JP2015102803A - 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】高倍率、広画角かつ小型で、色収差が良好に補正された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、正の屈折力の第3レンズ群、1以上のレンズ群を含む後群により構成され、ズーミングに際して隣り合うレンズ群の間隔が変化するズームレンズにおいて、広角端に比べて望遠端において、第1レンズ群は物体側に移動しており、第1レンズ群は少なくとも4枚のレンズを有し、第1レンズ群に含まれる正レンズの材料、第1レンズ群の焦点距離f1、広角端から望遠端へのズーミングにおける第1レンズ群の移動量M1をそれぞれ適切に設定する。【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、例えばデジタルスチルカメラ、ビデオカメラ、監視カメラ、放送用カメラ等の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、固体撮像素子を用いたデジタルスチルカメラ、ビデオカメラ等の撮像装置は高機能化され、かつ装置全体が小型化されている。これらの装置に用いられるズームレンズは、高倍率、広画角かつ小型で、全てのズーム領域において良好な光学性能を有することが求められている。こうした要求に応えるべく、物体側より像側へ順に正、負、正の屈折力を有するレンズ群を含むズームレンズが知られている。
しかし、ズームレンズの高倍化を図ると、望遠端における焦点距離が長くなり、軸上色収差が多く発生する。こうした軸上色収差を低減するために、第1レンズ群に含まれる正レンズの材料に異常分散ガラスを用いたズームレンズが知られている(特許文献1)。
特開2011−53297号公報
一般に、小型かつ高倍率の撮影光学系を得るためには、撮影光学系を構成する各レンズ群の屈折力を強めつつ、各レンズ群を構成するレンズの枚数を削減すればよい。しかし、レンズ群の屈折力を強めると、レンズ群を構成するレンズのレンズ面の屈折力を強めることになり、レンズのコバ厚を確保するためにレンズの肉厚が増大する。その結果、前玉径(前玉有効径)が大きくなり、光学系の小型化を実現することが困難になる。また、望遠端における焦点距離が長くなることにより、色収差が多く発生し、これらを補正することが困難になる。
本発明は、高倍率、広画角かつ小型で、色収差が良好に補正されたズームレンズ及びそれを有する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、正の屈折力の第3レンズ群、1以上のレンズ群を含む後群により構成され、ズーミングに際して隣り合うレンズ群の間隔が変化するズームレンズにおいて、広角端に比べて望遠端において、前記第1レンズ群は物体側に位置しており、前記第1レンズ群は、少なくとも4枚のレンズを有し、前記第1レンズ群に含まれる正レンズの材料のアッベ数をνd1Pとして、前記第1レンズ群は、
85.0<νd1P<100.0
なる条件式を満足する材料を用いた正レンズを1枚以上有し、広角端における全系の焦点距離をfW、広角端から望遠端へのズーミングにおける前記第1レンズ群の移動量をM1、としたとき、
5.0<|M1|/fW<40.0
なる条件式を満足することを特徴とする。
本発明によれば、高倍率、広画角かつ小型で、色収差が良好に補正されたズームレンズ及びそれを有する撮像装置が得られる。
実施例1のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図 (A)、(B)、(C)実施例1のズームレンズの広角端、中間のズーム位置、望遠端における収差図 実施例2のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図 (A)、(B)、(C)実施例2のズームレンズの広角端、中間のズーム位置、望遠端における収差図 実施例3のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図 (A)、(B)、(C)実施例3のズームレンズの広角端、中間のズーム位置、望遠端における収差図 実施例4のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図 (A)、(B)、(C)実施例4のズームレンズの広角端、中間のズーム位置、望遠端における収差図 実施例5のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図 (A)、(B)、(C)実施例5のズームレンズの広角端、中間のズーム位置、望遠端における収差図 実施例6のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図 (A)、(B)、(C)実施例6のズームレンズの広角端、中間のズーム位置、望遠端における収差図 本発明の撮像装置の要部概略図 θgF−νd図
以下、本発明のズームレンズ及びそれを有する撮像装置について、添付の図面に基づいて詳細に説明する。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、正の屈折力の第3レンズ群、1以上のレンズ群を含む後群から構成される。ここで、レンズ群は、1枚以上のレンズを有していればよく、必ずしも複数枚のレンズを有していなくてもよい。
図1は実施例1のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図である。図2(A)、(B)、(C)はそれぞれ実施例1のズームレンズの広角端、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84.94、開口比3.30〜7.50程度のズームレンズである。図3は実施例2のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図である。図4(A)、(B)、(C)はそれぞれ実施例2のズームレンズの広角端、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82.93、開口比3.30〜7.50程度のズームレンズである。
図5は実施例3のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図である。図6(A)、(B)、(C)はそれぞれ実施例3のズームレンズの広角端、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84.99、開口比3.30〜8.00程度のズームレンズである。図7は実施例4のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図である。図8(A)、(B)、(C)はそれぞれ実施例4のズームレンズの広角端、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84.95、開口比3.30〜7.50程度のズームレンズである。
