JP2013140332A - ズームレンズ系及びこれを備えた電子撮像装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】物体側から順に、負の屈折力の第1レンズ群G1と、正の屈折力の第2レンズ群G2と、正の屈折力の第3レンズ群G3とからなり、短焦点距離端から長焦点距離端への変倍に際し、第1レンズ群と第2レンズ群の間隔が減少し、第2レンズ群と第3レンズ群の間隔が変化するズームレンズ系において、第2レンズ群を、物体側から順に、その両面が非球面である両凸正レンズ21と、その少なくとも一方の面が非球面である像側に凹の負メニスカスレンズ22との2枚で構成したこと、及び次の条件式(1)を満足することを特徴とするズームレンズ系。(1)5<m2t/m2w<8但し、m2t:長焦点距離端における無限遠合焦時の第2レンズ群の横倍率、m2w:短焦点距離端における無限遠合焦時の第2レンズ群の横倍率。
【選択図】図1
Description
(1)5<m2t/m2w<8
但し、
m2t:長焦点距離端における無限遠合焦時の第2レンズ群の横倍率(結像倍率)、
m2w:短焦点距離端における無限遠合焦時の第2レンズ群の横倍率(結像倍率)、
である。
(2)−0.8<F1/fa<−0.3
(3)−1.2<F2/fb<−0.6
但し、
F1:第1レンズ群の焦点距離[mm]、
fa:第1レンズ群中の最も像側に位置する正レンズの焦点距離[mm]、
F2:第2レンズ群の焦点距離[mm]、
fb:第2レンズ群中の最も像側に位置する負メニスカスレンズの焦点距離[mm]、
である。
(4)70<νa+νb
但し、
νa:第1レンズ群中の2枚のレンズのd線に対するアッベ数の差、
νb:第2レンズ群中の2枚のレンズのd線に対するアッベ数の差、
である。
(5)0.2<t/Ft<0.5
但し、
t:第1レンズ群厚と第2レンズ群厚と第3レンズ群厚の総和[mm]、
Ft:長焦点距離端における全系の焦点距離[mm]、
である。
第2レンズ群G2は、短焦点距離端から長焦点距離端への変倍に際し、全数値実施例1−5を通じて、単調に物体側に移動する。
第3レンズ群G3は、短焦点距離端から長焦点距離端への変倍に際し、数値実施例1では殆ど移動せず、数値実施例2では物体側に移動し、数値実施例3−5では像側に移動する。
両凹負レンズ11は、数値実施例1−4ではその両面が非球面であり、数値実施例5ではその両面が球面である(非球面ではない)。但し、両凹負レンズ11はその少なくとも一方の面だけが非球面であってもよい。また両凹負レンズ11に代えて像側に凹の負メニスカスレンズを用いることも可能である。
正メニスカスレンズ12は、全数値実施例1−5を通じて、その両面が非球面のプラスチックレンズである。但し、正メニスカスレンズ12はその少なくとも一方の面だけが非球面であってもよい。また正メニスカスレンズ12はガラスモールド非球面レンズあるいはガラスレンズに合成樹脂材料による非球面層が接着形成されたハイブリッドレンズであってもよい。また正メニスカスレンズ12に代えて両凸正レンズを用いることも可能である。
両凸正レンズ21は、全数値実施例1−5を通じて、その両面が非球面である。
負メニスカスレンズ22は、全数値実施例1−5を通じて、その両面が非球面のプラスチックレンズである。但し、負メニスカスレンズ22はその少なくとも一方の面だけが非球面であってもよい。また負メニスカスレンズ22はガラスモールド非球面レンズあるいはガラスレンズに合成樹脂材料による非球面層が接着形成されたハイブリッドレンズであってもよい。
一方、負正正の3群ズームレンズ系において優れた光学性能を担保するためには、第2レンズ群で発生する球面収差等の諸収差を良好に補正することが要求される。
条件式(1)の上限を超えると、第2レンズ群G2で発生する球面収差等の諸収差の補正が困難となって光学性能が劣化する。
条件式(1)の下限を超えると、第2レンズ群G2の変倍負担に対して第3レンズ群G3の変倍負担が大きくなりすぎるため、第3レンズ群G3の変倍移動量が増えてレンズ系が大型化する。また長焦点距離端において第3レンズ群G3に入射する軸外光線の高さが高くなり、変倍に伴うレンズ射出角の変動が大きくなって光学性能が劣化する。
