JP2019109266A - ズームレンズ及びそれを有する光学機器 - Google Patents

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正和 山岸
Masakazu Yamagishi
正和 山岸
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Abstract

【課題】全系が軽量で、しかも全ズーム範囲にわたり高い光学性能を有したズームレンズ及びそれを有する光学機器を提供する。【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レンズ群を有し、ズーミングに際して前記第１レンズ群は物体側に移動するズームレンズであって、前記第２レンズ群は多くとも４枚のレンズで構成されており、前記第２レンズ群は物体から順に、負の屈折力の第１レンズと、負の屈折力の第２レンズと正の屈折力の第３レンズとを有し、前記第２レンズ群を構成するレンズで正の屈折力をもつレンズの屈折率のうち最小のものをｎｄｐ、負の屈折力をもつレンズの屈折率のうち最小のものをｎｄｎ、前記第２レンズ群の最も物体側に位置するレンズの物体側の面の曲率半径をｒ２１１、広角端状態での焦点距離をｆｗを各々適切に設定する。【選択図】図１

Description

本発明は、ズームレンズ及びそれを有する光学機器に関し、例えば、デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ、ＴＶカメラ、監視用カメラ、銀塩フィルム用カメラ等の撮像装置に用いられる撮像光学系として好適なものである。
近年、レンズ交換式スチルカメラ等の撮像装置に用いる撮像光学系には、その携帯性を確保するため、全系が軽量であることが要求されている。また、様々な撮影シーンで用いるため、標準画角を含み、幅広い焦点距離域を網羅した比較的高変倍で、全ズーム範囲にわたり高い光学性能を有するズームレンズであること等が要求されている。これらの要求に対し、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、正の屈折力の第４レンズ群からなる４群のズームレンズが知られている（特許文献１、２）。
特許文献１には、ズーム比が３倍程度４群のズームレンズが開示されている。特許文献２には、ズーム比が９倍程度の５群ズームレンズが開示されている。
特開２０００−３３８４０１号公報 特開２０１１−９５４８８号公報
撮像装置に用いるズームレンズとして、全系の軽量化を図りつつ、全ズーム範囲にわたり高い光学性能を得るには、各レンズ群のレンズ構成や用いる材料等を適切に設定することが重要である。
特許文献１に開示されたズームレンズは、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、正の屈折力の第４レンズ群からなる４群のズームレンズで、屈折力が支配的な第２レンズ群のレンズ構成や曲率半径を適切に設定することによって高解像力化を図っているが、材料の屈折率を高く選ぶことにより、比重が重くなってしまい、全系の重量が重くなっていた。
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、を有するズームレンズにおいて、軽量化を図るには比較的径が大きく体積の大きい負レンズを有する第２レンズ群に比重の小さい材料を用いることが有効である。
特許文献２に開示されたズームレンズは、第２レンズ群のレンズに屈折率の低い材料を選び、比重を低くすることにより、軽量化を図っているが、第２レンズ群の各レンズ形状が最適ではなく、非点収差と歪曲収差の両立が困難になっていた。
本発明は、全系が軽量で、しかも全ズーム範囲にわたり高い光学性能を有したズームレンズ及びそれを有する光学機器の提供を目的とする。
上記目的を達成するため、本発明に係るズームレンズは、物体側より像側へ順に、正の屈折力の第１レンズ群と、負の屈折力の第２レンズ群と、正の屈折力の第３レンズ群と、正の屈折力の第４レンズ群と、を有し、ズーミングに際して前記第１レンズ群は物体側に移動するズームレンズであって、前記第２レンズ群は多くとも４枚のレンズで構成されており、前記第２レンズ群は物体から順に、負の屈折力の第１レンズと、負の屈折力の第２レンズと正の屈折力の第３レンズとを有し、前記第２レンズ群を構成するレンズで正の屈折力をもつレンズの屈折率のうち最小のものをｎｄｐ、負の屈折力をもつレンズの屈折率のうち最小のものをｎｄｎ、前記第２レンズ群の最も物体側に位置するレンズの物体側の面の曲率半径をｒ２１１、広角端状態での焦点距離をｆｗとするとき、
１．５０＜ｎｄｐ＜１．６８
１．５０＜ｎｄｎ＜１．５８
０．００＜ｒ２１１／ｆｗ＜６５．０
なる条件式を満足することを特徴とする。
（作用）
