JP2019113587A - ズームレンズ及び撮像装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】高倍率で、小型に構成され、良好に収差補正された高性能のズームレンズ、及びこのズームレンズを備えた撮像装置を提供する。【解決手段】ズームレンズは、物体側から順に、正の第1レンズ群G1、負の第2レンズ群G2、正の第3レンズ群G3、負の第4レンズ群G4、負の第5レンズ群G5、正の第6レンズ群G6を備える。変倍時に隣接するレンズ群の間隔が変化する。第1レンズ群G1は、物体側から順に、負レンズ、正レンズ、正レンズからなる。遠距離から近距離への合焦時に第4レンズ群G4のみが像側へ移動する。第1レンズ群G1の最も物体側のレンズ面から像面Simまでの距離、及び第2レンズ群G2の最も物体側のレンズ面から像面Simまでの距離に関する条件式を満足する。【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、デジタルカメラ等に用いられる交換レンズにおいて、いわゆる広角領域から望遠領域までレンズを交換せずに1本のレンズで撮影可能な高倍率ズームレンズが要望されている。例えば、下記特許文献1及び特許文献2には、デジタルカメラ等に使用可能な高倍率を意識したズームレンズが記載されている。
特開2017−134302号公報 特許第6189637号明細書
レンズ交換を不要とする上記のような高倍率ズームレンズは、複数のレンズを持ち運びたくないという状況、つまり、荷物を増やしたくないという状況などに重宝されるため、小型のズームレンズが求められている。さらに近年では、ズームレンズと組み合わせて使用される撮像素子の撮像画素数が増加してきており、ズームレンズにはより高度な収差補正が求められている。
しかしながら、特許文献1に記載のズームレンズは、撮像素子のサイズを基準に換算して考えても、広角端でのレンズ全長が長く、また最も物体側の第1レンズ群のレンズ径が大きいため、小型のレンズ系を構成しにくいという問題がある。特許文献2に記載のズームレンズは、撮像素子のサイズを基準に換算して考えても、広角端でのレンズ全長及び望遠端でのレンズ全長が長く、小型のレンズ系を構成しにくいという問題がある。
上記事情に鑑み、本発明は、高倍率でありながら、小型に構成され、諸収差が良好に補正された高い光学性能を有するズームレンズ、及びこのズームレンズを備えた撮像装置を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明のズームレンズは、物体側から像側へ向かって順に、正の屈折力を有する第1レンズ群と、負の屈折力を有する第2レンズ群と、正の屈折力を有する第3レンズ群と、負の屈折力を有する第4レンズ群と、負の屈折力を有する第5レンズ群と、正の屈折力を有する第6レンズ群とからなる6つのレンズ群のみをレンズ群として備え、変倍時に隣接するレンズ群の光軸方向の間隔が変化し、第2レンズ群の最も像側のレンズ面と第4レンズ群の最も像側のレンズ面との間に絞りが配置され、第1レンズ群は、物体側から像側へ向かって順に、負レンズと、正レンズと、正レンズとからなり、合焦時に移動するレンズ群は第4レンズ群のみであり、遠距離物体から近距離物体への合焦時に第4レンズ群は像側へ移動し、望遠端での第1レンズ群の最も物体側のレンズ面から像面までの光軸上の距離をXT1、広角端での第1レンズ群の最も物体側のレンズ面から像面までの光軸上の距離をXW1、望遠端での第2レンズ群の最も物体側のレンズ面から像面までの光軸上の距離をXT2、広角端での第2レンズ群の最も物体側のレンズ面から像面までの光軸上の距離をXW2とした場合、下記条件式(1)を満足する。
2.9<(XT1−XW1)/(XT2−XW2)<5.3 (1)
本発明のズームレンズにおいては、下記条件式(1−1)を満足することが好ましい。
3.3<(XT1−XW1)/(XT2−XW2)<4.8 (1−1)
また、本発明のズームレンズにおいては、変倍時に6つのレンズ群の全てが光軸方向に移動することが好ましい。
また、本発明のズームレンズにおいては、広角端での第5レンズ群の最も像側のレンズ面と第6レンズ群の最も物体側のレンズ面との光軸上の距離をD56W、望遠端での第5レンズ群の最も像側のレンズ面と第6レンズ群の最も物体側のレンズ面との光軸上の距離をD56Tとした場合、下記条件式(2)を満足することが好ましく、下記条件式(2−1)を満足することがより好ましい。
0.03<D56W/D56T<0.2 (2)
0.05<D56W/D56T<0.15 (2−1)
また、本発明のズームレンズにおいては、広角端での第4レンズ群の最も像側のレンズ面と第5レンズ群の最も物体側のレンズ面との光軸上の距離をD45W、望遠端での第4レンズ群の最も像側のレンズ面と第5レンズ群の最も物体側のレンズ面との光軸上の距離をD45Tとした場合、下記条件式(3)を満足することが好ましく、下記条件式(3−1)を満足することがより好ましい。
0.11<D45W/D45T<0.4 (3)
0.16<D45W/D45T<0.35 (3−1)
また、本発明のズームレンズにおいては、第3レンズ群の最も像側のレンズは正レンズであり、第3レンズ群の最も像側の正レンズの焦点距離をf3r、第3レンズ群の焦点距離をf3とした場合、下記条件式(4)を満足することが好ましく、下記条件式(4−1)を満足することがより好ましい。
0.16<f3r/f3<0.4 (4)
0.2<f3r/f3<0.36 (4−1)
本発明のズームレンズにおいては、広角端での第3レンズ群の最も像側のレンズ面と第4レンズ群の最も物体側のレンズ面との光軸上の距離をD34W、望遠端での第3レンズ群の最も像側のレンズ面と第4レンズ群の最も物体側のレンズ面との光軸上の距離をD34Tとした場合、下記条件式(5)を満足することが好ましく、下記条件式(5−1)を満足することがより好ましい。