図9は実施例5のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図である。図10(A)、(B)、(C)はそれぞれ実施例5のズームレンズの広角端、中間のズーム位置、望遠端における収差図である。実施例5はズーム比84.94、開口比3.30〜7.50程度のズームレンズである。図11は実施例6のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図である。図12(A)、(B)、(C)はそれぞれ実施例6のズームレンズの広角端、中間のズーム位置、望遠端における収差図である。実施例6はズーム比85.05、開口比3.30〜7.50程度のズームレンズである。
図13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影レンズ系である。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を物体側から像側へのレンズ群の順番とするとLiは第iレンズ群を示す。図14は、θgF−νd図である。
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L1、負の屈折力の第2レンズ群L2、正の屈折力の第3レンズ群L3、負の屈折力の第4レンズ群L4、正の屈折力の第5レンズ群L5から成る。実施例1乃至3は5つのレンズ群から成るポジティブリード型の5群ズームレンズであり、後群は、負の屈折力の第4レンズ群L4と正の屈折力の第5レンズ群L5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L1、負の屈折力の第2レンズ群L2、正の屈折力の第3レンズ群L3、正の屈折力の第4レンズ群L4から成る。実施例4は4つのレンズ群から成るポジティブリード型の4群ズームレンズであり、後群は、正の屈折力の第4レンズ群L4から成る。
実施例5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L1、負の屈折力の第2レンズ群L2、正の屈折力の第3レンズ群L3、正の屈折力の第4レンズ群L4、負の屈折力の第5レンズ群L5から成る。実施例5は5つのレンズ群から成るポジティブリード型の5群ズームレンズであり、後群は、正の屈折力の第4レンズ群L4と負の屈折力の第5レンズ群L5から成る。
実施例6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L1、負の屈折力の第2レンズ群L2、正の屈折力の第3レンズ群L3、正の屈折力の第4レンズ群L4、正の屈折力の第5レンズ群L5から成る。実施例6は5つのレンズ群から成るポジティブリード型の5群ズームレンズであり、後群は、正の屈折力の第4レンズ群L4と正の屈折力の第5レンズ群L5から成る。
各実施例において、SPは開口絞りであり、開口絞りSPは、第2レンズ群L2と第3レンズ群L3の間に配置される。広角端から望遠端へのズーミングに際して、開口絞りSPは、広角端に比べて望遠端において物体側に位置するように、各レンズ群とは異なる軌跡で移動する。これにより、入射瞳位置を物体側に移動させることができるため、前玉有効径の小型化を図ることができる。
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。IPは像面である。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。
球面収差図においてFnoはFナンバーであり、d線(波長587.6nm)、g線(波長435.8nm)に対する球面収差を示している。非点収差図においてSはサジタル像面、M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。倍率色収差図ではg線における倍率色収差を示している。ωは撮像半画角である。
各実施例では、レンズ断面図中の矢印で示すように、広角端から望遠端へのズーミングに際してレンズ群が移動し、隣り合うレンズ群の間隔が変化する。
具体的には、各実施例において、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L1は像側へ凸状の軌跡を描くように移動し、広角端に比べて望遠端において物体側に位置する。これにより、広角端におけるレンズ全長を短縮しながら、高倍化を実現することができる。
実施例1、2、4乃至6では、第2レンズ群L2は、広角端に比べて望遠端において、像側に位置するように移動する。実施例3では、第2レンズ群L2は、広角端から望遠端へのズーミングに際して像側へ凸状の軌跡を描くように移動する。各実施例で、第3レンズ群L3は広角端に比べて望遠端において、物体側に位置するように移動する。
実施例1乃至3では、第4レンズ群L4は、広角端に比べて望遠端において、物体側に位置するように移動する。実施例4乃至6では、第4レンズ群L4は、広角端から望遠端へのズーミングに際して物体側へ凸状の軌跡を描くように移動する。実施例1乃至3では、第5レンズ群L5は、広角端から望遠端へのズーミングに際して物体側へ凸状の軌跡を描くように移動する。実施例5及び6では、第5レンズ群L5は、ズーミングに際して不動である。
また、実施例1乃至3では、第5レンズ群L5をフォーカスレンズ群としている。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場合には、レンズ断面の矢印5cに示すように、第5レンズ群L5を物体側に繰り出している。レンズ断面図中の実線5aと点線5bは各々、無限遠物体と近距離物体にフォーカスしているときの、広角端から望遠端へのズーミングに伴う像面変動を補正するための移動軌跡を示している。
実施例4乃至6では、第4レンズ群L4をフォーカスレンズ群としている。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場合には、レンズ断面の矢印4cに示すように、第4レンズ群L4を物体側に繰り出している。レンズ断面図中の実線4aと点線4bは各々、無限遠物体と近距離物体にフォーカスしているときの、広角端から望遠端へのズーミングに伴う像面変動を補正するための移動軌跡を示している。