従来の４群ズームレンズでは、負の屈折力の第２レンズ群に屈折率の高い材料を用いて、全系のペッツバール和を抑えているが、一般的に屈折力の高い材料は比重が大きく重量が重くなってしまうという問題点があった。特許文献１に開示されたズームレンズは、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、正の屈折力の第４レンズ群からなる４群のズームレンズで、第２レンズ群のレンズ構成や曲率半径を適切に設定することによって高解像力化を図っているが、材料の屈折率を高く選ぶことにより、比重が重くなってしまい、全系の重量が重くなっていた。
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、を有するズームレンズにおいて、軽量化を図るため比較的径が大きく体積の大きい負レンズを有する第２レンズ群に比重の小さい材料を用いることが有効である。
次に特許文献２では、第２レンズ群のレンズに屈折率の低い材料を選び、比重を低くすることにより、軽量化を図っているが、負の屈折力の第２レンズ群の屈折率が下がったため、全系のペッツバール和を抑えることが出来ず、高解像力化が困難になっていた。
そこで本発明者は、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レンズ群を有するズームレンズの、第２レンズ群内の正と負の屈折力のレンズを組み合わせて屈折率をさげ、第２レンズ群の最も物体側に位置するレンズの物体側の面の曲率半径を適切にすることにより、屈折率の低い材料を選び計量化を図りつつ、全系のペッツバール和を抑え、非点収差や歪曲収差を良好に補正できると考えた。
本発明によれば、全系が軽量で、しかも全ズーム範囲にわたり高い光学性能を有したズームレンズ及びそれを有する光学機器が得られる。
本発明の実施例１のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図 （Ａ）、（Ｂ）は、本発明における数値実施例１の広角端（Ａ）と、望遠端（Ｂ）における縦収差図 本発明の実施例２のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図 （Ａ）、（Ｂ）は、本発明における数値実施例２の広角端（Ａ）と、望遠端（Ｂ）における縦収差図 本発明の実施例３のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図 （Ａ）、（Ｂ）は、本発明における数値実施例３の広角端（Ａ）と、望遠端（Ｂ）における縦収差図 本発明の実施形態に係るズームレンズを搭載した光学機器としての撮像装置の要部概略図
以下、本発明の実施形態に係るズームレンズの具体的な構成について説明する。本発明の実施形態に係るズームレンズは、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レンズ群を有し、ズーミングに際して前記第１レンズ群は物体側に移動するズームレンズであって、前記第２レンズ群は多くとも４枚のレンズで構成されており、前記第２レンズ群は物体から順に、負の屈折力の第１レンズと、負の屈折力の第２レンズと正の屈折力の第３レンズとを有し、前記第２レンズ群を構成するレンズで正の屈折力をもつレンズの屈折率のうち最小のものをｎｄｐ、負の屈折力をもつレンズの屈折率のうち最小のものをｎｄｎ、前記第２レンズ群の最も物体側に位置するレンズの物体側の面の曲率半径をｒ２１１、広角端状態での焦点距離をｆｗとするとき、
１．５０＜ｎｄｐ＜１．６８ ・・・（１）
１．５０＜ｎｄｎ＜１．５８ ・・・（２）
０．００＜ｒ２１１／ｆｗ＜６５．００ ・・・（３）
なる条件式を満足することを特徴としている。
条件式（１）は前記第２レンズ群を構成するレンズで正の屈折力をもつレンズの屈折率を低く選ぶことで、比重を小さくとり全系の軽量化するための条件式である。条件式（１）の下限値を逸脱すると、負の屈折力の第２レンズ群の収差補正効果が弱まり、球面収差のズーム変動が大きくなり、高い光学性能を得ることが困難に成ってしまう。
条件式（１）の上限値を逸脱すると、材料の比重が大きくなり全系の軽量化が困難に成ってしまう。条件式（１）は、より好ましくは次の数値範囲とするのが良い。
１．５２＜ｎｄｐ＜１．６５ ・・・（１ａ）
条件式（２）は前記第２レンズ群を構成するレンズで負の屈折力をもつレンズの屈折率を低く選ぶことで、比重を小さくとり全系の軽量化するための条件式である。条件式（２）の下限値を逸脱すると、非点収差が大きく発生して高い光学性能を得ることが困難に成ってしまう。
条件式（２）の上限値を逸脱すると、材料の比重が大きくなり全系の軽量化が困難に成ってしまう。条件式（２）は、より好ましくは次の数値範囲とするのが良い。
１．５２＜ｎｄｎ＜１．５７ ・・・（２ａ）
条件式（３）は前記第２レンズ群の最も物体側に位置するレンズの物体側の面の曲率半径を適切にすることにより、歪曲収差を抑えるための条件式である。条件式（３）の下限値を逸脱すると、歪曲収差が大きく発生して高い光学性能を得ることが困難に成ってしまう。
