JP2016161880A - ズームレンズ及び撮像装置 - Google Patents

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Hiroyuki Hagiwara
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Abstract

【課題】広角端から望遠端まで良好な光学性能が得られると共に、更なる小型化を可能としたズームレンズを提供する。
【解決手段】物体側から順に、正の第1レンズ群G1と、負の第2レンズ群G2と、絞りSP及び正の屈折力を有する複数のレンズ群G3〜G6で構成される後続群RGとを備え、各レンズ群G1〜G6の空気間隔を変化させることによって変倍を行うズームレンズであって、最も像面側に配置されたレンズ群G6は、広角端から望遠端への変倍時に光軸方向に移動し、且つ、両面が凸とされた2枚の正レンズL13,L14と、両面が凹とされた負レンズL15と、像面側が凸とされた負レンズL16と、像面側が凸とされた正レンズL17とを有し、最も像面側に配置されたレンズ群G6を構成する何れかのレンズL13〜L17の少なくとも1面を非球面とする。
【選択図】図1

Description

本発明は、ズームレンズ及び撮像装置に関する。
従来より、先行するレンズ群が正の屈折力を有するポジティブリードタイプのズームレンズと、先行するレンズ群が負の屈折力を有するネガティブリードタイプのズームレンズとがある。
ポジティブリードタイプのズームレンズは、ネガティブリードタイプのズームレンズと比較して、全長(最も物体側のレンズ面から像面までの距離)を短くすることや、レンズ径の小型化、更には高倍率化に有利であることから、広く用いられている。
また、ポジティブリードタイプのズームレンズは、一般的に広画角化が苦手であったが、近年の光学設計の進化により広角端の画角が80°を超えたズームレンズも開発されている。
このようなポジティブリードタイプのズームレンズでは、広角端から望遠端まで高い光学性能を有した様々な多群構成のズームレンズが提案されている。その中でも、物体側から順に、全体として正の屈折力を有する第1レンズ群と、全体として負の屈折力を有する第2レンズ群と、全体として正の屈折力を有する後側レンズ群(後続群)とで構成された多群構成のズームレンズにおいて、高い光学性能を確保するために、最も像面側に配置された可動レンズ群の様々な構成が提案されている。(例えば、特許文献1〜4を参照。)。
具体的に、特許文献1には、上述した物体側から順に、全体として正の屈折力を有する第1レンズ群と、全体として負の屈折力を有する第2レンズ群と、全体として正の屈折力を有する後側レンズ群とで構成され、最も像面側に配置された可動レンズ群を、物体側から順に、2枚の正レンズと、負レンズとで構成したズームレンズ、若しくは、物体側から順に、負レンズと、2枚の正レンズと、負レンズとで構成したズームレンズが開示されている。
一方、特許文献2には、上述した物体側から順に、全体として正の屈折力を有する第1レンズ群と、全体として負の屈折力を有する第2レンズ群と、全体として正の屈折力を有する後側レンズ群とで構成され、最も像面側に配置された可動レンズ群を、物体側から順に、正レンズと、負レンズと、正レンズと、負レンズとで構成したズームレンズ、若しくは、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、正レンズとで構成したズームレンズが開示されている。
一方、特許文献3には、上述した物体側から順に、全体として正の屈折力を有する第1レンズ群と、全体として負の屈折力を有する第2レンズ群と、全体として正の屈折力を有する後側レンズ群とで構成され、最も像面側に配置された可動レンズ群を、物体側から順に、2枚の正レンズと、負レンズと、正レンズとで構成したズームレンズ、若しくは、物体側から順に、2枚の正レンズと、2枚の負レンズと、正レンズとで構成したズームレンズが開示されている。
一方、特許文献4には、上述した物体側から順に、全体として正の屈折力を有する第1レンズ群と、全体として負の屈折力を有する第2レンズ群と、全体として正の屈折力を有する後側レンズ群とで構成され、最も像面側に配置された可動レンズ群を、物体側から順に、正レンズと、負レンズと、正レンズとで構成したズームレンズ、若しくは、物体側から順に、負レンズと、2枚の正レンズとで構成したズームレンズ、若しくは、物体側から順に、負レンズと、正レンズと、負レンズと、正レンズとで構成したズームレンズ、若しくは、物体側から順に、負レンズと、2枚の正レンズと、負レンズとで構成したズームレンズ、若しくは、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、負レンズとで構成したズームレンズが開示されている。
特開2012−123156号公報 特開2013−044795号公報 特開2013−160944号公報 国際公開第2012/121014号
上述した特許文献1及び特許文献4に記載のズームレンズでは、最も像面側に配置された可動レンズ群が3枚のレンズにより構成されているため、レンズの枚数が少なく小型化に有利である。しかしながら、レンズの枚数が不足すると、最終レンズ群で求められる収差分担量に対して各レンズに係る寄与度を分散させることができなくなる。その結果、各レンズでの敏感度が高まることで、製造性を確保することが困難となる。また、収差の補正不足から高い光学性能を得ることが困難となる。
また、上述した特許文献1〜4に記載のズームレンズにおいて、最も像面側に配置された可動レンズ群が4枚のレンズにより構成されている場合は、3枚のレンズにより構成されている場合よりも、レンズが1枚増えたことにより、最終レンズ群で求められる収差分担量に対して各レンズに係る寄与度を分散させることが可能となる。しかしながら、変倍比3程度で全ズーム域でF2.8程度の比較的大きい口径にしようとすると、高い光学性能を得ることは困難である。
具体的に、特許文献1,2,4に記載のズームレンズでは、最も像面側に配置された可動レンズ群を、2枚の正レンズと2枚の負レンズとで構成することで、正の屈折力を分散し、更には負の屈折力を分散して、収差の低減を図っている。しかしながら、最終レンズ群は、全体として正の屈折力を有しており、2枚の正レンズで十分な補正を行うことは困難である。
また、上述した特許文献3に記載のズームレンズでは、最も像面側に配置された可動レンズ群を、3枚の正レンズと1枚の負レンズとで構成することで、正の屈折力を分散し、収差の低減を図っている。しかしながら、負の屈折力を十分に分散させることができないため、収差の補正不足により高い光学性能を得ることは困難である。
また、上述した特許文献2,3に記載のズームレンズでは、最も像面側に配置された可動レンズ群が5枚のレンズにより構成されている。この場合、最終レンズ群で求められる収差分担量に対して各レンズに係る寄与度を分散させることが可能となる。また、変倍比3程度で全ズーム域でF2.8程度の比較的大きい口径にした場合でも、高い光学性能を得ることができる。
しかしながら、クイックリターンミラーを備えたカメラ用の交換レンズとしての使用を想定しているため、バックフォーカス(ズームレンズの最も像面側のレンズから像面までの距離)が比較的長くなるようなパワー配置となっている。したがって、ズームレンズの全長の短縮化が困難である。
一方、上述した特許文献4に記載のズームレンズでは、最も像面側に配置された可動レンズ群が5枚のレンズにより構成されているものの、上述したバックフォーカスが比較的長くなるパワー配置を改善した構成となっている。しかしながら、バックフォーカスの短縮化が不十分である。さらに、最終レンズ群を構成する最も物体側のレンズを負レンズで構成することで、入射する光線を発散させている。この場合、最終レンズ群を構成するレンズの径を小型化することは困難である。
本発明の態様の一つは、このような従来の事情に鑑みて提案されたものであり、広角端から望遠端まで良好な光学性能が得られると共に、更なる小型化を可能としたズームレンズ及び撮像装置を提供することを目的の一つとする。
〔1〕 本発明の第1の態様に係るズームレンズは、物体側から順に、全体として正の屈折力を有する第1レンズ群と、全体として負の屈折力を有する第2レンズ群と、絞り及び全体として正の屈折力を有する複数のレンズ群で構成される後続群とを備え、各レンズ群の空気間隔を変化させることによって変倍を行うズームレンズであって、前記後続群を構成する複数のレンズ群のうち、最も像面側に配置されたレンズ群は、広角端から望遠端への変倍時に光軸方向に移動し、且つ、両面が凸とされた2枚の正レンズと、両面が凹とされた負レンズと、像面側が凸とされた負レンズと、像面側が凸とされた正レンズとを有し、前記最も像面側に配置されたレンズ群を構成する何れかのレンズの少なくとも1面が非球面とされていることを特徴とする。
〔2〕 本発明の第2の態様に係るズームレンズは、物体側から順に、全体として正の屈折力を有する第1レンズ群と、全体として負の屈折力を有する第2レンズ群と、絞り及び全体として正の屈折力を有する複数のレンズ群で構成される後続群とを備え、各レンズ群の空気間隔を変化させることによって変倍を行うズームレンズであって、前記後続群を構成する複数のレンズ群のうち、最も像面側に配置されたレンズ群は、広角端から望遠端への変倍時に光軸方向に移動し、且つ、少なくとも2枚の正レンズと、少なくとも2枚の負レンズとを有し、前記最も像面側に配置されたレンズ群を構成する何れかのレンズの少なくとも1面が非球面とされ、前記最も像面側に配置されたレンズ群の焦点距離をfとし、広角端における全系の焦点距離をfとしたときに、1.0<f/f<2.4 の関係を満足することを特徴とする。