0.2<D34W/D34T<1.2 (5)
0.3<D34W/D34T<1 (5−1)
本発明のズームレンズにおいては、第3レンズ群の最も物体側のレンズは正レンズであり、第3レンズ群の最も物体側の正レンズのd線基準のアッベ数をν3fとした場合、下記条件式(6)を満足することが好ましく、下記条件式(6−1)を満足することがより好ましい。
25<ν3f<49 (6)
28<ν3f<45 (6−1)
本発明のズームレンズにおいては、第3レンズ群の最も像側のレンズは正レンズであり、第3レンズ群の最も像側の正レンズを光軸と交差する方向に移動させることにより像ぶれ補正が行われることが好ましい。
本発明のズームレンズにおいては、第6レンズ群の全てのレンズ面が像側に凸面を向けた形状であることが好ましい。
本発明のズームレンズにおいては、第3レンズ群は、物体側から像側へ向かって順に、正の屈折力を有する単レンズ、正の屈折力を有する単レンズ、負レンズと正レンズが物体側から順に接合された接合レンズ、及び正の屈折力を有する単レンズからなることが好ましい。
本発明のズームレンズにおいては、第4レンズ群は、正レンズと負レンズが物体側から順に接合された接合レンズからなることが好ましい。
本発明のズームレンズにおいては、第5レンズ群は、負の屈折力を有する単レンズからなることが好ましい。
本発明のズームレンズにおいては、第6レンズ群は、正の屈折力を有する単レンズからなることが好ましい。
本発明の撮像装置は、本発明のズームレンズを備えている。
なお、本明細書の「〜からなり」、「〜からなる」は、挙げられた構成要素以外に、実質的に屈折力を有さないレンズ、並びに、絞り、フィルタ、及びカバーガラス等のレンズ以外の光学要素、並びに、レンズフランジ、レンズバレル、撮像素子、及び手振れ補正機構等の機構部分、等が含まれていてもよいことを意図する。
なお、本明細書において、「正の屈折力を有する〜群」は、群全体として正の屈折力を有することを意味する。同様に「負の屈折力を有する〜群」は、群全体として負の屈折力を有することを意味する。「正の屈折力を有するレンズ」、「正のレンズ」、及び「正レンズ」は同義である。「負の屈折力を有するレンズ」、「負のレンズ」、及び「負レンズ」は同義である。「レンズ群」は、複数のレンズからなる構成に限らず、1枚のみのレンズからなる構成としてもよい。「単レンズ」は、接合されていない1枚のレンズを意味する。ただし、複合非球面レンズ(球面レンズと、その球面レンズ上に形成された非球面形状の膜とが一体的に構成されて、全体として1つの非球面レンズとして機能するレンズ)は、接合レンズとは見なさず、1枚のレンズとして扱う。非球面を含むレンズに関する屈折力の符号、及びレンズ面の面形状は、特に断りが無い限り、近軸領域で考えることとする。条件式で用いている「焦点距離」は、近軸焦点距離である。条件式の値は、無限遠物体に合焦した状態においてd線(波長587.6nm(ナノメートル))を基準とした場合の値である。
本発明によれば、高倍率でありながら、小型に構成され、諸収差が良好に補正された高い光学性能を有するズームレンズ、及びこのズームレンズを備えた撮像装置を提供することができる。
本発明の一実施形態に係るズームレンズ(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構成の断面図と移動軌跡を示す図である。 本発明の実施例1のズームレンズの広角端、中間焦点距離状態、及び望遠端におけるレンズ構成と光路を示す断面図である。 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構成の断面図と移動軌跡を示す図である。 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構成の断面図と移動軌跡を示す図である。 本発明の実施例4のズームレンズの広角端におけるレンズ構成の断面図と移動軌跡を示す図である。 本発明の実施例5のズームレンズの広角端におけるレンズ構成の断面図と移動軌跡を示す図である。 本発明の実施例1のズームレンズの無限遠物体合焦時の各収差図である。 本発明の実施例1のズームレンズの有限距離物体合焦時の各収差図である。 本発明の実施例2のズームレンズの無限遠物体合焦時の各収差図である。 本発明の実施例2のズームレンズの有限距離物体合焦時の各収差図である。 本発明の実施例3のズームレンズの無限遠物体合焦時の各収差図である。 本発明の実施例3のズームレンズの有限距離物体合焦時の各収差図である。 本発明の実施例4のズームレンズの無限遠物体合焦時の各収差図である。 本発明の実施例4のズームレンズの有限距離物体合焦時の各収差図である。 本発明の実施例5のズームレンズの無限遠物体合焦時の各収差図である。 本発明の実施例5のズームレンズの有限距離物体合焦時の各収差図である。 本発明の一実施形態に係る撮像装置の正面側の斜視図である。 本発明の一実施形態に係る撮像装置の背面側の斜視図である。
以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。図1に本発明の一実施形態に係るズームレンズの広角端における断面図を示し、図2にこのズームレンズの各状態における断面図と光路を示す。図1及び図2に示す例は後述の実施例1のズームレンズに対応している。図1及び図2では、紙面左側が物体側、紙面右側が像側であり、無限遠物体に合焦した状態を示している。図2では、「WIDE」と付した上段に広角端状態を示し、「MIDDLE」と付した中段に中間焦点距離状態を示し、「TELE」と付した下段に望遠端状態を示している。図2では光束として、広角端状態における軸上光束wa及び最大画角の光束wb、中間焦点距離状態における軸上光束ma及び最大画角の光束mb、望遠端状態における軸上光束ta及び最大画角の光束tbを示している。以下では主に図1を参照しながら説明する。
