achieve good imaging performance.
[0024]
Further, when the zoom lens according to the present invention is actually configured, the first lens group and the fourth lens group are fixed at the time of zooming, thereby simplifying the configuration from the viewpoint of mechanical configuration and the influence of manufacturing errors. Can be reduced, which is preferable. In particular, it is preferable if the first lens group is fixed because the fastness and dustproofness of the lens barrel structure are increased.
[0025]
In the zoom lens according to the present invention, in addition to the above-described configuration, when the distance on the optical axis from the image plane to the diffractive optical surface at the wide-angle end is L, the following conditional expression (3) is satisfied. It is preferable that
[0026]
[Equation 3]
1.0 <L / fw <20.0 (3)
[0027]
Conditional expression (3) defines an appropriate position of the diffractive optical surface. Here, when the value of L / fw exceeds the upper limit value of the conditional expression (3), the diameter of the diffractive optical element becomes excessively large, which causes a disadvantage that manufacturing becomes difficult. On the contrary, if the value of L / fw is lower than the lower limit value of the conditional expression (3), it becomes too close to the image plane, causing the disadvantage that the grating pitch is easily reflected in the image, and the effect of correcting chromatic aberration. Is weakened, it is difficult to obtain good imaging performance. In addition, in order to fully demonstrate the effect of this invention, it is preferable to make the upper limit of conditional expression (3) into 12.0. The lower limit is preferably 2.0.
[0028]
Further, the zoom lens according to the present invention is configured to satisfy the following conditional expression (4) when the back focus at the wide angle end is Bfw and the maximum image height at the wide angle end is Y0. preferable.
[0029]
[Expression 4]
1.0 <Bfw / Y0 <8.0 (4)
[0030]
Conditional expression (4) defines a condition for obtaining a sufficiently large (long) back focus that is practical for a zoom lens for an electronic imaging device. In an optical system for electronic imaging equipment, it is necessary to keep the exit pupil sufficiently far from the image plane in order to avoid shading, and it is important to satisfy conditional expression (4) for this purpose as well. Here, if the value of Bfw / Y0 exceeds the upper limit value of the conditional expression (4), the back focus becomes too long and the entire length of the lens system becomes long, which leads to an increase in the size of the lens system. In addition, there is a disadvantage that the lens diameter of the fifth lens group becomes excessively large.
[0031]
On the other hand, when the value of Bfw / Y0 falls below the lower limit value of the conditional expression (4), the back focus becomes too short, and a space for arranging a filter or a prism in the optical path between the zoom lens and an imaging device such as a CCD. It becomes difficult to ensure. In addition, the position of the exit pupil is too close to the image plane, and the above-described shading tends to occur, which is inconvenient. In addition, in order to fully demonstrate the effect of this invention, it is preferable to set the upper limit of the said conditional expression (4) to 5.0. The lower limit is preferably 2.0.
[0032]
In the zoom lens according to the present invention, the first lens group and the fourth lens group are fixed at the time of zooming from the wide-angle end to the telephoto end, and the focal length of the second lens group is set to f2. It is preferable that the following conditional expression (5) is satisfied when the focal length of the lens unit is f3.
[0033]
[Equation 5]
0.05 <f2 / f3 <1.5 (5)
[0034]
Conditional expression (5) defines an appropriate range for the ratio of the focal length f2 of the second lens group and the focal length f3 of the third lens group. Here, if the value of f2 / f3 exceeds the upper limit value of the conditional expression (5), the focal length of the third lens group becomes too short, the fluctuation of coma at the time of zooming becomes large, and distortion at the telephoto end. Since the aberration is greatly shifted to the positive side, it is not preferable. Further, a positive lower coma aberration occurs at the wide-angle end, and the spherical aberration becomes excessively corrected to the positive side at the telephoto end, so that good imaging performance cannot be obtained.
[0035]
On the other hand, if the value of f2 / f3 is less than the lower limit value of the conditional expression (5), the focal length of the second lens group becomes too short, and the variation of coma aberration at the time of zooming becomes large, and distortion at the telephoto end. Is not preferable because of a large shift to the negative side. Further, negative lower coma occurs at the wide-angle end, and spherical aberration becomes excessively corrected to the negative side at the telephoto end, so that good imaging performance cannot be obtained. In addition, in order to fully demonstrate the effect of this invention, it is preferable to make the upper limit of the said conditional expression (5) into 0.5. The lower limit is preferably 0.2.