各実施例では、開口絞りSPを各レンズ群とは異なる軌跡を描きながら移動させることにより、望遠端における第2レンズ群L2と第3レンズ群L3の間隔を短くすることができる。これにより、望遠端におけるレンズ全長を短縮することができる。
各実施例では、異常分散性を有する材料を用いたレンズを用いて、色収差の低減を図っている。以下、異常分散性を有する材料を用いて色収差を低減させる方法について説明する。
図14は、一般の光学ガラスにおいて縦軸に部分分散比θgFが上方向に大きな値となるように、横軸にアッベ数が左方向に大きな値となるようにとったグラフ(以下「θgF−νd図」と呼ぶ)である。このθgF−νd図上に材料をマッピングさせると、ノーマルラインと呼ばれる直線に沿って分布することが知られている。本発明において、ノーマルラインは、
θgF=−0.001682×νd+0.6438
なる式で表される。
ここで、アッベ数νd、部分分散比θgFは、g線(波長435.8nm)、F線(486.1nm)、C線(656.3nm)、d線(587.6nm)に対する材料の屈折率をそれぞれNg、NF、NC、Ndとするとき、
νd=(Nd−1)/(NF−NC)
θgF=(Ng−NF)/(NF−NC)
で表される数値である。
焦点距離の長いポジティブリード型のズームレンズでは、軸上光束におけるマージナル光線は第1レンズ群L1において最も高い位置を通る。そのため、第1レンズ群L1で軸上色収差や、球面収差が発生しやすい。望遠端において複数の周波数における球面収差の補正を図ると、軸上色収差が大きくなるため、軸上色収差の2次スペクトルは可能な限り小さいことが好ましい。
第1レンズ群L1において、軸上色収差の2次スペクトルを低減するためには、θgF−νd図において、第1レンズ群L1を構成する正レンズと負レンズの硝材を結んだ直線の傾きを小さくすること必要である。
例えば、蛍石のようにアッベ数νdが大きく、θgF−νd図においてノーマルラインから部分分散比θgFが大きくなる方向に離れた領域に存在する材料を、第1レンズ群L1に含まれる正レンズに用いるのが良い。また、ランタン系の硝材のように、θgF−νd図においてノーマルラインから部分分散比θgFが小さくなる方向に離れた領域に存在する材料を、第1レンズ群L1に含まれる負レンズに用いるのが良い。
これらの組み合わせにより、第1レンズ群L1に含まれる正レンズと負レンズを構成する硝材を結ぶ直線の傾きがノーマルラインよりも小さくなり、軸上色収差の二次スペクトルを良好に補正することができる。このように第1レンズ群L1に含まれるレンズの材料を最適化することにより、軸上色収差の二次スペクトルを良好に補正することができる。
各実施例では、第1レンズ群L1に、以下の条件式を満足する材料を用いた正レンズを1枚以上有する。
85.0<νd1P<100.0 …(1)
ここで、第1レンズ群L1に含まれる正レンズの材料のアッベ数をνd1Pとする。
さらに、第1レンズ群L1に含まれる正レンズの材料の部分分散比をθgF1Pとして、条件式(1)を満足する材料を用いた正レンズは、
0.520<θgF1P<0.580 …(2)
なる条件式を満足することが好ましい。
実施例1及び3では、第1レンズ群L1に含まれる正レンズの中で、物体側から数えて1番目、2番目、3番目の正レンズの材料が、条件式(1)、(2)を満足する材料である。実施例2では、第1レンズ群L1に含まれる正レンズの中で、物体側から数えて1番目、2番目、3番目、4番目の正レンズの材料が、条件式(1)、(2)を満足する材料である。実施例4乃至6では、第1レンズ群L1に含まれる正レンズの中で、物体側から数えて2番目の正レンズの材料が、条件式(1)、(2)を満足する材料である。
条件式(1)の上限値を超えて、第1レンズ群L1に含まれる正レンズの材料のアッベ数νd1Pが大きくなると、実在する材料が限定されるため、好ましくない。
条件式(1)の下限値を超えて、第1レンズ群L1に含まれる正レンズの材料のアッベ数νd1Pが小さくなると、主に望遠端における軸上色収差を十分に補正することが困難になるため、好ましくない。
条件式(2)の下限値を超えて、第1レンズ群L1に含まれる正レンズの材料の部分分散比θgF1Pが小さくなると、望遠端における軸上色収差の二次スペクトルが増大するため好ましくない。
条件式(2)の上限値を超えて、第1レンズ群L1に含まれる正レンズの材料の部分分散比θgF1Pが大きくなると、条件式(1)を満足する領域において実在する材料が限定されるため、好ましくない。
また、各実施例では、広角端における全系の焦点距離をfW、広角端から望遠端へのズーミングにおける第1レンズ群L1の光軸上の移動量をM1として
5.0<M1/fW<40.0 …(3)
なる条件式を満足している。
ここで移動量とは、広角端と望遠端における各レンズ群の光軸上での位置の差であり、移動量の符号は広角端に比べて望遠端で物体側に位置するときを正、像側に位置するときを負とする。
条件式(3)の上限値を超えて、第1レンズ群L1の移動量M1が大きくなると、望遠端におけるレンズ全長が増大するため、好ましくない。
条件式(3)の下限値を超えて、第1レンズ群L1の移動量M1が小さくなると、高倍化を実現するために、第1レンズ群L1の屈折力を強くする必要が生じる。その結果、球面収差やコマ収差を十分に補正することが困難になるため、好ましくない。
各実施例では上記の如く、条件式(1)及び(3)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、高倍率、広画角かつ小型で、色収差が良好に補正されたズームレンズを得ることができる。また、各実施例では、条件式(2)を満足するように各要素を適切に設定することが好ましい。
なお、各実施例において、好ましくは条件式(1)乃至(3)の数値範囲を次のようにするのがよい。
85.0<νd1P<97.0 …(1a)
0.525<θgF1P<0.560 …(2a)
6.0<M1/fW<35.0 …(3a)
また、更に好ましくは条件式(1)乃至(3)の数値範囲を次の如く設定するのが良い。
85.1<νd1P<96.0 …(1b)
0.530<θgF1P<0.540 …(2b)
8.0<M1/fW<30.0 …(3b)
さらに、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より好ましい。ここで、第1レンズ群L1の焦点距離をf1、第2レンズ群L2の焦点距離をf2、第3レンズ群L3の焦点距離をf3、望遠端における全系の焦点距離をfT、広角端における開口絞りSPと第3レンズ群L3の光軸上の間隔をDWとする。さらに、望遠端における開口絞りSPと第3レンズ群L3の光軸上の間隔をDT、第1レンズ群L1に配置された正レンズの物体側のレンズ面の曲率半径をR1、像側のレンズ面の曲率半径をR2とする。また、第1レンズ群L1に配置された負レンズの材料の部分分散比をθgF1N、アッベ数をνd1N、屈折率をnd1Nとしたとき、
