JP2012113182A - 変倍光学系、光学機器、及び、変倍光学系の製造方法 - Google Patents

変倍光学系、光学機器、及び、変倍光学系の製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】高い変倍比を有しながら、収差が十分に補正された良好な光学性能を有する変倍光学系、光学機器、及び、変倍光学系の製造方法を提供する。
【解決手段】変倍光学系ZLは、物体側から順に、正の屈折力を有する第1レンズ群G1と、負の屈折力を有する第2レンズ群G2と、正の屈折力を有する第3レンズ群G3と、負の屈折力を有する第4レンズ群G4と、正の屈折力を有する第5レンズ群G5と、を有し、変倍に際し、第1レンズ群G1は、像面に対して光軸方向に固定されており、合焦に際し、第3レンズ群G3の少なくとも一部は、光軸に沿って移動する。そして、この変倍光学系ZLは、第1レンズ群G1の焦点距離をf1とし、第3レンズ群G3の焦点距離をf3としたとき、次式
0.010 < f1/f3 < 1.410
の条件を満足する。
【選択図】図1

Description

本発明は、変倍光学系、光学機器、及び、変倍光学系の製造方法に関する。
従来、高い変倍比の変倍光学系が知られている(例えば、特許文献1参照)。
特開2000−47107号公報
しかしながら、変倍光学系の変倍比を高くすると良好な光学性能が得られないという課題があった。
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、高い変倍比を有しながら、収差が十分に補正された良好な光学性能を有する変倍光学系、光学機器、及び、変倍光学系の製造方法を提供することを目的とする。
前記課題を解決するために、本発明に係る変倍光学系は、物体側から順に、正の屈折力を有する第1レンズ群と、負の屈折力を有する第2レンズ群と、正の屈折力を有する第3レンズ群と、負の屈折力を有する第4レンズ群と、正の屈折力を有する第5レンズ群と、を有し、変倍に際し、第1レンズ群は、像面に対して光軸方向に固定されており、合焦に際し、第3レンズ群の少なくとも一部は、光軸に沿って移動する。そして、この変倍光学系は、第1レンズ群の焦点距離をf1とし、第3レンズ群の焦点距離をf3としたとき、次式
0.010 < f1/f3 < 1.410
の条件を満足することを特徴とする。
このような変倍光学系は、第2レンズ群の焦点距離をf2とし、第4レンズ群の焦点距離をf4としたとき、次式
0.160 < f2/f4 < 0.370
の条件を満足することが好ましい。
また、このような変倍光学系は、第3レンズ群の焦点距離をf3とし、第4レンズ群の焦点距離をf4としたとき、次式
0.370 < f3/(−f4) < 0.620
の条件を満足することが好ましい。
また、このような変倍光学系は、第4レンズ群の焦点距離をf4とし、第5レンズ群の焦点距離をf5としたとき、次式
1.140 < (−f4)/f5 < 1.540
の条件を満足することが好ましい。
また、このような変倍光学系において、第4レンズ群の少なくとも一部は、光軸と直交する方向の成分を含むように移動することが好ましい。
また、このような変倍光学系は、変倍に際し、第1レンズ群と第2レンズ群との間隔が変化し、第2レンズ群と第3レンズ群との間隔が変化し、第3レンズ群と第4レンズ群との間隔が変化し、第4レンズ群と第5レンズ群との間隔が変化することが好ましい。
また、このような変倍光学系は、全てのレンズ面が球面で構成されていることが好ましい。
また、本発明に係る光学機器は、上述の変倍光学系のいずれかを有することを特徴とする。
また、本発明に係る変倍光学系の製造方法は、物体側から順に、正の屈折力を有する第1レンズ群と、負の屈折力を有する第2レンズ群と、正の屈折力を有する第3レンズ群と、負の屈折力を有する第4レンズ群と、正の屈折力を有する第5レンズ群と、を有する変倍光学系の製造方法であって、変倍に際し、第1レンズ群を像面に対して光軸方向に固定されるように配置し、合焦に際し、第3レンズ群の少なくとも一部を光軸に沿って移動するように配置し、第1レンズ群の焦点距離をf1とし、第3レンズ群の焦点距離をf3としたとき、次式
0.010 < f1/f3 < 1.410
の条件を満足するように配置することを特徴とする。
本発明によれば、高い変倍比を有しながら、収差が十分に補正された良好な光学性能を有する変倍光学系、光学機器、及び、変倍光学系の製造方法を提供することができる。
第1実施例に係る変倍光学系の構成を示す断面図である。 第1実施例に係る変倍光学系の広角端状態における収差図であって、(a)は無限遠合焦時の諸収差を示し、(b)は無限遠合焦時にぶれ補正を行った際のコマ収差を示し、(c)は近距離合焦時(全系の撮影距離R=1.8m)の諸収差を示す。 第1実施例に係る変倍光学系の中間焦点距離状態における収差図であって、(a)は無限遠合焦時の諸収差を示し、(b)は近距離合焦時(全系の撮影距離R=1.8m)の諸収差を示す。 第1実施例に係る変倍光学系の望遠端状態における収差図であって、(a)は無限遠合焦時の諸収差を示し、(b)は無限遠合焦時にぶれ補正を行った際のコマ収差を示し、(c)は近距離合焦時(全系の撮影距離R=1.8m)の諸収差を示す。 第2実施例に係る変倍光学系の構成を示す断面図である。 第2実施例に係る変倍光学系の広角端状態における収差図であって、(a)は無限遠合焦時の諸収差を示し、(b)は無限遠合焦時にぶれ補正を行った際のコマ収差を示し、(c)は近距離合焦時(全系の撮影距離R=1.8m)の諸収差を示す。 第2実施例に係る変倍光学系の中間焦点距離状態における収差図であって、(a)は無限遠合焦時の諸収差を示し、(b)は近距離合焦時(全系の撮影距離R=1.8m)の諸収差を示す。 第2実施例に係る変倍光学系の望遠端状態における収差図であって、(a)は無限遠合焦時の諸収差を示し、(b)は無限遠合焦時にぶれ補正を行った際のコマ収差を示し、(c)は近距離合焦時(全系の撮影距離R=1.8m)の諸収差を示す。 第3実施例に係る変倍光学系の構成を示す断面図である。 第3実施例に係る変倍光学系の広角端状態における収差図であって、(a)は無限遠合焦時の諸収差を示し、(b)は無限遠合焦時にぶれ補正を行った際のコマ収差を示し、(c)は近距離合焦時(全系の撮影距離R=1.8m)の諸収差を示す。 第3実施例に係る変倍光学系の中間焦点距離状態における収差図であって、(a)は無限遠合焦時の諸収差を示し、(b)は近距離合焦時(全系の撮影距離R=1.8m)の諸収差を示す。 第3実施例に係る変倍光学系の望遠端状態における収差図であって、(a)は無限遠合焦時の諸収差を示し、(b)は無限遠合焦時にぶれ補正を行った際のコマ収差を示し、(c)は近距離合焦時(全系の撮影距離R=1.8m)の諸収差を示す。 第4実施例に係る変倍光学系の構成を示す断面図である。 第4実施例に係る変倍光学系の広角端状態における収差図であって、(a)は無限遠合焦時の諸収差を示し、(b)は無限遠合焦時にぶれ補正を行った際のコマ収差を示し、(c)は近距離合焦時(全系の撮影距離R=1.8m)の諸収差を示す。 第4実施例に係る変倍光学系の中間焦点距離状態における収差図であって、(a)は無限遠合焦時の諸収差を示し、(b)は近距離合焦時(全系の撮影距離R=1.8m)の諸収差を示す。 第4実施例に係る変倍光学系の望遠端状態における収差図であって、(a)は無限遠合焦時の諸収差を示し、(b)は無限遠合焦時にぶれ補正を行った際のコマ収差を示し、(c)は近距離合焦時(全系の撮影距離R=1.8m)の諸収差を示す。 本実施形態に係る変倍光学系を有する一眼レフカメラの断面を示す説明図である。 本実施形態に係る変倍光学系の製造方法を示すフローチャートである。
以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照して説明する。本実施形態に係る変倍光学系ZLは、図1に示すように、物体側から順に、正の屈折力を有する第1レンズ群G1と、負の屈折力を有する第2レンズ群G2と、正の屈折力を有する第3レンズ群G3と、負の屈折力を有する第4レンズ群G4と、正の屈折力を有する第5レンズ群G5と、を有して構成される。また、この変倍光学系ZLは、変倍に際し、第1レンズ群G1が、像面に対して光軸方向に固定されており、また、合焦に際し、第3レンズ群G3の少なくとも一部が、光軸に沿って移動するように構成されている。なお、この変倍光学系ZLは、図13に示すように、6群構成とすることもできる。
それでは、このような変倍光学系ZLを構成するための条件について説明する。まず、この変倍光学系ZLは、第1レンズ群G1の焦点距離をf1とし、第3レンズ群G3の焦点距離をf3としたとき、以下の条件式(1)を満足することが望ましい。
0.010 < f1/f3 < 1.410 (1)