条件式（３）の上限値を逸脱すると、非点収差が大きく発生して高い光学性能を得ることが困難になってしまう。より好ましくは次の数値範囲とするのが良い。
０．５０＜ｒ２１１／ｆｗ＜３５．００ ・・・（３ａ）
以上により、本発明の実施形態では、全系が小型で、しかも全ズーム範囲にわたり高い光学性能を有したズームレンズを得ている。
次に、本発明の実施形態としてより好ましい条件について説明する。前記第２レンズ群の焦点距離をｆ２、広角端状態での全系の焦点距離をｆｗとするとき、
０．５＜｜ｆ２｜／ｆｗ＜１．２ ・・・（４）
なる条件を満たすのが良い、条件式（４）は第２レンズ群の焦点距離を強くすることにより、全系の光学全長を小さくすることが出来、全系の重量を軽量とするための条件式である。
条件式（４）の上限値を逸脱すると、第２レンズ群のパワーが弱くなり、全系の光学全長が大きくなり、軽量化が困難になってしまう。また、条件式（４）の下限値を逸脱すると、第２レンズ群のパワーが強くなり、非点収差が大きく発生して高い光学性能を得ることが困難に成ってしまう。そして、より好ましくは、次の数値範囲とするのが良い。
０．６＜｜ｆ２｜／ｆｗ＜１．０ ・・・（４ａ）
広角端における光学全長をＴＬＷ、前記第２レンズ群の最も物体側レンズの物体側面と光軸のとの交点と像面までの距離をＴＬ２とするとき、
０．５０＜ＴＬ２／ＴＬＷ＜０．９５ ・・・（５）
なる条件式を満たすのが良い。
条件式（５）は射出瞳を像面に近づけることにより、広角端の広角化を図るための条件式である。条件式（５）の上限値を逸脱すると、射出瞳が像面から遠くなり、広角化が困難に成ってしまう。条件式（５）の下限値を逸脱すると、前記第２レンズ群のパワーが強くなりすぎ、ズーミングによる球面収差変動が大きく発生して高い光学性能を得ることが困難に成ってしまう。より好ましくは次の数値範囲とするのが良い。
０．６５＜ＴＬ２／ＴＬＷ＜０．９５ ・・・（５ａ）
前記第２レンズ群を構成するレンズで正の屈折力をもつレンズの比重のうち最小のものをＳＧｐとするとき、
０．５＜ＳＧｐ＜２．０ ・・・（６）
なる条件式を満たすのが良い。
条件式（６）は、前記第２レンズ群を構成するレンズで正の屈折力をもつレンズの比重を小さく選ぶことにより全系の軽量化するための条件式である。条件式（６）の下限値を逸脱すると、屈折率が下がり、負の第２レンズ群の収差補償がしにくく、特に球面収差が大きく発生してしまう。条件式（６）の上限値を逸脱すると、材料の比重が大きくなり全系の軽量化が困難に成ってしまう。条件式（２）は、より好ましくは次の数値範囲とするのが良い。
０．７＜ＳＧｐ＜１．５ ・・・（６ａ）
前記第２レンズ群を構成するレンズで負の屈折力をもつレンズの比重のうち最小のものをＳＧｎとするとき、
０．５＜ＳＧｎ＜２．０ ・・・（７）
なる条件式を満たすのが良い。
条件式（７）は前記第２レンズ群を構成するレンズで負の屈折力をもつレンズの比重を小さく選ぶことにより全系の軽量化するための条件式である。条件式（７）の下限値を逸脱すると、非点収差が補正不足となり、高い光学性能を得ることが困難に成ってしまう。条件式（７）の上限値を逸脱すると、材料の比重が大きくなり全系の軽量化が困難に成ってしまう。条件式（２）は、より好ましくは次の数値範囲とするのが良い。
０．７＜ＳＧｎ＜１．５ ・・・（７ａ）
前記第２レンズ群の最も物体側に位置するレンズの物体側の面の曲率半径をｒ２１１、 像側の面の曲率半径をｒ２１２とするとき
０．０＜ｒ２１１／ｒ２１２＜４．２ ・・・（８）
なる条件式を満たすのが良い。
条件式（８）は前記第２レンズ群の最も物体側に位置するレンズの物体側の面と像側の面の曲率半径を近くすることにより、レンズの体積を減らし、軽量化をする条件式である。条件式（８）の下限値を逸脱すると、非点収差が大きく発生して高い光学性能を得ることが困難に成ってしまう。条件式（８）の上限値を逸脱すると、レンズの体積が増大し、軽量化が困難に成ってしまう。より好ましくは次の数値範囲とするのが良い。
１．０＜ｒ２１１／ｒ２１２＜３．６ ・・・（８ａ）
軽量化された前記第２レンズ群の全部が、光軸に対し垂直方向の成分を持つように移動して像位置を変える防振レンズ群であると良い。一般的に第２レンズ群で防振する際には重量から部分群にて防振を行っていた。屈折率を低くとり軽量化することにより第２レンズ群全体を防振群とすることができ、像ぶれ補正時の収差変動を小さくすることが出来る。
広角端状態で前記第１レンズ群と第２レンズ群のレンズ面間隔をｄ１２、広角端における光学全長をＴＬＷとするとき、
０．０１＜ｄ１２／ＴＬＷ＜０．０４ ・・・（９）
なる条件式を満たすのが良い。
条件式（９）は広角端状態で前記第１レンズ群と第２レンズ群のレンズ面間隔を適切にすることにより第２レンズ群のズーミングによる収差変動を抑え、高い光学性能を得る条件式である。条件式（９）の上限値を逸脱すると第２レンズ群の屈折力が強く成りすぎズーミングによる球面収差変動が大きく発生して高い光学性能を得ることが困難に成ってしまう。条件式（９）の下限値を逸脱すると第１レンズ群と第２レンズ群の間隔が近くなりすぎ、第２レンズ群を防振レンズ群とする際の防振機構を入れづらくなる。より好ましくは次の数値範囲とするのが良い。