10.0<DW/DT<100.0 …(4)
15.0<f1/fW<40.0 …(5)
2.0<fT/f1<6.0 …(6)
7.0<f1/f2<20.0 …(7)
3.0<f1/f3<10.0 …(8)
0.010<f2/fT<0.0390 …(9)
−1.00<(R1−R2)/(R1+R2)<0.00 …(10)
0.520<θgF1N<0.750 …(11)
35.0<νd1N<50.0 …(12)
θgF1N<−0.00203×νd1N+0.656 …(13)
1.75<nd1N<2.10 …(14)
なる条件式のうち1つ以上を満足するのがよい。
条件式(4)の上限値を超えて、広角端における開口絞りSPと第3レンズ群L3の光軸上の間隔DWが大きくなると、第3レンズ群L3の有効径が増大するため、好ましくない。条件式(4)の下限値を超えて、広角端における開口絞りSPと第3レンズ群L3の光軸上の間隔DWが小さくなると、第1レンズ群L1の有効径が増大するため、好ましくない。
条件式(5)の上限値を超えて、第1レンズ群L1の焦点距離が長くなると、第1レンズ群L1の屈折力が弱くなる。その結果、高倍化を実現するために、ズーミングにおける第1レンズ群L1の移動量を大きくする必要が生じ、望遠端におけるレンズ全長の増大を招くため、好ましくない。
条件式(5)の下限値を超えて、第1レンズ群L1の焦点距離が短くなると、第1レンズ群L1の屈折力が強くなる。その結果、球面収差やコマ収差が多く発生し、これらを十分に補正することが困難になるため、好ましくない。
条件式(6)の上限値を超えて、第1レンズ群L1の焦点距離が短くなると、第1レンズ群L1の屈折力が強くなる。その結果、球面収差やコマ収差が多く発生し、これらを十分に補正することが困難になるため、好ましくない。
条件式(6)の下限値を超えて、第1レンズ群L1の焦点距離が長くなると、第1レンズ群L1の屈折力が弱くなる。その結果、高倍化を実現するために、ズーミングにおける第1レンズ群L1の移動量を大きくする必要が生じ、望遠端におけるレンズ全長の増大を招くため、好ましくない。
条件式(7)の上限値を超えて、第2レンズ群L2の焦点距離が短くなると、第2レンズ群L2の屈折力が強くなる。その結果、像面湾曲を十分に補正する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、第2レンズ群L2の焦点距離が長くなると、第2レンズ群L2の屈折力が弱くなる。その結果、高倍化を実現することが困難になるため、好ましくない。
条件式(8)の上限値を超えて、第3レンズ群L3の焦点距離が短くなると、第3レンズ群L3の屈折力が強くなる。その結果、球面収差やコマ収差を十分に補正することが困難になるため、好ましくない。
条件式(8)の下限値を超えて、第3レンズ群L3の焦点距離が長くなると、第3レンズ群L3の屈折力が弱くなる。その結果、高倍化を実現することが困難になるため、好ましくない。
条件式(9)の上限値を超えて、第2レンズ群L2の焦点距離が長くなると、第2レンズ群L2の屈折力が弱くなる。その結果、高倍化を実現することが困難になるため、好ましくない。
条件式(9)の下限値を超えて、第2レンズ群L2の焦点距離が短くなると、第2レンズ群L2の屈折力が強くなる。その結果、像面湾曲を十分に補正することが困難になるため、好ましくない。
条件式(10)の上限値を超えると、望遠側において軸外光束に対する収差を十分に補正することが困難になり、像面湾曲が増大するため好ましくない。
条件式(10)の下限値を超えると、広角側における像面湾曲の補正と望遠側における球面収差の補正をバランス良く行うことが困難になるため、好ましくない。
条件式(11)から(13)は、第1レンズ群L1に配置された負レンズの材料の部分分散比θgF1Nとアッベ数θgF1Nを規定したものである。条件式(11)から(13)を満足することにより、軸上色収差の2次スペクトルを良好に補正することができる。
条件式(14)の上限値を超えて、第1レンズ群L1に配置された負レンズの材料の屈折率nd1Nが大きくなると、条件式(11)から(13)を満足する領域において、材料が限定されるため、好ましくない。
条件式(14)の下限値を超えて、第1レンズ群L1に配置された負レンズの材料の屈折率nd1Nが小さくなると、第1レンズ群L1の有効径が増大するため、好ましくない。
また、好ましくは条件式(4)乃至(12)、(14)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。
15.0<DW/DT<80.0 …(4a)
18.0<f1/fW<37.0 …(5a)
2.3<fT/f1<5.0 …(6a)
8.0<f1/f2<17.0 …(7a)
3.5<f1/f3<9.0 …(8a)
0.015<f2/fT<0.029 …(9a)
−0.98<(R1−R2)/(R1+R2)<−0.30 …(10a)
0.540<θgF1N<0.700 …(11a)
35.0<νd1N<45.0 …(12a)
1.80<nd1N<2.00 …(14a)
また、更に好ましくは条件式(4)乃至(12)、(14)の数値範囲を次の如く設定するのが良い。
16.0<DW/DT<60.0 …(4b)
20.0<f1/fW<35.0 …(5b)
2.4<fT/f1<4.5 …(6b)
9.0<f1/f2<15.5 …(7b)
3.9<f1/f3<8.2 …(8b)
0.020<f2/fT<0.028 …(9b)
−0.95<(R1−R2)/(R1+R2)<−0.40 …(10b)
0.560<θgF1N<0.680 …(11b)
35.0<νd1N<42.0 …(12b)
1.87<nd1N<1.95 …(14b)
次に、各レンズ群の構成に関して説明する。第1レンズ群L1に関しては、実施例1、3乃至6では、物体側より像側へ順に、負レンズと正レンズの接合レンズ、正レンズ、正レンズから構成される。実施例2では、物体側より像側へ順に、負レンズと正レンズの接合レンズ、正レンズ、正レンズ、正レンズから構成される。本発明では、球面収差やコマ収差、軸上色収差を良好に補正するために、第1レンズ群L1に4枚以上のレンズを用いている。
第2レンズ群L2に関しては、物体側より像側へ順に、負レンズ、負レンズ、負レンズ、正レンズから構成される。物体側から3枚の負レンズを連続して配置することにより、軸外光線を緩やかに屈折させることができ、前玉有効径の小型化を実現することができる。
