JP2014109665A - ズームレンズ及びそれを有する撮像装置 - Google Patents

ズームレンズ及びそれを有する撮像装置 Download PDF

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Abstract

【課題】 高ズーム比であり、全ズーム範囲において高い光学性能を有し、撮像装置に適用した際に撮像装置の厚さを薄くすることができるズームレンズを得ること。
【解決手段】 物体側より像側へ順に、正の屈折力の第1レンズ群、負の屈折力の第2レンズ群、光路を折り曲げるための反射部材を有し、像側より物体側へ順に正の屈折力の第Nレンズ群、負の屈折力の第N−1レンズ群を有し、広角端から望遠端へのズーミングに際して、第1レンズ群と第2レンズ群の間隔が増大し、第N−1レンズ群と第Nレンズ群の間隔が変化するズームレンズにおいて、
第2レンズ群の焦点距離f2、第N−1レンズ群の焦点距離f(N−1)、望遠端における全系の焦点距離fTをそれぞれ適切に設定すること。
【選択図】 図1

Description

本発明はズームレンズ及びそれを有する撮像装置に関し、例えば電子スチルカメラやビデオカメラ、放送用カメラ、監視カメラ等のような固体撮像素子を用いた撮像装置、或いは銀塩写真フィルムを用いたカメラ等の撮像装置に好適なものである。
近年、撮像装置(カメラ)に用いられるズームレンズは、高ズーム比で小型であることが求められており、特に撮像装置に適用した際に、撮像装置の厚さを薄くできることが要求されている。
撮像装置を小型化しつつ、高ズーム比を実現するために、非撮影時には各レンズ群の間隔を撮影状態とは異なる間隔まで縮小して撮像装置筐体内に収納する、沈胴式のズームレンズが知られている。また、撮像装置の厚さを薄くするために、光路中に反射プリズムを配置して撮影光学系の光軸を90°折り曲げる、屈曲式のズームレンズが知られている。
さらに、沈胴式と屈曲式の複合方式として、非撮影時に反射プリズムが移動し、反射プリズムの移動により生じた空間に、反射プリズムより物体側に位置するレンズ群が沈胴して収納される屈曲沈胴式のズームレンズが知られている(特許文献1、2、3)。
特開2010−152318号公報 特開2011−053295号公報 特開2012−027084号公報
ズームレンズにおいて、高ズーム比を実現し、全系の小型化を図るためには、ズームレンズを構成する各レンズ群の屈折力(光学的パワー、つまり焦点距離の逆数)を強めつつ、レンズ枚数を削減すればよい。しかし、こうしたズームレンズは、各レンズの屈折力の増加に伴いコバ厚を確保する必要がある。その結果、レンズ肉厚が増大してしまい、特に前玉の有効径が増大し、レンズ全長を十分に短縮することが難しくなる。
ズームレンズにおいて、高ズーム比を実現し、レンズ系全体の小型化を図るには、各レンズ群の屈折力やズーミングに伴う移動条件等を適切に設定することが重要である。さらに、光路を屈曲させる反射部材(反射プリズムや反射ミラー)を用いることにより撮像装置の厚さを薄くすることもできる。しかし、ズーミングの際の各レンズ群の移動量や、光路中の反射部材の配置が適切でないと、ズーミングに伴う諸収差の変動が大きくなり、さらには撮像装置の小型化を実現することができない。
高ズーム比を実現し、全系の小型化を図るためには、ズームレンズのレンズ構成を適切に設定し、かつ、反射部材の光路中における配置、そしてズーミングの際の各レンズ群の移動量等を適切に設定することが重要になる。特に、各レンズ群の屈折力やズーミング時の変倍用のレンズ群の移動量等が適切でないと、ズーミングの際の諸収差の変動が大きくなり、レンズ系の小型化が困難になる。
本発明は、高ズーム比であり、全ズーム範囲において高い光学性能が得られ、撮像装置に適用した際に撮像装置の厚さを薄くすることができるズームレンズ及びそれを用いた撮像装置を提供することを目的とする。
本発明のズームレンズは、物体側より像側へ順に、正の屈折力の第1レンズ群、負の屈折力の第2レンズ群、光路を折り曲げるための反射部材を有し、像側より物体側へ順に正の屈折力の第Nレンズ群、負の屈折力の第(N−1)レンズ群を有し、広角端から望遠端へのズーミングに際して、第1レンズ群と第2レンズ群の間隔が増大し、第(N−1)レンズ群と第Nレンズ群の間隔が変化するズームレンズであって、
第2レンズ群の焦点距離をf2、第(N−1)レンズ群の焦点距離をf(N−1)、望遠端における全系の焦点距離をfTとしたとき、
0.01 < √(|f2|×|f(N−1)|)/fT < 0.09
なる条件式を満足することを特徴としている。
本発明によれば、高ズーム比であり、全ズーム範囲において高い光学性能を有し、撮像装置に適用した際に撮像装置の厚さを薄くすることができるズームレンズが得られる。
実施例1のズームレンズの光路を展開したときの広角端におけるレンズ断面図 (A)、(B)、(C)、(D)は、実施例1のズームレンズの広角端、第1の中間のズーム位置、第2の中間ズーム位置、望遠端における収差図 実施例2のズームレンズの光路を展開したときの広角端におけるレンズ断面図 (A)、(B)、(C)、(D)は、実施例2のズームレンズの広角端、第1の中間のズーム位置、第2の中間ズーム位置、望遠端における収差図 実施例3のズームレンズの光路を展開したときの広角端におけるレンズ断面図 (A)、(B)、(C)、(D)は、実施例3のズームレンズの広角端、第1の中間のズーム位置、第2の中間ズーム位置、望遠端における収差図 実施例4のズームレンズの光路を展開したときの広角端におけるレンズ断面図 (A)、(B)、(C)、(D)、(E)は、実施例4のズームレンズの広角端、第1の中間のズーム位置、第2の中間ズーム位置、第3の中間ズーム位置、望遠端における収差図 本発明の実施例1のズームレンズのレンズ断面図 本発明の撮像装置の要部概略図
以下、本発明の実施例のズームレンズ及びそれを有する撮像装置について説明する。本発明の実施例のズームレンズは、物体側より像側へ順に、正の屈折力の第1レンズ群、負の屈折力の第2レンズ群、光学系の光軸を90度(90度±10度以内であればよい)折り曲げる反射プリズムを有している。また、像側から物体側へ順に、正の屈折力の第Nレンズ群、負の屈折力の第N−1レンズ群を有している。広角端(短焦点距離端)から望遠端(長焦点距離端)へのズーミングの際に、少なくとも第1レンズ群、第2レンズ群、第N−1レンズ群が移動する。第2レンズ群は像側に単調移動し、広角端に比べ望遠端において、第1レンズ群と第2レンズ群の間隔が大きくなり、第2レンズ群と第3レンズ群の間隔が小さくなり、第N−1レンズ群と第Nレンズ群の間隔が変化する。
また、沈胴収納時には反射部材(反射プリズムや反射ミラー)が撮影時とは異なる位置に移動し、反射プリズムの移動によって生じた空間に、第1レンズ群及び第2レンズ群の少なくとも一部が沈胴収納される。
実施例1〜実施例3のズームレンズでは、物体側より像側へ順に正の屈折力の第1レンズ群、負の屈折力の第2レンズ群、負の屈折力の第3レンズ群、正の屈折力の第4レンズ群、負の屈折力の第5レンズ群、正の屈折力の第6レンズ群より構成される。広角端から望遠端へのズーミングの際に第3レンズ群、第6レンズ群は不動であり、第4レンズ群、第5レンズ群はそれぞれ移動する。
