JP2016126282A - 広角ズームレンズ及び撮像装置 - Google Patents
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Abstract
Description
但し、
F2 :第2レンズ群の焦点距離
f2b:第2レンズ群の後群の焦点距離
である。
但し、
F234w:広角端における第1レンズ群よりも像面側に配置された全レンズ群の焦点距離
F1: 第1レンズ群の焦点距離
である。
但し、
FW : 広角端における当該広角ズームレンズ全系の焦点距離
f2b: 第2レンズ群の後群の焦点距離
である。
1−1.広角ズームレンズの光学構成
本件発明に係る広角ズームレンズは、物体から順に、負の屈折力を有する第1レンズ群と、正の屈折力を有する第2レンズ群と、負の屈折力を有する第3レンズ群と、正の屈折力を有する第4レンズ群とを有し、前記第2レンズ群は、物体側順に、前群と、絞りと、正の屈折力持つ後群とから構成され、各レンズ群の間隔を変化させて変倍を行うことを特徴とする。
第1レンズ群は、上述のとおり負の屈折力を有する限り、その具体的なレンズ構成は特に限定されるものではない。しかしながら、最も物体側に配置されるレンズの少なくともいずれか一面は非球面であることが好ましく、その両面が非球面であることがさらに好ましい。最も物体側に配置されるレンズの少なくともいずれか一面を非球面とすることにより、いわゆる前玉の屈折力を強くすることができ、これにより前玉の小型化を図ることができ、コマ収差や歪曲収差を抑制することができる。特に、本件発明に係る光学ズームレンズでは、この最も物体側に配置されるレンズの像面側の面を非球面とすることが好ましい。また、この場合、当該レンズは、高屈折率の硝材からなり、レンズ面が非球面に加工された非球面レンズであることが好ましい。
第2レンズ群は正の屈折力を有する限り、その具体的なレンズ構成は特に限定されるものではない。本件発明では、第2レンズ群内に開口絞りを配置すると共に、第2レンズ群を開口絞りを挟んで、物体側から順に正又は負の屈折力を有する前群と、正の屈折力を有する後群とから構成している。例えば、ネガティブリードタイプと称される負先行型の広角ズームレンズを4群構成とし、正の屈折力を有する第2レンズ群を当該構成とすることにより、第2レンズ群を構成するレンズの外径を小さくすることができ、当該広角ズームレンズ全体の小型化を図ることができる。また、開口絞りを第2レンズ群内に配置することにより、例えば、望遠端において第1レンズ群と第2レンズ群との光軸上の間隔を短くすることができ、望遠端における光学全長方向の小型化を図ることができる。すなわち、望遠端において第1レンズ群と第2レンズ群との間隔を狭めるように各レンズ群を移動させたときに、第1レンズ群と第2レンズ群との間に開口絞りが存在しないため、第1レンズ群と第2レンズ群との間に開口絞りが配置される場合と比較すると、両レンズ群の間隔を狭くすることができる。また、第2レンズ群を前群と正の屈折力を有する後群とから構成し、この前群と後群との間に開口絞りを配置することにより、入射瞳の位置と、射出瞳の位置のバランスが良好になり、110°以上の広角化を図っても、各レンズ群を構成するレンズの外径を小さくすることができ、前玉或いは後玉の有効径が大きくなりすぎるのを防止することができる。
第3レンズ群は、負の屈折力を有する限り、その具体的なレンズ構成は特に限定されるものではないが、本件発明に係る広角ズームレンズにおいて、第3レンズ群を防振群として用いることが好ましい。すなわち、防振時に当該第3レンズ群を光軸と垂直な方向に移動させて、像を移動させることが好ましい。第3レンズ群を防振群として用いることにより、撮像時の手振れ等の振動に起因して像ブレが生じたときに、第3レンズ群を光軸と垂直な方向に移動させることにより、像を移動させて像ブレを補正することができる。なお、本件発明において、光軸と垂直な方向には、第3レンズ群の移動方向が光軸に対して垂直である場合に加えて、第3レンズ群の移動方向に光軸に対して垂直成分を含む場合も含まれるものとする。
第4レンズ群は、正の屈折力を有する限り、その具体的なレンズ構成は特に限定されるものではない。本件発明に係る広角ズームレンズにおいて、第4レンズ群の像側に、例えば、変倍時に固定の固定群等の他のレンズ群を配置してもよいが、当該広角ズームレンズの光学全長方向の小型化を図るという観点から、第4レンズ群を最終群とすることが好ましい。
次に、変倍時の各レンズ群の動作について説明する。本件発明に係る広角ズームレンズでは、各レンズ群の間隔を変化させて変倍する。例えば、広角端から望遠端への変倍に際し、第1レンズ群と第2レンズ群との間隔を狭く、第2レンズ群と第3レンズ群との間隔を広く、第3レンズ群と第4レンズ群との間隔を狭くするように各レンズ群の間隔を変化させることが好ましい。