０．０１＜ｄ１２／ＴＬＷ＜０．０３ ・・・（９ａ）
前記第２レンズ群の最も物体側に位置するレンズの屈折力は、負である方が良い。前記第２レンズ群の前側主点を第１レンズ群に近づけることにより、望遠端状態での第１レンズ群と第２レンズ群の主点間隔を短くし、高倍率化が容易となる。
前記第２レンズ群内の非球面のうち最も物体側の面が、光軸中心から周辺に行くにしたがって負の屈折力が強くなる形状である方が良い。光軸中心から周辺に行くにしたがって負の屈折力が強くなる非球面形状によって、広角端状態での非点収差と歪曲収差を補正し、高い光学性能を得ることが容易になる。
広角端状態で最も像側のレンズの像側曲面から像面までの距離をＳｋ，広角端状態での全系の焦点距離をｆｗとするとき、
１．０＜Ｓｋ／ｆｗ＜２．５ ・・・（１０）
なる条件式を満たすのが良い。
条件式（１０）は広角端におけるバックフォーカスと広角端における全系の焦点距離の比に関する。一眼レフカメラなどの長いバックフォーカスを必要とする撮像装置に最適な条件を設定したものである。ここでバックフォーカスとは曲率を有するレンズの内、最も像側に位置するレンズの像側のレンズ面から近軸像面までの距離である。条件式（１０）の下限値を逸脱すると、一眼レフカメラなどの長いバックフォーカスを必要とする撮像装置と干渉してしまう。条件式（１０）の上限値を逸脱すると射出瞳が像面から遠くなり、広角化が困難に成ってしまう。より好ましくは次の数値範囲とするのが良い。
１．４＜Ｓｋ／ｆｗ＜２．４ ・・・（１０ａ）
（実施例）
以下、本発明の実施形態に係るズームレンズに関し、より具体的な構成として各実施例に係るズームレンズを説明する。
（実施例１）
以下、各実施例における詳細なレンズ構成について、図１を参照し説明する。実施例１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を有するズーム比３倍の４群ズームレンズを紹介している。
広角端から望遠端へのズーミングに際し、レンズ群Ｌ１とレンズ群Ｌ２の間隔を広げ、レンズ群Ｌ２とレンズ群Ｌ３の間隔を狭め、レンズ群Ｌ３とレンズ群Ｌ４の間隔を狭めるように各レンズ群が移動している。また、第３レンズ群を前後に分けた物体側の部分郡を像側に移動することで無限遠物体から近距離物体へのフォーカシングを行っている。
第２レンズ群Ｌ２を光軸に対して垂直方向の成分を持つように移動して、結像位置を光軸に対して垂直方向へ変移させている。即ち防振を行っている。第２レンズ群は条件式（１）（２）を満たしている。それにより第２レンズ群の重量が軽くなり、全系の軽量化を容易にしている。
前記第２レンズ群の最も物体側に位置するレンズの物体側の面の曲率半径、広角端状態での焦点距離は条件式（３）を満たしており、それにより広角端状態での非点収差および歪曲収差を補正している（図２）。
前記第２レンズ群、広角端状態での全系の焦点距離は条件式（４）を満たしており、それにより、全系の光学全長を小さくすることが出来、全系の重量を軽量化することが容易となる。
広角端における光学全長、前記第２レンズ群の最も物体側レンズの物体側面と光軸のとの交点と像面までの距離は条件式（５）を満たしており、それにより射出瞳が像面に近づき、広角端の広角化を容易にしている。
（実施例２）
以下、各実施例における詳細なレンズ構成について、図３を参照し説明する。実施例１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を有するズーム比３倍の４群ズームレンズを紹介している。
広角端から望遠端へのズーミングに際し、レンズ群Ｌ１とレンズ群Ｌ２の間隔を広げ、レンズ群Ｌ２とレンズ群Ｌ３の間隔を狭め、レンズ群Ｌ３とレンズ群Ｌ４の間隔を狭めるように各レンズ群が移動している。また、第３レンズ群を前後に分けた物体側の部分郡を像側に移動することで無限遠物体から近距離物体へのフォーカシングを行っている。
第２レンズ群Ｌ２を光軸に対して垂直方向の成分を持つように移動して、結像位置を光軸に対して垂直方向へ変移させている。即ち防振を行っている。第２レンズ群は条件式（１）（２）を満たしている。それにより第２レンズ群の重量が軽くなり、全系の軽量化を容易にしている。
前記第２レンズ群の最も物体側に位置するレンズの物体側の面の曲率半径、広角端状態での焦点距離は条件式（３）を満たしており、それにより広角端状態での非点収差および歪曲収差を補正している（図４）。
前記第２レンズ群を構成するレンズで正の屈折力をもつレンズの比重のうち最小のもの、前記第２レンズ群を構成するレンズで負の屈折力をもつレンズの比重のうち最小のものは条件式（６）（７）を満たしており、比重の小さいレンズを選ぶことにより全系の軽量化お容易にしている。