実施例4のズームレンズは、物体側より像側へ順に正の屈折力の第1レンズ群、負の屈折力の第2レンズ群、負の屈折力の第3レンズ群、正の屈折力の第4レンズ群、正の屈折力の第5レンズ群、負の屈折力の第6レンズ群、正の屈折力の第7レンズ群より成る。広角端から望遠端へのズーミングの際に、第3レンズ群、第7レンズ群は不動であり、第1レンズ群、第2レンズ群、第4レンズ群、第5レンズ群、第6レンズ群はそれぞれ移動する。
図1は実施例1のズームレンズの光路を展開したときの広角端におけるレンズ断面図である。図2(A)、(B)、(C)、(D)はそれぞれ実施例1のズームレンズの広角端、第1の中間のズーム位置、第2の中間のズーム位置、望遠端における収差図である。実施例1はズーム比28.69、開口比3.50〜7.10程度のズームレンズである。
図3は実施例2のズームレンズの光路を展開したときの広角端におけるレンズ断面図である。図4(A)、(B)、(C)、(D)はそれぞれ実施例2のズームレンズの広角端、第1の中間のズーム位置、第2の中間のズーム位置、望遠端における収差図である。実施例2はズーム比29.14、開口比3.57〜7.10程度のズームレンズである。
図5は実施例3のズームレンズの光路を展開したときの広角端におけるレンズ断面図である。図6(A)、(B)、(C)、(D)はそれぞれ実施例3のズームレンズの広角端、第1の中間のズーム位置、第2の中間のズーム位置、望遠端における収差図である。実施例3はズーム比35.16、開口比3.49〜7.80程度のズームレンズである。
図7は実施例4のズームレンズの光路を展開したときの広角端におけるレンズ断面図である。図8(A)、(B)、(C)、(D)、(E)はそれぞれ実施例4のズームレンズの広角端、第1の中間のズーム位置、第2の中間のズーム位置、第3の中間のズーム位置、望遠端における収差図である。実施例4はズーム比40.11、開口比3.65〜9.00程度のズームレンズである。
図9は、本発明の実施例1において反射プリズムに設けた内面反射面で光路を折り曲げたときのレンズ断面図である。
図10は本発明のズームレンズを備えるデジタルスチルカメラ(撮像装置)の要部概略図である。各実施例のズームレンズはビデオカメラやデジタルスチルカメラ、銀塩フィルムカメラ、テレビカメラ等の撮像装置に用いられる撮像レンズ系である。なお、各実施例のズームレンズは投射装置(プロジェクタ)用の投射光学系としても用いることができる。レンズ断面図において左方が物体側(前方)で、右方が像側(後方)である。また、レンズ断面図において、iを物体側からのレンズ群の順番とするとBiは第iレンズ群を示す。
各実施例のレンズ断面図において、SPは開口絞り、FPはフレアカット絞りであり、Gは光学フィルター、フェースプレート、ローパスフィルター、赤外カットフィルター等に相当する光学ブロックである。
PRは光学系の光軸を90度(90度±10度以内であればよい)折り曲げる反射面を含む反射プリズムであり、第3レンズ群B3に含まれ、ズーミングの際に不動である。IPは像面であり、ビデオカメラやデジタルカメラの撮像光学系としてズームレンズを使用する際には、像面IPはCCDセンサやCMOSセンサといった固体撮像素子(光電変換素子)に相当する。銀塩フィルムカメラの撮像光学系としてズームレンズを使用する際には、像面IPはフィルム面に相当する。レンズ断面図中の矢印は広角端から望遠端へのズーミング又はフォーカシングの際の各レンズ群の移動軌跡を示している。
球面収差図においてFnoはFナンバーである。また実線はd線(波長587.6nm)、2点鎖線はg線(波長435.8nm)である。非点収差図において実線はd線におけるサジタル像面、点線はメリディオナル像面である。歪曲収差はd線について示している。倍率色収差図において2点鎖線はg線である。ωは撮像半画角である。なお、以下の各実施例において広角端と望遠端はそれぞれ、変倍用のレンズ群が機構上、光軸上を移動可能な範囲の両端に位置したときの各ズーム位置をいう。
各実施例では、第N−1レンズ群B(N−1)を移動させることにより、ズーミングに伴う像面変動を補正している。また、第N−1レンズ群を光軸方向に移動させることでフォーカシングを行っている。第N−1レンズ群は、実施例1、2では単レンズから成り、実施例3、4では複数のレンズから成る。望遠端において無限遠物体から近距離物体へフォーカシングを行う際には、第N−1レンズ群が像側に移動する。位置敏感度が高い第N−1レンズ群によりフォーカシングを行うことで、フォーカシングに伴うレンズ群の移動量を減らすことができる。
また、各実施例では、広角端に比べて望遠端において、第N−1レンズ群と第Nレンズ群B(N)の間隔が大きくなるように、第N−1レンズ群が移動している。これにより、第Nレンズ群B(N)と第N−1レンズ群の変倍負担を増加させることができ、望遠端におけるレンズ全長を短縮しつつ、高ズーム比を実現することができる。
さらに、最も像側に正の屈折力を有する第Nレンズ群B(N)を配置することで、射出瞳を像面IPから離れたところに設定することができる。これにより、固体撮像素子に入射する光束の入射角度を緩めることができ、バックフォーカスを十分に確保することができる。結果として、固体撮像素子上で発生するシェーディングを抑制することができる。
第Nレンズ群B(N)をズーミングに際して不動とすることで、第Nレンズ群B(N)が移動する場合と比較して、最も像側に位置するレンズ群の位置ずれを低減させることができる。結果として、全ズーム領域において高い光学性能を維持することができる。さらに、ズーミング時に移動するレンズ群を減らすことで、メカ構成を簡略化することが可能となり、製造コストの低減を図ることができる。
さらに、各実施例においては、第4レンズ群B4のみ、または第4レンズ群B4と第5レンズ群B5の両方を光軸に対して垂直方向の成分を持つように移動させて、ズームレンズが振動したときの撮影画像のブレを補正するようにしても良い。
各実施例において、望遠端における全系の焦点距離をfT、第2レンズ群B2の焦点距離をf2、第N−1レンズ群の焦点距離をf(N−1)としたとき、
0.01 < √(|f2|×|f(N−1)|)/fT < 0.09 … (1)
なる条件式を満足している。
条件式(1)は第2レンズ群B2の焦点距離f2の絶対値と第N−1レンズ群の焦点距離f(N−1)の絶対値の相乗平均と、望遠端における全系の焦点距離fTの比を規定したものである。条件式(1)の上限値を超えて、第2レンズ群B2の焦点距離f2の絶対値や第N−1レンズ群の焦点距離f(N−1)の絶対値が大きくなると、高ズーム比を実現するためにレンズ全長が増大するため好ましくない。条件式(1)の下限値を超えて、第2レンズ群B2の焦点距離f2の絶対値や第N−1レンズ群の焦点距離f(N−1)の絶対値が小さくなると、ペッツバール和が大きくなり、像面湾曲が増大するため好ましくない。