[0036]
In the zoom lens according to the present invention, it is further desirable that the zoom lens has a configuration satisfying the following conditional expression (6) or (7).
[0037]
[Formula 6]
0.2 <ΔN (6)
0.05 <d / fw <2.0 (7)
[0038]
Here, ΔN is a difference in refractive index with respect to the d-line of the cemented lens in the fifth lens group (when there are a plurality of cemented lenses in the fifth lens group, it indicates the one closest to the object side). D is the thickness on the optical axis of the diffractive optical element (lens element having a diffractive optical surface).
[0039]
The conditional expression (6) will be described. In a zoom lens having a large back focus compared to the maximum image height as in the zoom lens according to the present invention, the position of the axial ray passing through the lens group on the image side tends to be far away from the optical axis. It is difficult to correct aberrations of upper rays. In the present invention, as shown in the conditional expression (6) above, by setting the value of the refractive index difference ΔN of the cemented lens in the fifth lens group within an appropriate range, the above-described aberration correction of the on-axis ray is performed. It is possible to perform well. At this time, in the fifth lens group, the refractive index of a positive lens (for example, a lens L10 in FIG. 1 described later) is lower than the refractive index of a negative lens (for example, a lens L11 in FIG. 1 described later). Is desirable. Here, if the value of ΔN falls below the lower limit value of conditional expression (6), it will be difficult to correct spherical aberration, and good imaging performance cannot be obtained. Furthermore, it is not preferable because the Petzval sum easily shifts to the negative side.
[0040]
Conditional expression (7) is an appropriate ratio between fw and d, where d is the thickness on the optical axis from the surface closest to the object side to the final surface of the diffractive optical element having a diffractive optical surface. Is shown. Here, if the value of d / fw exceeds the upper limit value of the conditional expression (7), d becomes too large, the diffractive optical element becomes too thick and too large, making it difficult to manufacture and increasing the cost. . On the other hand, if the value of d / fw is lower than the lower limit value of the conditional expression (7), the diffractive optical element becomes too thin, and there arises a disadvantage that it becomes easily bent during its manufacture. In addition, deformation during incorporation into the zoom lens is likely to occur, which causes deterioration of imaging performance. In addition, in order to fully demonstrate the effect of this invention, it is preferable to set the upper limit of the said conditional expression (7) to 1.0. The lower limit is preferably 0.1.
[0041]
By the way, when the zoom lens according to the present invention is actually constructed, it is preferable to perform focusing on a short-distance object by a so-called front focus system in which the first lens group is extended to the object side. However, in order to secure the peripheral light amount without lowering the chief ray during focusing, it is preferable to use a so-called rear focus method in which focusing is performed by moving the fifth lens group in the optical axis direction.
[0042]
The second lens group is preferably composed of a negative meniscus single lens having a convex surface facing the object side from the viewpoint of aberration correction. In order to achieve better imaging performance, it is better to configure the second lens group with a negative single lens having at least one surface formed in an aspherical shape. Further, it is desirable that the use magnification of the second lens group is changed so as to sandwich the same magnification (−1 ×) when zooming from the wide-angle end to the telephoto end.
[0043]
When the diffractive optical surface is actually formed on the lens, a grating structure that is rotationally symmetric with respect to the optical axis, such as a Fresnel zone plate, is preferable from the viewpoint of easy manufacture. Such a rotationally symmetric lattice structure can be formed by precision grinding or a glass mold, as in the case of manufacturing an ordinary aspherical lens. Further, a thin resin layer may be formed on the lens surface, and a lattice structure may be provided on this resin layer. The diffraction grating is not limited to a simple single layer structure, and a plurality of grating structures may be stacked to form a multilayer structure. Thus, according to the diffraction grating having a multilayer structure, it is possible to further improve the wavelength characteristic and the angle of view characteristic of the diffraction efficiency.