本実施形態に係る変倍光学系ZLは、全体が5群以上のレンズ群を有して構成され、可動群はそれらのレンズ群のうちの少なくとも4群とすることにより、構成を単純化しているため、レンズの偏芯による光学性能の低下を抑えることが容易になる。それにより、安定した良好な光学性能を有する変倍光学系ZLを実現することができる。
ここで、本実施形態に係る変倍光学系ZLは、変倍において第1レンズ群G1を固定群にすることにより、重心が変化しづらく扱い易くなる。また自重落下によりこの変倍光学系を外部の物体への接触をなくすことや、移動するレンズ群が減ることにより、構造上安定し衝撃に強くなる、なども期待できる。
また、第3レンズ群G3は第1レンズ群G1に比べ小型、軽量である。そのため、この第3レンズ群G3の少なくとも一部を合焦のためのレンズ群として光軸上を移動させるように構成することにより、合焦を高速に行うことができる。
条件式(1)は、第1レンズ群G1の焦点距離f1と、第3レンズ群G3の焦点距離f3との比を規定したものである。本変倍光学系ZLは、この条件式(1)を満足することで、良好な光学性能を実現することができる。この条件式(1)の上限値を上回ると、第1レンズ群G1の屈折力が弱くなる。そのため第1レンズ群G1で発生する像面湾曲を十分に小さくすることが困難になるため好ましくない。なお、本実施形態の効果を確実にするためには、条件式(1)の上限値を1.400にすることが望ましい。また、条件式(1)の下限値を下回ると、像面湾曲が悪化するため好ましくない。なお、本実施形態の効果を確実にするためには、条件式(1)の下限値を0.100に設定することが望ましい。また、本実施形態の効果をより確実にするためには、条件式(1)の下限値を0.50にすることが望ましい。さらに、本実施形態の効果をより確実にするためには、条件式(1)の下限値を1.00にすることが望ましい。
また、この変倍光学系ZLは、第2レンズ群G2の焦点距離をf2とし、第4レンズ群G4の焦点距離をf4としたとき、以下の条件式(2)を満足することが望ましい。
0.160 < f2/f4 < 0.370 (2)
条件式(2)は、第2レンズ群G2の焦点距離f2と、第4レンズ群G4の焦点距離f4との比を規定したものである。本変倍光学系ZLは、この条件式(2)を満足することで、良好な光学性能を実現することができる。この条件式(2)の下限値を下回ると、第2レンズ群G2の屈折力が強くなる。そのため第2レンズ群G2で発生するコマ収差を十分に小さくすることが困難になるため好ましくない。なお、本実施形態の効果を確実にするためには、条件式(2)の下限値を0.165にすることが望ましい。また、条件式(2)の上限値を上回ると、第4レンズ群G4の屈折力が強くなる。そのため第4レンズ群G4で発生するコマ収差を十分に小さくすることが困難になるため好ましくない。なお、本実施形態の効果を確実にするためには、条件式(2)の上限値を0.300にすることが望ましい。
また、この変倍光学系ZLは、第3レンズ群G3の焦点距離をf3とし、第4レンズ群G4の焦点距離をf4としたとき、以下の条件式(3)を満足することが望ましい。
0.370 < f3/(−f4) < 0.620 (3)
条件式(3)は、第3レンズ群G3の焦点距離f3と、第4レンズ群G4の焦点距離f4との比を規定したものである。本変倍光学系ZLは、この条件式(3)を満足することで、良好な光学性能を実現することができる。この条件式(3)の下限値を下回ると、第3レンズ群G3の屈折力が強くなる。そのため第3レンズ群G3で発生する負の球面収差を十分に小さくすることが困難になるため好ましくない。なお、本実施形態の効果を確実にするためには、条件式(3)の下限値を0.380にすることが望ましい。また、条件式(3)の上限値を上回ると、第4レンズ群G4の屈折力が強くなる。そのため第4レンズ群G4で発生する正の球面収差を十分に小さくすることが困難になるため好ましくない。なお、本実施形態の効果を確実にするためには、条件式(3)の上限値を0.600にすることが望ましい。
また、この変倍光学系ZLは、第4レンズ群G4の焦点距離をf4とし、第5レンズ群G5の焦点距離をf5としたとき、以下の条件式(4)を満足することが望ましい。
1.140 < (−f4)/f5 < 1.540 (4)
条件式(4)は、第4レンズ群G4の焦点距離f4と、第5レンズ群G5の焦点距離f5との比を規定したものである。本変倍光学系ZLは、この条件式(4)を満足することで、良好な光学性能を実現することができる。この条件式(4)の下限値を下回ると、第4レンズ群G4の屈折力が強くなる。そのため第4レンズ群G4で発生する正の歪曲収差を十分に小さくすることが困難になるため好ましくない。なお、本実施形態の効果を確実にするためには、条件式(4)の下限値を1.200にすることが望ましい。また、条件式(4)の上限値を上回ると、第5レンズ群G5の屈折力が強くなる。そのため第5レンズ群G5で発生する負の歪曲収差を十分に小さくすることが困難になるため好ましくない。なお、本実施形態の効果を確実にするためには、条件式(4)の上限値を1.530にすることが望ましい。
また、本実施形態に係る変倍光学系ZLにおいて、第4レンズ群G4の少なくとも一部は、光軸に対して直交する方向の成分を持つように移動することが好ましい。これにより、像ブレ発生時の像面補正を行うことができ、良好な光学性能を実現することができる。
また、本実施形態に係る変倍光学系ZLは、変倍に際し、上記第1〜第5レンズ群G1〜G5どうしの間隔(第1レンズ群G1と第2レンズ群G2の間隔、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3との間隔、第3レンズ群G3と第4レンズ群G4との間隔、及び、第4レンズ群G4と第5レンズ群G5との間隔)が変化することが望ましい。この構成により、高い変倍比が確保できるとともに、変倍時の収差補正を容易にすることができる。
また、本実施形態に係る変倍光学系ZLは、全てのレンズ面が球面で構成されていることが望ましい。レンズ面が球面で構成されている場合、レンズ加工及び組立調整が容易になり、加工及び組立調整の誤差による光学性能の劣化を妨げるので好ましい。また、像面がずれた場合でも描写性能の劣化が少ないので好ましい。なお、平面のレンズ面を含んでいても同様である。
図17に、上述の変倍光学系ZLを備える光学機器として、一眼レフカメラ1(以後、単にカメラと記す)の略断面図を示す。このカメラ1において、不図示の物体(被写体)からの光は、撮影レンズ2(変倍光学系ZL)で集光されて、クイックリターンミラー3を介して焦点板4に結像される。そして、焦点板4に結像された光は、ペンタプリズム5中で複数回反射されて接眼レンズ6へと導かれる。これにより、撮影者は、物体(被写体)像を接眼レンズ6を介して正立像として観察することができる。
また、撮影者によって不図示のレリーズボタンが押されると、クイックリターンミラー3が光路外へ退避し、撮影レンズ2で集光された不図示の物体(被写体)の光は撮像素子7上に被写体像を形成する。これにより、物体(被写体)からの光は、当該撮像素子7により撮像され、物体(被写体)画像として不図示のメモリに記録される。このようにして、撮影者は本カメラ1による物体(被写体)の撮影を行うことができる。なお、図17に記載のカメラ1は、変倍光学系ZLを着脱可能に保持するものでも良く、変倍光学系ZLと一体に成形されるものでも良い。また、カメラ1は、いわゆる一眼レフカメラでも良い。また、クイックリターンミラーを有しないカメラであっても、上記カメラと同様の効果を奏することができる。
なお、以下に記載の内容は、光学性能を損なわない範囲で適宜採用可能である。
本実施形態では、5群及び6群構成の変倍光学系ZLを示しているが、以上の構成条件等は、7群、8群構成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、合焦時に変化する空気間隔で分離された、若しくは光軸と略直交成分を持つように移動するか否か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、無限遠物点から近距離物点への合焦を行う合焦レンズ群としても良い。この場合、合焦レンズ群はオートフォーカスにも適用でき、オートフォーカス用の(超音波モーター等の)モーター駆動にも適している。特に、前述したように第3レンズ群G3の少なくとも一部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と直交する方向の成分を持つように移動させ、または、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4レンズ群G4の少なくとも一部を防振レンズ群とするのが好ましい。