前記第２レンズ群の最も物体側に位置するレンズの物体側の面の曲率半径、像側の面の曲率半径は条件式（８）を満たしており、前記第２レンズ群の最も物体側に位置するレンズの物体側の面と像側の面の曲率半径を近くすることにより、レンズの体積を減らし、軽量化を容易にしている。
（実施例３）
以下、各実施例における詳細なレンズ構成について、図５を参照し説明する。実施例１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を有するズーム比３倍の４群ズームレンズを紹介している。
広角端から望遠端へのズーミングに際し、レンズ群Ｌ１とレンズ群Ｌ２の間隔を広げ、レンズ群Ｌ２とレンズ群Ｌ３の間隔を狭め、レンズ群Ｌ３とレンズ群Ｌ４の間隔を狭めるように各レンズ群が移動している。また、第３レンズ群を前後に分けた物体側の部分郡を像側に移動することで無限遠物体から近距離物体へのフォーカシングを行っている。
第２レンズ群Ｌ２を光軸に対して垂直方向の成分を持つように移動して、結像位置を光軸に対して垂直方向へ変移させている。即ち防振を行っている。第２レンズ群は条件式（１）（２）を満たしている。それにより第２レンズ群の重量が軽くなり、全系の軽量化を容易にしている。
前記第２レンズ群の最も物体側に位置するレンズの物体側の面の曲率半径、広角端状態での焦点距離は条件式（３）を満たしており、それにより広角端状態での非点収差および歪曲収差を補正している（図６）。
広角端状態で前記第１レンズ群と第２レンズ群のレンズ面間隔、広角端における光学全長は条件式（９）を満たしており、広角端状態で前記第１レンズ群と第２レンズ群のレンズ面間隔を適切にすることにより非点収差および歪曲収差を抑え、高い光学性能を得ることを容易にしている。
広角端状態で最も像側のレンズの像側曲面から像面までの距離、広角端状態での全系の焦点距離は条件式（１０）を満たしており、広角端におけるバックフォーカスと広角端における全系の焦点距離は一眼レフカメラなどの長いバックフォーカスを必要とする撮像装置に用いることが可能となっている。
以上、本発明の好ましい光学系としてズームレンズの実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されないことは言うまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
図７は一眼レフカメラの要部概略図である。図７において、１０は実施例１乃至３のズームレンズ１を有する撮影レンズである。ズームレンズ１は保持部材である鏡筒２に保持されている。２０はカメラ本体であり、撮影レンズ１０からの光束を上方に反射するクイックリターンミラー３、撮影レンズ１０の像形成位置に配置された焦点板４より構成されている。更に、焦点板４に形成された逆像を正立像に変換するペンタダハプリズム５、その正立像を観察するための接眼レンズ６などによって構成されている。
７は感光面であり、ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の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（光電変換素子）や銀塩フィルムが配置される。撮影時にはクイックリターンミラー３が光路から退避して、感光面７上に撮影レンズ１０によって像が形成される。実施例１乃至３にて説明した利益は、本実施例に開示したような撮像装置において効果的に享受される。また本発明のズームレンズはクイックリターンミラーのない、ミラーレスのカメラにも同様に適用することができる。またプロジェクター用の画像投射光学系に適用することもできる。
（数値実施例）
以下に、実施例１乃至３に対応する数値実施例１乃至３を示す。各数値実施例においてｉは物体側からの面の順番を示す。数値実施例においてｒｉは物体側より順に第ｉ番目のレンズ面の曲率半径、ｄｉは物体側より順に第ｉ番目のレンズ厚及び空気間隔、ｎｄｉとνｄｉは各々物体側より順に第ｉ番目のレンズの材料の屈折率とアッベ数である。ＢＦはバックフォーカスである。非球面形状は光軸方向にＸ軸、光軸と垂直方向にＨ軸、光の進行方向を正とし、ｒを近軸曲率半径、各非球面係数をＫ、Ａ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０としたとき
で与えるものとする。各非球面係数において「ｅ−ｘ」は「１０-x」を意味する。
また、焦点距離、Ｆナンバー等のスペックに加え、画角は全系の半画角、像高は半画角を決定する最大像高、レンズ全長は第１レンズ面から像面までの距離である。バックフォーカスＢＦは最終面から像面までの長さを示している。
また、ズームレンズ群データは、各レンズ群の焦点距離、光軸上の長さ、前側主点位置、後側主点位置を表している。また、各光学面の間隔ｄが（可変）となっている部分は、ズーミングに際して変化するものであり、別表に焦点距離に応じた面間隔を記している。また、有効径が（可変）となっている部分は、ズーミングに際して口径が変化する可変絞りを表しており、別表にｅａとして焦点距離に応じた有効径を記している。
（数値実施例１）
単位 mm