各実施例では上記の如く、条件式(1)を満足するように各要素を適切に設定している。これにより高ズーム比で、全ズーム範囲において高い光学性能が得られ、撮像装置に適用した際に撮像装置の厚さを薄くすることができるズームレンズが得られる。なお、各実施例において、好ましくは条件式(1)の数値範囲を次のようにするのがよい。
0.03 < √(|f2|×|f(N−1)|)/fT < 0.085 … (1a)
また、さらに好ましくは条件式(1)の数値範囲を次のように設定するのがよい。
0.05 < √(|f2|×|f(N−1)|)/fT < 0.080 … (1b)
また、各実施例において、次の条件式のうち1つ以上を満足することが好ましい。ここで、第1レンズ群B1の焦点距離をf1、第Nレンズ群B(N)の焦点距離をf(N)、広角端における全系の焦点距離をfWとする。第N−1レンズ群の広角端における横倍率をβ(N−1)W、第Nレンズ群B(N)の広角端における横倍率をβ(N)Wとする。第N−1レンズ群の望遠端における横倍率をβ(N−1)T、第Nレンズ群B(N)の望遠端における横倍率をβ(N)Tとする。さらに、広角端、望遠端における全系の開放F値をそれぞれFNoW、FNoT、第2レンズ群B2の広角端、望遠端における横倍率をそれぞれβ2W、β2Tとする。また、第N−1レンズ群を構成するレンズの屈折率の平均値をn(N−1)、第N−1レンズ群を構成する単レンズのアッベ数をν(N−1)とする。
このとき、
2.0 < |{1−(β(N−1)T)}×(β(N)T)| < 6.0 …(2)
0.05 < |f(N−1)|/fT < 0.20 …(3)
0.05 < f(N)/fT < 0.20 …(4)
0.100 < f1/fT < 0.400 …(5)
0.010 < |f2|/fT < 0.100 …(6)
0.50 < {|{1−(β(N−1)W)}×(β(N)W)|/FNoW}/{|{1−(β(N−1)T)}×(β(N)T)|/FNoT} < 2.00 …(7)
8.00 < β2T/β2W < 18.00 …(8)
1.75 < n(N−1) < 2.50 …(9)
50.0 < ν(N−1) …(10)
なる条件式のうち、1つ以上を満足するのがよい。
条件式(2)は、第N−1レンズ群の位置敏感度を規定したものである。ここで、位置敏感度ESとは、レンズ群を光軸方向にΔxだけ移動させたときの結像位置の光軸方向の移動量Δskと、レンズ群の光軸方向の移動量Δxとの比であり、
ES = Δsk/Δx
と表すことができる。
ここで、第N−1レンズ群に関しての位置敏感度を考える。第N−1レンズ群を光軸方向にΔxだけ移動させたときの、結像位置の光軸方向の移動量Δskは、
Δsk = {(1−β(N−1))×β(N)}×Δx
と表される。これによれば、移動するレンズ群の横倍率の絶対値が1であるときに位置敏感度は0となり、1から離れるほど大きくなる。
条件式(2)の上限値を超えて第N−1レンズ群の位置敏感度が高くなると、第N−1レンズ群の移動に対して結像位置が大きく移動するため、レンズ群の移動に関して精度の高い制御が求められる。レンズ群の移動精度を高めるためには、メカ機構等が複雑になるため好ましくない。条件式(2)の下限値を超えて第N−1レンズ群の位置敏感度が低くなると、結像位置を移動させるために、第N−1レンズ群を大きく移動させる必要が生じる。この結果、レンズ全長が増大するため好ましくない。また、第N−1レンズ群の移動に伴う収差変動を抑制することが困難となるため、好ましくない。
条件式(3)は、第N−1レンズ群の焦点距離f(N−1)の絶対値と、望遠端における全系の焦点距離fTの比を規定したものである。条件式(3)の上限値を超えて、第N−1レンズ群の焦点距離f(N−1)の絶対値が大きくなると、高ズーム比を実現するためにレンズ全長を増大させる必要が生じるため好ましくない。条件式(3)の下限値を超えて、第N−1レンズ群の焦点距離f(N−1)の絶対値が小さくなると、高ズーム比やレンズ全長の短縮の実現には有利であるが、負のペッツバール和が大きくなり、像面湾曲が増大するため好ましくない。
条件式(4)は、第Nレンズ群B(N)の焦点距離f(N)と、望遠端における全系の焦点距離fTの比を規定したものである。条件式(4)の上限値を超えて、第Nレンズ群B(N)の焦点距離f(N)が長くなると、望遠端において射出瞳位置が像面IPに近づきすぎて、良好なテレセントリック特性を実現することが困難になるため好ましくない。条件式(4)の下限値を超えて、第Nレンズ群B(N)の焦点距離f(N)が短くなると、広角端から望遠端へのズーミングにおける収差変動が大きくなる。この収差変動を補正するためには、第Nレンズ群B(N)を構成するレンズ枚数を増やす必要がある。結果としてレンズ全長の増大を招くため好ましくない。
条件式(5)は、第1レンズ群B1の焦点距離f1と、望遠端における全系の焦点距離fTの比を規定したものである。条件式(5)の上限値を超えて第1レンズ群B1の焦点距離f1が長くなると、高ズーム比を実現するために第1レンズ群B1の移動量が大きくなり、レンズ全長が増大するため好ましくない。条件式(5)の下限値を超えて第1レンズ群B1の焦点距離f1が短くなると、第1レンズ群B1の屈折力が強くなりレンズ全長の短縮には有利だが、製造誤差による像面倒れやズーミングの際の像ゆれが大きくなるため、好ましくない。
条件式(6)は、第2レンズ群B2の焦点距離f2の絶対値と、望遠端における全系の焦点距離fTの比を規定したものである。条件式(6)の上限値を超えて第2レンズ群B2の焦点距離f2の絶対値が大きくなると、高ズーム比を実現するためにレンズ全長が増大するため好ましくない。条件式(6)の下限値を超えて第2レンズ群B2の焦点距離f2の絶対値が小さくなると、高ズーム比やレンズ全長の短縮の実現には有利であるが、負のペッツバール和が大きくなり、像面湾曲が増大するため好ましくない。
条件式(7)は、第N−1レンズ群の位置敏感度と開放F値の比を規定したものである。条件式(7)の上限値を超えて、広角端における第N−1レンズ群の位置敏感度が大きくなると、広角側で焦点調節を行う際に、第N−1レンズ群の移動距離を精密に制御する必要が生じる。その結果、焦点調節を高精度に行うことが困難になるため、好ましくない。条件式(7)の下限値を超えて、広角端における第N−1レンズ群の位置敏感度が小さくなると、広角側で焦点調節を行う際に第N−1レンズ群の移動量を大きくする必要が生じる。その結果、焦点調節をすばやく行うことが困難になるため好ましくない。
条件式(8)は、広角端における第2レンズ群B2の横倍率β2Wと、望遠端における第2レンズ群B2の横倍率β2Tとの比を規定したものである。条件式(8)の上限値を超えて第2レンズ群B2の変倍作用が強くなると、像面湾曲や非点収差が大きくなるため好ましくない。条件式(8)の下限値を超えて第2レンズ群B2の変倍作用が弱くなると、高ズーム比を実現するためには、第N−1レンズ群の屈折力を強くする必要が生じる。その結果、ズーミングに伴う像面変動を抑えることが困難となるため好ましくない。