また、レンズ面は、本実施形態に示す変倍光学系ZLのように球面で形成されても、その一部に平面が含まれていても、また、非球面で形成されても構わない。ここで、レンズ面が非球面の場合、非球面は、研削加工による非球面、ガラスを型で非球面形状に形成したガラスモールド非球面、ガラスの表面に樹脂を非球面形状に形成した複合型非球面のいずれの非球面でも構わない。特に、第2レンズ群G2、第3レンズ群G3、第4レンズ群G4、第5レンズ群G5の少なくとも一部を非球面とするのが好ましい。また、レンズ面は回折面としても良く、レンズを屈折率分布型レンズ(GRINレンズ)或いはプラスチックレンズとしても良い。
なお、全てのレンズ面が球面又は平面の場合(つまり、非球面を用いずに変倍光学系ZLを構成した場合)、レンズ加工及び組立調整が容易になり、加工及び組立調整誤差による光学性能の劣化を防げるので好ましい。また、像面がずれた場合でも描写性能の劣化が少ないので好ましい。
また、開口絞りSは、第4レンズ群G4の近傍(好ましくは像側)または第3レンズ群G3の近傍に配置されるのが好ましいが、開口絞りとしての部材を設けずに、レンズ枠でその役割を代用してもよい。
また、各レンズ面には、フレアやゴーストを軽減し高コントラストの高い光学性能を達成するために、広い波長域で高い透過率を有する反射防止膜を施しても良い。
また、本実施形態に係る変倍光学系ZLは、変倍比が4〜6程度である。
また、本実施形態の変倍光学系ZLは、第1レンズ群G1が正レンズを2つ又は3つと、負レンズを1つ又は2つ有するのが好ましい。また、第1レンズ群G1は、物体側から順に、負レンズと、正レンズと、負レンズと、正レンズとを、又は、負レンズと、正レンズと、正レンズと、負レンズと、正レンズとを配置するのが好ましい。なお、各レンズは、単レンズとしてもよく、貼り合わせて接合レンズとしてもよい。
また、本実施形態の変倍光学系ZLは、第2レンズ群G2が正レンズを1つ又は2つと、負レンズを3つ有するのが好ましい。また、第2レンズ群G2は、物体側から順に、負レンズと、負レンズと、正レンズと、負レンズとを、又は、正レンズと、負レンズと、負レンズと、正レンズと、負レンズとを配置するのが好ましい。なお、各レンズは、単レンズとしてもよく、貼り合わせて接合レンズとしてもよい。
また、本実施形態の変倍光学系ZLは、第3レンズ群G3が正レンズを2つ又は3つと、負レンズを1つ又は2つ有するのが好ましい。また、第3レンズ群G3は、物体側から順に、正レンズと、正レンズと、負レンズ、負レンズとを、又は、正レンズと、正レンズと、負レンズとを配置するのが好ましい。なお、各レンズは、単レンズとしてもよく、貼り合わせて接合レンズとしてもよい。
また、本実施形態の変倍光学系ZLは、第4レンズ群G4が、正レンズを1つ又は2つと、負レンズを1つ又は2つ有するのが好ましい。また、第4レンズ群G4は、物体側から順に、正レンズと、負レンズと、正レンズとを又は、正レンズと、負レンズとを配置するのが好ましい。なお、各レンズは、単レンズとしてもよく、貼り合わせて接合レンズとしてもよい。
また、本実施形態の変倍光学系ZLは、第5レンズ群G5が正レンズを3つ又は4つと、負レンズを2つ又は3つ有するのが好ましい。第5レンズ群G5は、物体側から順に、正レンズと、負レンズと、正レンズと、負レンズと、正レンズとを配置するのが好ましい。なお、各レンズは、単レンズとしてもよく、貼り合わせて接合レンズとしてもよい。
なお、本願を分かり易く説明するために実施形態の構成要件を付して説明したが、本願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。
以下、本実施形態の変倍光学系ZLの製造方法の概略を、図18を参照して説明する。まず、円筒状の鏡筒内に各レンズを配置してレンズ群をそれぞれ準備する(ステップS100)。具体的に、本実施形態では、例えば、図1に示すように、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L11と両凸レンズL12との接合レンズ、及び、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL13と物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL14との接合レンズを配置して第1レンズ群G1とし、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、両凹レンズL22と両凸レンズL23との接合レンズ、及び、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズL24を配置して第2レンズ群G2とし、物体側から順に、両凸レンズL31、両凸レンズL32と物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズL33との接合レンズ、及び、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL34を配置して第3レンズ群G3とし、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL41、及び、両凹レンズL42と物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL43との接合レンズを配置して第4レンズ群G4とし、第4レンズ群G4の像側に開口絞りSを配置し、この開口絞りSの像側に、物体側から順に、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL51、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL52と両凸レンズL53との接合レンズ、及び、両凹レンズL54と両凸レンズL55との接合レンズを配置して第5レンズ群G5とする。
このとき、第1レンズ群G1は、変倍に際し、像面に対して光軸方向に固定されるよう配置する(ステップS200)。また、第3レンズ群G3の少なくとも一部は、合焦に際し、光軸に沿って移動するように配置する(ステップS300)。
そして、これらのレンズ群G1〜G5を、第1レンズ群G1の焦点距離をf1とし、第3レンズ群G3の焦点距離をf3としたとき、前述の条件式(1)を満足するよう配置する(ステップS400)。
なお、レンズを鏡筒内に組み込む際、光軸に沿った順にレンズを1つずつ鏡筒内に組み込んでもよく、一部または全てのレンズを保持部材で一体保持してから鏡筒部材と組み立ててもよい。
このように鏡筒内に各レンズが組み込まれた後、鏡筒内に各レンズが組み込まれた状態で物体の像が形成されるか、すなわち各レンズの中心が揃っているかを確認する。続いて、変倍光学系の各種動作を確認する。各種動作の一例としては、広角端状態から望遠端状態への変倍を行う変倍動作(例えば、図1では第2レンズ群G2,第3レンズ群G3,第4レンズ群G4,第5レンズ群G5が光軸方向に沿ってそれぞれ移動する)、無限遠物点から近距離物点への合焦を行うレンズ(例えば、図1では第3レンズ群G3)が光軸方向に沿って移動する合焦動作、少なくとも一部のレンズ(例えば、図1では第4レンズ群G4)を光軸と直交する方向の成分を持つように移動させる手ぶれ補正動作などが挙げられる(ステップS500)。なお、各種動作の確認順番は任意である。
以上のように、良好な光学性能を有し、写真用カメラ、電子スチルカメラ及びビデオカメラ等に好適で、色収差が補正された変倍光学系ZL及びこれを有する光学機器(例えばカメラ1)を提供することができる。
以下、本願の各実施例を、図面に基づいて説明する。なお、図1、図5、図9、及び、図13は、各実施例に係る変倍光学系ZL(ZL1〜ZL4)の構成を示す断面図である。また、これらの変倍光学系ZL1〜ZL4の断面図の下部には、広角端状態(W)から望遠端状態(T)に変倍する際の各レンズ群G1〜G5(またはG6)の光軸に沿った移動方向が矢印で示されている(第1レンズ群G1は、変倍に際して像面に対して光軸方向に固定されている)。
[第1実施例]
図1は、第1実施例に係る変倍光学系ZL1のレンズ構成図及びズーム軌跡を示したものである。この図1に示すように、第1実施例に係る変倍光学系ZL1は、光軸に沿って物体側から順に並んだ、正の屈折力を有する第1レンズ群G1と、負の屈折力を有する第2レンズ群G2と、正の屈折力を有する第3レンズ群G3と、負の屈折力を有する第4レンズ群G4と、正の屈折力を有する第5レンズ群G5と、を有する。