〔3〕 前記〔1〕又は〔2〕に記載のズームレンズにおいて、前記最も像面側に配置されたレンズ群は、変倍時の移動量が最も大きく、前記最も像面側に配置されたレンズ群が変倍時に広角端から望遠端へと移動する移動量をDrW−Tとし、広角端における全系の焦点距離をfとしたときに、0.6<DrW−T/f<1.5 の関係を満足することが好ましい。
〔4〕 前記〔1〕〜〔3〕の何れか一項に記載のズームレンズにおいて、前記最も像面側に配置されたレンズ群は、両面が凸とされた正レンズと、両面が凸とされた正レンズ及び両面が凹とされた負レンズを接合した接合レンズと、像面側が凸とされた負レンズと、像面側が凸とされた正レンズとを有し、前記最も像面側に配置されたレンズ群において、最も物体側に位置する正レンズのd線(587.56nm)におけるアッベ数をνr1とし、最も物体側に位置する正レンズの焦点距離をfr1とし、前記最も像面側に配置されたレンズ群の焦点距離をfとしたときに、60<νr1、 0.4<fr1/f<1.4 の関係を満足することが好ましい。
〔5〕 前記〔1〕〜〔4〕の何れか一項に記載のズームレンズにおいて、前記最も像面側に配置されたレンズ群において、前記最も像面側に位置するレンズは、像面側が凸とされた正レンズであり、前記最も像面側に位置する正レンズのd線(587.56nm)における屈折率をNrpとし、前記最も像面側に位置する正レンズの物体側の近軸曲率半径をrrp1とし、前記最も像面側に位置する正レンズの像面側の近軸曲率半径をrrp2としたときに、1.8<Nrp、 0.0<(rrp1+rrp2)/(rrp1−rrp2)<5.0 の関係を満足することが好ましい。
〔6〕 前記〔1〕〜〔5〕の何れか一項に記載のズームレンズにおいて、前記後続群を構成する複数のレンズ群のうち、最も物体側に配置されたレンズ群は、前記絞りよりも物体側に位置し、且つ、全体として負の屈折力を有し、前記最も物体側に配置されたレンズ群を光軸方向に移動させることによって合焦を行うことが好ましい。
〔7〕 前記〔1〕〜〔6〕の何れか一項に記載のズームレンズにおいて、前記第2レンズ群は、全系で最も大きい負の屈折力を有し、且つ、広角端から望遠端への変倍時に固定されていることが好ましい。
〔8〕 前記〔1〕〜〔7〕の何れか一項に記載のズームレンズにおいて、前記後続群は、物体側から順に、全体として負の屈折力を有する第3レンズ群と、前記絞りと、全体として正の屈折力を有する第4レンズ群と、全体として負の屈折力を有する第5レンズ群と、全体として正の屈折力を有する第6レンズ群とで構成されていることが好ましい。
〔9〕 前記〔8〕に記載のズームレンズにおいて、前記第3レンズ群は、少なくとも1枚の負レンズで構成され、前記第3レンズ群の焦点距離をfとし、広角端における全系の焦点距離をfとしたときに、2.0<|f/f|<4.0 の関係を満足することが好ましい。
〔10〕 前記〔8〕又は〔9〕に記載のズームレンズにおいて、前記第3レンズ群は、像面側が凸とされたメニスカス形状の1枚の負レンズで構成され、前記第3レンズ群の光軸上でのレンズの厚みをdとし、広角端における全系の焦点距離をfとしたときに、0.02<d/f<0.07 の関係を満足することが好ましい。
〔11〕 前記〔1〕〜〔10〕の何れか一項に記載のズームレンズにおいて、前記第2レンズ群は、少なくとも1枚の正レンズと、少なくとも1枚の負レンズとで構成され、前記第2レンズ群を構成する何れかのレンズの少なくとも1面が非球面とされ、前記第2レンズ群の焦点距離をfとし、前記第3レンズ群の焦点距離をfとし、広角端における全系の焦点距離をfとしたときに、1.2<|f/f|<2.4、 0.5<f/f<1.2 の関係を満足することが好ましい。
〔12〕 前記〔1〕〜〔11〕の何れか一項に記載のズームレンズにおいて、前記第1レンズ群は、少なくとも1枚の正レンズと、少なくとも1枚の負レンズとで構成され、前記第1レンズ群の焦点距離をfとし、望遠端における全系の焦点距離をfとしたときに、1.0<f/f<4.0 の関係を満足することが好ましい。
〔13〕 前記〔8〕〜〔10〕の何れか一項に記載のズームレンズにおいて、前記第5レンズ群は、少なくとも1枚の正レンズと、少なくとも1枚の負レンズとで構成され、前記第5レンズ群を光軸と交差する面内で移動させることによって像振れを補正し、前記第5レンズ群の焦点距離をfとし、望遠端における全系の焦点距離をfとしたときに、0.2<|f/f|<2.0 の関係を満足することが好ましい。
〔14〕 前記〔8〕〜〔10〕,〔13〕の何れか一項に記載のズームレンズにおいて、前記第4レンズ群は、少なくとも1枚の正レンズと、少なくとも1枚の負レンズとで構成され、前記第4レンズ群を構成する何れかのレンズの少なくとも1面が非球面とされ、前記第4レンズ群の焦点距離をfとし、望遠端における全系の焦点距離をfとしたときに、0.2<f/f<0.6 の関係を満足することが好ましい。
〔15〕 本発明の第3の態様に係る撮像装置は、前記〔1〕〜〔14〕の何れか一項に記載のズームレンズと、前記ズームレンズにより結像された像を撮像する固体撮像素子とを備えることを特徴とする。
以上のように、本発明の態様によれば、広角端から望遠端まで良好な光学性能が得られると共に、更なる小型化を可能としたズームレンズ及び撮像装置を提供することが可能である。
本発明の一実施形態として示すズームレンズの構成図である。 実施例1のズームレンズにおける広角端(W),中間焦点位置(M),望遠端(T)でのレンズ配置を示す構成図である。 実施例1のズームレンズにおける広角端(W),中間焦点位置(M),望遠端(T)での球面収差図、非点収差図、歪曲収差図である。 実施例1のズームレンズにおける広角端での横収差図である。 実施例1のズームレンズにおける望遠端での横収差図である。 実施例2のズームレンズにおける広角端(W),中間焦点位置(M),望遠端(T)でのレンズ配置を示す構成図である。 実施例2のズームレンズにおける広角端(W),中間焦点位置(M),望遠端(T)での球面収差図、非点収差図、歪曲収差図である。 実施例2のズームレンズにおける広角端での横収差図である。 実施例2のズームレンズにおける望遠端での横収差図である。 実施例3のズームレンズにおける広角端(W),中間焦点位置(M),望遠端(T)でのレンズ配置を示す構成図である。 実施例3のズームレンズにおける広角端(W),中間焦点位置(M),望遠端(T)での球面収差図、非点収差図、歪曲収差図である。 実施例3のズームレンズにおける広角端での横収差図である。 実施例3のズームレンズにおける望遠端での横収差図である。 実施例4のズームレンズにおける広角端(W),中間焦点位置(M),望遠端(T)でのレンズ配置を示す構成図である。 実施例4のズームレンズにおける広角端(W),中間焦点位置(M),望遠端(T)での球面収差図、非点収差図、歪曲収差図である。 実施例4のズームレンズにおける広角端での横収差図である。 実施例4のズームレンズにおける望遠端での横収差図である。 実施例5のズームレンズにおける広角端(W),中間焦点位置(M),望遠端(T)でのレンズ配置を示す構成図である。成図である。 実施例5のズームレンズにおける広角端(W),中間焦点位置(M),望遠端(T)での球面収差図、非点収差図、歪曲収差図である。 実施例5のズームレンズにおける広角端での横収差図である。 実施例5のズームレンズにおける望遠端での横収差図である。 実施例6のズームレンズにおける広角端(W),中間焦点位置(M),望遠端(T)でのレンズ配置を示す構成図である。 実施例6のズームレンズにおける広角端(W),中間焦点位置(M),望遠端(T)での球面収差図、非点収差図、歪曲収差図である。 実施例6のズームレンズにおける広角端での横収差図である。 実施例6のズームレンズにおける望遠端での横収差図である。 実施例7のズームレンズにおける広角端(W),中間焦点位置(M),望遠端(T)でのレンズ配置を示す構成図である。 実施例7のズームレンズにおける広角端(W),中間焦点位置(M),望遠端(T)での球面収差図、非点収差図、歪曲収差図である。 実施例7のズームレンズにおける広角端での横収差図である。 実施例7のズームレンズにおける望遠端での横収差図である。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
なお、以下の説明において例示されるレンズデータ等は一例であって、本発明はそれらに必ずしも限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することが可能である。
図1は、本発明の一実施形態として示すズームレンズの構成図である。
本実施形態のズームレンズは、図1に示すように、例えば、交換レンズシステムカメラや、デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ、監視カメラなどの撮像装置の撮像光学系として好適に使用されるものである。