条件式(9)は、第N−1レンズ群を構成する各レンズの屈折率の平均値を規定したものである。条件式(9)の上限値を超えて屈折率の平均値が高くなると、曲率半径が大きくなり、おもに広角端における歪曲収差を十分に補正することができなくなるため、好ましくない。条件式(9)の下限値を超えて屈折率の平均値が低くなると、高ズーム比を実現するために、第N−1レンズ群を構成する各レンズの曲率半径が小さくなる。その結果、非点収差の補正が困難になるため好ましくない。
条件式(10)は、第N−1レンズ群を構成する単レンズのアッベ数を規定したものである。条件式(10)の範囲を逸脱すると、分散が大きくなり、ズーミングに伴う色収差の変動を抑制することが困難となる。
なお、好ましくは条件式(2)から条件式(10)の数値範囲を次の如く設定するのがよい。
3.0 < |{1−(β(N−1)T)}×(β(N)T)| < 5.0 …(2a)
0.07 < |f(N−1)|/fT < 0.15 …(3a)
0.07 < f(N)/fT < 0.15 …(4a)
0.150 < f1/fT < 0.350 …(5a)
0.020 < |f2|/fT < 0.080 …(6a)
0.70 < {|{1−(β(N−1)W)}×(β(N)W)|/FNoW}/{|{1−(β(N−1)T)}×(β(N)T)|/FNoT} < 1.40 …(7a)
9.00 < β2T/β2W < 15.00 …(8a)
1.82 < n(N−1) < 2.40 …(9a)
60.0 < ν(N−1) < 82.0 …(10a)
また、さらに好ましくは条件式(2)から条件式(10)の数値範囲を次の如く設定すると、各条件式がもたらす効果を最大限に得られる。
3.2 < |{1−(β(N−1)T)}×(β(N)T)| < 4.5 …(2b)
0.08 < |f(N−1)|/fT < 0.13 …(3b)
0.08 < f(N)/fT < 0.14 …(4b)
0.180 < f1/fT < 0.300 …(5b)
0.030 < |f2|/fT < 0.060 …(6b)
0.80 < {|{1−(β(N−1)W)}×(β(N)W)|/FNoW}/{|{1−(β(N−1)T)}×(β(N)T)|/FNoT} < 1.20 …(7b)
10.00 < β2T/β2W < 13.00 …(8b)
1.82 < n(N−1) < 2.10 …(9b)
65.0 < ν(N−1) < 74.0 …(10b)
以上の条件式を任意に組み合わせることにより、さらに本発明の効果を高めることができる。
次に、各実施例のレンズ構成について説明する。各レンズは特に断りがない限り、物体側から像側へ順に配置されている。実施例1乃至3のズームレンズは、物体側より像側へ順に、正の屈折力の第1レンズ群B1、負の屈折力の第2レンズ群B2、負の屈折力の第3レンズ群B3、正の屈折力の第4レンズ群B4、負の屈折力の第5レンズ群B5、正の屈折力の第6レンズ群B6から成る。各実施例において第1レンズ群B1、第2レンズ群B2、第3レンズ群B3及び第4レンズ群B4の構成は共通する。
正の屈折力の第1レンズ群B1は、物体側より像側へ順に、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズと正レンズとの接合レンズ、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズより成る。負の屈折力の第2レンズ群B2は、物体側より像側へ順に、像側に凹面を向けたメニスカス形状の負レンズ、両面が凹面の負レンズ、両面が凸面の正レンズと両面が凹面の負レンズの接合レンズから成る。
負の屈折力の第3レンズ群B3は、光路を折り曲げるための反射部材、物体側に凹面を向けたメニスカス形状の負レンズより成る。正の屈折力の第4レンズ群B4は、両面が凸面の正レンズ、像側に凹面を向けたメニスカス形状の負レンズ、像側に凹面を向けたメニスカス形状の負レンズと両面が凸面の正レンズの接合レンズから成る。
実施例1のズームレンズでは、負の屈折力の第5レンズ群B5は、像側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズと両面が凹面の負レンズの接合レンズから成る。正の屈折力の第6レンズ群は、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズから成る。
実施例2のズームレンズでは、負の屈折力の第5レンズ群B5は、像側に凹面を向けたメニスカス形状の負レンズと物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズの接合レンズから成る。正の屈折力の第6レンズ群は、両面が凸面の正レンズから成る。
実施例3のズームレンズでは、負の屈折力の第5レンズ群B5は、両面が凹面の負レンズから成る。正の屈折力の第6レンズ群は、両面が凸面の正レンズから成る。
実施例4のズームレンズは、物体側より像側へ順に、正の屈折力の第1レンズ群B1、負の屈折力の第2レンズ群B2、負の屈折力の第3レンズ群B3、正の屈折力の第4レンズ群B4、正の屈折力の第5レンズ群B5、負の屈折力の第6レンズ群B6、正の屈折力の第7レンズ群B7から構成されている。
正の屈折力の第1レンズ群B1は、物体側より像側へ順に、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズと正レンズとの接合レンズ、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズより成る。負の屈折力の第2レンズ群B2は、物体側より像側へ順に、像側に凹面を向けたメニスカス形状の負レンズ、両面が凹面の負レンズ、両面が凸面の正レンズと両面が凹面の負レンズの接合レンズから成る。
負の屈折力の第3レンズ群B3は、光路を折り曲げるための反射部材、物体側に凹面を向けたメニスカス形状の負レンズより成る。正の屈折力の第4レンズ群B4は、両面が凸面の正レンズから成る。正の屈折力の第5レンズ群B5は、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズと像側に凹面を向けたメニスカス形状の負レンズの接合レンズ、像側に凹面を向けたメニスカス形状の負レンズと両面が凸面の正レンズの接合レンズから成る。
負の屈折力の第6レンズ群B6は、両面が凹面の負レンズから成る。正の屈折力の第7レンズ群は、両面が凸面の正レンズから成る。
次に、本発明の実施例1〜4にそれぞれ対応する数値実施例1〜4を示す。各数値実施例において、iは物体側からの光学面の順序を示す。riは第i番目の光学面(第i面)の曲率半径、diは第i面と第i+1面との間の間隔、ndi、νdiはそれぞれd線に対する第i番目の光学部材の材料の屈折率、アッベ数を示す。またkを離心率、A3〜A10を非球面係数、面頂点を基準にして光軸からの高さhの位置における光軸方向の変位をxとするとき、非球面形状は、
x=(h/R)/[1+{1−(1+k)(h/R)1/2]+A3h+A4h+A5h+A6h+A7h+A8h+A9h+A10h10
で表される。但しRは近軸曲率半径である。各数値実施例における上述した条件式との対応を表1に示す。
[数値実施例1]
単位:mm