条件式(2)の上限を超えると、正メニスカスレンズ12の屈折力が弱くなりすぎて、本実施形態のように正メニスカスレンズ12を低アッベ数の材料(高分散な材料)を選択しにくいプラスチックレンズとした場合には、第1レンズ群G1で発生する色収差を小さくすることが困難となる。すなわち、弱いパワーのレンズで良好な色収差補正を行うためには、低アッベ数の材料を使用することが必要であるところ、プラスチックレンズは材料の選択自由度が少なく、低アッベ数のプラスチックレンズを選択して使用することは困難である。そのため、正メニスカスレンズ12の屈折力が弱くなりすぎると、これをプラスチックレンズにしたときに色収差補正が不十分となってしまうのである。
条件式(2)の下限を超えると、正メニスカスレンズ12の屈折力が強くなりすぎて、第1レンズ群G1の屈折力が減少して広角化が困難となる。
条件式(3)の上限を超えると、負メニスカスレンズ22の屈折力が弱くなりすぎて、本実施形態のように負メニスカスレンズ22を低アッベ数の材料(高分散な材料)を選択しにくいプラスチックレンズとした場合には、第2レンズ群G2で発生する色収差を小さくすることが困難となる。すなわち、弱いパワーのレンズで良好な色収差補正を行うためには、低アッベ数の材料を使用することが必要であるところ、プラスチックレンズは材料の選択自由度が少なく、低アッベ数のプラスチックレンズを選択して使用することは困難である。そのため、負メニスカスレンズ22の屈折力が弱くなりすぎると、これをプラスチックレンズにしたときに色収差補正が不十分となってしまうのである。
条件式(3)の下限を超えると、負メニスカスレンズ22の屈折力が強くなりすぎて、第1レンズ群G1中の正メニスカスレンズ(プラスチックレンズ)12で温度変化時に発生する諸収差の打ち消し合いが少なくなるため、高温時と低温時の結像性能が劣化する。
条件式(4)の下限を超えると、第1レンズ群G1及び第2レンズ群G2内における色収差補正が困難となって光学性能が劣化する。
条件式(5)の上限を超えると、長焦点距離端における全系の焦点距離に対して第1レンズ群G1ないし第3レンズ群G3の群厚の総和が大きくなりすぎる結果、沈胴時の収納長が長くなってレンズ系の小型化(薄型化)が困難となる。
条件式(5)の下限を超えると、長焦点距離端における全系の焦点距離に対して第1レンズ群G1ないし第3レンズ群G3の群厚の総和が小さくなりすぎる結果、第1レンズ群G1ないし第3レンズ群G3を構成する各レンズの製造難易度が上がるとともに高コストとなる。
回転対称非球面は次式で定義される。
x=cy2/[1+[1-(1+K)c2y2]1/2]+A4y4+A6y6+A8y8 +A10y10+A12y12・・・
(但し、cは曲率(1/r)、yは光軸からの高さ、Kは円錐係数、A4、A6、A8、・・・・・は各次数の非球面係数、xはサグ量)
図1〜図4と表1〜表4は、本発明によるズームレンズ系の数値実施例1を示している。図1は、短焦点距離端における無限遠合焦時のレンズ構成図である。図2、図3、図4はそれぞれ、短焦点距離端、中間焦点距離、長焦点距離端それぞれの無限遠合焦時の諸収差図である。表1は面データ、表2は各種データ、表3は非球面データ、表4はレンズ群データである。
面データ
面番号 r d N(d) νd
1* -27.097 0.650 1.76802 49.2
2* 6.747 1.987
3* 9.309 2.188 1.63548 23.9
4* 29.934 d4
5絞 ∞ 0.550
6* 5.350 2.432 1.49710 81.6
7* -9.889 0.050
8* 8.343 2.137 1.63548 23.9
9* 3.457 d9
10* 31.761 1.900 1.54358 55.7
11* -17.471 d11
12 ∞ 0.300 1.51680 64.2
13 ∞ 0.560
14 ∞ 0.500 1.51680 64.2
15 ∞ -
*は回転対称非球面である。
(表2)
各種データ
ズーム比(変倍比) 6.05
短焦点距離端 中間焦点距離 長焦点距離端
FNO. 3.5 5.6 6.6
f 4.18 10.48 25.32
W 43.2 20.3 8.6
Y 3.30 3.86 3.86
fB 0.59 0.59 0.59
L 40.05 34.24 47.17
d4 19.588 6.049 0.741
d9 3.081 10.841 29.020
d11 3.409 3.374 3.439