具体的に、図1に示すズームレンズは、物体側から順に、全体として正の屈折力を有する第1レンズ群G1と、全体として負の屈折力を有する第2レンズ群G2と、全体として負の屈折力を有する第3レンズ群G3と、絞りSPと、少なくとも1つ又は複数のレンズ群で構成され、且つ、全体として正の屈折力を有する後側レンズ群RGとを備えている。また、図1に示すズームレンズでは、第1レンズ群G1及び第2レンズ群G2を除く、第3レンズ群G3と、絞りSPと、後側レンズ群RGとから、後続群が構成されている。
本実施形態では、後側レンズ群RGとして、物体側から順に、全体として正の屈折力を有する第4レンズ群G4と、全体として負の屈折力を有する第5レンズ群G5と、全体として正の屈折力を有する第6レンズ群G6とが配置されている。すなわち、本実施形態のズームレンズは、正・負・負・正・負・正の各レンズ群G1〜G6からなる6群ズームレンズを構成している。
第1レンズ群G1は、物体側から順に、物体側が凸とされたメニスカス形状の負レンズL1と、両面が凸とされた正レンズL2と、物体側が凸とされたメニスカス形状の正レンズL3とを有して構成されている。
第2レンズ群G2は、物体側から順に、物体側が凸とされたメニスカス形状の負レンズL4と、両面が凹とされた負レンズL5と、両面が凸とされた正レンズL6とを有して構成されている。
第3レンズ群G3は、像面側が凸とされたメニスカス形状の負レンズL7を有して構成されている。
第4レンズ群G4は、物体側から順に、両面が凸とされた正レンズL8と、両面が凸とされた正レンズL9と、像面側が凸とされたメニスカス形状の負レンズL10とを有し、且つ、正レンズL9と負レンズL10とが接合された接合レンズを有して構成されている。
第5レンズ群G5は、物体側から順に、両面が凹とされた負レンズL11と、物体側にが凸とされたメニスカス形状の正レンズL12とを有して構成されている。
第6レンズ群G6は、物体側から順に、両面が凸とされた正レンズL13と、両面が凸とされた正レンズL14と、両面が凹とされた負レンズL15と、像面側が凸とされたメニスカス形状の負レンズL16と、両面が凸とされた正レンズL17とを有し、且つ、正レンズL14と負レンズL15とが接合された接合レンズを有して構成されている。
絞りSPは、物体側から像面IP側に入射する光束の径(光量)を制限するものである。また、第6レンズ群G6(正レンズL17)と像面IPとの間には、光学ブロックGが配置されている。光学ブロックGは、例えば、光学フィルタや、フェースプレート、水晶ローパスフィルタ、赤外カットフィルタなどに相当するものである。
本実施形態のズームレンズと、固体撮像素子とを備える撮像装置では、像面IPが固体撮像素子の撮像面に相当する。固体撮像素子としては、例えば、CCD(Charge Coupled Device)やCMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor device)センサなどの光電変換素子を用いることができる。
撮像装置では、本実施形態のズームレンズの物体側から入射した光が最終的に固体撮像素子の撮像面に結像する。そして、この固体撮像素子が受像した光を光電変換して電気信号として出力し、被写体の像に対応したデジタル画像を生成する。デジタル画像は、例えばHDD(Hard Disk Drive)やメモリカード、光ディスク、磁気テープなどの記録媒体に記録することが可能である。なお、撮像装置が銀塩フィルムカメラのときは、像面IPがフィルム面に相当する。
本実施形態のズームレンズでは、広角端から望遠端への変倍(ズーミング)に際して、各レンズ群G1〜G6の間で空気間隔を変化させる。すなわち、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との間の空気間隔と、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3との間の空気間隔と、第3レンズ群G3と第4レンズ群G4との間の空気間隔と、第4レンズ群G4と第5レンズ群G5との間の空気間隔と、第5レンズ群と第6レンズ群G6との間の空気間隔とが何れも変化するように、第2レンズ群G2以外のレンズ群G1,G3〜G6をそれぞれ光軸方向に移動させる。
具体的に、広角端から望遠端への変倍に際して、第1レンズ群G1は、図1中の矢印aで示すように、像面側から物体側へと移動する。第2レンズ群G2は、固定である。第3レンズ群G3は、図1中の矢印b1,b2で示すように、像面側から物体側へと移動する。第4レンズ群G4は、図1中の矢印cで示すように、像面側から物体側へと移動する。第5レンズ群G5は、図1中の矢印dで示すように、像面側から物体側へと移動する。第6レンズ群G6は、図1中の矢印eで示すように、像面側から物体側へと移動する。また、絞りSは、変倍時に第4レンズ群G4と一体に移動する。
本実施形態のズームレンズでは、無限遠物体から近距離物体への合焦(フォーカッシング)を行う際に、第3レンズ群G3が像面側から物体側へと移動する。なお、図1中に破線で示す矢印b1と実線で示す矢印b2とは、それぞれ無限遠物体と近距離物体とに合焦しているときの広角端から望遠端への変倍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。
本実施形態のズームレンズでは、図1中の矢印fで示すように、第5レンズ群G5を光軸Oと交差(具体的には直交)する面内で移動させる。これにより、像面IPに結像される像を光軸Oに垂直な方向にシフトし、手振れ等の振動に起因した像振れを光学的に補正することが可能となっている。
なお、像振れ補正時にレンズを光軸Oと直交する方向に移動させる場合、像面IPに結像される像を光軸Oに垂直な方向にシフトさせるのに十分な移動量を確保できれば、光軸Oと直交する方向からずれていたとしても、像振れ補正(防振)を行うことが可能である。
(第1の実施形態)
本発明の第1の実施形態に係るズームレンズでは、後続群を構成する複数のレンズ群(本実施形態では第3〜第6レンズ群G3〜G6)のうち、最も像面側に配置されたレンズ群(本実施形態では第6レンズ群G6)が、広角端から望遠端への変倍時に光軸方向に移動し、且つ、変倍時に移動量が最も大きいレンズ群を構成している。
また、最も像面側に配置されたレンズ群(第6レンズ群G6)は、両面が凸とされた2枚の正レンズL13,L14と、両面が凹とされた負レンズL15と、像面側が凸とされた負レンズL16と、像面側が凸とされた正レンズL17とを有し、その何れかのレンズL13〜L17の少なくとも1面(本実施形態では負レンズL16の両面)が非球面とされている。
第1の実施形態に係るズームレンズでは、変倍比3程度で全ズーム域でF2.8程度の比較的大きい口径を達成しつつ、小型化及び高性能化を実現するため、一般的なポジティブリードタイプのズームレンズの主変倍群である第2レンズ群G2の他に、絞りSPよりも像面側に配置されたレンズ群G4〜G6のうち、変倍時の移動量が最も大きいレンズ群、すなわち、最も像面側に配置されたレンズ群(第6レンズ群G6)に変倍作用を持たせることで、全長の短縮化を図っている。
このため、最も像面側に配置されたレンズ群は、正の屈折力が比較的大きく、複数の正レンズ(本実施形態では正レンズL13,L14,L17)を配置することで、正の屈折力を分散させ、諸収差を良好に補正している。
また、最も像面側に配置されたレンズ群(第6レンズ群G6)を構成するレンズL13〜L17のうち、物体側に配置した2枚の正レンズL13,L14にアッべ数の大きい硝材を用いることで、特に望遠端の軸上色収差を良好に補正することができる。具体的には、物体側に配置した2枚の正レンズL13,L14には、アッべ数が70以上の硝材を用いることが望ましい。
また、2枚の正レンズL13,L14の像面側に、両面が凹とされた負レンズL15と、像面側が凸とされた負レンズL16とを隣接して配置することで、軸上色収差を良好に補正し、更には発散効果を利用してレンズ径の小型化を維持しつつ、画面周辺部にも高い結像性能を確保することができる。
また、第6レンズ群G6を構成するレンズL13〜L17のうち、最も像面側に位置する正レンズL17の像面側を凸面とすることで、固体撮像素子の撮像面や光学フィルタなどで反射した光線が面反射によって固体撮像素子の撮像面に再度入射するゴーストなどを抑制することができる。さらに、最も像面側に正レンズL17を配置することで、収斂効果によって像面IPへの入射角度を抑制し、ズームレンズの全長の短縮化を図ることができる。
さらに、最も像面側に配置されたレンズ群(第6レンズ群G6)では、像面側が凸とされたメニスカス形状の負レンズL16に非球面が設けられている。これにより、軸外の諸収差を良好に補正することができる。
(第2の実施形態)
本発明の第2の実施形態に係るズームレンズでは、後続群を構成する複数のレンズ群(本実施形態では第3〜第6レンズ群G3〜G6)のうち、最も像面側に配置されたレンズ群(本実施形態では第6レンズ群G6)が、広角端から望遠端への変倍時に光軸方向に移動し、且つ、少なくとも2枚の正レンズ(本実施形態では正レンズL13,L14,L17)と、少なくとも2枚の負レンズ(本実施形態では負レンズL15,L16)とを有している。
また、第2の実施形態に係るズームレンズでは、最も像面側に配置されたレンズ群(第6レンズ群G6)を構成する何れかのレンズL13〜L17の少なくとも1面(本実施形態では負レンズL16の両面)が非球面とされている。
さらに、第2の実施形態に係るズームレンズでは、最も像面側に配置されたレンズ群(第6レンズ群G6)の焦点距離をfとし、広角端における全系の焦点距離をfとしたときに、下記条件式(1)の関係を満足している。