なお、図1では、ズームレンズが撮像装置に適用されることを想定して、ズームレンズと像面Simとの間に入射面と出射面が平行の光学部材PPが配置された例を示している。光学部材PPは、各種フィルタ、及び/又はカバーガラス等を想定した部材である。各種フィルタとは例えばローパスフィルタ、赤外線カットフィルタ、及び特定の波長域をカットするフィルタ等である。光学部材PPは屈折力を有しない部材であり、光学部材PPを省略した構成も可能である。
本実施形態のズームレンズは、光軸Zに沿って物体側から像側へ向かって順に、正の屈折力を有する第1レンズ群G1と、負の屈折力を有する第2レンズ群G2と、正の屈折力を有する第3レンズ群G3と、負の屈折力を有する第4レンズ群G4と、負の屈折力を有する第5レンズ群G5と、正の屈折力を有する第6レンズ群G6とからなる6つのレンズ群のみをレンズ群として備える。広角端から望遠端への変倍時に、隣接するレンズ群の光軸方向の間隔が全て変化する。上記構成によって、レンズ全長の短縮に有利となる。より詳しくは、上記構成によって、変倍時のレンズ群の移動量を小さくすることができ、レンズ全長を短縮することができる。また、テレセントリック性を確保したまま高倍率化するのに有利となる。特に、バックフォーカスの短いミラーレスカメラに本実施形態のズームレンズを適用した場合、これらの効果はより顕著となる。
広角端から望遠端への変倍時に、上記6つのレンズ群の全てが光軸方向に移動することが好ましい。このようにした場合は、各レンズ群の変倍作用を分散させることによってレンズ群の移動量が大きくなりすぎるのを抑制することができ、小型化に有利となる。図1の例では、広角端から望遠端への変倍時に、全てのレンズ群が互いに異なる軌跡で光軸方向に移動しており、図1では、各レンズ群の下に広角端から望遠端へ変倍する際の各レンズ群の概略的な移動軌跡を曲線状の矢印で示している。
本実施形態のズームレンズにおいては、開口絞りStは、第2レンズ群G2の最も像側のレンズ面と第4レンズ群G4の最も像側のレンズ面との間に配置される。開口絞りStをこのように配置することによってレンズの小径化に有利となる。より詳しくは、開口絞りStは、図1の例のように、第2レンズ群G2の最も像側のレンズ面と第3レンズ群G3の最も物体側のレンズ面との間に配置されることが好ましい。このようにした場合は、レンズ群とレンズ群の間に開口絞りStが位置するためレンズ群間の間隔、及び開口絞りStとレンズ群の間隔の確保に有利となり、また、物体側のレンズの小径化に有利となる。
合焦時に移動するレンズ群(以下、フォーカス群という)は、第4レンズ群G4のみであり、遠距離物体から近距離物体への合焦時に第4レンズ群G4は像側へ移動するように構成される。図1の第4レンズ群G4の下の像側方向を向く矢印は、第4レンズ群G4が無限遠物体から近距離物体への合焦時に像側へ移動することを意味する。第4レンズ群G4は、正の屈折力を有する第3レンズ群G3の像側直後のレンズ群であるから、径方向のサイズを小さくでき、軽量化しやすいので、高速な合焦に有利である。また、第4レンズ群G4をフォーカス群とすることによって、合焦時の収差変動及び画角変動を小さくすることが容易となる。
第1レンズ群G1は全体として正の屈折力を有する。最も物体側のレンズ群を正レンズ群とすることによって、レンズ全長の短縮に有利となり、小型化が容易となる。第1レンズ群G1は、物体側から像側へ向かって順に、負レンズと、正レンズと、正レンズとから構成される3枚のレンズからなる。最も物体側の負レンズによって、軸上色収差、倍率色収差、及び球面収差を補正することができる。第1レンズ群G1が有する正レンズを2枚とすることによって、球面収差の発生を抑制しつつ第1レンズ群G1の正の屈折力を確保し、レンズ全長を短縮することができる。図1の例では、第1レンズ群G1は、物体側から像側へ向かって順に、負のレンズL11、正のレンズL12、及び正のレンズL13の3枚のレンズからなる。
第2レンズ群G2は全体として負の屈折力を有する。第2レンズ群G2を負レンズ群とすることによって、第2レンズ群G2は変倍の主たる作用を担うことができる。図1の例では、第2レンズ群G2は、物体側から像側へ向かって順に、負のレンズL21、負のレンズL22、正のレンズL23、及び負のレンズL24の4枚のレンズからなる。
第3レンズ群G3は全体として正の屈折力を有する。第3レンズ群G3を正レンズ群とすることによって、第3レンズ群G3は全系の主な正の屈折作用を担うことができる。図1の例では、第3レンズ群G3は、物体側から像側へ向かって順に、正のレンズL31、正のレンズL32、負のレンズL33、正のレンズL34、及び正のレンズL35の5枚のレンズからなる。
第3レンズ群G3の最も物体側のレンズは正レンズであることが好ましい。このようにした場合は、第2レンズ群G2からの発散光束を第3レンズ群G3の最も物体側の正レンズで受けることによって、この正レンズより像側のレンズの径が拡大するのを防ぐことができ、球面収差の発生を抑えることに有効となる。
また、第3レンズ群G3の最も像側のレンズは正レンズであることが好ましい。このようにした場合は、フォーカス群である第4レンズ群G4のレンズ径を小さくするのに有利となる。