(表3)
非球面データ(表示していない非球面係数は0.00である)
面番号 K A4 A6 A8 A10
1 0.000 0.8554E-03 -0.1434E-04 0.7861E-07
2 0.000 -0.1314E-03 0.4080E-04 -0.9891E-06 0.1228E-08
3 0.000 -0.1024E-02 0.2519E-04 -0.6169E-06 0.1172E-07
4 0.000 -0.5198E-03 0.1388E-05 -0.1124E-06 0.3584E-08
6 -3.526 0.2131E-02 -0.2085E-04 -0.3156E-05
7 0.000 0.2356E-02 -0.1909E-03 0.4201E-05
8 0.000 0.5387E-04 -0.2597E-04 -0.1342E-04 0.9144E-06
9 0.000 -0.3227E-02 0.4794E-03 -0.9257E-04 0.5208E-05
10 0.000 0.6914E-03 -0.3220E-04 0.1737E-05 -0.2837E-07
11 0.000 0.1081E-02 -0.5843E-04 0.2968E-05 -0.5178E-07
(表4)
レンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 -11.91
2 6 10.76
3 10 21.02
図5〜図8と表5〜表8は、本発明によるズームレンズ系の数値実施例2を示している。図5は、短焦点距離端における無限遠合焦時のレンズ構成図である。図6、図7、図8はそれぞれ、短焦点距離端、中間焦点距離、長焦点距離端それぞれの無限遠合焦時の諸収差図である。表5は面データ、表6は各種データ、表7は非球面データ、表8はレンズ群データである。
面データ
面番号 r d N(d) νd
1* -31.665 0.600 1.72916 54.7
2* 6.449 2.272
3* 8.859 1.902 1.63548 23.9
4* 19.555 d4
5絞 ∞ 0.550
6* 5.300 2.468 1.49710 81.6
7* -10.373 0.050
8* 8.585 2.086 1.63548 23.9
9* 3.623 d9
10* 33.384 1.900 1.54358 55.7
11* -17.212 d11
12 ∞ 0.300 1.51680 64.2
13 ∞ 0.560
14 ∞ 0.500 1.51680 64.2
15 ∞ -
*は回転対称非球面である。
(表6)
各種データ
ズーム比(変倍比) 6.05
短焦点距離端 中間焦点距離 長焦点距離端
FNO. 3.5 5.5 6.5
f 4.06 10.23 24.55
W 44.3 20.8 8.9
Y 3.30 3.86 3.86
fB 0.59 0.59 0.59
L 40.14 34.36 47.73
d4 19.783 6.220 0.911
d9 3.095 10.855 29.033
d11 3.444 3.474 3.979
(表7)
非球面データ(表示していない非球面係数は0.00である)
面番号 K A4 A6 A8 A10
1 0.000 0.6733E-03 -0.9457E-05 0.4566E-07
2 0.000 -0.2616E-03 0.2795E-04 -0.1254E-06 -0.1183E-07
3 0.000 -0.9609E-03 0.2173E-05 0.7660E-06 -0.1606E-07
4 0.000 -0.5727E-03 -0.9279E-05 0.7873E-06 -0.1704E-07
6 -4.004 0.2546E-02 -0.5515E-04 -0.1155E-05
7 0.000 0.2011E-02 -0.1536E-03 0.3508E-05
8 0.000 0.6914E-04 -0.3458E-04 -0.8442E-05 0.5878E-06
9 0.000 -0.2451E-02 0.4014E-03 -0.7051E-04 0.3980E-05
10 0.000 0.7746E-03 -0.3658E-04 0.1756E-05 -0.2728E-07
11 0.000 0.1183E-02 -0.6004E-04 0.2729E-05 -0.4476E-07