次に、各条件式について説明する。
本件発明に係る広角ズームレンズは、下記条件式(1)を満足することが好ましい。
但し、
F2 :第2レンズ群の焦点距離
f2b:第2レンズ群の後群の焦点距離
である。
0.6<F2/f2b<1.3・・・(1b)
本件発明に係る広角ズームレンズは、以下の条件式(2)を満足することが好ましい。
但し、
F234w:広角端における第1レンズ群よりも像面側に配置された全レンズ群の焦点距離
F1: 第1レンズ群の焦点距離
である。
0.3<|F1/F234w|<0.5・・・(2b)
本件発明に係る広角ズームレンズにおいて、上述したように、第1レンズ群を物体から順に、負の屈折力を有する前群と、負の屈折力を有する後群とから構成し、後群を物体側へ移動させて、無限遠物体から近距離物体へのフォーカシングを行う場合、以下の条件式(3)を満足することが好ましい。
但し、
FW : 広角端における当該広角ズームレンズ全系の焦点距離
f2b: 第2レンズ群の後群の焦点距離
である。
次に、本件発明に係る撮像装置について説明する。本件発明に係る撮像装置は、上記広角ズームレンズと、当該広角ズームレンズによって形成される像を受光する撮像素子とを備えたことを特徴とする。ここで、撮像素子等に特に限定はなく、CCDセンサやCMOSセンサなどの固体撮像素子等も用いることができ、本件発明に係る撮像装置は、デジタルカメラやビデオカメラ等のこれらの固体撮像素子を用いた撮像装置に好適である。また、当該撮像装置は、レンズが筐体に固定されたレンズ固定式の撮像装置であってもよいし、一眼レフカメラやミラーレス一眼カメラ等のレンズ交換式の撮像装置であってもよいのは勿論である。しかしながら、本件発明に係る広角ズームレンズのバックフォーカスは比較的長い。このため、本件発明に係る撮像装置は、特に、一眼レフカメラ等のバックフォーカスの比較的長い撮像装置であることが好ましい。
図1は、本件発明に係る実施例1の広角ズームレンズの構成を示すレンズ断面図である。当該広角ズームレンズは、物体側から順に、負の屈折力を有する第1レンズ群G1と、正の屈折力を有する第2レンズ群G2と、負の屈折力を有する第3レンズ群G3と、正の屈折力を有する第4レンズ群G4とから構成される。
次に、当該広角ズームレンズの具体的数値を適用した数値実施例について説明する。表1に当該広角ズームレンズのレンズデータを示す。表1において、「面NO.」は物体側から数えたレンズ面の順番(面番号)、「r」はレンズ面の曲率半径、「d」はレンズ面の光軸上の間隔、「Nd」はd線(波長λ=587.6nm)に対する屈折率、「vd」はd線に対するアッベ数をそれぞれ示している。また、レンズ面が非球面である場合には、面番号の次に*(アスタリスク)を付し、曲率半径rの欄には近軸曲率半径を示している。
(但し、cは曲率(1/r)、hは光軸からの高さ、kは円錐係数、A4、A6、A8、A10・・・は、各次数の非球面係数とする。)
2ω = 111.70〜86.59〜62.07
図6は、実施例2の広角ズームレンズの光学系の構成を示すレンズ断面図である。実施例2の広角ズームレンズは、物体側から順に、負の屈折力を有する第1レンズ群G1と、正の屈折力を有する第2レンズ群G2と、負の屈折力を有する第3レンズ群G3と、正の屈折力を有する第4レンズ群G4とから構成される。
次に、当該広角ズームレンズの具体的数値を適用した数値実施例について説明する。表3は、当該広角ズームレンズのレンズデータである。表4(4−1)は、表3に示した非球面の非球面係数及び円錐定数であり、表4(4−2)は、当該広角ズームレンズの広角端、中間焦点距離、望遠端におけるそれぞれの焦点距離(f)と、表3に示したレンズ面の光軸上の可変間隔である。また、下記に当該広角ズームレンズの広角端、中間焦点距離及び望遠端におけるF値(FNo.)、画角(2ω)をそれぞれ順に示す。また、各条件式(1)〜条件式(3)の数値を表9に示す。さらに、図7、図8及び図9にそれぞれ望遠端、中間焦点距離及び広角端における当該広角ズームレンズの無限遠合焦時の縦収差図を示し、図10に当該広角ズームレンズの広角端、中間焦点距離及び望遠端における横収差図を示す。
2ω = 116.75〜91.87〜77.35
図11は、実施例3の広角ズームレンズの光学系の構成を示すレンズ断面図である。実施例3の広角ズームレンズは、物体側から順に、負の屈折力を有する第1レンズ群G1と、正の屈折力を有する第2レンズ群G2と、負の屈折力を有する第3レンズ群G3と、正の屈折力を有する第4レンズ群G4とから構成される。