第3レンズ群G3の最も像側のレンズが正レンズである場合、第3レンズ群G3の最も像側の正レンズを光軸Zと交差する方向に移動させることにより像ぶれ補正が行われる構成とすることが好ましい。すなわち、像ぶれ補正時に移動するレンズ群(以下、防振レンズ群という)は第3レンズ群G3の最も像側の正レンズからなるように構成することが好ましい。防振レンズ群の結像倍率をβsとし、防振レンズ群より像側のレンズ群の合成結像倍率をβrとした場合、防振の敏感度は(1−βs)×βrで表される。本実施形態のズームレンズの群構成では、第3レンズ群G3の最も像側の正レンズの結像倍率が負となり、第4レンズ群G4〜第6レンズ群G6の合成結像倍率が正となりやすい傾向にある。これらのことから、第3レンズ群G3の最も像側の正レンズを防振レンズ群とすれば、防振に関する敏感度を確保するのに最適となり、像ぶれ補正時の防振レンズ群の移動量を小さくすることができる。また、これによって、像ぶれ補正時の収差変動も少なくすることができる。なお、図1の例ではレンズL35が防振レンズ群であり、図1のレンズL35の下の上下方向の両矢印は、レンズL35が防振レンズ群であることを意味する。
第3レンズ群G3は、物体側から像側へ向かって順に、正の屈折力を有する単レンズ、正の屈折力を有する単レンズ、負レンズと正レンズが物体側から順に接合された接合レンズ、及び正の屈折力を有する単レンズの5枚のレンズからなるように構成することが好ましい。このようにした場合は、レンズ径の小径化が容易となり、球面収差及び軸上色収差の発生を抑制することが容易となる。
第3レンズ群G3を上記の5枚のレンズからなる好ましい構成とした場合、より詳しくは以下の効果を奏することができる。第3レンズ群G3の物体側から1番目及び2番目の正の屈折力を有する単レンズによって、第2レンズ群G2からの発散光束をこれら2枚の正レンズで緩やかに収束光に変え、これら2枚の正レンズより像側のレンズが大径化するのを防ぎつつ、球面収差の発生を抑えることができる。第3レンズ群G3の物体側から3番目及び4番目のレンズからなる接合レンズによって、軸上色収差を補正することができ、軸上色収差による光軸方向の色にじみの補正をすることができる。第3レンズ群G3の最も像側の正レンズによって、第3レンズ群G3より像側の軸外光束が光軸Zから離れすぎないようにでき、第3レンズ群G3より像側のレンズ群のレンズ径を小さくすることができる。
第4レンズ群G4は全体として負の屈折力を有する。第4レンズ群G4を負レンズ群とすることによって、変倍による非点収差の変動を補正することができる。
第4レンズ群G4は、正レンズと負レンズが物体側から順に接合された接合レンズからなることが好ましい。このようにした場合は、倍率色収差及び軸上色収差による色にじみの合焦時の変動を抑えることができる。また、フォーカス群である第4レンズ群G4を接合レンズからなる構成とすることによって、フォーカス群の枠体を簡素化でき、合焦の高速化に有利となる。図1の例では、第4レンズ群G4は、物体側から像側へ向かって順に、正のレンズL41、及び負のレンズL42の2枚のレンズからなり、これらのレンズは接合されている。
第5レンズ群G5は全体として負の屈折力を有する。第5レンズ群G5を負レンズ群とすることによって、変倍による非点収差の変動を補正することができる。
第5レンズ群G5は、負の屈折力を有する単レンズからなることが好ましい。第5レンズ群G5のレンズ枚数が増えると、枠体及びカム機構の複雑化によって、近傍の合焦駆動系及びマウント周りの部材との干渉が生じる虞があり、これを回避しようとするとレンズが径方向に肥大化してしまう。これらの事情から、第5レンズ群G5は、1枚のレンズからなることが好ましい。図1の例では、第5レンズ群G5は、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズであるレンズL51の1枚のレンズからなる。
第6レンズ群G6は全体として正の屈折力を有する。第6レンズ群G6を正レンズ群とすることによって、周辺画角の光線の像面Simへの入射角を減じることができる。
第6レンズ群G6は、正の屈折力を有する単レンズからなることが好ましい。第6レンズ群G6のレンズ枚数が増え厚みが増すと、バックフォーカスを維持するために第2レンズ群G2の屈折力、あるいは第4レンズ群G4と第5レンズ群G5の合成屈折力を強くしなければならず、そうすると球面収差及び非点収差の変動が大きくなってしまう。これらの事情から、第6レンズ群G6は、1枚のレンズからなることが好ましい。図1の例では、第6レンズ群G6は、像側に凸面を向けた正メニスカスレンズであるレンズL61の1枚のレンズからなる。
第6レンズ群G6の全てのレンズ面は像側に凸面を向けた形状であることが好ましい。ズームレンズが撮像装置に搭載される際には、像面Simに配置される撮像素子と組み合わせて使用されることが一般的であり、その場合、第6レンズ群G6は最も撮像素子に近いレンズ群となる。像側に凹面を向けたレンズ面が撮像素子に近い面として存在すると、撮像素子近傍の部材からの反射光が再び撮像素子側に戻り迷光になることがあるため、第6レンズ群G6の全てのレンズ面を像側に凸面を向けた形状とすることによって、上記迷光の抑制に有利となる。特に、ミラーレスカメラに搭載される撮像レンズ系のようなバックフォーカスが短いレンズ系で高い効果を得ることができる。
本実施形態のズームレンズは、望遠端での第1レンズ群G1の最も物体側のレンズ面から像面Simまでの光軸上の距離をXT1、広角端での第1レンズ群G1の最も物体側のレンズ面から像面Simまでの光軸上の距離をXW1、望遠端での第2レンズ群G2の最も物体側のレンズ面から像面Simまでの光軸上の距離をXT2、広角端での第2レンズ群G2の最も物体側のレンズ面から像面Simまでの光軸上の距離をXW2とした場合、下記条件式(1)を満足する。図2に一例として、XT1、XW1、XT2、及びXW2を示す。
2.9<(XT1−XW1)/(XT2−XW2)<5.3 (1)