(表8)
レンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 -11.52
2 6 10.73
3 10 21.17
図9〜図12と表9〜表12は、本発明によるズームレンズ系の数値実施例3を示している。図9は、短焦点距離端における無限遠合焦時のレンズ構成図である。図10、図11、図12はそれぞれ、短焦点距離端、中間焦点距離、長焦点距離端それぞれの無限遠合焦時の諸収差図である。表9は面データ、表10は各種データ、表11は非球面データ、表12はレンズ群データである。
面データ
面番号 r d N(d) νd
1* -46.234 0.600 1.72916 54.7
2* 6.158 2.401
3* 10.569 1.922 1.63548 23.9
4* 26.762 d4
5絞 ∞ 0.550
6* 5.510 2.363 1.49710 81.6
7* -13.613 0.050
8* 7.409 2.163 1.64150 19.0
9* 3.729 d9
10* 34.624 1.900 1.54358 55.7
11* -17.072 d11
12 ∞ 0.300 1.51680 64.2
13 ∞ 0.560
14 ∞ 0.500 1.51680 64.2
15 ∞ -
*は回転対称非球面である。
(表10)
各種データ
ズーム比(変倍比) 6.80
短焦点距離端 中間焦点距離 長焦点距離端
FNO. 3.6 6.3 6.6
f 4.00 11.99 27.20
W 44.7 17.8 8.1
Y 3.30 3.86 3.86
fB 0.59 0.59 0.59
L 40.27 35.45 49.50
d4 19.728 4.665 0.732
d9 3.124 13.282 32.446
d11 3.484 3.576 2.386
(表11)
非球面データ(表示していない非球面係数は0.00である)
面番号 K A4 A6 A8 A10
1 0.000 0.5253E-03 -0.8144E-05 0.3888E-07
2 0.000 -0.1568E-03 0.1473E-04 0.6298E-06 -0.3613E-07
3 0.000 -0.7426E-03 0.5422E-05 0.1027E-05 -0.2746E-07
4 0.000 -0.6045E-03 0.3726E-06 0.5781E-06 -0.1744E-07
6 -4.281 0.2505E-02 -0.7799E-04 0.1040E-05
7 0.000 0.1134E-02 -0.8692E-04 0.2121E-05
8 0.000 0.1193E-03 -0.1145E-04 -0.5056E-05 0.2107E-06
9 0.000 -0.1005E-02 0.3157E-03 -0.5162E-04 0.2334E-05
10 0.000 0.6925E-03 -0.2286E-04 0.1024E-05 -0.1289E-07
11 0.000 0.1052E-02 -0.3954E-04 0.1635E-05 -0.2319E-07
(表12)
レンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 -11.36
2 6 10.75
3 10 21.31
図13〜図16と表13〜表16は、本発明によるズームレンズ系の数値実施例4を示している。図13は、短焦点距離端における無限遠合焦時のレンズ構成図である。図14、図15、図16はそれぞれ、短焦点距離端、中間焦点距離、長焦点距離端それぞれの無限遠合焦時の諸収差図である。表13は面データ、表14は各種データ、表15は非球面データ、表16はレンズ群データである。
面データ
面番号 r d N(d) νd
1* -40.448 0.650 1.76802 49.2
2* 6.825 1.660
3* 10.108 2.180 1.63548 23.9
4* 43.316 d4
5絞 ∞ 0.550
6* 5.221 2.250 1.49710 81.6
7* -10.653 0.050
8* 6.940 1.830 1.63548 23.9
9* 3.140 d9
10* 24.000 1.900 1.54358 55.7