[0044]
The diffractive optical surface is preferably formed on the lens surface of an optical glass lens having an Abbe number of 65 or less. This is because the diffraction grating can be easily formed and good optical performance can be obtained.
[0045]
Further, the zoom lens according to the present invention determines an appropriate blur correction amount based on a blur detection unit that detects blur of the photographing lens and a control unit that performs sequence control of a signal from the blur detection unit and operation of the camera. An image stabilization lens system can also be configured by combining the image stabilization control device and a drive mechanism that moves the image stabilization lens group based on the image stabilization amount determined by the image stabilization control device. It goes without saying that even better optical performance can be obtained by using an aspherical lens, a gradient index lens, or the like in addition to the lenses constituting the zoom lens according to the present invention.
[0046]
【Example】
Specific examples of the zoom lens according to the present invention will be described below. In the following three examples, as shown in FIGS. 1, 6, and 11, the zoom lens ZL of the present invention is arranged in order from the object side, the first lens group G1 having a positive refractive power, the negative refraction. A second lens group G2 having a power, a third lens group G3 having a negative refractive power, a fourth lens group G4 having a positive refractive power, and a fifth lens group G5 having a positive refractive power. At the time of zooming to the telephoto end, the distance between the first lens group G1 and the second lens group G2 increases, the distance between the second lens group G2 and the third lens group G3, and the distance between the fourth lens group G4 and the fifth lens group G5. The second lens group G2, the third lens group G3, and the fifth lens group G5 are configured to move along the optical axis so that the interval changes. The first lens group G1 and the fourth lens group G4 are fixed with respect to zooming. At the time of image stabilization, the image stabilization lens group consisting of the entire fourth lens group G4 (or a part of the lens group) is moved in a direction perpendicular to the optical axis.
[0047]
In each example, the phase difference of the diffractive optical surface was calculated by an ultrahigh refractive index method using a normal refractive index and aspherical expressions (8) and (9) described later. The ultrahigh refractive index method uses a constant equivalent relationship between the expression representing the aspherical shape and the grating pitch of the diffractive optical surface. In this embodiment, the diffractive optical surface is data of the ultrahigh refractive index method. That is, it is shown by aspherical expressions (8) and (9) described later and their coefficients. In the present embodiment, d-line, g-line, C-line, and F-line are selected as aberration characteristics calculation targets. Table 1 below shows the wavelengths of the d-line, g-line, C-line, and F-line used in this example, and specific refractive index values set for each spectral line.
[0048]
[Table 1]
In each embodiment, the height of the aspheric surface in the direction perpendicular to the optical axis (incident height) is y, and the distance along the optical axis from the tangential plane at the apex of the aspheric surface to the position on the aspheric surface at height y. (Sag amount) is S (y), the radius of curvature of the reference sphere is r, the paraxial radius of curvature is R, the conic coefficient is κ, and the secondary aspheric coefficient is C2The fourth-order aspheric coefficient is CFour, The sixth-order aspheric coefficient is C6, The eighth-order aspheric coefficient is C8The 10th-order aspheric coefficient is CTenIn this case, the following expressions (8) and (9) are used.
[0050]
[Expression 7]
S (y) = (y2/ R) / (1+ (1-κ · y2/ R2)1/2)
+ C2・ Y2+ CFour・ YFour+ C6・ Y6+ C8・ Y8+ CTen・ YTen (8)
R = 1 / ((1 / r) + 2C2(9)
[0051]
The ultra-high refractive index method used in this example is described in detail in the aforementioned “Introduction to Diffractive Optical Elements” published by the Japan Optical Society, Applied Physics Society, 1997 First Edition.