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負メニスカスレンズL11と両凸レンズL12との接合レンズ、及び、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズ13と物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL14との接合レンズを有する。また、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負メニスカスレンズL21、両凹レンズL22と両凸レンズL23との接合レンズ、及び、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズL24を有する。また、第3レンズ群G3は、光軸に沿って物体側から順に並んだ、両凸レンズL31、両凸レンズL32と物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズL33との接合レンズ、及び、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL34を有する。また、第4レンズ群G4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正メニスカスレンズL41、及び、両凹レンズL42と物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL43との接合レンズを有する。また、第5レンズ群G5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正メニスカスレンズL51、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL52と両凸レンズL53との接合レンズ、両凹レンズL54と両凸レンズL55との接合レンズを有する。
このような構成である本第1実施例に係る変倍光学系ZL1では、広角端状態から望遠端状態への変倍に際して、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との間隔が増大し、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3との間隔が減少し、第3レンズ群G3と第4レンズ群G4との間隔が増大し、第4レンズ群G4と第5レンズ群G5との間隔が減少するように、第2〜第5レンズ群G2〜G5が移動する。但し、広角端状態から望遠端状態への変倍に際して、第1レンズ群G1は像面Iに対して光軸方向に固定されている。
また、開口絞りSは、第4レンズ群G4と第5レンズ群G5との間に配置され、広角端状態から望遠端状態への変倍に際して第4レンズ群G4と共に移動する。
また、本第1実施例に係る変倍光学系ZL1では、無限遠物点から近距離物点への合焦に際して、第3レンズ群G3が物体側から像側に向かって光軸上を移動する。
なお、本第1実施例に係る変倍光学系ZL1では、第4レンズ群G4における、負メニスカスレンズL41、及び、両凹レンズL42と正メニスカスレンズL43との接合レンズを防振レンズ群とし、この防振レンズ群を光軸と直交する方向へシフトさせることで、ぶれ発生時の像面補正が行われる。ここで、全系の焦点距離がfで、ぶれ補正係数(光軸方向の防振レンズ群の移動量に対する像面I上の像の移動量の比)がKのレンズで角度θの回転ぶれを補正するには、防振レンズ群を(f・tanθ)/Kだけ光軸と直交方向に移動させればよい。本第1実施例の広角端状態において、ぶれ補正係数Kは−0.785であり、焦点距離は81.6(mm)であるので、0.350°の回転ぶれを補正するための防振レンズ群の移動量は−0.635(mm)である。また、本第1実施例の望遠端状態において、ぶれ補正係数Kは−1.234であり、焦点距離は392(mm)であるので、0.160°の回転ぶれを補正するための防振レンズ群の移動量は−0.885(mm)である。
以下の表1に第1実施例に係る変倍光学系ZL1の各諸元の値を掲げる。この表1において、[全体諸元]のfは全系の焦点距離を、FNOはFナンバーを、TLは全系の全長(無限遠合焦時のレンズ面の第1面から像面Iまでの光軸上の距離)を、2ωは全画角を、Φは開口絞り径を示す。また、[レンズ諸元]の、第1欄mは光線の進行する方向に沿った物体側からのレンズ面の順序(面番号)を、第2欄rは各レンズ面の曲率半径を、第3欄dは各光学面から次の光学面(又は像面I)までの光軸上の距離(面間隔)を、第4欄ndはd線(波長587.6nm)に対する屈折率を、第5欄νdはd線に対するアッベ数を、それぞれ示している。なお、表1に示す面番号1〜34は、図1に示す面1〜34に対応している。また、[レンズ群焦点距離]は、第1〜第5レンズ群G1〜G5の各々の始面と焦点距離を示している。ここで、以下の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、その他長さの単位は一般に「mm」が使われるが、光学系は、比例拡大また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。なお、曲率半径0.0000はレンズ面の場合は平面を示し、絞りの場合は開口又は絞り面を示す。また、空気の屈折率1.00000は省略してある。また、これらの符号の説明及び諸元表の説明は以降の実施例においても同様である。
(表1)
[全体諸元]
広角端状態 中間焦点距離状態 望遠端状態
f = 81.6 〜 200.0 〜 392.0
FNO= 4.6 〜 4.9 〜 5.8
TL = 300.0 〜 300.0 〜 300.0
2ω = 30.3 〜 12.1 〜 6.2
Φ = 25.2 〜 28.0 〜 32.0

[レンズ諸元]
m r d nd νd
1 90.3626 3.3 1.79952 42.1
2 64.4126 13.7 1.49782 82.6
3 -323.4131 0.2
4 90.0991 3.0 1.84666 23.8
5 66.7633 6.9 1.59319 67.9
6 221.4083 D1
7 289.4442 2.0 1.77250 49.6
8 54.5420 4.4
9 -85.1025 2.0 1.75500 52.3
10 56.3666 5.6 1.80809 22.7
11 -157.5631 1.9
12 -63.3615 2.0 1.81600 46.6
13 -303.6297 D2
14 136.0550 4.7 1.72000 43.6
15 -119.9075 0.2
16 128.5528 7.0 1.60300 65.4
17 -76.6023 2.0 1.84666 23.8
18 -1425.8055 0.4
19 53.8121 5.0 1.59319 67.9
20 43.5920 D3
21 90.8618 2.0 1.83400 37.2
22 94.8728 2.6
23 -116.9535 1.8 1.77250 49.6
24 287.3742 3.5 1.84666 23.8
25 844.7596 3.3
26 0.0000 D4 開口絞りS
27 33.3813 4.9 1.80400 46.6
28 70.0018 13.3
29 65.7975 1.3 1.68893 31.2
30 18.9846 14.0 1.48749 70.3
31 -54.3746 5.2
32 -30.2199 1.5 1.81600 46.6
33 39.6615 4.5 1.80518 25.5
34 -96.7465 BF

[レンズ群焦点距離]
レンズ群 始面 焦点距離
第1レンズ群 1 114.4955
第2レンズ群 7 -39.0000
第3レンズ群 14 82.4344
第4レンズ群 21 -146.9238
第5レンズ群 27 110.8862
また、上述のように、この第1実施例において、広角端状態から望遠端状態への変倍、及び、無限遠物点から近距離物点への合焦に際して、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との軸上空気間隔D1、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3との軸上空気間隔D2、第3レンズ群G3と第4レンズ群G4との軸上空気間隔D3、第4レンズ群G4と第5レンズ群G5との軸上空気間隔D4、及び、バックフォーカスBFが変化する。次の表2に、無限遠物点及び近距離物点(全系の撮影距離R=1.8m)への合焦時の広角端状態、中間焦点距離状態、及び、望遠端状態における全系の焦点距離f又は最大撮影倍率βと、各可変間隔の値を示す。なお、この表2においてD0は、変倍光学系ZL1の最も物体側のレンズ面の頂点から物体までの光軸上の距離である(以降の実施例でも同様である)。
(表2)
[可変間隔データ]
無限遠 最至近
広角端 中間焦点距離 望遠端 広角端 中間焦点距離 望遠端
fまたはβ 81.6 200.0 392.0 -0.04 -0.10 -0.17
D0 ∞ ∞ ∞ 1500 1500 1500
D1 2.3136 25.2531 34.1938 2.3136 25.2531 34.1938