面データ
面番号 r d nd νd
1 52.042 0.90 2.00069 25.5
2 26.860 4.87 1.59282 68.6
3 -312.162 0.05
4 27.215 2.39 1.77250 49.6
5 141.996 (可変)
6 365.386 0.50 2.00100 29.1
7 11.041 2.86
8* -26.051 0.40 1.88202 37.2
9 17.569 0.38
10 15.868 2.92 1.95906 17.5
11 -22.194 0.40 1.88300 40.8
12 44.733 (可変)
13 ∞ 8.50 1.88300 40.8
14 -299.416 1.00
15 -9.759 0.50 1.48749 70.2
16 -19.847 (可変)
17* 8.354 2.61 1.55332 71.7
18* -36.394 1.00
19(絞り) ∞ 1.32
20 20.382 0.45 1.91082 35.3
21 7.189 1.45
22 11.241 0.45 1.56883 56.4
23 5.853 2.91 1.59282 68.6
24 -24.706 0.65
25 ∞ (可変)
26 -189.430 1.22 2.00272 19.3
27 -8.509 0.50 2.00069 25.5
28 18.212 (可変)
29* 10.101 2.50 1.55332 71.7
30 192.404 1.00
31 ∞ 0.30 1.51633 64.1
32 ∞ 1.60
33 ∞ 0.50 1.51633 64.1
34 ∞ 1.54
像面 ∞