[0052]
(First embodiment)
FIG. 1 shows the lens configuration of a zoom lens according to Example 1 of the present invention. In the zoom lens ZL used in the first embodiment, as shown in FIG. 1, in the first lens group G1, a negative meniscus lens L1 (negative lens) having a convex surface directed toward the object side and a biconvex lens L2 in order from the object side. A positive lens group is configured by arranging a cemented positive lens formed by bonding with a (positive lens) and a positive meniscus lens L3 (positive lens) having a convex surface facing the object side, and the second lens group G2 has an object side facing the object side. A negative meniscus lens L4 (negative lens) having a convex surface is disposed to constitute a negative lens group. In the third lens group G3, a negative lens group is configured by arranging a cemented negative lens formed by bonding a biconcave lens L5 (negative lens) and a positive meniscus lens L6 (positive lens) having a convex surface toward the object side. The fourth lens group G4 includes an aperture stop P7, a biconvex lens L8 (positive lens), and a negative meniscus lens L9 (negative lens) having a concave surface facing the object side (a convex surface facing the image side). A positive lens group was configured by arranging a cemented negative lens made of The fifth lens group G5 includes a cemented positive lens formed by bonding a biconvex lens L10 (positive lens) and a negative meniscus lens L11 (negative lens) having a concave surface facing the object side to constitute a positive lens group. did.
[0053]
Here, the first diffractive optical surface Gf1 is formed on the image side surface of the negative meniscus lens L9 constituting the fourth lens group G4, and the object side surface of the biconvex lens L10 constituting the fifth lens group G5 is formed on the surface. Formed a second diffractive optical surface Gf2. FIG. 2 is a diagram showing the movement trajectory of each lens group when the zoom lens according to the first embodiment is zoomed from the wide-angle end to the telephoto end through the intermediate focal length state (M). ) Is the position of each lens group when the zoom lens ZL is at the wide-angle end, (M) is the position of each lens group when the zoom lens ZL is in the intermediate focal length state, and (T) is the position of the zoom lens ZL at the telephoto end. The position of each lens group in the case of is shown.
[0054]
Table 2 below shows the specifications of each lens in the first example.
[0055]
In the present embodiment, the surfaces corresponding to the
[0056]
[Table 2]
14th page
n (d) = 10001.0000 = n11 n (g) = 7418.6853 = n12
n (C) = 11170.4255 = n13 n (F) = 8274.7311 = n14
16th page
n (d) = 10001.0000 = ntwenty one n (g) = 7418.6853 = ntwenty two
n (C) = 11170.4255 = ntwenty three n (F) = 8274.7311 = ntwenty four
(Aspheric data)
6th page
κ = 1.000 C2= 0.00000E + 00
CFour= -1.22310E-05 C6= 2.64280E-07
C8= -5.05100E-09 CTen= 2.57570E-11
14th page
κ = 1.000 C2= 2.67000E-08
CFour= 1.02330E-11 C6= 0.00000E + 00
C8= 0.00000E + 00 CTen= 0.00000E + 00
16th page
κ = 1.000 C2= 3.25490E-08
CFour= -1.58540E-04 C6= 3.22070E-06
C8= -9.41570E-08 CTen= 1.87800E-09
17th page
κ = 1.000 C2= 0.00000E + 00
CFour= -1.58540E-04 C6= 3.22070E-06
C8= -9.41570E-08 CTen= 1.87800E-09
(Conditional value)
C1 = 6.54: Regarding the first diffractive optical surface Gf1
C2 = 7.20: Regarding the second diffractive optical surface Gf2
fw = 7.31292
D23t = 6.56707
D23w = 5.82367
L1 = 32.30425: Regarding the first diffractive optical surface Gf1
L2 = 23.37796: Regarding the second diffractive optical surface Gf2
Bfw = 18.37796
Y0 = 4.0
f2 = -11.77799
f3 = -42.29630
ΔN = 0.373251
d1 = 1.0: For the first diffractive optical surface Gf1
d2 = 4.0: about the second diffractive optical surface Gf2
(1) C1 / fw = 0.89431: Regarding the first diffractive optical surface Gf1
C2 / fw = 0.98456: Regarding the second diffractive optical surface Gf2
(2) (D23t-D23w) /fw=0.10166
(3) L1 / fw = 4.41742: Regarding the first diffractive optical surface Gf1
L2 / fw = 3.19680: Regarding the second diffractive optical surface Gf2
(4) Bfw / Y0 = 4.59449
(5) f2 / f3 = 0.27846
(6) ΔN = 0.37325
(7) d1 / fw = 0.13674: Regarding the first diffractive optical surface Gf1
d2 / fw = 0.54699: about the second diffractive optical surface Gf2
[0057]
As described above, in this embodiment, it is understood that all the conditional expressions (1) to (7) are satisfied.