条件式(1)の下限以下とならないようにすることによって、第2レンズ群G2の変倍時の移動量を小さくすることができ、高倍率を確保しながら望遠端での第1レンズ群G1の開口絞りStからの距離の長大化を抑えることができるので、第1レンズ群G1のレンズ径の大径化を抑制することができる。仮に、第2レンズ群G2の変倍時の移動量が大きくなった場合に高倍率を確保しようとすると、望遠端での第1レンズ群G1の開口絞りStからの距離がさらに長くなり、第1レンズ群G1のレンズ径が大径化してしまうという不都合が生じる。なお、望遠端での第2レンズ群G2の位置が広角端での第2レンズ群G2の位置より像側になるように配置し(XT1−XW1)/(XT2−XW2)の対応値を負にするよう構成することによって上記不都合を解消することも考えられるが、そうした場合は、広角端での第2レンズ群G2の位置が開口絞りStから遠ざかるため広角端でのレンズ全長が長くなり、持ち運び時の製品長さが長くなってしまうという別の不都合が生じる。
条件式(1)の上限以上とならないようにすることによって、広角端から望遠端へ変倍する際の第1レンズ群G1の物体側への繰り出し量を抑えることができ、第1レンズ群G1のレンズ径の大径化を抑制することができる。また、第1レンズ群G1の繰り出し量を抑えることによって、長い鏡筒もしくは多段鏡筒を用いずに製品を構成することが可能になり製品サイズの小型化に有利となる。
なお、下記条件式(1−1)を満足する構成とすれば、より良好な特性とすることができる。
3.3<(XT1−XW1)/(XT2−XW2)<4.8 (1−1)
また、本実施形態のズームレンズは、広角端での第5レンズ群G5の最も像側のレンズ面と第6レンズ群G6の最も物体側のレンズ面との光軸上の距離をD56W、望遠端での第5レンズ群G5の最も像側のレンズ面と第6レンズ群G6の最も物体側のレンズ面との光軸上の距離をD56Tとした場合、下記条件式(2)を満足することが好ましい。条件式(2)の下限以下とならないようにすることによって、望遠端での第6レンズ群G6における軸外光束の高さを抑えることができるので、第6レンズ群G6を小型化することができる。また、マウント近傍の電子基板まわりのスペース確保に有利となる。条件式(2)の上限以上とならないようにすることによって、広角端でのレンズ全長を短くすることができる。なお、下記条件式(2−1)を満足する構成とすれば、より良好な特性とすることができる。
0.03<D56W/D56T<0.2 (2)
0.05<D56W/D56T<0.15 (2−1)
また、本実施形態のズームレンズは、広角端での第4レンズ群G4の最も像側のレンズ面と第5レンズ群G5の最も物体側のレンズ面との光軸上の距離をD45W、望遠端での第4レンズ群G4の最も像側のレンズ面と第5レンズ群G5の最も物体側のレンズ面との光軸上の距離をD45Tとした場合、下記条件式(3)を満足することが好ましい。条件式(3)の下限以下とならないようにすることによって、望遠端での第5レンズ群G5及び第6レンズ群G6における軸外光束の高さを抑えることができるので、第5レンズ群G5及び第6レンズ群G6を小型化することができる。また、マウント近傍の電子基板まわりのスペース確保に有利となる。条件式(3)の上限以上とならないようにすることによって、広角端でのレンズ全長を短くすることができる。なお、下記条件式(3−1)を満足する構成とすれば、より良好な特性とすることができる。
0.11<D45W/D45T<0.4 (3)
0.16<D45W/D45T<0.35 (3−1)
また、本実施形態のズームレンズにおいて、第3レンズ群G3の最も像側のレンズが正レンズであり、第3レンズ群G3の最も像側の正レンズの焦点距離をf3r、第3レンズ群G3の焦点距離をf3とした場合、下記条件式(4)を満足することが好ましい。条件式(4)の下限以下とならないようにすることによって、第3レンズ群G3の最も像側の正レンズの屈折力が強くなりすぎるのを防ぐことができ、球面収差の発生を抑えるのに有利となる。条件式(4)の上限以上とならないようにすることによって、フォーカス群である第4レンズ群G4のレンズ径を小さくするのに有利となり、合焦の高速化、及び製品外径の小型化に有利となる。なお、下記条件式(4−1)を満足する構成とすれば、より良好な特性とすることができる。
0.16<f3r/f3<0.4 (4)
0.2<f3r/f3<0.36 (4−1)
また、本実施形態のズームレンズは、広角端での第3レンズ群G3の最も像側のレンズ面と第4レンズ群G4の最も物体側のレンズ面との光軸上の距離をD34W、望遠端での第3レンズ群G3の最も像側のレンズ面と第4レンズ群G4の最も物体側のレンズ面との光軸上の距離をD34Tとした場合、下記条件式(5)を満足することが好ましい。条件式(5)の下限以下とならないようにすることによって、望遠端での第4レンズ群G4における軸外光束の高さを抑えることができるので、フォーカス群である第4レンズ群G4のレンズ径を小さくすることができ、合焦駆動系の機械部品のためのスペースの確保、合焦の高速化、及び製品外径の小型化に有利となる。条件式(5)の上限以上とならないようにすることによって、広角端でのレンズ全長を短くすることができる。なお、下記条件式(5−1)を満足する構成とすれば、より良好な特性とすることができる。
0.2<D34W/D34T<1.2 (5)
0.3<D34W/D34T<1 (5−1)
また、本実施形態のズームレンズにおいて、第3レンズ群G3の最も物体側のレンズが正レンズであり、第3レンズ群G3の最も物体側の正レンズのd線基準のアッベ数をν3fとした場合、下記条件式(6)を満足することが好ましい。条件式(6)の下限以下とならないようにすることによって、軸上色収差の補正に有利となる。条件式(6)の上限以上とならないようにすることによって、広角端と望遠端での倍率色収差の変動を抑えるのに有利となる。なお、下記条件式(6−1)を満足する構成とすれば、より良好な特性とすることができる。
25<ν3f<49 (6)
28<ν3f<45 (6−1)
なお、図1にはレンズ系と像面Simとの間に光学部材PPを配置した例を示したが、ローパスフィルタ及び/又は特定の波長域の光を遮光する各種フィルタをレンズ系と像面Simとの間に配置する代わりに、各レンズの間にこれらの各種フィルタを配置してもよく、あるいは、いずれかのレンズのレンズ面に各種フィルタと同様の作用を有するコートを施してもよい。