第3レンズ群L3に関しては、実施例1乃至3では、物体側より像側へ順に、正レンズ、負レンズ、負レンズと正レンズの接合レンズから構成される。実施例4乃至6では、物体側より像側へ順に、正レンズ、負レンズ、負レンズと正レンズの接合レンズ、負レンズと正レンズの接合レンズから構成される。物体側から像側へ、正レンズ、負レンズ、負レンズと正レンズの接合レンズと配置する構成は、トリプレット型のレンズ系にレンズを1枚追加したものであり、テッサータイプと呼ばれる。各実施例では、第3レンズ群L3にテッサータイプのレンズ構成を含ませることで、ペッツバール和を容易に調整することができる。
第4レンズ群L4に関しては、実施例1乃至3では、物体側より像側へ順に、負レンズと正レンズが接合された接合レンズから構成される。実施例4乃至6では、物体側より像側へ順に正レンズと負レンズが接合された接合レンズから構成される。
第5レンズ群L5に関しては、実施例1乃至3では、物体側より像側へ順に、正レンズと負レンズが接合された接合レンズから構成される。実施例5では、負レンズから構成される。実施例6では、正レンズから構成される。
次に、本発明の実施例1〜6にそれぞれ対応する数値実施例1〜6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と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、A4、A6、A8を非球面係数、光軸からの高さhの位置での光軸方向の変位を面頂点を基準にしてxとするとき、非球面形状は、
x=(h/R)/[1+[1−(1+k)(h/R)1/2]+A4h+A6h+A8h
で表示される。但しRは近軸曲率半径である。また「e−Z」の表示は「10−Z」を意味する。数値実施例において最も像側の2つの面は、フィルター、フェースプレート等の光学ブロックの面である。
各実施例において、バックフォーカス(BF)は、レンズ系の最も像側の面から近軸像面までの距離を、空気換算長により表したものである。また、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。
ここで、実施例1及び3では、第1レンズ群L1に含まれる正レンズの中で、物体側から数えて1番目、2番目、3番目の正レンズの材料が、条件式(1)、(2)を満足する材料であり、この3枚の正レンズは同一の材料を用いている。実施例2では、第1レンズ群L1に含まれる正レンズの中で、物体側から数えて1番目、2番目、3番目、4番目の正レンズの材料が、条件式(1)、(2)を満足する材料であり、この4枚の正レンズは同一の材料を用いている。実施例4乃至6では、第1レンズ群L1に含まれる正レンズの中で、物体側から数えて2番目の正レンズの材料が、条件式(1)、(2)を満足する材料である。
なお、広角端における有効像円径(イメージサークルの直径)を、望遠端における有効像円径に比べて小さくすることができる。これは、画像処理において画像を引き伸ばすことで、広角側において発生しやすい樽型の歪曲収差を補正することができるためである。
[数値実施例1]
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd θgF
1 97.047 1.45 1.88300 40.8 0.567
2 53.453 5.75 1.43875 94.9 0.534
3 1706.344 0.05
4 55.398 4.25 1.43875 94.9 0.534
5 285.779 0.05
6 70.212 3.05 1.43875 94.9 0.534
7 257.657 (可変)
8 297.982 0.75 1.88300 40.8
9 8.039 3.68
10 77.382 0.60 1.80400 46.6
11 19.994 1.79
12 -32.164 0.60 1.91082 35.3
13 53.155 0.10
14 20.194 1.95 1.95906 17.5
15 -168.028 (可変)
16(絞り) ∞ (可変)
17* 11.773 2.60 1.55332 71.7
18* 229.074 2.14
19 14.958 0.60 1.80400 46.6
20 10.906 0.42
21 16.740 0.60 2.00330 28.3
22 10.647 2.55 1.49700 81.5
23 -16.450 (可変)
24 -142.611 0.50 1.78590 44.2
25 11.000 1.10 1.69895 30.1
26 28.141 (可変)
27 21.379 3.25 1.51823 58.9
28 -13.751 0.50 2.00069 25.5
29 -21.144 (可変)
30 ∞ 0.80 1.51633 64.1
31 ∞ 0.50
像面 ∞
非球面データ
第17面
K =-3.07501e+000 A 4= 1.80616e-004 A 6=-1.99657e-006
第18面
K = 0.00000e+000 A 4= 6.32826e-005 A 6=-1.53078e-006
各種データ
ズーム比 84.94
広角 中間 望遠
焦点距離 3.71 35.49 315.00
Fナンバー 3.30 4.98 7.50
半画角 40.59 6.23 0.70
レンズ全長 102.75 135.79 157.98
BF 10.71 26.23 8.03
d 7 0.75 44.03 70.55
d15 32.61 6.77 0.42
d16 12.23 1.42 0.72
d23 2.56 8.63 7.66
d26 5.29 10.12 32.00
d29 9.69 25.20 7.00
ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 87.88
2 8 -7.57
3 17 16.10
4 24 -25.96
5 27 27.81
[数値実施例2]
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd θgF
1 101.242 1.45 1.88300 40.8 0.567
2 52.632 5.67 1.43875 94.9 0.534
3 374.978 0.05
4 60.709 3.50 1.43875 94.9 0.534
5 188.403 0.05
6 70.616 3.25 1.43875 94.9 0.534
7 292.126 0.00
8 66.665 2.95 1.43875 94.9 0.534
9 194.810 (可変)
10 121.114 0.75 1.88300 40.8
11 8.146 3.86
12 70.807 0.60 1.80400 46.6
13 18.799 1.91
14 -34.232 0.60 1.91082 35.3