[0058]
3 to 5 are graphs showing various aberrations of the zoom lens ZL according to Example 1 with respect to the d-line, g-line, C-line, and F-line. Here, FIG. 3 shows various aberrations in the infinity focal state at the wide-angle end, FIG. 4 shows various aberrations in the infinity focal state in the intermediate focal length state of the zoom lens ZL, and FIG. 5 shows infinity at the telephoto end. The aberration diagrams in the far focus state are shown. In each aberration diagram, FNO represents an F number, Y represents an image height, D represents a d-line, G represents a g-line, C represents a C-line, and F represents an F-line. In the spherical aberration diagram, the F-number value corresponding to the maximum aperture, the astigmatism diagram, and the distortion diagram show the maximum image height, and the coma diagram shows the value of each image height. Further, in the aberration diagrams showing astigmatism, the solid line shows the sagittal image plane and the broken line shows the meridional image plane. The explanation of the above aberration diagrams is the same for the other aberration diagrams. As is apparent from the respective aberration diagrams, in the first embodiment, it is understood that various aberrations are satisfactorily corrected in each focal length state from the wide-angle end to the telephoto end, and good imaging performance is secured.
[0059]
(Second embodiment)
FIG. 6 shows the lens configuration of a zoom lens according to Example 2 of the present invention. In the zoom lens ZL used in the second embodiment, as shown in FIG. 6, in the first lens group G1, in order from the object side, a negative meniscus lens L21 (negative lens) having a convex surface facing the object side and a biconvex lens L22. A positive lens group is configured by arranging a cemented positive lens formed by bonding with a (positive lens) and a positive meniscus lens L23 (positive lens) having a convex surface facing the object side, and the second lens group G2 has an object side facing the object side. A negative meniscus lens L24 (negative lens) having a convex surface is disposed to constitute a negative lens group. In the third lens group G3, a negative lens group is configured by arranging a cemented negative lens formed by bonding a biconcave lens L25 (negative lens) and a positive meniscus lens L26 (positive lens) having a convex surface toward the object side. The fourth lens group G4 includes an aperture stop P27, a biconvex lens L28 (positive lens), and a negative meniscus lens L29 (negative lens) having a concave surface facing the object side (a convex surface facing the image side). A positive lens group was configured by arranging a cemented negative lens made of The fifth lens group G5 includes a biconvex lens L30 (positive lens) and a cemented positive lens formed by bonding a biconvex lens L31 (positive lens) and a biconcave lens L32 (negative lens). Configured.
[0060]
Here, the diffractive optical surface Gf is formed on the image side surface of the negative meniscus lens L29 constituting the fourth lens group G4. FIG. 7 is a diagram showing the movement trajectory of each lens group when the zoom lens according to the second embodiment is zoomed from the wide-angle end to the telephoto end through the intermediate focal length state (M). ) Is the position of each lens group when the zoom lens ZL is at the wide-angle end, (M) is the position of each lens group when the zoom lens ZL is in the intermediate focal length state, and (T) is the position of the zoom lens ZL at the telephoto end. The position of each lens group in the case of is shown.
[0061]
Table 3 below shows the specifications of each lens in the second example.
[0062]
[Table 3]
14th page
n (d) = 10001.0000 = n1 n (g) = 7418.6853 = n2
n (C) = 11170.4255 = nThree n (F) = 8274.7311 = nFour
(Aspheric data)
6th page
κ = 1.000 C2= 0.00000E + 00
CFour= -3.96630E-07 C6= 1.83810E-07
C8= -2.94980E-09 CTen= 1.25040E-11
14th page
κ = 1.000 C2= 2.67000E-08
CFour= 1.67000E-10 C6= 0.00000E + 00
C8= 0.00000E + 00 CTen= 0.00000E + 00
17th page
κ = 1.000 C2= 0.00000E + 00
CFour= 3.69980E-05 C6= -6.470000E-08
C8＝ 3.67380E-09 CTen= -4.26960E-11
(Conditional value)
C = 7.34
fw = 7.31292
D23t = 6.17903
D23w = 6.16521
L = 32.44029
Bfw = 14.63485
Y0 = 4.0
f2 = -11.77799
f3 = -42.29630
ΔN = 0.308180
d = 1.8
(1) C / fw = 1.00370
(2) (D23t-D23w) /fw=0.00189
(3) L / fw = 4.43602
(4) Bfw / Y0 = 3.65871
(5) f2 / f3 = 0.27846
(6) ΔN = 0.30818
(7) d / fw = 0.24614
[0063]
As described above, in this embodiment, it is understood that all the conditional expressions (1) to (7) are satisfied.