11* -23.407 d11
12 ∞ 0.300 1.51680 64.2
13 ∞ 0.560
14 ∞ 0.500 1.51680 64.2
15 ∞ -
*は回転対称非球面である。
(表14)
各種データ
ズーム比(変倍比) 5.79
短焦点距離端 中間焦点距離 長焦点距離端
FNO. 3.6 5.8 6.6
f 4.70 11.99 27.20
W 39.6 18.0 8.6
Y 3.30 3.86 3.86
fB 0.59 0.59 0.59
L 39.65 34.09 45.30
d4 19.413 5.425 0.670
d9 3.063 11.621 28.999
d11 3.894 3.771 2.350
(表15)
非球面データ(表示していない非球面係数は0.00である)
面番号 K A4 A6 A8 A10
1 0.000 0.6857E-03 -0.1785E-04 0.1337E-06
2 0.000 0.1245E-04 0.4332E-04 -0.2496E-05 0.2846E-07
3 0.000 -0.8584E-03 0.5265E-04 -0.2358E-05 0.3757E-07
4 0.000 -0.5578E-03 0.2103E-04 -0.1279E-05 0.2561E-07
6 -3.086 0.2039E-02 0.4064E-05 -0.6349E-05
7 0.000 0.2608E-02 -0.2719E-03 0.6875E-05
8 0.000 -0.3757E-03 -0.1586E-04 -0.2524E-04 0.1921E-05
9 0.000 -0.4773E-02 0.5929E-03 -0.1468E-03 0.8453E-05
10 0.000 0.7000E-03 -0.2357E-04 0.9282E-06 0.2171E-08
11 0.000 0.9883E-03 -0.4392E-04 0.1502E-05 0.1053E-08
(表16)
レンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 -13.47
2 6 11.21
3 10 22.11
図17〜図20と表17〜表20は、本発明によるズームレンズ系の数値実施例5を示している。図17は、短焦点距離端における無限遠合焦時のレンズ構成図である。図18、図19、図20はそれぞれ、短焦点距離端、中間焦点距離、長焦点距離端それぞれの無限遠合焦時の諸収差図である。表17は面データ、表18は各種データ、表19は非球面データ、表20はレンズ群データである。
面データ
面番号 r d N(d) νd
1 -133.490 0.650 1.72916 54.7
2 7.232 2.049
3* 15.956 2.000 1.63548 23.9
4* 63.854 d4
5絞 ∞ 0.550
6* 5.819 2.102 1.49710 81.6
7* -10.311 0.050
8* 7.235 2.380 1.63548 23.9
9* 3.152 d9
10* 36.128 1.980 1.54358 55.7
11* -15.359 d11
12 ∞ 0.300 1.51680 64.2
13 ∞ 0.560
14 ∞ 0.500 1.51680 64.2
15 ∞ -
*は回転対称非球面である。
(表18)
各種データ
ズーム比(変倍比) 5.80
短焦点距離端 中間焦点距離 長焦点距離端
FNO. 3.8 6.1 6.6
f 4.80 12.00 27.82
W 39.5 17.9 7.9
Y 3.30 3.86 3.86
fB 0.59 0.59 0.59
L 40.70 34.54 45.70
d4 20.154 5.966 0.670
d9 3.013 11.269 28.488
d11 3.622 3.396 2.630
(表19)
非球面データ(表示していない非球面係数は0.00である)
面番号 K A4 A6 A8 A10
3 0.000 -0.7607E-04 -0.8442E-05 0.3249E-06 -0.1153E-08
4 0.000 -0.3042E-03 -0.8167E-05 0.3862E-06 -0.5089E-08
6 1.092 -0.7932E-03 -0.2081E-04 -0.5266E-05