非球面データ
第8面
K =-2.23841e+000 A 4=-2.77013e-007 A 6=-1.31385e-007

第17面
K =-1.73808e-001 A 4=-9.86340e-005 A 6=-2.24338e-007 A 8=-1.07120e-008

第18面
K =-2.35996e+001 A 4= 6.68539e-005

第29面
K = 1.27604e-001 A 4=-4.38627e-005

各種データ
ズーム比 28.69

焦点距離 4.85 26.80 83.86 139.11
Fナンバー 3.50 6.64 7.10 7.10
画角 38.50 8.10 2.60 1.56
像高 3.37 3.88 3.88 3.88
レンズ全長 86.22 94.08 100.59 102.06
BF 4.67 4.67 4.67 4.67

d 5 0.55 9.20 18.89 21.79
d12 6.09 5.31 2.13 0.70
d16 21.78 3.22 0.51 0.37
d25 3.90 16.58 20.35 11.34
d28 8.50 14.37 13.30 22.46

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 34.81
2 6 -7.25
3 15 -45.49
4 17 13.76
5 26 -16.60
6 29 19.17
[数値実施例2]
単位:mm

面データ
面番号 r d nd νd
1 59.282 0.90 2.00330 28.3
2 24.964 4.83 1.49700 81.5
3 -123.707 0.05
4 25.868 2.48 1.80400 46.6
5 283.883 (可変)
6 13865.464 0.45 2.00100 29.1
7 8.852 2.78
8* -17.917 0.50 1.88202 37.2
9 19.005 0.35
10 16.983 2.45 1.95906 17.5
11 -19.164 0.40 1.80400 46.6
12 366.764 (可変)
13 ∞ 8.50 1.88300 40.8
14 ∞ 1.00
15 -9.448 0.50 1.48749 70.2
16 -16.794 (可変)
17* 8.603 2.65 1.55332 71.7
18* -59.891 1.00
19(絞り) ∞ 1.32
20 15.351 0.45 1.91082 35.3
21 6.997 1.10
22 8.464 0.45 1.71300 53.9
23 6.953 2.78 1.49700 81.5
24 -16.947 0.65
25 ∞ (可変)
26 59.401 0.50 1.91082 35.3
27 5.972 1.45 1.76182 26.5
28 13.096 (可変)
29* 13.653 2.52 1.55332 71.7
30 -33.458 1.60
31 ∞ 0.30 1.51633 64.1
32 ∞ 1.60
33 ∞ 0.50 1.51633 64.1
34 ∞ 0.05
像面 ∞

非球面データ
第8面
K = 3.95293e+000 A 4= 1.30029e-004 A 6= 7.70233e-007

第17面
K =-6.90150e-002 A 4=-7.58817e-005 A 6= 3.00603e-007 A 8=-8.83464e-009

第18面
K =-3.04243e+001 A 4= 1.58670e-004

第29面
K = 6.91321e-001 A 4=-3.67136e-005

各種データ
ズーム比 29.14

焦点距離 4.53 8.74 43.31 132.00
Fナンバー 3.57 4.94 7.08 7.10
画角 40.61 24.75 4.97 1.65
像高 3.41 3.88 3.88 3.88
レンズ全長 83.90 82.70 96.53 101.01
BF 4.23 4.23 4.23 4.23

d 5 0.50 1.04 15.17 23.00
d12 6.09 4.35 4.05 0.70
d16 19.92 11.32 0.52 0.37
d25 3.67 6.15 20.42 11.20
d28 9.44 15.56 12.09 21.46

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 34.16
2 6 -6.68
3 15 -45.32
4 17 13.04
5 26 -14.72
6 29 17.86
[数値実施例3]
単位:mm