[0064]
8 to 10 are graphs showing various aberrations of the zoom lens ZL according to Example 2 with respect to the d-line, g-line, C-line, and F-line. FIG. 8 is a diagram of various aberrations at the infinity focal state at the wide angle end, FIG. 9 is a diagram of various aberrations at the infinity focal state when the zoom lens ZL is in the intermediate focal length state, and FIG. 10 is infinity at the telephoto end. The aberration diagrams in the in-focus state are shown. As is apparent from each aberration diagram, in the second embodiment, it is understood that various aberrations are favorably corrected in each focal length state from the wide-angle end to the telephoto end, and good imaging performance is secured.
[0065]
(Third embodiment)
FIG. 11 shows a lens configuration of a zoom lens according to Example 3 of the present invention. In the zoom lens ZL used in the third example, as shown in FIG. 11, in the first lens group G1, in order from the object side, a negative meniscus lens L41 (negative lens) having a convex surface facing the object side and a biconvex lens L42. A positive lens group is configured by arranging a cemented positive lens formed by bonding with a (positive lens) and a positive meniscus lens L43 (positive lens) having a convex surface on the object side, and the second lens group G2 has an object side on the object side. A negative meniscus lens L44 (negative lens) having a convex surface was disposed to constitute a negative lens group. In the third lens group G3, a negative lens group is configured by arranging a cemented negative lens formed by bonding a biconcave lens L45 (negative lens) and a positive meniscus lens L46 (positive lens) having a convex surface toward the object side. The fourth lens group G4 includes an aperture stop P47, a biconvex lens L48 (positive lens), and a negative meniscus lens L49 (negative lens) with a concave surface facing the object side (a convex surface facing the image side). Thus, a positive lens group was configured. The fifth lens group G5 includes a biconvex lens L50 (positive lens) and a cemented positive lens formed by bonding a biconvex lens L51 (positive lens) and a biconcave lens L52 (negative lens). Configured.
[0066]
Here, the first diffractive optical surface Gf1 is formed on the image side surface of the negative meniscus lens L44 constituting the second lens group G2, and the object side surface of the biconvex lens L46 constituting the third lens group G3 is formed on the surface. Formed a second diffractive optical surface Gf2. FIG. 12 is a diagram showing the movement trajectory of each lens group when the zoom lens according to the third example is zoomed from the wide-angle end to the telephoto end through the intermediate focal length state (M). ) Is the position of each lens group when the zoom lens ZL is at the wide-angle end, (M) is the position of each lens group when the zoom lens ZL is in the intermediate focal length state, and (T) is the position of the zoom lens ZL at the telephoto end. The position of each lens group in the case of is shown.
[0067]
Table 4 below shows the specifications of each lens in the third example.