面データ
面番号 r d nd vd 有効径
1 ∞ 1.50 50.03
2 65.758 6.24 1.77250 49.6 41.87
3 -179.770 1.30 1.84666 23.8 39.87
4 406.076 (可変) 36.79
5 23.833 1.00 1.77250 49.6 23.00
6 10.210 7.58 17.39
7* -19.789 0.71 1.53500 56.0 15.95
8 18.881 0.30 14.71
9 17.284 3.14 1.63500 23.9 14.72
10* 1609.701 (可変) 14.19
11(絞り) ∞ 1.00 10.37
12* 33.554 1.76 1.58313 59.4 10.74
13 -60.580 5.17 10.80
14 -25.910 0.70 1.84666 23.8 10.66
15 -80.604 (可変) 10.85
16 18.855 8.61 1.49700 81.5 12.14
17 -23.081 2.13 14.01
18 -42.793 1.16 1.58306 30.2 14.31
19* -64.298 (可変) 14.62
20 ∞ (可変) 16.51
像面 ∞

非球面データ
第7面
K = 0.00000e+000 A 4= 4.68661e-005 A 6=-5.26935e-007 A 8= 1.57064e-009

第10面
K = 0.00000e+000 A 4= 1.45412e-005 A 6=-3.50085e-007 A 8= 1.79996e-009

第12面
K = 0.00000e+000 A 4=-1.29168e-005 A 6= 2.12108e-007 A 8=-8.81781e-009 A10= 1.03536e-010

第19面
K = 0.00000e+000 A 4= 6.80559e-005 A 6= 3.02783e-007 A 8=-1.36300e-010 A10= 6.52925e-012

各種データ
ズーム比 2.88
広角 中間 望遠
焦点距離 18.54 34.00 53.35
Fナンバー 3.55 4.59 5.85
画角 36.38 21.89 14.36
像高 13.66 13.66 13.66
レンズ全長 97.50 112.27 127.21
BF 35.50 47.07 60.50

d 4 2.00 15.36 22.39
d10 13.95 5.78 1.52
d15 3.75 1.76 0.50
d19 0.50 12.07 25.50
d20 35.00 35.00 35.00

入射瞳位置 23.59 43.27 55.15
射出瞳位置 -34.18 -38.22 -47.91
前側主点位置 37.16 61.48 74.17
後側主点位置 16.46 1.00 -18.35

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離 レンズ構成長 前側主点位置 後側主点位置
1 1 106.72 9.04 0.40 -5.27
2 5 -15.36 12.73 2.82 -7.58
3 11 122.72 8.63 -14.04 -19.34
4 16 24.41 11.90 2.33 -6.64
5 20 ∞ 0.00 0.00 -0.00

単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 63.02
2 3 -147.02
3 5 -23.89
4 7 -17.95
5 9 27.49
6 12 37.29
7 14 -45.37
8 16 22.41
9 18 -223.89