15 62.307 0.10
16 20.409 1.95 1.95906 17.5
17 -211.617 (可変)
18(絞り) ∞ (可変)
19* 11.062 2.10 1.55332 71.7
20* -221.352 1.86
21 14.687 0.60 1.80400 46.6
22 10.710 0.51
23 20.607 0.60 2.00330 28.3
24 12.223 2.25 1.49700 81.5
25 -18.378 (可変)
26 95.421 0.50 1.78590 44.2
27 11.000 1.15 1.69895 30.1
28 16.611 (可変)
29 20.587 2.15 1.51823 58.9
30 -17.475 0.50 2.00069 25.5
31 -25.570 (可変)
32 ∞ 0.80 1.51633 64.1
33 ∞ 0.50
像面 ∞
非球面データ
第19面
K =-2.96314e+000 A 4= 2.23947e-004 A 6= 3.38003e-006
第20面
K = 0.00000e+000 A 4= 1.01382e-004 A 6= 4.61135e-006
各種データ
ズーム比 82.93
広角 中間 望遠
焦点距離 3.81 34.27 315.64
Fナンバー 3.30 4.99 7.50
半画角 39.86 6.45 0.70
レンズ全長 104.42 124.31 135.53
BF 10.50 27.91 3.13
d 9 0.75 38.90 61.24
d17 31.12 8.27 -0.00
d18 15.93 1.78 0.28
d25 2.96 3.01 0.94
d28 3.96 5.24 30.74
d31 9.47 26.88 2.11
ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 77.50
2 10 -8.05
3 19 15.82
4 26 -24.03
5 29 27.55
[数値実施例3]
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd θgF
1 123.261 1.45 1.88300 40.8 0.567
2 70.266 4.45 1.43875 94.9 0.534
3 323.503 0.05
4 85.000 3.30 1.43875 94.9 0.534
5 451.917 0.05
6 77.578 3.25 1.43875 94.9 0.534
7 322.152 (可変)
8 33.039 0.75 1.88300 40.8
9 7.648 4.96
10 104.620 0.60 1.80400 46.6
11 24.478 1.66
12 -32.563 0.60 1.91082 35.3
13 39.969 0.10
14 20.348 1.95 1.95906 17.5
15 -219.764 (可変)
16(絞り) ∞ (可変)
17* 11.694 2.90 1.55332 71.7
18* 99.313 1.02
19 14.578 0.60 1.80400 46.6
20 11.235 0.53
21 16.800 0.60 2.00330 28.3
22 10.614 3.45 1.49700 81.5
23 -15.621 (可変)
24 779.306 0.50 1.78590 44.2
25 11.000 1.25 1.69895 30.1
26 21.325 (可変)
27 26.198 3.50 1.51823 58.9
28 -16.763 0.50 2.00069 25.5
29 -25.878 (可変)
30 ∞ 0.80 1.51633 64.1
31 ∞ 0.50
像面 ∞
非球面データ
第17面
K =-2.39707e+000 A 4= 1.46877e-004 A 6=-1.24058e-006
第18面
K = 0.00000e+000 A 4= 9.15367e-005 A 6=-1.07874e-006
各種データ
ズーム比 84.99
広角 中間 望遠
焦点距離 3.71 19.60 315.00
Fナンバー 3.30 4.99 8.00
半画角 40.61 11.19 0.70
レンズ全長 104.94 131.89 210.06
BF 10.01 18.80 18.31
d 7 0.75 41.97 103.24
d15 36.90 3.95 1.00
d16 11.58 10.25 0.29
d23 3.00 6.36 10.86
d26 4.41 12.27 38.08
d29 8.99 17.78 17.29
ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 125.97
2 8 -8.35
3 17 15.74
4 24 -25.11
5 27 34.14
[数値実施例4]
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd θgF
1 100.073 1.45 1.91082 35.3 0.582
2 56.672 5.50 1.49700 81.5
3 1441.561 0.05
4 57.631 3.90 1.43875 94.9 0.539
5 236.500 0.05
6 71.936 3.00 1.49700 81.5
7 194.066 (可変)
8 187.880 0.75 1.88300 40.8
9 8.024 3.96
10 106.399 0.60 1.80400 46.6
11 20.589 1.82
12 -37.450 0.60 1.91082 35.3
13 52.631 0.10
14 20.058 2.00 1.95906 17.5
15 -186.477 (可変)
16(絞り) ∞ (可変)
17* 10.985 2.75 1.55332 71.7
18* -288.356 1.74
19 17.201 0.60 1.80400 46.6
20 10.727 0.33
21 15.506 0.60 2.00330 28.3
22 10.364 2.40 1.49700 81.5
23 -16.071 2.40
24 169.261 0.50 1.78590 44.2
25 11.000 1.05 1.69895 30.1
26 19.568 (可変)
27 20.884 3.00 1.51823 58.9
28 -15.203 0.50 2.00069 25.5
29 -24.317 (可変)
30 ∞ 0.80 1.51633 64.1
31 ∞ 0.50
像面 ∞