上述した好ましい構成及び可能な構成は、任意の組合せが可能であり、要求される仕様に応じて適宜選択的に採用されることが好ましい。本実施形態のズームレンズによれば、高倍率を確保しながら、ミラーレスカメラのような小型軽量ボディーに適した小型のレンズ系を構成しつつ、諸収差が良好に補正された高い光学性能を実現することが可能である。なお、ここでいう「高倍率」とは10倍以上を意味する。
次に、本発明のズームレンズの数値実施例について説明する。
[実施例1]
実施例1のズームレンズの断面図は図1及び図2に示されており、その図示方法は上述したとおりであるので、ここでは重複説明を一部省略する。実施例1のズームレンズは、物体側から像側へ向かって順に、正の屈折力を有する第1レンズ群G1と、負の屈折力を有する第2レンズ群G2と、開口絞りStと、正の屈折力を有する第3レンズ群G3と、負の屈折力を有する第4レンズ群G4と、負の屈折力を有する第5レンズ群G5と、正の屈折力を有する第6レンズ群G6とからなる。変倍時に、全てのレンズ群が互いに異なる軌跡で光軸方向に移動し、開口絞りStは第3レンズ群G3と一体的に移動する。第1レンズ群G1は、物体側から像側へ向かって順に、レンズL11〜L13の3枚のレンズからなり、第2レンズ群G2は、物体側から像側へ向かって順に、レンズL21〜L24の4枚のレンズからなり、第3レンズ群G3は、物体側から像側へ向かって順に、レンズL31〜L35の5枚のレンズからなり、第4レンズ群G4は、物体側から像側へ向かって順に、レンズL41〜L42の2枚のレンズからなり、第5レンズ群G5は、レンズL51の1枚のレンズからなり、第6レンズ群G6は、レンズL61の1枚のレンズからなる。フォーカス群は第4レンズ群G4からなり、遠距離物体から近距離物体への合焦時に第4レンズ群G4は像側へ移動する。防振レンズ群はレンズL35からなる。以上が実施例1のズームレンズの概要である。
実施例1のズームレンズの基本レンズデータを表1に、諸元と可変面間隔を表2に、非球面係数を表3に示す。表1において、Snの欄には最も物体側の面を第1面とし像側に向かうに従い1つずつ番号を増加させた場合の面番号を示し、Rの欄には各面の曲率半径を示し、Dの欄には各面とその像側に隣接する面との光軸上の面間隔を示す。また、Ndの欄には各構成要素のd線に対する屈折率を示し、νdの欄には各構成要素のd線基準のアッベ数を示し、θgFの欄には各構成要素のg線とF線間の部分分散比を示す。なお、あるレンズのg線とF線間の部分分散比θgFとは、g線(波長435.8nm(ナノメートル))、F線(波長486.1nm(ナノメートル))、及びC線(波長656.3nm(ナノメートル))に対するそのレンズの屈折率をそれぞれNg、NF、及びNCとした場合、θgF=(Ng−NF)/(NF−NC)で定義される。
表1では、物体側に凸面を向けた形状の面の曲率半径の符号を正、像側に凸面を向けた形状の面の曲率半径の符号を負としている。表1には開口絞りSt及び光学部材PPも合わせて示している。表1では、開口絞りStに相当する面の面番号の欄には面番号と(St)という語句を記載している。表1のDの最下欄の値は表中の最も像側の面と像面Simとの間隔である。表1では可変面間隔については、DD[ ]という記号を用い、[ ]の中にこの間隔の物体側の面番号を付してDの欄に記入している。
表2に、変倍の倍率Zr、全系の焦点距離f、FナンバーFNo.、最大全画角2ω、及び可変面間隔の値をd線基準で示す。2ωの欄の(°)は単位が度であることを意味する。表2では、広角端状態、中間焦点距離状態、及び望遠端状態の各値をそれぞれWIDE、MIDDLE、及びTELEと表記した欄に示している。表1と表2には無限遠物体に合焦した状態の各値を示す。
表1では、非球面の面番号には*印を付しており、非球面の曲率半径の欄には近軸の曲率半径の数値を記載している。表3において、Snの欄には非球面の面番号を示し、KA及びAm(m=3、4、5、…)の欄には各非球面についての非球面係数の数値を示す。表3の非球面係数の数値の「E±n」(n:整数)は「×10±n」を意味する。KA及びAmは下式で表される非球面式における非球面係数である。
Zd=C×h/{1+(1−KA×C×h1/2}+ΣAm×h
ただし、
Zd:非球面深さ(高さhの非球面上の点から、非球面頂点が接する光軸に垂直な平面に
下ろした垂線の長さ)
h:高さ(光軸からのレンズ面までの距離)
C:近軸曲率
KA、Am:非球面係数
であり、非球面式のΣはmに関する総和を意味する。
各表のデータにおいて、角度の単位としては度を用い、長さの単位としてはmm(ミリメートル)を用いているが、光学系は比例拡大又は比例縮小しても使用可能なため他の適当な単位を用いることもできる。また、以下に示す各表では所定の桁でまるめた数値を記載している。
図7に、実施例1のズームレンズの無限遠物体に合焦した状態の各収差図を示す。図7では左から順に、球面収差、非点収差、歪曲収差、及び倍率色収差を示す。図7ではWIDEと付した上段に広角端状態の収差図を示し、MIDDLEと付した中段に中間焦点距離状態の収差図を示し、TELEと付した下段に望遠端状態の収差図を示す。球面収差図では、d線、C線、F線、及びg線における収差をそれぞれ黒の実線、長破線、短破線、及び二点鎖線で示す。非点収差図では、サジタル方向のd線における収差を実線で示し、タンジェンシャル方向のd線における収差を短破線で示す。歪曲収差図ではd線における収差を実線で示す。倍率色収差図では、C線、F線、及びg線における収差をそれぞれ長破線、短破線、及び二点鎖線で示す。球面収差図のFNo.はFナンバーを意味し、その他の収差図のωは半画角を意味する。