面データ
面番号 r d nd νd
1 51.553 0.90 2.00069 25.5
2 27.348 5.63 1.59282 68.6
3 -422.389 0.05
4 27.970 2.80 1.77250 49.6
5 140.782 (可変)
6 288.979 0.50 2.00100 29.1
7 10.625 3.36
8* -32.363 0.40 1.88202 37.2
9 19.877 0.38
10 15.983 3.02 1.95906 17.5
11 -26.207 0.40 1.88300 40.8
12 41.523 (可変)
13 ∞ 8.50 1.88300 40.8
14 -299.416 1.00
15 -10.265 0.50 1.48749 70.2
16 -23.054 (可変)
17* 8.553 2.78 1.55332 71.7
18* -43.533 1.00
19(絞り) ∞ 1.32
20 19.716 0.45 1.91082 35.3
21 7.344 1.52
22 11.698 0.45 1.56883 56.4
23 5.830 3.63 1.59282 68.6
24 -26.268 0.65
25 ∞ (可変)
26* -88.554 0.60 1.55332 71.7
27* 10.566 (可変)
28* 17.888 3.11 1.49710 81.6
29 -17.961 1.00
30 ∞ 0.30 1.51633 64.1
31 ∞ 1.60
32 ∞ 0.50 1.51633 64.1
33 ∞ 1.10
像面 ∞

非球面データ
第8面
K = 4.17513e+000 A 4= 2.44722e-005 A 6=-1.63096e-007

第17面
K =-1.83094e-001 A 4=-8.83549e-005 A 6=-6.46068e-007 A 8=-5.48440e-009

第18面
K =-5.22743e+001 A 4= 2.72803e-005

第26面
K =-5.78509e+001 A 4= 1.83615e-004

第27面
K = 4.69984e-001 A 4= 1.86205e-004

第28面
K =-1.15752e+000 A 4=-4.38627e-005

各種データ
ズーム比 35.16

焦点距離 4.79 9.68 90.92 168.38
Fナンバー 3.49 5.03 7.80 7.80
画角 37.99 22.26 2.38 1.30
像高 3.37 3.88 3.88 3.88
レンズ全長 92.84 92.42 107.28 109.12
BF 4.23 4.23 4.23 4.23

d 5 0.55 1.40 18.63 22.22
d12 6.09 4.82 2.45 0.70
d16 26.05 15.61 0.73 0.37
d25 4.26 6.07 23.33 12.18
d27 8.71 17.33 14.96 26.46

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 35.91
2 6 -7.68
3 15 -43.48
4 17 14.44
5 26 -17.02
6 28 18.56
[数値実施例4]
単位:mm

面データ
面番号 r d nd νd
1 50.999 0.90 2.00069 25.5
2 27.514 5.89 1.59282 68.6
3 -214.923 0.05
4 26.168 2.54 1.75500 52.3
5 103.856 (可変)
6 181.941 0.50 2.00100 29.1
7 9.417 3.51
8* -33.615 0.40 1.88202 37.2
9 20.596 0.38
10 15.428 3.02 1.95906 17.5
11 -25.000 0.40 1.88300 40.8
12 36.304 (可変)
13 ∞ 8.50 1.88300 40.8
14 -299.416 1.00
15 -10.771 0.50 1.48749 70.2
16 -20.882 (可変)
17* 9.423 2.62 1.55332 71.7
18* -55.635 (可変)
19(絞り) ∞ 1.32
20 15.218 1.00 1.88300 40.8
21 31.385 0.45 1.91082 35.3
22 7.316 1.32
23 9.768 0.45 1.51633 64.1
24 5.733 2.95 1.49700 81.5
25 -33.318 0.65
26 ∞ (可変)
27* -56.905 0.60 1.55332 71.7
28* 11.244 (可変)
29* 17.655 2.92 1.49710 81.6
30 -14.938 1.22
31 ∞ 0.30 1.51633 64.1
32 ∞ 1.60
33 ∞ 0.50 1.51633 64.1
34 ∞ 0.89
像面 ∞

非球面データ
第8面
K = 1.42318e+001 A 4= 6.33829e-005 A 6= 2.13913e-007

第17面
K =-5.71269e-002 A 4=-5.90580e-005 A 6=-2.77162e-007 A 8=-7.27788e-009

第18面
K =-7.11443e+001 A 4= 5.48086e-005

第27面
K = 1.44624e+002 A 4= 5.29841e-004

第28面
K =-9.55830e-003 A 4= 4.88012e-004

第29面
K =-7.49128e+000 A 4=-4.38627e-005

各種データ
ズーム比 40.11

焦点距離 4.67 8.40 41.07 134.09 187.19
Fナンバー 3.65 5.07 8.18 8.89 9.00
画角 38.18 22.75 4.72 1.45 1.05
像高 3.50 3.50 3.50 3.50 3.50
レンズ全長 94.90 94.19 106.70 110.15 110.54
BF 4.24 4.24 4.24 4.24 4.24

d 5 0.55 0.89 12.29 20.01 21.59
d12 6.09 5.04 6.15 1.89 0.70
d16 27.95 18.73 3.58 0.81 0.37
d18 1.00 1.10 0.89 0.93 1.00
d26 4.33 5.51 19.18 19.98 12.65
d28 8.86 16.80 18.49 20.42 28.11