非球面データ
第17面
K =-3.72856e+000 A 4= 2.42049e-004 A 6=-3.92848e-006
第18面
K = 0.00000e+000 A 4= 3.47054e-005 A 6=-2.32073e-006
各種データ
ズーム比 84.95
広角 中間 望遠
焦点距離 3.71 15.15 315.00
Fナンバー 3.30 4.99 7.50
半画角 40.59 14.35 0.70
レンズ全長 98.01 103.76 156.05
BF 9.56 24.21 7.53
d 7 0.75 16.91 69.67
d15 31.13 10.06 0.30
d16 12.18 1.50 0.30
d26 4.47 11.16 38.33
d29 8.53 23.18 6.50
ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 87.07
2 8 -7.85
3 17 20.96
4 27 29.56
[数値実施例5]
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd θgF
1 132.837 1.45 1.88300 40.8 0.567
2 51.407 5.20 1.49700 81.5
3 675.039 0.05
4 56.369 4.55 1.48563 85.2 0.539
5 350.249 0.05
6 71.536 2.95 1.59282 68.6
7 227.523 (可変)
8 154.193 0.75 1.88300 40.8
9 8.101 3.70
10 71.490 0.60 1.80400 46.6
11 20.523 1.72
12 -34.213 0.60 1.91082 35.3
13 55.649 0.10
14 20.373 2.00 1.95906 17.5
15 -177.406 (可変)
16(絞り) ∞ (可変)
17* 10.761 2.90 1.55332 71.7
18* 1343.314 0.94
19 15.160 0.60 1.80400 46.6
20 10.507 0.52
21 16.852 0.60 2.00330 28.3
22 10.656 2.95 1.49700 81.5
23 -16.918 2.69
24 228.680 0.50 1.78590 44.2
25 11.000 1.20 1.69895 30.1
26 21.159 (可変)
27 24.600 3.20 1.51823 58.9
28 -13.067 0.50 2.00069 25.5
29 -19.215 (可変)
30 -35.000 1.00 1.51633 64.1
31 ∞ 0.49
32 ∞ 0.50 1.51633 64.1
33 ∞ 0.50
像面 ∞
非球面データ
第17面
K =-1.07569e+000 A 4= 2.92492e-005 A 6=-2.00935e-007
第18面
K = 0.00000e+000 A 4= 6.74353e-005 A 6=-5.86495e-007
各種データ
ズーム比 84.94
広角 中間 望遠
焦点距離 3.71 36.83 315.00
Fナンバー 3.30 4.99 7.50
半画角 40.59 6.01 0.70
レンズ全長 100.35 135.60 159.10
BF 1.32 1.32 1.32
d 7 0.75 45.29 72.12
d15 32.25 1.05 0.28
d16 12.89 5.37 0.28
d26 4.22 12.07 37.62
d29 7.43 29.03 5.99
ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 88.52
2 8 -8.13
3 17 21.12
4 27 27.98
5 30 -67.79
[数値実施例6]
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd θgF
1 124.862 1.45 1.88300 40.8 0.567
2 51.095 5.40 1.49700 81.5
3 870.523 0.05
4 54.702 5.00 1.45600 90.3 0.534
5 752.199 0.05
6 73.662 2.70 1.59282 68.6
7 191.888 (可変)
8 282.966 0.75 1.88300 40.8
9 8.030 3.78
10 74.646 0.60 1.80400 46.6
11 20.244 1.78
12 -33.432 0.60 1.91082 35.3
13 55.047 0.10
14 20.037 2.00 1.95906 17.5
15 -165.507 (可変)
16(絞り) ∞ (可変)
17* 11.583 2.60 1.55332 71.7
18* -4502.227 1.99
19 15.088 0.60 1.80400 46.6
20 10.931 0.34
21 17.086 0.60 2.00330 28.3
22 10.789 2.30 1.49700 81.5
23 -16.030 2.68
24 249.758 0.50 1.78590 44.2
25 11.000 0.95 1.69895 30.1
26 20.015 (可変)
27 22.084 2.70 1.51823 58.9
28 -17.862 0.50 2.00069 25.5
29 -28.637 (可変)
30 50.000 1.50 1.51633 64.1
31 ∞ 0.48
32 ∞ 0.50 1.51633 64.1
33 ∞ 0.50
像面 ∞
非球面データ
第17面
K =-3.88321e+000 A 4= 2.42441e-004 A 6=-2.97008e-006
第18面
K = 0.00000e+000 A 4= 6.64524e-005 A 6=-1.47813e-006
各種データ
ズーム比 85.05
広角 中間 望遠
焦点距離 3.70 36.65 315.00
Fナンバー 3.30 5.49 7.50
半画角 40.63 6.04 0.70
レンズ全長 101.97 138.03 160.71
BF 1.31 1.31 1.31
d 7 0.75 44.52 70.01
d15 32.79 6.20 1.09
d16 12.41 2.04 0.32
d26 5.78 11.87 40.31
d29 7.23 30.40 5.98
ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 86.24