1.0<f/f<2.4 …(1)
第2の実施形態に係るズームレンズでは、変倍比3程度で全ズーム域でF2.8程度の比較的大きい口径を達成しつつ、小型化及び高性能化を実現するため、一般的なポジティブリードタイプのズームレンズの主変倍群である第2レンズ群G2の他に、絞りSPよりも像面側に配置された第4〜第6レンズ群G4〜G6のうち、最も移動量が大きいレンズ群、すなわち、最も像面側に配置された第6レンズ群G6に変倍作用を持たせることで、全長の短縮化を図っている。
このため、最も像面側に配置された第6レンズ群G6は、正の屈折力が比較的大きく、少なくとも2枚の正レンズ(本実施形態では正レンズL13,L14,L17)を配置することで、正の屈折力を分散させ、更に、少なくとも2枚の負レンズ(本実施形態では負レンズL15,L16)を配置することで、諸収差を良好に補正している。
また、第2の実施形態に係るズームレンズでは、最も像面側に配置されたレンズ群(第6レンズ群G6)を構成する何れかのレンズL13〜L17の少なくとも1面(本実施形態では負レンズL16の両面)を非球面とすることで、軸外の諸収差を良好に補正している。
さらに、第2の実施形態に係るズームレンズでは、上記条件式(1)を満足することによって、全長の短縮化及び高性能化を可能としている。
具体的に、上記条件式(1)は、最も像面側に位置するレンズ群(第6レンズ群G6)の焦点距離と、広角端における全系の焦点距離とを規定したものである。上記条件式(1)の上限を超えて最も像面側に位置するレンズ群の屈折力が小さくなると、最も像面側に位置するレンズ群での収斂作用が弱くなるため、バックフォーカスが長くなってしまい、ズームレンズの全長を短縮化するのに不利となる。
一方、上記条件式(1)の下限を超えて最も像面側に位置するレンズ群の屈折力が大きくなると、広角端での軸外収差を補正することが困難となる。
したがって、第2の実施形態に係るズームレンズでは、上記条件式(1)の関係を満足することが好ましく、下記条件式(1)’の関係を満足することが更に好ましい。
1.8<f/f<2.2 …(1)’
また、上記第1の実施形態に係るズームレンズでは、上記第2の実施形態に係るズームレンズと同様に、上記条件式(1)の関係を満足することが好ましく、上記条件式(1)’の関係を満足すること更に好ましい。
上記第1及び第2の実施形態に係るズームレンズでは、最も像面側に配置されたレンズ群(第6レンズ群G6)の変倍時の移動量が最も大きく、最も像面側に配置されたレンズ群が変倍時に広角端から望遠端へと移動する移動量をDrW−Tとし、広角端における全系の焦点距離をfとしたときに、下記条件式(2)の関係を満足することが好ましい。
0.6<DrW−T/f<1.5 …(2)
上記条件式(2)は、最も像面側に配置されたレンズ群の変倍時に広角端から望遠端へと移動する移動量と、広角端における全系の焦点距離とを規定したものである。上記条件式(2)の上限を超えて最も像面側に配置されたレンズ群の移動量が大きくなると、その移動を規制するカム形状が大きくなり、その結果、ズームレンズの全長が長くなる。
一方、上記条件式(2)の下限を超えて最も像面側に配置されたレンズ群の移動量が小さくなると、最も像面側に配置されたレンズ群が寄与する変倍作用が減少するため、高い光学性能を維持しつつ、所望の変倍比を満足することが困難となる。
したがって、第1及び第2の実施形態に係るズームレンズでは、上記条件式(2)の関係を満足することが好ましく、下記条件式(2)’の関係を満足することが更に好ましい。
0.7<DrW−T/f<1.0 …(2)’
上記第1及び第2の実施形態に係るズームレンズにおいて、最も像面側に配置されたレンズ群(第6のレンズ群G6)は、両面が凸とされた正レンズL13と、両面が凸とされた正レンズL14及び両面が凹とされた負レンズL15を接合した接合レンズと、像面側が凸とされた負レンズL16と、像面側が凸とされた正レンズ17とを有していることが好ましい。これにより、製造性を考慮しつつ、互いに接合された正レンズL14と負レンズL15とに色消し効果を持たせることで、広角端から望遠端まで軸上色収差を良好に補正することができる。
また、最も像面側に配置されたレンズ群(第6のレンズ群G6)において、最も物体側に位置する正レンズ(正レンズL13)のd線(587.56nm)におけるアッベ数をνr1とし、最も物体側に位置する正レンズの焦点距離をfr1とし、最も像面側に配置されたレンズ群の焦点距離をfとしたときに、下記条件式(3),(4)の関係を満足することが好ましい。
60<νr1 …(3)
0.4<fr1/f<1.4 …(4)
上記条件式(3)は、最も像面側に配置されたレンズ群において、最も物体側に位置する正レンズのd線(587.56nm)におけるアッベ数を規定したものである。上記条件式(3)の下限を超えてアッベ数の小さい硝材を選択すると、望遠端での軸上色収差補正が困難となり、高い光学性能を確保することが困難となる。
上記条件式(4)は、最も物体側に位置する正レンズの焦点距離と、最も像面側に配置されたレンズ群の焦点距離とを規定したものである。上記条件式(4)の上限を超えて正レンズの屈折力が小さくなると、収斂効果が弱くなり、後続する各レンズのレンズ径が大きくなってしまう。その結果、ズームレンズが径方向に拡大してしまう。
一方、上記条件式(4)の下限を超えて正レンズの屈折力が大きくなると、収斂効果が強くなり過ぎてしまい、望遠端の球面収差を補正することが困難となる。
したがって、第1及び第2の実施形態に係るズームレンズでは、上記条件式(3),(4)の関係を満足することが好ましく、下記条件式(3)’,(4)’の関係を満足することが更に好ましい。
70<νr1<96 …(3)’
0.6<fr1/f<0.9 …(4)’
上記第1及び第2の実施形態に係るズームレンズでは、最も像面側に配置されたレンズ群(第6レンズ群G6)において、最も像面側に位置するレンズは、像面側が凸とされた正レンズ(正レンズL17)であり、最も像面側に位置する正レンズのd線(587.56nm)における屈折率をNrpとし、最も像面側に位置する正レンズの物体側の近軸曲率半径をrrp1とし、最も像面側に位置する正レンズの像面側の近軸曲率半径をrrp2としたときに、下記条件式(5),(6)の関係を満足することが好ましい。
1.8<Nrp …(5)
0.0<(rrp1+rrp2)/(rrp1−rrp2)<5.0 …(6)
上記条件式(5)は、最も像面側に位置する正レンズのd線(587.56nm)における屈折率を規定したものである。上記条件式(5)の下限を超えて屈折率の低い硝材を選択すると、収斂効果が弱くなり、ズームレンズの全長を短縮化することが困難となる。
上記条件式(6)は、最も像面側に位置する正レンズの物体側の近軸曲率半径と、最も像面側に位置する正レンズの像面側の近軸曲率半径とを規定したものである。上記条件式(6)の上限を超えて正レンズの物体側の面における曲率が像面側に凸となる方向に大きくなると、収斂効果が弱くなり、ズームレンズの全長を短縮化することが困難となる。なお、正レンズの像面側の面における曲率が上限を超える場合は、像面側に凸となる形状を維持することはできない。
一方、上記条件式(6)の下限を超えて正レンズの物体側の面における曲率が小さくなると、像面側の面における曲率は逆に大きくなる。その結果、固体撮像素子の撮像面や光学フィルタなどで反射した光線が面反射によって固体撮像素子の撮像面に再度入射するゴーストなどが発生し易くなる。
したがって、第1及び第2の実施形態に係るズームレンズでは、上記条件式(5),(6)の関係を満足することが好ましく、下記条件式(5)’,(6)’の関係を満足することが更に好ましい。
1.9<Nrp …(5)’
0.2<(rrp1+rrp2)/(rrp1−rrp2)<1.0 …(6)’
上記第1及び第2の実施形態に係るズームレンズでは、後続群を構成する複数のレンズ群(第3〜第6レンズ群G3〜G6)のうち、最も物体側に配置されたレンズ群(第3レンズ群G3)は、絞りsPよりも物体側に位置し、且つ、全体として負の屈折力を有し、最も物体側に配置されたレンズ群を光軸方向に移動させることによって合焦を行うことが好ましい。
一般的に、先行するレンズ群(第1のレンズ群)が正の屈折力を有するポジティブリードタイプのズームレンズでは、負の屈折力を有する第2レンズ群が主変倍群であるため、広角端から望遠端への変倍時に横倍率の変化量が大きくなる。
そこで、第1及び第2の実施形態に係るズームレンズでは、上述した横倍率の変化に寄与する第2レンズ群を分割し、第2レンズ群G2の像面側に負の屈折力を有する第3レンズ群G3を配置した構成となっている。
この構成の場合、第3レンズ群G3を可動群とすることで、第3レンズ群G3により変倍時の像面位置の変動を補正することができる。さらに、第2レンズ群G2で主に横倍率変動を行うことから、フォーカス群である第3レンズ群G3では変倍時の横倍率の変動を抑えることができ、なお且つ、合焦時の画角変動を抑えることができる。
上記第1及び第2の実施形態に係るズームレンズにおいて、第2レンズ群G2は、全系で最も大きい負の屈折力を有し、且つ、広角端から望遠端への変倍時に固定されていることが好ましい。