D2 74.5443 34.7297 2.0000 86.9877 52.0579 27.6034
D3 15.6961 31.1663 29.4377 3.2527 13.8381 3.8343
D4 25.6497 10.4793 2.0000 25.6497 10.4793 2.0000
BF 59.4758 76.0510 110.0483 59.4758 76.0510 110.0483
次の表3に、この第1実施例における各条件式対応値を示す。なおこの表3において、f1は第1レンズ群G1の焦点距離を、f2は第2レンズ群G2の焦点距離を、f3は第3レンズ群G3の焦点距離を、f4は第4レンズ群G4の焦点距離を、f5は第5レンズ群G5の焦点距離をそれぞれ表している。以上の符号の説明は以降の実施例においても同様である。
(表3)
[条件式対応値]
(1)f1/f3 =1.389
(2)f2/f4 =0.265
(3)f3/(−f4)=0.561
(4)(−f4)/f5=1.325
表3に示すように、本第1実施例に係る変倍光学系ZL1では、上記条件式(1)〜(4)を全て満たすことが分かる。
この第1実施例に係る変倍光学系ZL1の広角端状態における球面収差図、非点収差図、歪曲収差図及びコマ収差図の諸収差図を図2に示し、中間焦点距離状態における諸収差図を図3に示し、望遠端状態における諸収差図を図4に示す。なお、広角端状態及び望遠端状態における諸収差図において、(a)は無限遠合焦時を示し、(b)は無限遠合焦時にぶれ補正を行った際のコマ収差を示し、(c)は近距離合焦時(全系の撮影距離R=1.8m)を示している。また、中間焦点距離状態における諸収差図において、(a)は無限遠合焦時を示し、(b)は近距離合焦時(全系の撮影距離R=1.8m)を示している。また、これらの諸収差図において、FNOはFナンバーを示し、NAは開口数を示し、Yは像高(単位:mm)を示す。また、dはd線(波長587.6nm)に対する収差を示し、gはg線(波長435.8nm)に対する収差を示し、記載のないものはd線に対する収差を示す。また、球面収差図では最大口径に対応するFナンバーの値を示し、非点収及び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す。また、非点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。なお、これらの収差図の説明は以降の実施例においても同様である。各収差図から明らかなように、第1実施例では、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、優れた結像性能を有していることが分かる。
[第2実施例]
図5は、第2実施例に係る変倍光学系ZL2のレンズ構成図及びズーム軌跡を示したものである。この図5に示すように、第2実施例に係る変倍光学系ZL2は、光軸に沿って物体側から順に並んだ、正の屈折力を有する第1レンズ群G1と、負の屈折力を有する第2レンズ群G2と、正の屈折力を有する第3レンズ群G3と、負の屈折力を有する第4レンズ群G4と、正の屈折力を有する第5レンズ群G5と、を有する。
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負メニスカスレンズL11と両凸レンズL12との接合レンズ、及び、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL13と物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL14との接合レンズを有する。また、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負メニスカスレンズL21、両凹レンズL22と両凸レンズL23との接合レンズ、及び、両凹レンズL24を有する。また、第3レンズ群G3は、光軸に沿って物体側から順に並んだ、両凸レンズL31、及び、両凸レンズL32と物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズL33との接合レンズを有する。また、第4レンズ群G4は、光軸に沿って物体側から順に並んだ、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズL41と物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズL42との接合レンズを有する。また、第5レンズ群G5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正メニスカスレンズL51、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL52と両凸形状の正レンズL53との接合レンズ、及び、両凹レンズL54と両凸レンズL55との接合レンズとを有する。
このような構成である本第2実施例に係る変倍光学系ZL2では、広角端状態から望遠端状態への変倍に際して、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との間隔が増大し、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3との間隔が減少し、第3レンズ群G3と第4レンズ群G4との間隔が増大し、第4レンズ群G4と第5レンズ群G5との間隔が減少するように、各レンズ群が移動する。但し、広角端状態から望遠端状態への変倍に際して、第1レンズ群G1は像面Iに対して光軸方向に固定されている。
また、開口絞りSは、第4レンズ群G4と第5レンズ群G5との間に配置され、広角端状態から望遠端状態への変倍に際して第4レンズ群G4と共に移動する。
また、本第2実施例に係る変倍光学系ZL2では、無限遠物点から近距離物点への合焦に際して、第3レンズ群G3が物体側から像側に向かって光軸上を移動する。
なお、本第2実施例に係る変倍光学系ZL2では、第4レンズ群G4における、正メニスカスレンズL41と負メニスカスレンズL42との接合レンズを防振レンズ群とし、この防振レンズ群を光軸と直交する方向へシフトさせることで、ぶれ発生時の像面補正が行われる。全系の焦点距離がfで、ぶれ補正係数(光軸方向の防振レンズ群の移動量に対する像面I上の像の移動量の比)がKのレンズで角度θの回転ぶれを補正するには、防振レンズ群を(f・tanθ)/Kだけ光軸と直交方向に移動させればよい。本第2実施例の広角端状態において、ぶれ補正係数Kは−0.638であり、焦点距離は81.6(mm)であるので、0.350°の回転ぶれを補正するための防振レンズ群の移動量は−0.781(mm)である。また、本第2実施例の望遠端状態において、ぶれ補正係数Kは−0.973であり、焦点距離は392(mm)であるので、0.160°の回転ぶれを補正するための防振レンズ群の移動量は−1.122(mm)である。
以下の表4に第2実施例に係る変倍光学系ZL2の各諸元の値を掲げる。なお、表4に示す面番号1〜30は、図5に示す面1〜30に対応している。
(表4)
[全体諸元]
広角端状態 中間焦点距離状態 望遠端状態
f = 81.6 〜 200.0 〜 392.0
FNO= 4.6 〜 4.8 〜 5.8
TL = 300.0 〜 300.0 〜 300.0
2ω = 30.6 〜 12.1 〜 6.2
Φ = 28.6 〜 32.0 〜 35.2

[レンズ諸元]
m r d nd νd
1 88.3109 3.3 1.79952 42.1
2 64.9396 13.3 1.49782 82.6
3 -396.6101 0.1
4 91.4065 3.0 1.84666 23.8
5 67.3855 6.9 1.59319 67.9
6 226.2386 D1
7 289.4312 2.0 1.77250 49.6
8 59.5668 4.4
9 -109.2759 2.0 1.75500 52.3
10 53.9405 5.4 1.80809 22.7
11 -193.3459 1.9
12 -68.1720 2.0 1.81600 46.6
13 3004.7073 D2
14 272.5667 4.7 1.72000 43.6
15 -97.9868 0.2
16 349.4350 7.0 1.60300 65.4
17 -70.7966 2.0 1.84666 23.8
18 -296.8721 D3
19 -100.9730 2.0 1.83400 37.2
20 -66.4844 1.8 1.77250 49.6
21 -319.2856 3.0
22 0.0000 D4 開口絞りS
23 33.4163 4.0 1.80400 46.6
24 69.6041 15.3
25 87.7229 1.3 1.68893 31.2