（数値実施例２）
単位 mm

面データ
面番号 r d nd vd 有効径
1 ∞ 1.50 46.73
2 71.413 5.32 1.77250 49.6 39.62
3 -207.518 1.30 1.84666 23.8 37.78
4 481.571 (可変) 35.20
5 26.178 1.00 1.77250 49.6 23.00
6 10.526 7.76 17.56
7* -20.596 0.71 1.53500 56.0 15.84
8 15.833 0.29 14.79
9 15.819 3.62 1.60700 27.0 14.85
10* -154.734 (可変) 14.40
11(絞り) ∞ 0.99 10.86
12* 29.846 1.80 1.58313 59.4 11.25
13 -89.650 5.22 11.28
14 -26.581 0.70 1.84666 23.8 11.14
15 -83.987 (可変) 11.33
16 20.363 5.42 1.49700 81.5 12.31
17 -16.708 0.69 1.73647 53.4 12.39
18 -22.272 4.60 12.74
19 -58.066 1.16 1.58306 30.2 13.83
20* -66.255 (可変) 14.14
21 ∞ (可変) 16.62
像面 ∞

非球面データ
第7面
K = 0.00000e+000 A 4= 3.49230e-005 A 6=-3.49944e-007 A 8= 3.27350e-010

第10面
K = 0.00000e+000 A 4= 1.35642e-006 A 6=-2.22847e-007 A 8= 5.42078e-010

第12面
K = 0.00000e+000 A 4=-1.46947e-005 A 6= 1.68183e-007 A 8=-7.80927e-009 A10= 9.83827e-011

第20面
K = 0.00000e+000 A 4= 6.31309e-005 A 6= 2.55353e-007 A 8= 5.50361e-010 A10=-3.64870e-012

各種データ
ズーム比 2.88
広角 中間 望遠
焦点距離 18.55 34.00 53.35
Fナンバー 3.55 4.60 5.85
画角 36.36 21.89 14.36
像高 13.66 13.66 13.66
レンズ全長 97.50 113.37 129.36
BF 35.49 47.49 61.37

d 4 2.00 16.23 23.92
d10 14.56 6.00 1.49
d15 3.37 1.56 0.49
d20 0.50 12.49 26.37
d21 35.00 35.00 35.00

入射瞳位置 22.61 42.94 55.67
射出瞳位置 -31.77 -37.74 -48.72
前側主点位置 36.01 61.05 75.02
後側主点位置 16.44 1.00 -18.34

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離 レンズ構成長 前側主点位置 後側主点位置
1 1 113.85 8.12 0.64 -4.53
2 5 -15.82 13.38 2.49 -8.57
3 11 132.30 8.71 -15.63 -20.78
4 16 24.86 11.87 1.94 -7.65
5 21 ∞ 0.00 0.00 -0.00

単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 69.35
2 3 -171.14
3 5 -23.44
4 7 -16.62
5 9 23.84
6 12 38.61
7 14 -46.19
8 16 19.41
9 17 -95.86
10 19 -850.05

（数値実施例３）
単位 mm

面データ
面番号 r d nd vd 有効径
1 ∞ 1.50 50.03
2 81.968 5.24 1.77250 49.6 41.86
3 -212.963 1.30 1.84666 23.8 39.97
4 468.942 (可変) 37.06
5 26.615 1.00 1.77250 49.6 23.00
6 9.304 6.65 16.51
7* -54.945 0.71 1.53500 56.0 15.26
8 20.425 0.50 14.02
9 20.394 3.91 1.63500 23.9 13.83
10* -33.604 0.44 12.86
11 -20.892 0.70 1.77250 49.6 12.64
12 -119.841 (可変) 12.13
13(絞り) ∞ 1.00 9.43
14* 33.976 1.72 1.58313 59.4 9.80
15 -45.288 4.49 9.88
16 -20.335 0.70 1.84666 23.8 10.14
17 -65.217 (可変) 10.45
18 17.090 8.96 1.49700 81.5 11.77
19 -20.443 0.97 13.86
20 -52.661 1.16 1.58306 30.2 14.05
21* -67.922 (可変) 14.31
22 ∞ (可変) 16.58
像面 ∞

非球面データ
第7面
K = 0.00000e+000 A 4= 5.06490e-005 A 6=-6.29148e-009 A 8=-6.36466e-009

第10面
K = 0.00000e+000 A 4=-2.36038e-005 A 6=-1.67426e-007 A 8=-7.77850e-009

第14面
K = 0.00000e+000 A 4=-1.74904e-005 A 6= 5.37696e-007 A 8=-2.34615e-008 A10= 3.29269e-010

第21面
K = 0.00000e+000 A 4= 8.51661e-005 A 6= 3.84870e-007 A 8= 8.86254e-010 A10= 1.44043e-011