上述したように、第3レンズ群G3を可動群とすることで、第3レンズ群G3により変倍時の像面位置の変動を補正することができ、変倍時に第2レンズ群G2を固定することができる。その結果、横倍率の変化量が大きい第2レンズ群G2を変倍時に固定とすることで、製造時に安定した光学性能を確保することが可能となる。但し、本実施形態のズームレンズでは、変倍時に第2レンズ群G2を固定する構成に限らず、変倍時に光軸方向に移動する構成とすることも可能である。
上記第1及び第2の実施形態に係るズームレンズにおいて、後続群は、物体側から順に、全体として負の屈折力を有する第3レンズ群G3と、絞りSPと、全体として正の屈折力を有する第4レンズ群G4と、全体として負の屈折力を有する第5レンズ群G5と、全体として正の屈折力を有する第6レンズ群G6とで構成されていることが好ましい。
本実施形態のズームレンズでは、Fナンバーが2.8程度の比較的大きい口径を達成するために、焦点深度に対して高精度に収差補正を行う必要がある。特に、収差補正を行う上で問題となるのは、像面湾曲の補正であり、広角端から望遠端までの像面湾曲を一定範囲内に補正する必要がある。間隔変動に伴う像面湾曲の変動が大きい箇所は、第5レンズ群G5と第6レンズ群G6との間である。また、第4レンズ群G4と第5レンズ群G5との間も、間隔変動に伴う像面湾曲の変動が大きい。そこで、本実施形態のズームレンズでは、広角端から望遠端への変倍を行う際に、第4レンズ群G4、第5レンズ群G5及び第6レンズ群G6をそれぞれ光軸方向に移動させることによって、像面湾曲を良好に補正している。
また、本実施形態のズームレンズでは、第3レンズ群G4と第4レンズ群G4との間に絞りSPを配置することで、第2レンズ群G2及び第3レンズ群G3で発散された光線束を適切に制御し、第4レンズ群G4に入射する光線束を制御することができる。これにより、第4レンズ群G4のレンズ径の小型化を図ることができる。
上記第1及び第2の実施形態に係るズームレンズでは、第3レンズ群G3が少なくとも1枚の負レンズで構成され、第3レンズ群の焦点距離をfとし、広角端における全系の焦点距離をfとしたときに、下記条件式(7)の関係を満足することが好ましい。
2.0<|f/f|<4.0 …(7)
第3レンズ群G3は、フォーカス群(可動群)であるため、少なくとも1枚の負レンズ(本実施形態では負レンズL7)で構成することによって、この第3レンズ群G3の軽量化を図りつつ、第3レンズ群G3を光軸方向に移動操作する駆動装置の小型化を図ることが可能である。
上記条件式(7)は、第3レンズ群G3の焦点距離と、広角端における全系の焦点距離とを規定したものである。上記条件式(7)の下限を超えて第3レンズ群G3の屈折力が小さくなると、合焦時の第3レンズ群G3の移動量が多くなり、全長の短縮化に対して不利となる。
一方、上記条件式(7)の上限を超えて第3レンズ群G3の屈折力が大きくなると、偏心によるコマ収差や像面湾曲の劣化が大きくなる。
したがって、上記第1及び第2の実施形態に係るズームレンズでは、上記条件式(2)の関係を満足することが好ましく、下記条件式(7)’の関係を満足することが更に好ましい。
2.4<|f/f|<3.0 …(7)’
上記第1及び第2の実施形態に係るズームレンズでは、第3レンズ群G3が像面側に凸となるメニスカス形状の1枚の負レンズL7で構成され、第3レンズ群G3の光軸上でのレンズの厚みをdとし、広角端における全系の焦点距離をfとしたときに、下記条件式(8)の関係を満足することが好ましい。
0.02<d/f<0.07 …(8)
第3レンズ群G3を像面側に凸となるメニスカス形状の1枚の負レンズL7で構成することで、コマ収差や像面湾曲を良好に補正することが可能となる。
上記条件式(8)は、第3レンズ群G3(負レンズL7)の厚みと、広角端における全系の焦点距離とを規定したものである。上記条件式(8)の上限を超えて第3レンズ群G3(負レンズL7)の厚みが厚くなると、第3レンズ群G3の重量が重くなり、第3レンズ群G3を光軸方向に移動操作する駆動装置が大型化してしまう。また、第3レンズ群G3(負レンズL7)の厚みが増すことにより、ズームレンズの全長を短縮化するのに不利となる。
一方、上記条件式(8)の下限を超えて第3レンズ群G3(負レンズL7)の厚みが薄くなると、レンズの加工時に撓む恐れや割れ等が発生する場合があり、加工難易度が高くなる。また、第3レンズ群G3(負レンズL7)の負の屈折力を強くすることが困難となったり、合焦時の移動量が多くなったり、ズームレンズの全長を短縮化するのに不利となったりする。
したがって、上記第1及び第2の実施形態に係るズームレンズでは、上記条件式(8)の関係を満足することが好ましく、下記条件式(8)’の関係を満足することが更に好ましい。
0.03<d/f<0.05 …(8)’
上記第1及び第2の実施形態に係るズームレンズでは、第2レンズ群G3が少なくとも1枚の正レンズと少なくとも1枚の負レンズとで構成され、第2レンズ群G3を構成する何れかのレンズの少なくとも1面が非球面とされ、第2レンズ群G2の焦点距離をfとし、第3レンズ群G3の焦点距離をfとし、広角端における全系の焦点距離をfとしたときに、下記式(9),(10)の関係を満足することが好ましい。
1.2<|f/f|<2.4 …(9)
0.5<f/f<1.2 …(10)
第2レンズ群G2は、主変倍群であり、ズームレンズの全長の短縮化と高性能化とを両立するためには、適切な負の屈折力が求められる。本実施形態のズームレンズでは、第2レンズ群G2を、少なくとも1枚の正レンズ(本実施形態では1枚の正レンズL6)と、少なくとも1枚の負レンズ(本実施形態では2枚の負レンズL4,L5)とで構成することで、倍率色収差を良好に補正することができる。
また、第2レンズ群G3を構成する何れかのレンズの少なくとも1面を非球面とすることで、特に広角端におけるコマ収差を良好に補正することができる。具体的に、本実施形態では、上記第2のレンズ群G3を構成する3つのレンズL4〜L6のうち、2番目の負レンズL5に非球面が設けられている。
上記条件式(9)は、第2レンズ群G2の焦点距離と、広角端における全系の焦点距離とを規定したものである。上記条件式(9)の上限を超えて第2レンズ群G2の負の屈折力が小さくなると、変倍時に第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との間の空気間隔の変動を大きくしない限り所望の変倍量を確保できなくなる。この場合、ズームレンズが大型化してしまう。
一方、上記条件式(9)の下限を超えて第2レンズ群G2の負の屈折力が大きくなると、特に広角端においてコマ収差の補正が困難となる。
上記条件式(10)は、第2レンズ群G2の焦点距離と、第3レンズ群G3の焦点距離とを規定したものである。上記条件式(10)の上限を超えると、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3との変倍時の分担が第3レンズ群G3側において強くなる。この場合、第3レンズ群G3による横倍率の変化が大きくなり、合焦時の画角変動が大きくなる。
一方、上記条件式(10)の下限を超えると、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3との変倍時の分担が第2レンズ群側において強くなる。この場合、第3レンズ群G3の負の屈折力が小さくなるため、合焦時の移動量が多くなり、ズームレンズの全長を短縮化するのに不利となる。
したがって、上記第1及び第2の実施形態に係るズームレンズでは、上記条件式(9),(10)の関係を満足することが好ましく、下記条件式(9)’,(10)’の関係を満足することが更に好ましい。
1.5<|f/f|<1.8 …(9)’
0.6<f/f<0.8 …(10)’
上記第1及び第2の実施形態に係るズームレンズでは、第1レンズ群G1が少なくとも1枚の正レンズと少なくとも1枚の負レンズとで構成され、第1レンズ群G1の焦点距離をfとし、望遠端における全系の焦点距離をfとしたときに、下記式(11)の関係を満足することが好ましい。
1.0<f/f<4.0 …(11)
本実施形態のズームレンズでは、第1レンズ群G1を、少なくとも1枚の正レンズ(本実施形態では2枚の正レンズL2,L3)と、少なくとも1枚の負レンズ(本実施形態では1枚の負レンズL1)とで構成することで、特に望遠端における軸上色収差及び倍率色収差を良好に補正することができる。
また、本実施形態のズームレンズでは、物体側から順に、物体側が凸とされたメニスカス形状の負レンズL1と、物体側が凸とされたメニスカス形状の正レンズL3とを配置することで、正の屈折力を分散させ、望遠端の球面収差を良好に補正することができる。
上記条件式(11)は、第1レンズ群G1の焦点距離と、望遠端における全系の焦点距離とを規定したものである。上記条件式(11)の上限を超えて第1レンズ群G1の屈折力が小さくなると、第1レンズ群G1のレンズ径を大きくせざるを得なくなり、ズームレンズの小型化を図ることが困難となる。
一方、上記条件式(11)の下限を超えて第1レンズ群G1の屈折力が大きくなると、諸収差を補正することが困難となり、高性能化が図れなくなる。
したがって、上記第1及び第2の実施形態に係るズームレンズでは、上記条件式(7)の関係を満足することが好ましく、下記条件式(11)’の関係を満足することが更に好ましい。
1.7<f/f<2.0 …(11)’
上記第1及び第2の実施形態に係るズームレンズでは、第5レンズ群G5が少なくとも1枚の正レンズと少なくとも1枚の負レンズとで構成され、第5レンズ群G5を光軸と交差する面内で移動させることによって像振れを補正し、第5レンズ群G5の焦点距離をfとし、望遠端における全系の焦点距離をfとしたときに、下記条件式(12)の関係を満足することが好ましい。