26 19.0435 14.0 1.48749 70.3
27 -54.4058 5.3
28 -31.0254 1.5 1.81600 46.6
29 37.8341 4.5 1.80518 25.5
30 -92.5488 BF

[レンズ群焦点距離]
レンズ群 始面 焦点距離
第1レンズ群 1 115.4964
第2レンズ群 7 -39.0000
第3レンズ群 14 90.3722
第4レンズ群 19 -205.4648
第5レンズ群 23 139.0895
また、上述のように、この第2実施例において、広角端状態から望遠端状態への変倍、及び、無限遠物点から近距離物点への合焦に際して、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との軸上空気間隔D1、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3との軸上空気間隔D2、第3レンズ群G3と第4レンズ群G4との軸上空気間隔D3、第4レンズ群G4と第5レンズ群G5との軸上空気間隔D4、及び、バックフォーカスBFが変化する。次の表5に、無限遠物点及び近距離物点(全系の撮影距離R=1.8m)への合焦時の広角端状態、中間焦点距離状態、及び、望遠端状態における全系の焦点距離f又は最大撮影倍率βと、各可変間隔の値を示す。
(表5)
[可変間隔データ]
無限遠 最至近
広角端 中間焦点距離 望遠端 広角端 中間焦点距離 望遠端
fまたはβ 81.6 200.0 392.0 -0.04 -0.10 -0.17
D0 ∞ ∞ ∞ 1500 1500 1500
D1 4.9581 26.3218 34.9568 4.9581 26.3218 34.9568
D2 80.4033 37.3598 2.0000 92.8179 55.0105 28.4573
D3 15.8892 34.3003 30.3362 3.4746 16.6496 3.8789
D4 21.3886 7.0919 2.0000 21.3886 7.0919 2.0000
BF 66.4915 84.0567 119.8377 66.4916 84.0571 119.8389
次の表6に、この第2実施例における各条件式対応値を示す。
(表6)
[条件式対応値]
(1)f1/f3 =1.278
(2)f2/f4 =0.190
(3)f3/(−f4)=0.440
(4)(−f4)/f5=1.477
表6に示すように、本第2実施例に係る変倍光学系ZL2では、上記条件式(1)〜(4)を全て満たすことが分かる。
この第2実施例に係る変倍光学系ZL2の広角端状態における球面収差図、非点収差図、歪曲収差図及びコマ収差図の諸収差図を図6に示し、中間焦点距離状態における諸収差図を図7に示し、望遠端状態における諸収差図を図8に示す。各収差図から明らかなように、第2実施例では、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、優れた結像性能を有していることが分かる。
[第3実施例]
図9は、第3実施例に係る変倍光学系ZL3のレンズ構成図及びズーム軌跡を示したものである。この図9に示すように、第3実施例に係る変倍光学系ZL3は、光軸に沿って物体側から順に並んだ、正の屈折力を有する第1レンズ群G1と、負の屈折力を有する第2レンズ群G2と、正の屈折力を有する第3レンズ群G3と、負の屈折力を有する第4レンズ群G4と、正の屈折力を有する第5レンズ群G5と、を有する。
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負メニスカスレンズL11と物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL12との接合レンズ、両凸レンズL13、及び、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL14と物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL15との接合レンズを有する。また、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負メニスカスレンズL21、両凹レンズL22と両凸レンズL23との接合レンズ、及び、両凹レンズL24を有する。また、第3レンズ群G3は、光軸に沿って物体側から順に並んだ、両凸レンズL31、及び、両凸レンズL32と物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズL33との接合レンズを有する。また、第4レンズ群G4は、光軸に沿って物体側から順に並んだ、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズL41と物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズL42との接合レンズを有する。また、第5レンズ群G5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正メニスカスレンズL51、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL52と両凸レンズL53との接合レンズ、及び、両凹レンズL54と両凸レンズL55との接合レンズを有する。
このような構成である本第3実施例に係る変倍光学系ZL3では、広角端状態から望遠端状態への変倍に際して、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との間隔が増大し、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との間隔が増大し、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3との間隔が減少し、第3レンズ群G3と第4レンズ群G4との間隔が増大し、第4レンズ群G4と第5レンズ群G5との間隔が減少するように、各レンズ群が移動する。但し、広角端状態から望遠端状態への変倍に際して、第1レンズ群G1は像面Iに対して光軸方向に固定されている。
また、開口絞りSは、第4レンズ群G4と第5レンズ群G5との間に配置され、広角端状態から望遠端状態への変倍に際して第4レンズ群G4と共に移動する。
また、本第3実施例に係る変倍光学系ZL3では、無限遠物点から近距離物点への合焦に際して、第3レンズ群G3が物体側から像側に向かって光軸上を移動する。
なお、本第3実施例に係る変倍光学系ZL3では、第4レンズ群G4における、正メニスカスレンズL41と負メニスカスレンズL42との接合レンズを防振レンズ群とし、この防振レンズ群を光軸と直交する方向へシフトさせることで、ぶれ発生時の像面補正が行われる。全系の焦点距離がfで、ぶれ補正係数(光軸方向の防振レンズ群の移動量に対する像面I上の像の移動量の比)がKのレンズで角度θの回転ぶれを補正するには、防振レンズ群を(f・tanθ)/Kだけ光軸と直交方向に移動させればよい。本第3実施例の広角端状態において、ぶれ補正係数Kは−0.571であり、焦点距離は81.6(mm)であるので、0.350°の回転ぶれを補正するための防振レンズ群の移動量は−0.872(mm)である。また、本第3実施例の望遠端状態において、ぶれ補正係数Kは−0.870であり、焦点距離は392(mm)であるので、0.160°の回転ぶれを補正するための防振レンズ群の移動量は−1.256(mm)である。
以下の表7に第3実施例に係る変倍光学系ZL3の各諸元の値を掲げる。なお、表7に示す面番号1〜32は、図9に示す面1〜32に対応している。
(表7)
[全体諸元]
広角端状態 中間焦点距離状態 望遠端状態
f = 81.6 〜 200.0 〜 392.0
FNO= 4.6 〜 4.8 〜 5.8
TL = 300.0 〜 300.0 〜 300.0
2ω = 30.6 〜 12.1 〜 6.2
Φ = 28.6 〜 32.0 〜 35.2

[レンズ諸元]
m r d nd νd
1 88.8502 3.3 1.79952 42.1
2 65.7614 10.3 1.49782 82.6
3 461.9657 0.1
4 219.2034 5.0 1.49782 82.6
5 -682.7306 0.1
6 100.7146 3.0 1.84666 23.8
7 72.6863 6.3 1.59319 67.9
8 223.1238 D1
9 454.6325 2.0 1.77250 49.6
10 62.1215 4.4
11 -116.1137 2.0 1.75500 52.3
12 54.3078 5.3 1.80809 22.7
13 -199.2381 1.9
14 -68.8551 2.0 1.81600 46.6