図8に、実施例1のズームレンズの有限距離物体に合焦した状態の各収差図を示す。図8は、像面Simから1.5m(メートル)の距離の物体に合焦した状態の収差図であり、図示方法及び記号の意味は図7と同様である。
上記の実施例1に関する各データの記号、意味、記載方法、及び図示方法は、特に断りが無い限り以下の実施例においても同様であるので、以下では重複説明を省略する。
[実施例2]
実施例2のズームレンズの断面図を図3に示す。実施例2のズームレンズは実施例1のズームレンズの概要と同様の構成を有する。実施例2のズームレンズの基本レンズデータを表4に、諸元と可変面間隔を表5に、非球面係数を表6に、無限遠物体に合焦した状態の各収差図を図9に、像面Simから1.5m(メートル)の距離の物体に合焦した状態の各収差図を図10に示す。
[実施例3]
実施例3のズームレンズの断面図を図4に示す。実施例3のズームレンズは実施例1のズームレンズの概要と同様の構成を有する。実施例3のズームレンズの基本レンズデータを表7に、諸元と可変面間隔を表8に、非球面係数を表9に、無限遠物体に合焦した状態の各収差図を図11に、像面Simから1.5m(メートル)の距離の物体に合焦した状態の各収差図を図12に示す。
[実施例4]
実施例4のズームレンズの断面図を図5に示す。実施例4のズームレンズは実施例1のズームレンズの概要と同様の構成を有する。実施例4のレンズL21は複合非球面レンズである。実施例4のズームレンズの基本レンズデータを表10に、諸元と可変面間隔を表11に、非球面係数を表12に、無限遠物体に合焦した状態の各収差図を図13に、像面Simから1.5m(メートル)の距離の物体に合焦した状態の各収差図を図14に示す。
[実施例5]
実施例5のズームレンズの断面図を図6に示す。実施例5のズームレンズは実施例1のズームレンズの概要と同様の構成を有する。実施例5のレンズL21は複合非球面レンズである。実施例5のズームレンズの基本レンズデータを表13に、諸元と可変面間隔を表14に、非球面係数を表15に、無限遠物体に合焦した状態の各収差図を図15に、像面Simから1.5m(メートル)の距離の物体に合焦した状態の各収差図を図16に示す。
表16に実施例1〜5のズームレンズの条件式(1)〜(6)の対応値を示す。実施例1〜5はd線を基準波長としている。表16にはd線基準での値を示す。
以上のデータからわかるように、実施例1〜5のズームレンズは、倍率が10以上あり高倍率が確保され、小型に構成され、変倍全域及び遠景から近景までの撮影に関して諸収差が良好に補正されて高い光学性能を実現している。
次に、本発明の実施形態に係る撮像装置について説明する。図17及び図18に本発明の一実施形態に係る撮像装置であるカメラ30の外観図を示す。図17はカメラ30を正面側から見た斜視図を示し、図18はカメラ30を背面側から見た斜視図を示す。カメラ30は、交換レンズ20が取り外し自在に装着される、ミラーレスタイプのデジタルカメラである。交換レンズ20は、鏡筒内に収納された本発明の実施形態に係るズームレンズ1を含んで構成されている。
このカメラ30はカメラボディ31を備え、カメラボディ31の上面にはシャッターボタン32、及び電源ボタン33が設けられている。またカメラボディ31の背面には、操作部34、操作部35、及び表示部36が設けられている。表示部36は、撮像された画像及び撮像される前の画角内にある画像を表示する。
カメラボディ31の前面中央部には、撮影対象からの光が入射する撮影開口が設けられ、その撮影開口に対応する位置にマウント37が設けられ、マウント37を介して交換レンズ20がカメラボディ31に装着される。
カメラボディ31内には、交換レンズ20によって形成された被写体像に応じた撮像信号を出力するCCD(Charge Coupled Device)又はCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)等の撮像素子、その撮像素子から出力された撮像信号を処理して画像を生成する信号処理回路、及びその生成された画像を記録するための記録媒体等が設けられている。このカメラ30では、シャッターボタン32を押すことにより静止画又は動画の撮影が可能であり、この撮影で得られた画像データが上記記録媒体に記録される。
以上、実施形態及び実施例を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施形態及び実施例に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、各レンズの曲率半径、面間隔、屈折率、アッベ数、及び非球面係数等は、上記各数値実施例で示した値に限定されず、他の値をとり得る。
また、本発明の実施形態に係る撮像装置についても、上記例に限定されず、例えば、ノンレフレックス方式以外のカメラ、フィルムカメラ、ビデオカメラ、映画撮影用カメラ、及び放送用カメラ等、種々の態様とすることができる。
1 ズームレンズ
20 交換レンズ
30 カメラ
31 カメラボディ
32 シャッターボタン
33 電源ボタン
34、35 操作部
36 表示部
37 マウント
G1 第1レンズ群
G2 第2レンズ群
G3 第3レンズ群
G4 第4レンズ群
G5 第5レンズ群
G6 第6レンズ群
L11〜L13、L21〜L24、L31〜L35、L41〜L42、L51、L61 レンズ
ma、ta、wa 軸上光束
mb、tb、wb 最大画角の光束
PP 光学部材
Sim 像面
St 開口絞り
XT1 望遠端での第1レンズ群の最も物体側のレンズ面から像面までの光軸上の距離
XT2 望遠端での第2レンズ群の最も物体側のレンズ面から像面までの光軸上の距離
XW1 広角端での第1レンズ群の最も物体側のレンズ面から像面までの光軸上の距離
XW2 広角端での第2レンズ群の最も物体側のレンズ面から像面までの光軸上の距離
Z 光軸

Claims (20)