0.2<|f/f|<2.0 …(12)
本実施形態のズームレンズでは、第5レンズ群G5を光軸Oと交差(直交)する面内で移動させることで、手振れ等の振動に起因した像振れを光学的に補正している。また、本実施形態のズームレンズでは、第5レンズ群G5を、少なくとも1枚の正レンズ(本実施形態では正レンズL12)と、少なくとも1枚の負レンズ(本実施形態では負レンズL11)とで構成することで、像振れ補正時の色収差を良好に補正することができる。
また、本実施形態のズームレンズでは、第5レンズ群G5を構成する負レンズ(本実施形態では負レンズL11)に非球面が設けられている。これにより、像振れ補正時のコマ収差を良好に補正することができる。
上記条件式(12)は、第5レンズ群G5の焦点距離と、望遠端における全系の焦点距離とを規定したものである。上記条件式(12)の上限を超えて第5レンズ群G5の屈折力が小さくなると、像振れ補正時に第5レンズ群G5の移動量が多くなり、駆動に必要な仕事量が増え、第5レンズ群G5を光軸方向に移動操作する駆動装置の小型化が図れなくなる。
一方、上記条件式(12)の下限を超えて第5レンズ群G5の屈折力が大きくなると、像振れ補正時に第5レンズ群G5の移動量が小さくなり過ぎてしまい、像振れ補正の制御が複雑となり、像振れの残りなどが生じてしまう。
したがって、上記第1及び第2の実施形態に係るズームレンズでは、上記条件式(8)の関係を満足することが好ましく、下記条件式(12)’の関係を満足することが更に好ましい。
0.5<|f/f|<1.0 …(12)’
上記第1及び第2の実施形態に係るズームレンズでは、第4レンズ群G4が少なくとも1枚の正レンズと少なくとも1枚の負レンズとで構成され、第4レンズ群G4を構成する何れかのレンズの少なくとも1面が非球面とされ、第4レンズ群G4の焦点距離をfとし、望遠端における全系の焦点距離をfとしたときに、下記条件式(13)の関係を満足することが好ましい。
0.2<f/f<0.6 …(13)
本実施形態のズームレンズでは、第4レンズ群G4の物体側で軸上光線束が最も大きくなるため、第4レンズ群G4の物体側に配置されるレンズ成分では球面収差が発生し易い。そこで、本実施形態では、第4レンズ群G4を、少なくとも1枚の正レンズ(本実施形態では2枚の正レンズL8,L9)と、少なくとも1枚の負レンズ(本実施形態では1枚の負レンズL10)とで構成することで、正の屈折力を分散させ、望遠端での球面収差を良好に補正することができる。
また、本実施形態のズームレンズでは、正レンズL9と負レンズL10とが接合された接合レンズとすることで、軸上色収差を良好に補正することができる。さらに、第4レンズ群G4を構成するレンズL8〜L10のうち、最も物体側に位置する正レンズL8に非球面が設けられている。これにより、望遠端での球面収差を良好に補正することができる。
上記条件式(13)は、第4レンズ群G4の焦点距離と、望遠端における全系の焦点距離とを規定したものである。上記条件式(13)の上限を超えて第4レンズ群G4の屈折力が小さくなると、第4レンズ群G4での収斂作用が弱くなるため、後続する第5レンズ群G5へ入射する軸上光線束が大きくなってしまう。この場合、像振れ補正群である第5レンズ群G5のレンズ径が大きくなるため、重量が増えてしまう。その結果、第5レンズ群G5を移動操作する駆動装置の大型化、更にはズームレンズの大型化を招くことになる。
一方、上記条件式(13)の下限を超えて第4レンズ群G4の屈折力が大きくなると、望遠端での球面収差を補正することが困難となる。
したがって、上記第1及び第2の実施形態に係るズームレンズでは、上記条件式(13)の関係を満足することが好ましく、下記条件式(13)’の関係を満足することが更に好ましい。
0.3<f/f<0.45 …(13)’
以上のような条件を満足する本実施形態のズームレンズでは、変倍時及び合焦時、並びに像振れ補正時において、良好な光学性能を保ちつつ、小型化及び高性能化を実現している。すなわち、本実施形態によれば、変倍比が3倍程度で全ズーム域でFナンバーが2.8程度の比較的大きい口径のズームレンズを実現すると共に、変倍に伴う像面変動と像振れ補正時に発生する収差とを良好に補正することによって、高い光学性能が得られると共に、ズームレンズの全長の短縮化を図ることによって、更なる小型化や軽量化に対応することが可能である。更には、フォーカス群を軽量化することによって、フォーカス群を可動させる小型のアクチュエータに対応したズームレンズを得ることが可能である。
なお、本発明は、上記実施形態のズームレンズに必ずしも限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記実施形態のズームレンズにおいて、第1レンズ群G1の物体側に、必要に応じて屈折力のあるレンズ群やコンバーターレンズ群などを配置することも可能である。
以下、実施例により本発明の効果をより明らかなものとする。なお、本発明は、以下の実施例に限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することができる。
(実施例1)
実施例1の設計データに基づくズームレンズの構成を図2に示す。なお、図2において、(W)は広角端でのレンズ配置を示し、(T)は中間焦点位置でのレンズ配置を示し、(T)は望遠端でのレンズ配置を示す。
図2に示す実施例1のズームレンズは、上記図1に示すズームレンズと同様のレンズ構成を有し、上記図1に示すズームレンズと同様の変倍及び合焦、並びに像振れ補正のレンズ動作を行う。したがって、図2においては、上記図1に示すズームレンズと同等の部位については同じ符号を付すと共に、各レンズの移動軌跡を同じ矢印で示すものとする。
実施例1のズームレンズの設計データについては、以下の表1A〜表1Eに示すとおりである。
Figure 2016161880
なお、表1A中に示す面番号「i(iは自然数を表す。)は、ズームレンズを構成する各レンズのうち、最も物体側に位置するレンズのレンズ面を1番目として、像面側に向かうに従い順次増加するレンズ面の番号を示している。
また、表1A中に示すレンズ「LjRk(jは自然数、kは1又は2を表す。)」のうち、Lは、ズームレンズを構成する各レンズのうち、最も物体側に位置するレンズを1番目として、像面側に向かうに従い順次増加するレンズの番号を示している。一方、Rは、各レンズの物体側のレンズ面を1とし、像面側のレンズ面を2として示している。なお、「絞り」と「光学ブロック(平面)」についても併せて表記する。
また、表1A中に示す「r」は、各面番号に対応したレンズ面の曲率半径[mm](但し、rの値が∞となる面は、その面が平面であることを示す。)を示している。
また、表1A中に示す「d」は、物体側からi番目のレンズ面とi+1番目のレンズ面との軸上面間隔[mm]を示し、可変となる場合は、広角端、中間焦点位置、望遠端での軸上面間隔[mm]を別に示している。
また、表1A中に示す「nd」は、各レンズの屈折率を示している。
また、表1A中に示す「νd」は、各レンズのアッベ数を示している。
Figure 2016161880
表1Bには、変倍(ズーム)比と、広角端、中間焦点位置、望遠端での「焦点距離」[mm]と「Fナンバー(Fno)」と「半画角(ω)」[゜]と「像高」[mm]と「レンズ全長」[mm]と「バックフォーカス(BF)」[mm]とを併せて表記する。なお、レンズ全長は、レンズ最前面からレンズ最終面までの距離にバックフォーカス(BF)を加えた値である。また、バックフォーカス(BF)は、レンズ最終面から近軸像面までの距離を空気換算した値である。
Figure 2016161880
表1Cには、非球面とされたレンズの面番号(表1A中に*で示す面番号)と、その非球面係数を示している。なお、非球面は、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、以下の非球面式Xにより表すことができる。なお、「R」は曲率半径、「K」はコーニック定数、「A,A,A,A10」は非球面係数を表す。なお、非球面係数の数値における「E±m」(mは整数を表す。)という表記は、「×10±m」を意味している。
Figure 2016161880
Figure 2016161880
表1Dには、(1)「f/f」、(2)「DrW−T/f」、(3)「νr1」、(4)「fr1/f」、(5)「Nrp」、(6)「(rrp1+rrp2)/(rrp1−rrp2)」、(7)「|f/f|」、(8)「d/f」、(9)「|f/f|」、(10)「f/f」、(11)「f/f」、(12)「|f/f|」、(13)「f/f」の各条件式を示している。
Figure 2016161880
表1Eには、広角端での像振れ補正時における第5レンズ群G5の光軸と垂直な方向への移動量[mm]と、望遠端での像振れ補正時における第5レンズ群G5の光軸と垂直な方向への移動量[mm]とを示す。
以上のように構成される実施例1のズームレンズにおける縦収差図(球面収差図、非点収差図、歪曲収差図)を図3に示す。
なお、図3において、(W)は広角端での縦収差図、(M)は中間焦点位置での縦収差図、(T)は望遠端での縦収差図を示す。また、各縦収差図は、左側から順に、球面収差図[mm]、非点収差図[mm]、歪曲収差図[%]を示す。