15 4047.5114 D2
16 265.9300 4.7 1.72000 43.6
17 -98.1908 0.2
18 496.8226 7.0 1.60300 65.4
19 -68.7179 2.0 1.84666 23.8
20 -256.9321 D3
21 -97.1763 2.0 1.83400 37.2
22 -66.4692 1.8 1.77250 49.6
23 -236.7733 3.0
24 0.0000 D4 開口絞りS
25 33.0102 4.0 1.80400 46.6
26 66.4615 15.4
27 89.2303 1.3 1.68893 31.2
28 18.9449 14.0 1.48749 70.3
29 -52.5904 5.2
30 -30.8360 1.5 1.81600 46.6
31 36.0629 4.7 1.80518 25.5
32 -97.4474 BF

[レンズ群焦点距離]
レンズ群 始面 焦点距離
第1レンズ群 1 115.3571
第2レンズ群 9 -39.0000
第3レンズ群 16 91.5440
第4レンズ群 21 -230.9495
第5レンズ群 25 151.0655
また、上述のように、この第3実施例において、広角端状態から望遠端状態への変倍、及び、無限遠物点から近距離物点への合焦に際して、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との軸上空気間隔D1、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3との軸上空気間隔D2、第3レンズ群G3と第4レンズ群G4との軸上空気間隔D3、第4レンズ群G4と第5レンズ群G5との軸上空気間隔D4、及び、バックフォーカスBFが変化する。次の表8に、無限遠物点及び近距離物点(全系の撮影距離R=1.8m)への合焦時の広角端状態、中間焦点距離状態、及び、望遠端状態における全系の焦点距離f又は最大撮影倍率βと、各可変間隔の値を示す。
(表8)
[可変間隔データ]
無限遠 最至近
広角端 中間焦点距離 望遠端 広角端 中間焦点距離 望遠端
fまたはβ 81.6 200.0 392.0 -0.04 -0.10 -0.17
D0 ∞ ∞ ∞ 1500 1500 1500
D1 5.0373 26.0405 34.5903 5.0373 26.0405 34.5903
D2 81.4597 37.7472 2.0000 93.9050 55.4470 28.6351
D3 15.7565 34.4194 30.5155 3.3112 16.7195 3.8804
D4 20.3376 6.4059 2.0000 20.3376 6.4059 2.0000
BF 65.0107 82.9888 118.4960 65.0107 82.9888 118.4960
次の表9に、この第3実施例における各条件式対応値を示す。
(表9)
[条件式対応値]
(1)f1/f3 =1.260
(2)f2/f4 =0.169
(3)f3/(−f4)=0.396
(4)(−f4)/f5=1.529
表9に示すように、本第3実施例に係る変倍光学系ZL3では、上記条件式(1)〜(4)を全て満たすことが分かる。
この第3実施例に係る変倍光学系ZL3の広角端状態における球面収差図、非点収差図、歪曲収差図及びコマ収差図の諸収差図を図10に示し、中間焦点距離状態における諸収差図を図11に示し、望遠端状態における諸収差図を図12に示す。各収差図から明らかなように、第3実施例では、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、優れた結像性能を有していることが分かる。
[第4実施例]
図13は、第4実施例に係る変倍光学系ZL4のレンズ構成図及びズーム軌跡を示したものである。この図13に示すように、第4実施例に係る変倍光学系ZL4は、光軸に沿って物体側から順に並んだ、正の屈折力を有する第1レンズ群G1と、負の屈折力を有する第2レンズ群G2と、正の屈折力を有する第3レンズ群G3と、負の屈折力を有する第4レンズ群G4と、正の屈折力を有する第5レンズ群G5と、負の屈折力を有する第6レンズ群G6と、を有する。
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負メニスカスレンズL11と両凸レンズL12との接合レンズ、及び、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズ13と物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL14との接合レンズを有する。また、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負メニスカスレンズL21、両凹レンズL22と両凸レンズL23との接合レンズ、及び、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズL24を有する。また、第3レンズ群G3は、光軸に沿って物体側から順に並んだ、両凸レンズL31、両凸レンズL32と物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズL33との接合レンズ、及び、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL34を有する。また、第4レンズ群G4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正メニスカスレンズL41、及び、両凹レンズL42と物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL43との接合レンズを有する。また、第5レンズ群G5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正メニスカスレンズL51、及び、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL52と両凸レンズL53との接合レンズを有する。また、第6レンズ群G6は、光軸に沿って物体側から順に並んだ、両凹レンズL61と両凸レンズL62との接合レンズを有する。
このような構成である本第4実施例に係る変倍光学系ZL4では、広角端状態から望遠端状態への変倍に際して、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との間隔が増大し、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3との間隔が減少し、第3レンズ群G3と第4レンズ群G4との間隔が増大し、第4レンズ群G4と第5レンズ群G5との間隔が減少し、第5レンズ群G5と第6レンズ群G6との間隔が増大するように、各レンズ群が移動する。但し、広角端状態から望遠端状態への変倍に際して、第1レンズ群G1は像面Iに対して光軸方向に固定されている。
また、開口絞りSは、第4レンズ群G4と第5レンズ群G5との間に配置され、広角端状態から望遠端状態への変倍に際して第4レンズ群G4と共に移動する。
また、本第4実施例に係る変倍光学系ZL4では、無限遠物点から近距離物点への合焦に際して、第3レンズ群G3を構成するレンズのうち、負メニスカスレンズL34が物体側から像側に向かって光軸上を移動する。
なお、本第4実施例に係る変倍光学系ZL4では、第4レンズ群G4における、レンズL41とレンズL42、L43との接合レンズを防振レンズ群とし、この防振レンズ群を光軸と直交する方向へシフトさせることで、ぶれ発生時の像面補正が行われる。全系の焦点距離がfで、ぶれ補正係数(光軸方向の防振レンズ群の移動量に対する像面I上の像の移動量の比)がKのレンズで角度θの回転ぶれを補正するには、防振レンズ群を(f・tanθ)/Kだけ光軸と直交方向に移動させればよい。本第4実施例の広角端状態において、ぶれ補正係数Kは−0.770であり、焦点距離は81.6(mm)であるので、0.350°の回転ぶれを補正するための防振レンズ群の移動量は−0.676(mm)である。また、本第4実施例の望遠端状態において、ぶれ補正係数Kは−1.253であり、焦点距離は392(mm)であるので、0.160°の回転ぶれを補正するための防振レンズ群の移動量は−0.911(mm)である。
以下の表10に第4実施例に係る変倍光学系ZL4の各諸元の値を掲げる。なお、表10に示す面番号1〜34は、図13に示す面1〜34に対応している。また、[レンズ群焦点距離]は、第1〜第6レンズ群G1〜G6の各々の始面と焦点距離を示している。但し、第3レンズ群G3の焦点距離は、無限遠合焦時の値を示している。
(表10)
[全体諸元]
広角端状態 中間焦点距離状態 望遠端状態