  1. 物体側から像側へ向かって順に、正の屈折力を有する第1レンズ群と、負の屈折力を有する第2レンズ群と、正の屈折力を有する第3レンズ群と、負の屈折力を有する第4レンズ群と、負の屈折力を有する第5レンズ群と、正の屈折力を有する第6レンズ群とからなる6つのレンズ群のみをレンズ群として備え、
    変倍時に隣接するレンズ群の光軸方向の間隔が変化し、
    前記第2レンズ群の最も像側のレンズ面と前記第4レンズ群の最も像側のレンズ面との間に絞りが配置され、
    前記第1レンズ群は、物体側から像側へ向かって順に、負レンズと、正レンズと、正レンズとからなり、
    合焦時に移動するレンズ群は前記第4レンズ群のみであり、遠距離物体から近距離物体への合焦時に前記第4レンズ群は像側へ移動し、
    望遠端での前記第1レンズ群の最も物体側のレンズ面から像面までの光軸上の距離をXT1、
    広角端での前記第1レンズ群の最も物体側のレンズ面から像面までの光軸上の距離をXW1、
    望遠端での前記第2レンズ群の最も物体側のレンズ面から像面までの光軸上の距離をXT2、
    広角端での前記第2レンズ群の最も物体側のレンズ面から像面までの光軸上の距離をXW2とした場合、
    2.9<(XT1−XW1)/(XT2−XW2)<5.3 (1)
    で表される条件式(1)を満足するズームレンズ。
  2. 変倍時に前記6つのレンズ群の全てが光軸方向に移動する請求項1に記載のズームレンズ。
  3. 広角端での前記第5レンズ群の最も像側のレンズ面と前記第6レンズ群の最も物体側のレンズ面との光軸上の距離をD56W、
    望遠端での前記第5レンズ群の最も像側のレンズ面と前記第6レンズ群の最も物体側のレンズ面との光軸上の距離をD56Tとした場合、
    0.03<D56W/D56T<0.2 (2)
    で表される条件式(2)を満足する請求項1又は2に記載のズームレンズ。
  4. 広角端での前記第4レンズ群の最も像側のレンズ面と前記第5レンズ群の最も物体側のレンズ面との光軸上の距離をD45W、
    望遠端での前記第4レンズ群の最も像側のレンズ面と前記第5レンズ群の最も物体側のレンズ面との光軸上の距離をD45Tとした場合、
    0.11<D45W/D45T<0.4 (3)
    で表される条件式(3)を満足する請求項1から3のいずれか1項に記載のズームレンズ。
  5. 前記第3レンズ群の最も像側のレンズは正レンズであり、
    前記第3レンズ群の最も像側の前記正レンズの焦点距離をf3r、
    前記第3レンズ群の焦点距離をf3とした場合、
    0.16<f3r/f3<0.4 (4)
    で表される条件式(4)を満足する請求項1から4のいずれか1項に記載のズームレンズ。
  6. 広角端での前記第3レンズ群の最も像側のレンズ面と前記第4レンズ群の最も物体側のレンズ面との光軸上の距離をD34W、
    望遠端での前記第3レンズ群の最も像側のレンズ面と前記第4レンズ群の最も物体側のレンズ面との光軸上の距離をD34Tとした場合、
    0.2<D34W/D34T<1.2 (5)
    で表される条件式(5)を満足する請求項1から5のいずれか1項に記載のズームレンズ。
  7. 前記第3レンズ群の最も物体側のレンズは正レンズであり、
    前記第3レンズ群の最も物体側の前記正レンズのd線基準のアッベ数をν3fとした場合、
    25<ν3f<49 (6)
    で表される条件式(6)を満足する請求項1から6のいずれか1項に記載のズームレンズ。
  8. 前記第3レンズ群の最も像側のレンズは正レンズであり、
    前記第3レンズ群の最も像側の前記正レンズを光軸と交差する方向に移動させることにより像ぶれ補正が行われる請求項1から7のいずれか1項に記載のズームレンズ。
  9. 前記第6レンズ群の全てのレンズ面が像側に凸面を向けた形状である請求項1から8のいずれか1項に記載のズームレンズ。
  10. 前記第3レンズ群は、物体側から像側へ向かって順に、正の屈折力を有する単レンズ、正の屈折力を有する単レンズ、負レンズと正レンズが物体側から順に接合された接合レンズ、及び正の屈折力を有する単レンズからなる請求項1から9のいずれか1項に記載のズームレンズ。
  11. 前記第4レンズ群は、正レンズと負レンズが物体側から順に接合された接合レンズからなる請求項1から10のいずれか1項に記載のズームレンズ。
  12. 前記第5レンズ群は、負の屈折力を有する単レンズからなる請求項1から11のいずれか1項に記載のズームレンズ。
  13. 前記第6レンズ群は、正の屈折力を有する単レンズからなる請求項1から12のいずれか1項に記載のズームレンズ。
  14. 3.3<(XT1−XW1)/(XT2−XW2)<4.8 (1−1)
    で表される条件式(1−1)を満足する請求項1に記載のズームレンズ。
  15. 0.05<D56W/D56T<0.15 (2−1)
    で表される条件式(2−1)を満足する請求項3に記載のズームレンズ。
  16. 0.16<D45W/D45T<0.35 (3−1)
    で表される条件式(3−1)を満足する請求項4に記載のズームレンズ。
  17. 0.2<f3r/f3<0.36 (4−1)
    で表される条件式(4−1)を満足する請求項5に記載のズームレンズ。
  18. 0.3<D34W/D34T<1 (5−1)
    で表される条件式(5−1)を満足する請求項6に記載のズームレンズ。
  19. 28<ν3f<45 (6−1)
    で表される条件式(6−1)を満足する請求項7に記載のズームレンズ。
  20. 請求項1から19のいずれか1項に記載のズームレンズを備えた撮像装置。
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