[0068]
[Table 4]
7th page
n (d) = 10001.0000 = n11 n (g) = 7418.6853 = n12
n (C) = 11170.4255 = n13 n (F) = 8274.7311 = n14
11th page
n (d) = 10001.0000 = ntwenty one n (g) = 7418.6853 = ntwenty two
n (C) = 11170.4255 = ntwenty three n (F) = 8274.7311 = ntwenty four
(Aspheric data)
6th page
κ = 1.000 C2= 0.00000E + 00
CFour= -7.08100E-06 C6= 1.77650E-07
C8= -1.06150E-09 CTen= 2.04500E-12
8th page
κ = 1.000 C2= -1.59370E-07
CFour= -1.96450E-09 C6= -4.43770E-11
C8= 0.00000E + 00 CTen= 0.00000E + 00
12th page
κ = 1.000 C2= 1.87150E-07
CFour= -1.35610E-09 C6= 2.20960E-12
C8= 0.00000E + 00 CTen= 0.00000E + 00
19th page
κ = 1.000 C2= 0.00000E + 00
CFour= 2.97470E-05 C6= -1.04800E-07
C8= -8.95060E-10 CTen= 1.47340E-11
(Conditional value)
C1 = 13.96: Regarding the first diffractive optical surface Gf1
C2 = 12.31: Regarding the second diffractive optical surface Gf2
fw = 7.31292
D23t = 7.92421
D23w = 5.82194
L1 = 90.69816: Regarding the first diffractive optical surface Gf1
L2 = 78.87621: Regarding the second diffractive optical surface Gf2
Bfw = 13.55494
Y0 = 4.0
f2 = -13.71740
f3 = -34.89106
ΔN = 0.343941
d1 = 1.0: For the first diffractive optical surface Gf1
d2 = 4.5: Regarding the second diffractive optical surface Gf2
(1) C1 / fw = 1.90895: Regarding the first diffractive optical surface Gf1
C2 / fw = 1.68332: Regarding the second diffractive optical surface Gf2
(2) (D23t-D23w) /fw=0.28747
(3) L1 / fw = 12.40246: Regarding the first diffractive optical surface Gf1
L2 / fw = 10.78587: About the second diffractive optical surface Gf2
(4) Bfw / Y0 = 3.38726
(5) f2 / f3 = 0.39315
(6) ΔN = 0.34394
(7) d1 / fw = 0.13674: Regarding the first diffractive optical surface Gf1
d2 / fw = 0.61535: About the second diffractive optical surface Gf2
[0069]
As described above, in this embodiment, it is understood that all the conditional expressions (1) to (7) are satisfied.
[0070]
FIGS. 13 to 15 are graphs showing various aberrations of the zoom lens ZL according to Example 3 with respect to the d-line, g-line, C-line, and F-line. Here, FIG. 13 shows various aberrations in the infinitely focused state at the wide-angle end, FIG. 14 shows various aberrations in the infinitely focused state when the zoom lens ZL is in the intermediate focal length state, and FIG. 15 shows the infinity at the telephoto end. The aberration diagrams in the in-focus state are shown. As is apparent from the respective aberration diagrams, in the third example, it is understood that various aberrations are favorably corrected in each focal length state from the wide-angle end to the telephoto end, and good imaging performance is ensured.
[0071]
In each of the above-described embodiments, the first lens group G1 and the fourth lens group G4 are fixed at the time of zooming. However, the first lens group G1 and the fourth lens group G4 are changed without departing from the present invention. It is also possible to configure to move at double times. In this case, the degree of freedom of aberration correction is increased, and the design becomes easy.
[0072]
【The invention's effect】
As described above, the zoom lens according to the present invention has excellent imaging performance even in the intermediate focal length state, and achieves good imaging performance in both the infinite focal system and the finite focal system. It is possible to realize a high-performance zoom lens having excellent vibration-proof performance. In addition, since it has high performance even when the back focus is large, it is also suitable for an optical system for electronic image equipment such as a video camera and a digital still camera.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a lens configuration of a zoom lens according to a first example of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a movement locus of each lens unit when the zoom lens according to the first embodiment is zoomed from the wide angle end (W) to the telephoto end (T) through the intermediate focal length state (M). It is.
FIG. 3 is a diagram illustrating various aberrations in the infinitely focused state at the wide angle end of the zoom lens according to Example 1;
FIG. 4 is a diagram of various aberrations of the zoom lens according to Example 1 in an infinite focus state at an intermediate focal length state.
FIG. 5 is a diagram illustrating various aberrations of the zoom lens according to Example 1 in the infinite focus state at the telephoto end.
FIG. 6 is a diagram illustrating a lens configuration of a zoom lens according to a second example of the present invention.
FIG. 7 is a diagram showing a movement locus of each lens unit when the zoom lens according to the second embodiment is zoomed from the wide angle end (W) to the telephoto end (T) through the intermediate focal length state (M). It is.