次に、当該広角ズームレンズの具体的数値を適用した数値実施例について説明する。表5は、当該広角ズームレンズのレンズデータである。表6(6−1)は、表5に示した非球面の非球面係数及び円錐定数であり、表6(6−2)は、当該広角ズームレンズの広角端、中間焦点距離、望遠端におけるそれぞれの焦点距離(f)と、表5に示したレンズ面の光軸上の可変間隔である。また、下記に当該広角ズームレンズの広角端、中間焦点距離及び望遠端におけるF値(FNo.)、画角(2ω)をそれぞれ順に示す。また、各条件式(1)〜条件式(3)の数値を表9に示す。さらに、図12、図13及び図14にそれぞれ望遠端、中間焦点距離及び広角端における当該広角ズームレンズの無限遠合焦時の縦収差図を示し、図15に当該広角ズームレンズの広角端、中間焦点距離及び望遠端における横収差図を示す。
2ω = 116.744〜91.582〜77.195
図16は、実施例4の広角ズームレンズの光学系の構成を示すレンズ断面図である。実施例4の広角ズームレンズは、物体側から順に、負の屈折力を有する第1レンズ群G1と、正の屈折力を有する第2レンズ群G2と、負の屈折力を有する第3レンズ群G3と、正の屈折力を有する第4レンズ群G4とから構成される。
次に、当該広角ズームレンズの具体的数値を適用した数値実施例について説明する。表7は、当該広角ズームレンズのレンズデータである。表8(8−1)は、表7に示した非球面の非球面係数及び円錐定数であり、表8(8−2)は、当該広角ズームレンズの広角端、中間焦点距離、望遠端におけるそれぞれの焦点距離(f)と、表7に示したレンズ面の光軸上の可変間隔である。また、下記に当該広角ズームレンズの広角端、中間焦点距離及び望遠端におけるF値(FNo.)、画角(2ω)をそれぞれ順に示す。また、各条件式(1)〜条件式(3)の数値を表9に示す。さらに、図17、図18及び図19にそれぞれ望遠端、中間焦点距離及び広角端における当該広角ズームレンズの無限遠合焦時の縦収差図を示し、図20に当該広角ズームレンズの広角端、中間焦点距離及び望遠端における横収差図を示す。
2ω = 116.774〜91.992〜77.507
G1a・・・前群
G1b・・・後群
G2・・・第2レンズ群
G2a・・・前群
G2b・・・後群
G3・・・第3レンズ群
G4・・・第4レンズ群
S・・・開口絞り
Claims (7)
- 物体から順に、負の屈折力を有する第1レンズ群と、正の屈折力を有する第2レンズ群と、負の屈折力を有する第3レンズ群と、正の屈折力を有する第4レンズ群とを有し、
前記第2レンズ群は、物体側から順に、前群と、絞りと、正の屈折力持つ後群とから構成され、
各レンズ群の間隔を変化させて変倍を行うことを特徴とする広角ズームレンズ。 - 以下の条件式(1)を満足する請求項1に記載の広角ズームレンズ。
0.4<F2/f2b<2・・・(1)
但し、
F2 :第2レンズ群の焦点距離
f2b:第2レンズ群の後群の焦点距離
である。 - 防振時に第3レンズ群を光軸と垂直な方向に移動させることにより像を移動させる請求項1又は請求項2に記載の広角ズームレンズ。
- 以下の条件式(2)を満足する請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の広角ズームレンズ。
0.1<|F1/F234w|<0.7・・・(2)
但し、
F234w:広角端における第1レンズ群よりも像面側に配置された全レンズ群の焦点距離
F1: 第1レンズ群の焦点距離
である。 - 前記第1レンズ群は、物体から順に、負の屈折力を有する前群と、負の屈折力を有する後群とからなり、
前記後群を物体側へ移動させて、無限遠物体から近距離物体へのフォーカシングを行い、
以下の条件式(3)を満足する請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の広角ズームレンズ。
1<f2b/Fw<6・・・(3)
但し、
FW : 広角端における当該広角ズームレンズ全系の焦点距離
f2b: 第2レンズ群の後群の焦点距離
である。 - 前記第2レンズ群の前群及び後群は、それぞれ少なくとも一枚の負レンズと、一枚の正レンズとから構成される請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の広角ズームレンズ。
- 請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の広角ズームレンズと、当該広角ズームレンズによって形成される像を受光する撮像素子とを備えたことを特徴とする撮像装置。
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