各種データ
ズーム比 2.83
広角 中間 望遠
焦点距離 15.45 33.30 43.65
Fナンバー 3.55 5.24 5.85
画角 41.48 22.30 17.38
像高 13.66 13.66 13.66
レンズ全長 93.50 114.50 131.22
BF 35.50 55.37 61.61

d 4 2.00 14.40 26.68
d12 11.43 2.75 1.50
d17 3.63 1.04 0.50
d21 0.50 20.37 26.61
d22 35.00 35.00 35.00

入射瞳位置 20.09 35.08 56.05
射出瞳位置 -36.21 -44.32 -48.74
前側主点位置 32.19 54.40 76.94
後側主点位置 19.55 1.70 -8.65

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離 レンズ構成長 前側主点位置 後側主点位置
1 1 136.20 8.04 0.46 -4.67
2 5 -13.24 13.91 2.63 -7.92
3 13 180.44 7.91 -23.91 -27.14
4 18 21.29 11.09 2.86 -5.35
5 22 ∞ 0.00 0.00 -0.00

単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 77.22
2 3 -172.83
3 5 -18.99
4 7 -27.74
5 9 20.56
6 11 -32.86
7 14 33.56
8 16 -35.15
9 18 20.34
10 20 -413.54

数値実施例１乃至３について、数値を比較した表を表１として以下に示す。
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・・絞り、Ｆｏｃｕｓ・・フォーカシングで移動する群とその方向

Claims (12)

  1. 物体側より像側へ順に、
    正の屈折力の第１レンズ群と、
    負の屈折力の第２レンズ群と、
    正の屈折力の第３レンズ群と、
    正の屈折力の第４レンズ群と、を有し、
    ズーミングに際して前記第１レンズ群は物体側に移動するズームレンズであって、
    前記第２レンズ群は多くとも４枚のレンズで構成されており、
    前記第２レンズ群は物体から順に、負の屈折力の第１レンズと、負の屈折力の第２レンズと正の屈折力の第３レンズとを有し、
    前記第２レンズ群を構成するレンズで正の屈折力をもつレンズの屈折率のうち最小のものをｎｄｐ、負の屈折力をもつレンズの屈折率のうち最小のものをｎｄｎ、前記第２レンズ群の最も物体側に位置するレンズの物体側の面の曲率半径をｒ２１１、広角端状態での焦点距離をｆｗとするとき、
    １．５０＜ｎｄｐ＜１．６８
    １．５０＜ｎｄｎ＜１．５８
    ０．００＜ｒ２１１／ｆｗ＜６５．０
    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２レンズ群の焦点距離をｆ２、広角端状態での全系の焦点距離をｆｗとするとき、
    ０．５＜｜ｆ２｜／ｆｗ＜１．２
    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. 広角端における光学全長をＴＬＷ、前記第２レンズ群の最も物体側レンズの物体側面と光軸のとの交点と像面までの距離をＴＬ２とするとき、
    ０．５０＜ＴＬ２／ＴＬＷ＜０．９５
    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２レンズ群を構成するレンズで正の屈折力をもつレンズの比重のうち最小のものをＳＧｐとするとき、
    ０．５＜ＳＧｐ＜２．０
    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２レンズ群を構成するレンズで負の屈折力をもつレンズの比重のうち最小のものをＳＧｎとするとき、
    ０．５＜ＳＧｎ＜２．０
    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２レンズ群の最も物体側に位置するレンズの物体側の面の曲率半径をｒ２１１、 像側の面の曲率半径をｒ２１２とするとき
    ０．０＜ｒ２１１／ｒ２１２＜４．２
    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２レンズ群の全部が、光軸に対し垂直方向の成分を持つように移動して像位置を変える防振レンズ群であ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. 広角端状態で前記第１レンズ群と前記第２レンズ群のレンズ面間隔をｄ１２、広角端における光学全長をＴＬＷとするとき、
    ０．０１＜ｄ１２／ＴＬＷ＜０．０４
    なる条件式を満足することを特徴とする請求項７に記載のズームレンズ。
  9. 前記第２レンズ群の最も物体側に位置するレンズの屈折力が負であ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２レンズ群内の非球面のうち最も物体側の面が、光軸中心から周辺に行くにしたがって負の屈折力が強くなる形状であ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. 広角端状態で最も像側のレンズの像側曲面から像面までの距離をＳｋ，広角端状態での全系の焦点距離をｆｗとするとき、
    １．０＜Ｓｋ／ｆｗ＜２．５
    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. 請求項１乃至１１のいずれか１項に記載のズームレンズを有する光学機器。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2019120712A (ja) * 2017-12-28 2019-07-22 株式会社タムロン ズームレンズ及び撮像装置
US20220066163A1 (en) * 2020-09-03 2022-03-03 Changzhou Raytech Optronics Co., Ltd. Camera optical lens

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