f = 81.6 〜 200.0 〜 392.0
FNO= 4.5 〜 4.9 〜 5.9
TL = 300.0 〜 300.0 〜 300.0
2ω = 30.3 〜 12.1 〜 6.2
Φ = 25.2 〜 28.0 〜 32.0

[レンズ諸元]
m r d nd νd
1 90.3626 3.3 1.79952 42.1
2 64.4126 13.7 1.49782 82.6
3 -323.4131 0.2
4 90.0991 3.0 1.84666 23.8
5 66.7633 6.9 1.59319 67.9
6 221.4083 D1
7 289.4442 2.0 1.77250 49.6
8 54.5420 4.4
9 -85.1025 2.0 1.75500 52.3
10 56.3666 5.6 1.80809 22.7
11 -157.5631 1.9
12 -63.3615 2.0 1.81600 46.6
13 -303.6297 D2
14 136.0550 4.7 1.72000 43.6
15 -119.9075 0.2
16 128.5528 7.0 1.60300 65.4
17 -76.6023 2.0 1.84666 23.8
18 -1425.8055 D3
19 53.8121 5.0 1.59319 67.9
20 43.5920 D4
21 90.8618 2.0 1.83400 37.2
22 94.8728 2.6
23 -116.9535 1.8 1.77250 49.6
24 287.3742 3.5 1.84666 23.8
25 844.7596 3.3
26 0.0000 D5 開口絞りS
27 33.3813 4.9 1.80400 46.6
28 70.0018 13.3
29 65.7975 1.3 1.68893 31.2
30 18.9846 14.0 1.48749 70.3
31 -54.3746 D6
32 -30.2199 1.5 1.81600 46.6
33 39.6615 4.5 1.80518 25.5
34 -96.7465 BF

[レンズ群焦点距離]
レンズ群 始面 焦点距離
第1レンズ群 1 114.4955
第2レンズ群 7 -39.0000
第3レンズ群 14 82.4344
第4レンズ群 21 -146.92377
第5レンズ群 27 52.83669
第6レンズ群 32 -54.94003
また、上述のように、この第4実施例において、広角端状態から望遠端状態への変倍、及び、無限遠物点から近距離物点への合焦に際して、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との軸上空気間隔D1、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3との軸上空気間隔D2、第3レンズ群G3と第4レンズ群G4との軸上空気間隔D3、第3レンズ群G3のうち、レンズL31〜L33とレンズL34との軸上空気間隔D4、第4レンズ群G4と第5レンズ群G5との軸上空気間隔D5、及び、バックフォーカスBFが変化する。次の表11に、無限遠物点及び近距離物点(全系の撮影距離R=1.8m)への合焦時の広角端状態、中間焦点距離状態、及び、望遠端状態における全系の焦点距離f又は最大撮影倍率βと、各可変間隔の値を示す。
(表11)
[可変間隔データ]
無限遠 最至近
広角端 中間焦点距離 望遠端 広角端 中間焦点距離 望遠端
fまたはβ 81.6 200.0 392.0 -0.04 -0.10 -0.17
D0 ∞ ∞ ∞ 1500 1500 1500
D1 2.3136 25.2531 34.1938 2.3136 25.2531 34.1938
D2 74.5443 34.7297 2.0000 86.9877 52.0579 27.6034
D3 0.4000 0.4000 0.4000 0.7044 1.8063 4.4070
D4 18.5925 31.1663 25.7084 18.2881 29.7599 21.7014
D5 24.7359 10.4793 3.0850 24.7359 10.4793 3.0850
BF 57.3932 76.0510 112.7924 57.3932 76.0510 112.7924
次の表12に、この第4実施例における各条件式対応値を示す。
(表12)
[条件式対応値]
(1)f1/f3 =1.389
(2)f2/f4 =0.265
(3)f3/(−f4)=0.561
(4)(−f4)/f5=2.780
表12に示すように、本第4実施例に係る変倍光学系ZL4では、上記条件式(1)〜(4)を全て満たすことが分かる。
この第4実施例に係る変倍光学系ZL4の広角端状態における球面収差図、非点収差図、歪曲収差図及びコマ収差図の諸収差図を図14に示し、中間焦点距離状態における諸収差図を図15に示し、望遠端状態における諸収差図を図16に示す。各収差図から明らかなように、第4実施例では、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、優れた結像性能を有していることが分かる。
ZL(ZL1〜ZL4) 変倍光学系 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
1 一眼レフカメラ(光学機器)

Claims (9)

  1. 物体側から順に、正の屈折力を有する第1レンズ群と、負の屈折力を有する第2レンズ群と、正の屈折力を有する第3レンズ群と、負の屈折力を有する第4レンズ群と、正の屈折力を有する第5レンズ群と、を有し、
    変倍に際し、前記第1レンズ群は、像面に対して光軸方向に固定されており、
    合焦に際し、前記第3レンズ群の少なくとも一部は、光軸に沿って移動し、
    前記第1レンズ群の焦点距離をf1とし、前記第3レンズ群の焦点距離をf3としたとき、次式
    0.010 < f1/f3 < 1.410
    の条件を満足することを特徴とする変倍光学系。
  2. 前記第2レンズ群の焦点距離をf2とし、前記第4レンズ群の焦点距離をf4としたとき、次式
    0.160 < f2/f4 < 0.370
    の条件を満足することを特徴とする請求項1に記載の変倍光学系。
  3. 前記第3レンズ群の焦点距離をf3とし、前記第4レンズ群の焦点距離をf4としたとき、次式
    0.370 < f3/(−f4) < 0.620
    の条件を満足することを特徴とする請求項1または2に記載の変倍光学系。
  4. 前記第4レンズ群の焦点距離をf4とし、前記第5レンズ群の焦点距離をf5としたとき、次式
    1.140 < (−f4)/f5 < 1.540
    の条件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変倍光学系。
  5. 前記第4レンズ群の少なくとも一部は、光軸と直交する方向の成分を含むように移動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変倍光学系。
  6. 変倍に際し、前記第1レンズ群と前記第2レンズ群との間隔が変化し、前記第2レンズ群と前記第3レンズ群との間隔が変化し、前記第3レンズ群と前記第4レンズ群との間隔が変化し、前記第4レンズ群と前記第5レンズ群との間隔が変化することを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の変倍光学系。
  7. 全てのレンズ面が球面で構成されていることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載の変倍光学系。
  8. 請求項1〜7のいずれか一項に記載の変倍光学系を有することを特徴とする光学機器。
  9. 物体側から順に、正の屈折力を有する第1レンズ群と、負の屈折力を有する第2レンズ群と、正の屈折力を有する第3レンズ群と、負の屈折力を有する第4レンズ群と、正の屈折力を有する第5レンズ群と、を有する変倍光学系の製造方法であって、
    変倍に際し、前記第1レンズ群を像面に対して光軸方向に固定されるように配置し、
    合焦に際し、前記第3レンズ群の少なくとも一部を光軸に沿って移動するように配置し、
    前記第1レンズ群の焦点距離をf1とし、前記第3レンズ群の焦点距離をf3としたとき、次式
    0.010 < f1/f3 < 1.410
    の条件を満足するように配置することを特徴とする変倍光学系の製造方法。
JP2010263078A 2010-11-26 2010-11-26 変倍光学系、及び、光学機器 Active JP5648907B2 (ja)

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