球面収差図は、縦軸がFナンバー(Fno)を表し、d線(波長587.56nm)における球面収差を実線、g線(波長435.835nm)における球面収差を1点鎖線で示している。
非点収差図は、縦軸が像高(y)を表し、各波長におけるサジタル光線ΔS(実線)及びメディオナル光線ΔM(破線)に対する非点収差を示している。
歪曲収差図は、縦軸が像高(y)を表し、d線(波長587.56nm)における歪曲収差(ディストーション)を実線で示している。
また、実施例1のズームレンズの偏心前(通常時)及び偏心後(像振れ補正時)における無限遠合焦位置での横収差図を図4A及び図4Bに示す。なお、図4Aは、実施例1のズームレンズにおける広角端での横収差図を示す。図4Bは、実施例1のズームレンズにおける望遠端での横収差図を示す。
また、図4A及び図4Bにおいて、(A)は像高10mm位置(最大像高の約70%相当)の偏心前の横収差図、(B)は像高0mm位置(光軸中心位置)の偏心前の横収差図、(C)は像高−10mm位置(最大像高の約−70%相当)の偏心前の横収差図、(D)は像高10mm位置(最大像高の約70%相当)の偏心後の横収差図、(E)は像高0mm位置(光軸中心位置)の偏心後の横収差図、(F)は像高−10mm位置(最大像高の約−70%相当)の偏心後の横収差図を表す。また、各横収差図において、横軸は絞り位置上での主光線からの距離を表し、実線はd線、破線はg線の特性を示す。
実施例1のズームレンズは、表1A〜表1Eに示すように、上記本発明の条件を満たすものである。そして、この実施例1のズームレンズについては、図3及び図4A,4Bに示すように、各収差が良好に補正されていることがわかる。
具体的に、無限遠合焦時位置での広角端及び望遠端において、ズームレンズが0.3°傾いた場合の像偏心量は、第2cレンズL6が光軸と垂直な方向に上記の各値だけ平行移動するときの像偏心量に等しい。各横収差図から明らかなように、光軸中心位置における横収差の対称性は良好であることわかる。また、像高10mm位置における横収差図及び−10mm位置における横収差図を偏心前と偏心後で比較すると、何れも湾曲度が小さく、収差曲線の傾斜がほぼ等しいことがわかる。その結果、偏心コマ収差、偏心による像面湾曲が小さく抑えられ、像振れ補正状態であっても十分な結像性能が得られていることがわかる。
(実施例2)
実施例2の設計データに基づくズームレンズの構成を図5に示す。なお、図5に示す実施例2のズームレンズは、上記第2レンズ群G2を構成する正レンズL6の代わりに、物体側が凸とされたメニスカス形状の正レンズL6aと、両面が凸とされた正レンズL6aとを配置し、負レンズL5と正レンズL6aとが接合された接合レンズを有する以外は、上記図1に示すズームレンズと同様のレンズ構成を有している。また、実施例2のズームレンズは、上記図1に示すズームレンズと同様の変倍及び合焦、並びに像振れ補正のレンズ動作を行う。したがって、図5においては、上記図1に示すズームレンズと同等の部位については同じ符号を付すと共に、各レンズの移動軌跡を同じ矢印で示すものとする。
実施例2に示すズームレンズの設計データについては、以下の表2A〜表2Eに示すとおりである。なお、表2A〜表2Eの表記方法については、表1A〜表1Eの場合と同様である。
Figure 2016161880
Figure 2016161880
Figure 2016161880
Figure 2016161880
Figure 2016161880
以上のように構成される実施例2のズームレンズにおける縦収差図(球面収差図、非点収差図、歪曲収差図)を図6に示す。また、実施例2のズームレンズにおける広角端及び望遠端での横収差図を図7A及び図7Bに示す。なお、図6、図7A及び図7Bの表記方法については、図3、図4A及び図4Bに示す場合と同様である。
実施例2のズームレンズは、表2A〜表2Eに示すように、上記本発明の条件を満たすものである。そして、この実施例2のズームレンズについては、図6、図7A及び図7Bに示すように、各収差が良好に補正されていることがわかる。
(実施例3)
実施例3の設計データに基づくズームレンズの構成を図8に示す。なお、図8に示す実施例3のズームレンズは、上記図1に示すズームレンズと同様のレンズ構成を有し、上記図1に示すズームレンズと同様の変倍及び合焦、並びに像振れ補正のレンズ動作を行う。したがって、図8においては、上記図1に示すズームレンズと同等の部位については同じ符号を付すと共に、各レンズの移動軌跡を同じ矢印で示すものとする。
実施例3に示すズームレンズの設計データについては、以下の表3A〜表3Eに示すとおりである。なお、表3A〜表3Eの表記方法については、表1A〜表1Eの場合と同様である。
Figure 2016161880
Figure 2016161880
Figure 2016161880
Figure 2016161880
Figure 2016161880
以上のように構成される実施例3のズームレンズにおける縦収差図(球面収差図、非点収差図、歪曲収差図)を図9に示す。また、実施例3のズームレンズにおける広角端及び望遠端での横収差図を図10A及び図10Bに示す。なお、図9、図10A及び図10Bの表記方法については、図3、図4A及び図4Bに示す場合と同様である。
実施例3のズームレンズは、表3A〜表3Eに示すように、上記本発明の条件を満たすものである。そして、この実施例3のズームレンズについては、図9、図10A及び図10Bに示すように、各収差が良好に補正されていることがわかる。
(実施例4)
実施例4の設計データに基づくズームレンズの構成を図11に示す。なお、図11に示す実施例4のズームレンズは、上記図1に示すズームレンズと同様のレンズ構成を有し、上記図1に示すズームレンズと同様の変倍及び合焦、並びに像振れ補正のレンズ動作を行う。したがって、図11においては、上記図1に示すズームレンズと同等の部位については同じ符号を付すと共に、各レンズの移動軌跡を同じ矢印で示すものとする。
実施例4に示すズームレンズの設計データについては、以下の表4A〜表4Eに示すとおりである。なお、表4A〜表4Eの表記方法については、表1A〜表1Eの場合と同様である。
Figure 2016161880
Figure 2016161880
Figure 2016161880
Figure 2016161880
Figure 2016161880
以上のように構成される実施例4のズームレンズにおける縦収差図(球面収差図、非点収差図、歪曲収差図)を図12に示す。また、実施例4のズームレンズにおける広角端及び望遠端での横収差図を図13A及び図13Bに示す。なお、図12、図13A及び図13Bの表記方法については、図3、図4A及び図4Bに示す場合と同様である。
実施例4のズームレンズは、表4A〜表4Eに示すように、上記本発明の条件を満たすものである。そして、この実施例4のズームレンズについては、図12、図13A及び図13Bに示すように、各収差が良好に補正されていることがわかる。
(実施例5)
実施例5の設計データに基づくズームレンズの構成を図14に示す。なお、図14に示す実施例5のズームレンズは、上記図1に示すズームレンズと同様のレンズ構成を有し、上記図1に示すズームレンズと同様の変倍及び合焦、並びに像振れ補正のレンズ動作を行う。したがって、図14においては、上記図1に示すズームレンズと同等の部位については同じ符号を付すと共に、各レンズの移動軌跡を同じ矢印で示すものとする。
実施例5に示すズームレンズの設計データについては、以下の表5A〜表5Eに示すとおりである。なお、表5A〜表5Eの表記方法については、表1A〜表1Eの場合と同様である。
Figure 2016161880
Figure 2016161880
Figure 2016161880
Figure 2016161880
Figure 2016161880
以上のように構成される実施例5のズームレンズにおける縦収差図(球面収差図、非点収差図、歪曲収差図)を図15に示す。また、実施例5のズームレンズにおける広角端及び望遠端での横収差図を図16A及び図16Bに示す。なお、図15、図16A及び図16Bの表記方法については、図3、図4A及び図4Bに示す場合と同様である。
実施例5のズームレンズは、表5A〜表5Eに示すように、上記本発明の条件を満たすものである。そして、この実施例5のズームレンズについては、図15、図16A及び図16Bに示すように、各収差が良好に補正されていることがわかる。
(実施例6)
実施例6の設計データに基づくズームレンズの構成を図17に示す。なお、図17に示す実施例6のズームレンズは、上記図1に示すズームレンズと同様のレンズ構成を有し、上記図1に示すズームレンズと同様の変倍及び合焦、並びに像振れ補正のレンズ動作を行う。したがって、図17においては、上記図1に示すズームレンズと同等の部位については同じ符号を付すと共に、各レンズの移動軌跡を同じ矢印で示すものとする。
実施例6に示すズームレンズの設計データについては、以下の表6A〜表6Eに示すとおりである。なお、表6A〜表6Eの表記方法については、表1A〜表1Eの場合と同様である。
Figure 2016161880
Figure 2016161880
Figure 2016161880
Figure 2016161880
Figure 2016161880
以上のように構成される実施例6のズームレンズにおける縦収差図(球面収差図、非点収差図、歪曲収差図)を図18に示す。また、実施例6のズームレンズにおける広角端及び望遠端での横収差図を図19A及び図19Bに示す。なお、図18、図19A及び図19Bの表記方法については、図3、図4A及び図4Bに示す場合と同様である。