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 34.51
2 6 -7.16
3 15 -53.85
4 17 14.78
5 20 145.55
6 27 -16.91
7 29 16.78
Figure 2014109665
次に、本発明のズームレンズを撮影光学系として用いたデジタルスチルカメラの実施例について、図10を用いて説明する。図10において、20はカメラ本体、21は実施例1〜4で説明したいずれかのズームレンズによって構成された撮影光学系である。22はカメラ本体に内蔵され、撮影光学系21によって形成された被写体像を受光するCCDセンサやCMOSセンサ等の固体撮像素子(光電変換素子)である。23は固体撮像素子22によって光電変換された被写体像に対応する情報を記憶するメモリである。24は液晶ディスプレイパネル等によって構成され、固体撮像素子22上に形成された被写体像を観察するためのファインダである。
B1 第1レンズ群
B2 第2レンズ群
B3 第3レンズ群
B4 第4レンズ群
B5 第5レンズ群
B6 第6レンズ群
B7 第7レンズ群
SP 開口絞り
FP フレアカット絞り
G フェースプレートやローパスフィルター等のガラスブロック
IP 像面
PR 反射プリズム
d d線
g g線
ΔS サジタル像面
ΔM メリディオナル像面
ω 半画角
Fno Fナンバー

Claims (14)

  1. 物体側より像側へ順に、正の屈折力の第1レンズ群、負の屈折力の第2レンズ群、光路を折り曲げるための反射部材を有し、像側より物体側へ順に正の屈折力の第Nレンズ群、負の屈折力の第(N−1)レンズ群を有し、広角端から望遠端へのズーミングに際して、前記第1レンズ群と前記第2レンズ群の間隔が増大し、前記第(N−1)レンズ群と前記第Nレンズ群の間隔が変化するズームレンズであって、
    前記第2レンズ群の焦点距離をf2、前記第(N−1)レンズ群の焦点距離をf(N−1)、望遠端における全系の焦点距離をfTとしたとき、
    0.01 < √(|f2|×|f(N−1)|)/fT < 0.09
    なる条件式を満足することを特徴とするズームレンズ。
  2. 前記反射部材は、沈胴収納時に撮影状態とは異なる位置に移動し、前記反射部材の移動によって生じた空間に、前記第1レンズ群及び前記第2レンズ群の少なくとも一部が沈胴収納されることを特徴とする請求項1に記載のズームレンズ。
  3. 前記第(N−1)レンズ群の望遠端における横倍率をβ(N−1)T、前記第Nレンズ群の望遠端における横倍率をβ(N)Tとしたとき、
    2.0 < |{1−(β(N−1)T)}×(β(N)T)| < 6.0
    なる条件式を満足することを特徴とする請求項1または2に記載のズームレンズ。
  4. 請求項1乃至3のいずれか1項に記載のズームレンズにおいて
    0.05 < |f(N−1)|/fT < 0.20
    なる条件式を満足することを特徴とするズームレンズ。
  5. 前記第Nレンズ群の焦点距離をf(N)としたとき、
    0.05 < f(N)/fT < 0.20
    なる条件式を満足することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載のズームレンズ。
  6. 前記第1レンズ群の焦点距離をf1としたとき、
    100 < f1/fT < 0.400
    なる条件式を満足することを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載のズームレンズ。
  7. 請求項1乃至6のいずれか1項に記載のズームレンズにおいて、
    0.010 < |f2|/fT < 0.100
    なる条件式を満足することを特徴とするズームレンズ。
  8. 広角端における全系の開放F値をFNoW、望遠端における全系の開放F値をFNoT、前記第(N−1)レンズ群の広角端における横倍率をβ(N−1)W、前記第Nレンズ群の広角端における横倍率をβ(N)W、前記第(N−1)レンズ群の望遠端における横倍率をβ(N−1)T、前記第Nレンズ群の望遠端における横倍率をβ(N)Tとしたとき、
    0.50 < {|{1−(β(N−1)W)}×(β(N)W)|/FNoW}/{|{1−(β(N−1)T)}×(β(N)T)|/FNoT} < 2.00
    なる条件式を満足することを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載のズームレンズ。
  9. 前記第2レンズ群の広角端における横倍率をβ2W、前記第2レンズ群の望遠端における横倍率をβ2Tとしたとき、
    8.00 < β2T/β2W < 18.00
    なる条件式を満足することを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載のズームレンズ。
  10. 前記第(N−1)レンズ群は正レンズと負レンズを含む複数のレンズからなり、該複数のレンズの屈折率の平均値をn(N−1)としたとき、
    1.75 < n(N−1) < 2.50
    なる条件式を満足することを特徴とする請求項1乃至9のいずれか1項に記載のズームレンズ。
  11. 前記第(N−1)レンズ群は単レンズからなり、該単レンズのアッベ数をν(N−1)としたとき、
    50.0 < ν(N−1)
    なる条件式を満足することを特徴とする請求項1乃至9のいずれか1項に記載のズームレンズ。
  12. 物体側から像側へ順に、正の屈折力の第1レンズ群、負の屈折力の第2レンズ群、光路を折り曲げるための反射部材を含む、負の屈折力の第3レンズ群、正の屈折力の第4レンズ群、負の屈折力の第5レンズ群、正の屈折力の第6レンズ群より構成されることを特徴とする請求項1乃至11のいずれか1項に記載のズームレンズ。
  13. 物体側から像側へ順に、正の屈折力の第1レンズ群、負の屈折力の第2レンズ群、光路を折り曲げるための反射部材を含む、負の屈折力の第3レンズ群、正の屈折力の第4レンズ群、正の屈折力の第5レンズ群、負の屈折力の第6レンズ群、正の屈折力の第7レンズ群より構成されることを特徴とする請求項1乃至11のいずれか1項に記載のズームレンズ。
  14. 請求項1乃至13のいずれか1項に記載のズームレンズと、該ズームレンズによって形成される像を受光する固体撮像素子とを有することを特徴とする撮像装置。
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