FIG. 8 is a diagram of various types of aberration when the zoom lens according to Example 2 is in focus at infinity at the wide-angle end.
FIG. 9 is a diagram illustrating various aberrations of the zoom lens according to Example 2 in the infinite focus state in the intermediate focal length state.
FIG. 10 is a diagram illustrating various aberrations of the zoom lens according to Example 2 in the infinite focus state at the telephoto end.
FIG. 11 is a diagram illustrating a lens configuration of a zoom lens according to a third example of the present invention.
FIG. 12 is a diagram showing a movement locus of each lens unit when the zoom lens according to the third embodiment is zoomed from the wide angle end (W) to the telephoto end (T) through the intermediate focal length state (M). It is.
FIG. 13 is a diagram illustrating various aberrations of the zoom lens according to Example 3 in the infinite focus state at the wide angle end.
FIG. 14 is a diagram illustrating various aberrations of the zoom lens according to Example 3 in the infinite focus state in the intermediate focal length state.
FIG. 15 is a diagram illustrating various aberrations of the zoom lens according to Example 3 in the infinite focus state at the telephoto end.
FIGS. 16A and 16B show an example of a Fresnel zone plate, where FIG. 16A is a plan view and FIG. 16B is a cross-sectional view taken along line BB in FIG.
[Explanation of symbols]
ZL zoom lens
G1 first lens group
G2 second lens group
G3 Third lens group
G4 4th lens group
G5 5th lens group
Gf1, Gf2 diffractive optical surface
I Image plane
Claims (6)
前記第１〜第５レンズ群のいずれかのレンズ群中に回折光学面を有し、前記回折光学面の有効径をＣ、広角端におけるレンズ系全体の焦点距離をｆｗとしたときに、
０．２＜Ｃ／ｆｗ＜５．０
の条件を満たすことを特徴とするズームレンズ。In order from the object side, a first lens group having a positive refractive power, a second lens group having a negative refractive power, a third lens group having a negative refractive power, a fourth lens group having a positive refractive power, And a fifth lens group having a refractive power of 5 mm, and the distance between the first lens group and the second lens group increases during zooming from the wide-angle end to the telephoto end, and the second lens group and the third lens group In the zoom lens having a configuration in which the distance between the fourth lens group and the fifth lens group varies.
When any one of the first to fifth lens groups has a diffractive optical surface, the effective diameter of the diffractive optical surface is C, and the focal length of the entire lens system at the wide angle end is fw,
0.2 <C / fw <5.0
A zoom lens characterized by satisfying the following conditions.
０．００１＜（Ｄ23ｔ−Ｄ23ｗ）／ｆｗ＜１．０
の条件を満たすことを特徴とする請求項１記載のズームレンズ。When the axial air distance between the second lens group and the third lens group at the wide-angle end is D23w, and the axial air distance between the second lens group and the third lens group at the telephoto end is D23t,
0.001 <(D23t-D23w) / fw <1.0
The zoom lens according to claim 1, wherein the following condition is satisfied.
１．０＜Ｌ／ｆｗ＜２０．０
の条件を満たすことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のズームレンズ。When the distance on the optical axis from the image plane at the wide-angle end to the diffractive optical surface is L,
1.0 <L / fw <20.0
The zoom lens according to claim 1, wherein the zoom lens satisfies the following condition.
１．０＜Ｂｆｗ／Ｙ０＜８．０
の条件を満たすことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のズームレンズ。When the back focus at the wide angle end is Bfw and the maximum image height at the wide angle end is Y0,
1.0 <Bfw / Y0 <8.0
The zoom lens according to claim 1, wherein the zoom lens satisfies the following condition.
０．０５＜ｆ２／ｆ３＜１．５
の条件を満たすことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のズームレンズ。At the time of zooming from the wide-angle end to the telephoto end, the first lens group and the fourth lens group are fixed, the focal length of the second lens group is f2, and the focal length of the third lens group is f3. sometimes,
0.05 <f2 / f3 <1.5
The zoom lens according to claim 1, wherein the zoom lens satisfies the following condition.
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