実施例6のズームレンズは、表6A〜表6Eに示すように、上記本発明の条件を満たすものである。そして、この実施例6のズームレンズについては、図18、図19Aび図19Bに示すように、各収差が良好に補正されていることがわかる。
(実施例7)
実施例7の設計データに基づくズームレンズの構成を図20に示す。なお、図20に示す実施例7のズームレンズは、上記図1に示すズームレンズと同様のレンズ構成を有し、上記図1に示すズームレンズと同様の変倍及び合焦、並びに像振れ補正のレンズ動作を行う。したがって、図20においては、上記図1に示すズームレンズと同等の部位については同じ符号を付すと共に、各レンズの移動軌跡を同じ矢印で示すものとする。
実施例7に示すズームレンズの設計データについては、以下の表7A〜表7Eに示すとおりである。なお、表7A〜表7Eの表記方法については、表1A〜表1Eの場合と同様である。
Figure 2016161880
Figure 2016161880
Figure 2016161880
Figure 2016161880
Figure 2016161880
以上のように構成される実施例7のズームレンズにおける縦収差図(球面収差図、非点収差図、歪曲収差図)を図21に示す。また、実施例7のズームレンズにおける広角端及び望遠端での横収差図を図22A及び図22Bに示す。なお、図21、図22A及び図22Bの表記方法については、図3、図4A及び図4Bに示す場合と同様である。
実施例7のズームレンズは、表7A〜表7Eに示すように、上記本発明の条件を満たすものである。そして、この実施例7のズームレンズについては、図21、図22Aび図22Bに示すように、各収差が良好に補正されていることがわかる。
G1…第1レンズ群 L1〜L3…第1レンズ群を構成するレンズ G2…第2レンズ群 L4〜L6,L6a,L6b…第2レンズ群を構成するレンズ G3…第3レンズ群 L7…第3レンズ群を構成するレンズ RG…後側レンズ群 G4…第4レンズ群 L8〜L10…第4レンズ群を構成するレンズ G5…第5レンズ群 L11,L12…第5レンズ群を構成するレンズ G6…第6レンズ群 L13〜L17…第6レンズ群を構成するレンズ SP…絞り G…光学ブロック IP…像面

Claims (15)

  1. 物体側から順に、全体として正の屈折力を有する第1レンズ群と、全体として負の屈折力を有する第2レンズ群と、絞り及び全体として正の屈折力を有する複数のレンズ群で構成される後続群とを備え、各レンズ群の空気間隔を変化させることによって変倍を行うズームレンズであって、
    前記後続群を構成する複数のレンズ群のうち、最も像面側に配置されたレンズ群は、広角端から望遠端への変倍時に光軸方向に移動し、且つ、両面が凸とされた2枚の正レンズと、両面が凹とされた負レンズと、像面側が凸とされた負レンズと、像面側が凸とされた正レンズとを有し、
    前記最も像面側に配置されたレンズ群を構成する何れかのレンズの少なくとも1面が非球面とされていることを特徴とするズームレンズ。
  2. 物体側から順に、全体として正の屈折力を有する第1レンズ群と、全体として負の屈折力を有する第2レンズ群と、絞り及び全体として正の屈折力を有する複数のレンズ群で構成される後続群とを備え、各レンズ群の空気間隔を変化させることによって変倍を行うズームレンズであって、
    前記後続群を構成する複数のレンズ群のうち、最も像面側に配置されたレンズ群は、広角端から望遠端への変倍時に光軸方向に移動し、且つ、少なくとも2枚の正レンズと、少なくとも2枚の負レンズとを有し、
    前記最も像面側に配置されたレンズ群を構成する何れかのレンズの少なくとも1面が非球面とされ、
    前記最も像面側に配置されたレンズ群の焦点距離をfとし、広角端における全系の焦点距離をfとしたときに、
    1.0<f/f<2.4
    の関係を満足することを特徴とするズームレンズ。
  3. 前記最も像面側に配置されたレンズ群は、変倍時の移動量が最も大きく、
    前記最も像面側に配置されたレンズ群が変倍時に広角端から望遠端へと移動する移動量をDrW−Tとし、広角端における全系の焦点距離をfとしたときに、
    0.6<DrW−T/f<1.5
    の関係を満足することを特徴と請求項1又は2に記載のズームレンズ。
  4. 前記最も像面側に配置されたレンズ群は、両面が凸とされた正レンズと、両面が凸とされた正レンズ及び両面が凹とされた負レンズを接合した接合レンズと、像面側が凸とされた負レンズと、像面側が凸とされた正レンズとを有し、
    前記最も像面側に配置されたレンズ群において、最も物体側に位置する正レンズのd線(587.56nm)におけるアッベ数をνr1とし、最も物体側に位置する正レンズの焦点距離をfr1とし、前記最も像面側に配置されたレンズ群の焦点距離をfとしたときに、
    60<νr1
    0.4<fr1/f<1.4
    の関係を満足することを特徴とする請求項1〜3の何れか一項に記載のズームレンズ。
  5. 前記最も像面側に配置されたレンズ群において、前記最も像面側に位置するレンズは、像面側が凸とされた正レンズであり、
    前記最も像面側に位置する正レンズのd線(587.56nm)における屈折率をNrpとし、前記最も像面側に位置する正レンズの物体側の近軸曲率半径をrrp1とし、前記最も像面側に位置する正レンズの像面側の近軸曲率半径をrrp2としたときに、
    1.8<Nrp
    0.0<(rrp1+rrp2)/(rrp1−rrp2)<5.0
    の関係を満足することを特徴とする請求項1〜4の何れか一項に記載のズームレンズ。
  6. 前記後続群を構成する複数のレンズ群のうち、最も物体側に配置されたレンズ群は、前記絞りよりも物体側に位置し、且つ、全体として負の屈折力を有し、
    前記最も物体側に配置されたレンズ群を光軸方向に移動させることによって合焦を行うことを特徴とする請求項1〜5の何れか一項に記載のズームレンズ。
  7. 前記第2レンズ群は、全系で最も大きい負の屈折力を有し、且つ、広角端から望遠端への変倍時に固定されていることを特徴とする請求項1〜6の何れか一項に記載のズームレンズ。
  8. 前記後続群は、物体側から順に、全体として負の屈折力を有する第3レンズ群と、前記絞りと、全体として正の屈折力を有する第4レンズ群と、全体として負の屈折力を有する第5レンズ群と、全体として正の屈折力を有する第6レンズ群とで構成されていることを特徴とする請求項1〜7の何れか一項に記載のズームレンズ。
  9. 前記第3レンズ群は、少なくとも1枚の負レンズで構成され、
    前記第3レンズ群の焦点距離をfとし、広角端における全系の焦点距離をfとしたときに、
    2.0<|f/f|<4.0
    の関係を満足することを特徴とする請求項8に記載のズームレンズ。
  10. 前記第3レンズ群は、像面側が凸とされたメニスカス形状の1枚の負レンズで構成され、
    前記第3レンズ群の光軸上でのレンズの厚みをdとし、広角端における全系の焦点距離をfとしたときに、
    0.02<d/f<0.07
    の関係を満足することを特徴とする請求項8又は9に記載のズームレンズ。
  11. 前記第2レンズ群は、少なくとも1枚の正レンズと、少なくとも1枚の負レンズとで構成され、
    前記第2レンズ群を構成する何れかのレンズの少なくとも1面が非球面とされ、
    前記第2レンズ群の焦点距離をfとし、前記第3レンズ群の焦点距離をfとし、広角端における全系の焦点距離をfとしたときに、
    1.2<|f/f|<2.4、
    0.5<f/f<1.2
    の関係を満足することを特徴とする請求項1〜10の何れか一項に記載のズームレンズ。
  12. 前記第1レンズ群は、少なくとも1枚の正レンズと、少なくとも1枚の負レンズとで構成され、
    前記第1レンズ群の焦点距離をfとし、望遠端における全系の焦点距離をfとしたときに、
    1.0<f/f<4.0
    の関係を満足することを特徴とする請求項1〜11の何れか一項に記載のズームレンズ。
  13. 前記第5レンズ群は、少なくとも1枚の正レンズと、少なくとも1枚の負レンズとで構成され、
    前記第5レンズ群を光軸と交差する面内で移動させることによって像振れを補正し、
    前記第5レンズ群の焦点距離をfとし、望遠端における全系の焦点距離をfとしたときに、
    0.2<|f/f|<2.0
    の関係を満足することを特徴とする請求項8〜10の何れか一項に記載のズームレンズ。
  14. 前記第4レンズ群は、少なくとも1枚の正レンズと、少なくとも1枚の負レンズとで構成され、
    前記第4レンズ群を構成する何れかのレンズの少なくとも1面が非球面とされ、
    前記第4レンズ群の焦点距離をfとし、望遠端における全系の焦点距離をfとしたときに、
    0.2<f/f<0.6
    の関係を満足することを特徴とする請求項8〜10,13の何れか一項に記載のズームレンズ。
  15. 請求項1〜14の何れか一項に記載のズームレンズと、
    前記ズームレンズにより結像された像を撮像する固体撮像素子とを備えた撮像装置。
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