7 0.000 0.3055E-02 -0.3256E-03 0.1350E-04
8 0.000 0.1693E-05 -0.7292E-04 -0.1479E-04 0.1270E-05
9 0.329 -0.6316E-02 0.3471E-03 -0.1236E-03 -0.1490E-05
10 0.000 0.3700E-03 0.4559E-05 -0.3505E-06 0.1265E-07
11 0.000 0.5907E-03 0.2195E-05 -0.4946E-06 0.1702E-07
(表20)
レンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 -14.14
2 6 11.30
3 10 20.10
(表21)
実施例1 実施例2 実施例3 実施例4 実施例5
条件式(1) 6.063 6.255 6.352 5.270 5.429
条件式(2) -0.583 -0.483 -0.432 -0.666 -0.429
条件式(3) -0.962 -0.910 -0.707 -1.010 -0.994
条件式(4) 83.0 88.4 93.3 83.0 88.4
条件式(5) 0.448 0.459 0.419 0.387 0.400
11 両凹負レンズ(像側に凹面を向けた負レンズ)
12 物体側に凸の正メニスカスレンズ(物体側に凸面を向けた正レンズ)
G2 正の屈折力の第2レンズ群
21 両凸正レンズ
22 像側に凹の負メニスカスレンズ
G3 正の屈折力の第3レンズ群
31 両凸正単レンズ
S 絞り
OP 光学フィルタ
CG カバーガラス
I 像面
Claims (7)
- 物体側から順に、負の屈折力の第1レンズ群と、正の屈折力の第2レンズ群と、正の屈折力の第3レンズ群とからなり、短焦点距離端から長焦点距離端への変倍に際し、第1レンズ群と第2レンズ群の間隔が減少し、第2レンズ群と第3レンズ群の間隔が変化するズームレンズ系において、
第2レンズ群を、物体側から順に、その両面が非球面である両凸正レンズと、その少なくとも一方の面が非球面である像側に凹の負メニスカスレンズとの2枚のレンズで構成したこと、及び
次の条件式(1)を満足することを特徴とするズームレンズ系。
(1)5<m2t/m2w<8
但し、
m2t:長焦点距離端における無限遠合焦時の第2レンズ群の横倍率、
m2w:短焦点距離端における無限遠合焦時の第2レンズ群の横倍率。 - 請求項1記載のズームレンズ系において、第1レンズ群はその最も像側に正レンズを有しており、次の条件式(2)及び(3)を満足するズームレンズ系。
(2)−0.8<F1/fa<−0.3
(3)−1.2<F2/fb<−0.6
但し、
F1:第1レンズ群の焦点距離、
fa:第1レンズ群中の最も像側に位置する正レンズの焦点距離、
F2:第2レンズ群の焦点距離、
fb:第2レンズ群中の最も像側に位置する負メニスカスレンズの焦点距離。 - 請求項1または2記載のズームレンズ系において、第1レンズ群は2枚のレンズで構成されており、次の条件式(4)を満足するズームレンズ系。
(4)70<νa+νb
但し、
νa:第1レンズ群中の2枚のレンズのd線に対するアッベ数の差、
νb:第2レンズ群中の2枚のレンズのd線に対するアッベ数の差。 - 請求項1ないし3のいずれか1項記載のズームレンズ系において、次の条件式(5)を満足するズームレンズ系。
(5)0.2<t/Ft<0.5
但し、
t:第1レンズ群厚と第2レンズ群厚と第3レンズ群厚の総和、
Ft:長焦点距離端における全系の焦点距離。 - 請求項1ないし4のいずれか1項記載のズームレンズ系において、第1レンズ群は、物体側から順に、像側に凹面を向けた負レンズと、その少なくとも一方の面が非球面であり物体側に凸面を向けた正レンズとの2枚のレンズで構成されているズームレンズ系。
- 請求項1ないし5のいずれか1項記載のズームレンズ系において、第1レンズ群中の最も像側のレンズと第2レンズ群中の最も像側のレンズはともにプラスチックレンズであるズームレンズ系。
- 請求項1ないし6のいずれか1項記載のズームレンズ系と、該ズームレンズ系によって形成される像を電気的信号に変換する撮像素子とを有することを特徴とする電子撮像装置。
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