2 8 -7.85
3 17 21.40
4 27 32.16
5 30 96.84
Figure 2015102803
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13を用いて説明する。図13において、20はカメラ本体、21は実施例1〜6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画像の情報を記録するメモリである。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。このように本発明のズームレンズをデジタルスチルカメラ等の撮像装置に適用することにより、高倍率、広画角かつ小型で、色収差が良好に補正された撮像装置が得られる。
L1 第1レンズ群
L2 第2レンズ群
L3 第3レンズ群
L4 第4レンズ群
L5 第5レンズ群
SP 開口絞り
G 光学フィルター
IP 像面
d d線
g g線
S サジタル像面
M メリディオナル像面
ω 半画角
Fno Fナンバー

Claims (18)

  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、正の屈折力の第3レンズ群、1以上のレンズ群を含む後群により構成され、ズーミングに際して隣り合うレンズ群の間隔が変化するズームレンズにおいて、
    広角端に比べて望遠端において、前記第1レンズ群は物体側に位置しており、
    前記第1レンズ群は、少なくとも4枚のレンズを有し、
    前記第1レンズ群に含まれる正レンズの材料のアッベ数をνd1Pとして、前記第1レンズ群は、
    85.0<νd1P<100.0
    なる条件式を満足する材料を用いた正レンズを1枚以上有し、
    広角端における全系の焦点距離をfW、広角端から望遠端へのズーミングにおける前記第1レンズ群の光軸上の移動量をM1としたとき、
    5.0<M1/fW<40.0
    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. 前記第1レンズ群に配置された正レンズの中で、
    85.0<νd1P<100.0
    なる条件式を満足する材料を用いた正レンズの材料の部分分散比をθgF1Pとしたとき、
    0.520<θgF1P<0.580
    なる条件式を満足することを特徴とする請求項1に記載のズームレンズ。
  3. 前記第2レンズ群と前記第3レンズ群の間に、ズーミングに際して各レンズ群とは異なる軌跡で移動する開口絞りを有し、
    広角端における前記開口絞りと前記第3レンズ群の光軸上の間隔をDW、望遠端における前記開口絞りと前記第3レンズ群の光軸上の間隔をDTとしたとき、
    10.0<DW/DT<100.0
    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. 前記第1レンズ群の焦点距離をf1としたとき、
    15.0<f1/fW<40.0
    なる条件式を満足することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載のズームレンズ。
  5. 前記第1レンズ群の焦点距離をf1、望遠端における全系の焦点距離をfTとしたとき、
    2.0<fT/f1<6.0
    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、前記第2レンズ群の焦点距離をf2としたとき、
    7.0<f1/f2<20.0
    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. 前記第1レンズ群の焦点距離をf1、前記第3レンズ群の焦点距離をf3としたとき、
    3.0<f1/f3<10.0
    なる条件式を満足することを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載のズームレンズ。
  8. 前記第2レンズ群の焦点距離をf2、望遠端における全系の焦点距離をfTとしたとき、
    0.010<f2/fT<0.030
    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1レンズ群は、物体側より像側へ順に、負レンズ、正レンズ、正レンズ、正レンズを有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1レンズ群に配置された正レンズの中で、
    85.0<νd1P<100.0
    なる条件式を満足する材料を用いた正レンズの物体側のレンズ面の曲率半径をR1、像側のレンズ面の曲率半径をR2としたとき、
    −1.00<(R1−R2)/(R1+R2)<0.00
    なる条件式を満足することを特徴とする請求項1乃至9のいずれか1項に記載のズームレンズ。
  11. 前記第1レンズ群に配置された負レンズの材料の部分分散比をθgF1N、アッベ数をνd1Nとしたとき、
    35.0<νd1N<50.0
    0.520<θgF1N<0.750
    θgF1N<−0.00203×νd1N+0.656
    なる条件式を満足することを特徴とする請求項1乃至10のいずれか1項に記載のズームレンズ。
  12. 前記第1レンズ群に配置された負レンズの材料の屈折率をnd1Nとしたとき、
    1.75<nd1N<2.10
    なる条件式を満足す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. 前記第2レンズ群は、負レンズを3枚以上有することを特徴とする請求項1乃至12のいずれか1項に記載のズームレンズ。
  14. 前記後群は、正の屈折力の第4レンズ群から成ることを特徴とする請求項1乃至13のいずれか1項に記載のズームレンズ。
  15. 前記後群は、正の屈折力の第4レンズ群と正の屈折力の第5レンズ群から成ることを特徴とする請求項1乃至13のいずれか1項に記載のズームレンズ。
  16. 前記後群は、正の屈折力の第4レンズ群と負の屈折力の第5レンズ群から成ることを特徴とする請求項1乃至13のいずれか1項に記載のズームレンズ。
  17. 前記後群は、負の屈折力の第4レンズ群と正の屈折力の第5レンズ群から成ることを特徴とする請求項1乃至13のいずれか1項に記載のズームレンズ。
  18. 請求項1乃至17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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