JP2019158961A - ズームレンズ及び撮像装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 小型かつ高ズーム比で、全ズーム範囲で高い光学性能を有するズームレンズ及び撮像装置を実現すること。【解決手段】 本発明のズームレンズZLは、物体側から像側へ順に配置された、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、1つ以上のレンズ群を含む中間群ML、正の屈折力のレンズ群LP、負の屈折力のレンズ群LNからなり、広角端から望遠端へのズーミングに際して前記レンズ群LNが物体側へ移動する。このとき、広角端におけるレンズ群LPの像側のレンズ面とレンズ群LNの物体側のレンズ面との光軸上の距離LR、レンズ群LNの焦点距離fLN、レンズ群LPの焦点距離fLPを適切に定めたことを特徴とする。【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。
近年、多くのズームレンズに対して、小型かつ高ズーム比で、全ズーム範囲で高い光学性能を有することが求められている。
特許文献1には、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、負の屈折力の第4レンズ群、正の屈折力の第5レンズ群、負の屈折力の第6レンズ群からなる、小型で高ズーム比のズームレンズが開示されている。
特開2014−228734号公報
レンズ全長を短縮するためにテレフォトタイプのレンズ配置を採用したズームレンズでは、望遠側において非点収差やコマ収差の影響が大きくなることがある。そのため、全ズーム範囲で高い光学性能を得るためには、最も像側に配置される負の屈折力のレンズ群とその物体側に隣接して配置される正の屈折力のレンズ群との間隔やそれぞれの焦点距離等を適切に設定することが重要となる。
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、小型かつ高ズーム比で、全ズーム範囲で高い光学性能を有するズームレンズを得ることを目的とする。
本発明の実施例に係るズームレンズは、複数のレンズ群を有し、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であって、前記複数のレンズ群は、物体側から像側へ順に配置された、正の屈折力の第1レンズ群、負の屈折力の第2レンズ群、1つ以上のレンズ群を含む中間群、正の屈折力のレンズ群LP、負の屈折力のレンズ群LNからなり、広角端から望遠端へのズーミングに際して前記レンズ群LNが物体側へ移動し、広角端における前記レンズ群LPの最も像側のレンズ面と前記レンズ群LNの最も物体側のレンズ面との光軸上の距離をLR、広角端における前記ズームレンズのバックフォーカスをBkw、前記レンズ群LNの焦点距離をfLN、前記レンズ群LPの焦点距離をfLPとするとき、
0.70<LR/Bkw<1.22
−1.10<fLN/fLP<−0.30
なる条件式を満たすことを特徴とする。
本発明によれば、小型かつ高ズーム比で、全ズーム範囲で高い光学性能を有するズームレンズを得ることができる。
実施例1のズームレンズの断面図である。 実施例1のズームレンズの収差図である。 実施例2のズームレンズの断面図である。 実施例2のズームレンズの収差図である。 実施例3のズームレンズの断面図である。 実施例3のズームレンズの収差図である。 実施例4のズームレンズの断面図である。 実施例4のズームレンズの収差図である。 実施例5のズームレンズの断面図である。 実施例5のズームレンズの収差図である。 実施例6のズームレンズの断面図である。 実施例6のズームレンズの収差図である。 撮像装置の構成を示す図である。
以下、本発明の実施例に係るズームレンズ及び撮像装置について、添付の図面に基づいて詳細に説明する。
[ズームレンズの実施例]
各実施例のズームレンズは、デジタルビデオカメラ、デジタルカメラ、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光学系である。図1、3、5、7、9、11に示すズームレンズの断面図において、左方が物体側(前方)であり、右方が像側(後方)である。また各断面図において、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。また、開口絞りSPは、開放Fナンバー(Fno)の光束を決定(制限)する。
無限遠物体から最至近距離物体へのフォーカシングに際して、フォーカスレンズ群は、図中の破線矢印に示すように移動する。広角端から望遠端へのズーミングに際して、各レンズ群及び開口絞りSPは、図中の実線矢印に示すように移動する。
デジタルビデオカメラやデジタルカメラなどに各実施例のズームレンズを使用する場合は、像面IPは、CCDセンサまたはCMOSセンサ等の撮像素子(光電変換素子)に相当する。銀塩フィルムカメラに各実施例のズームレンズを使用する場合は、像面IPはフィルム面に相当する。
図2、4、6、8、10、12は、各実施例のズームレンズの収差図である。球面収差図において実線はd線(波長587.6nm)、二点鎖線はg線(波長435.8nm)である。非点収差図において破線Mはメリディオナル像面、実線Sはサジタル像面である。歪曲収差はd線について示している。倍率色収差はg線について示している。ωは半画角(度)、FnoはFナンバーである。
本明細書において、「レンズ群」は、複数のレンズから構成されていてもよいし、1枚のレンズから構成されていてもよい。「広角端」はズームレンズの焦点距離が最も短くなるズーム位置を意味し、「望遠端」はズームレンズの焦点距離が最も長くなるズーム位置を意味する。「バックフォーカス」は、レンズ最終面から近軸像面までの距離を空気換算長により表記したものとする。「レンズ全長」は、ズームレンズの最前面から最終面までの光軸上の距離にバックフォーカスを加えた長さである。
各実施例のズームレンズは複数のレンズ群を有し、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。当該複数のレンズ群は、物体側から像側へ順に配置された、正の屈折力の第1レンズ群、負の屈折力の第2レンズ群、1つ以上のレンズ群を含む中間群、正の屈折力のレンズ群LP、負の屈折力のレンズ群LNからなる。さらに、広角端から望遠端へのズーミングに際してレンズ群LNが物体側へ移動する。このとき、ズームレンズは、以下の条件式(1)、(2)を満たす。
0.70<LR/Bkw<1.22 ・・・・・・(1)
−1.10<fLN/fLP<−0.30 ・・・・・・(2)
広角端におけるレンズ群LPの像側のレンズ面とレンズ群LNの物体側のレンズ面との光軸上の距離をLR(以下、間隔LRという)、広角端におけるズームレンズのバックフォーカスをBkwとする。レンズ群LNの焦点距離をfLN、レンズ群LPの焦点距離をfLPとする。
条件式(1)、(2)は、ズームレンズの小型化と、全ズーム範囲における非点収差及びコマ収差の補正を両立するための条件式である。実施例に係るズームレンズは、テレフォトタイプのレンズ配置を採用することにより、レンズ全長の短縮を図っている。さらに、第1レンズ群で生じる非点収差及びコマ収差の補正を担っているレンズ群LNを広角端から望遠端へのズーミングに際して大きく物体側に移動可能に構成している。広角端から望遠端へのズーミングに際して、軸外光束の高さが十分に低くなる位置までレンズ群LNを移動可能とすることによって、望遠端における非点収差及びコマ収差の補正を容易にしている。
さらに、レンズ群LNの物体側に隣接して配置されるレンズ群を正の屈折力のレンズ群LPとすることによって、レンズ群LNの単位移動量当たりの軸上光束の高さの変化量を大きくして、望遠端における非点収差及びコマ収差の補正効果を高めている。
以下、条件式(1)、(2)について詳述する。
条件式(1)は、広角端におけるバックフォーカスに対する間隔LRに関する。条件式(1)の下限値を下回って間隔LRが小さくなると、広角端から望遠端へのズーミングに際して、レンズ群LNを物体側に十分に移動させることができず、望遠端において非点収差及びコマ収差の補正が困難になるため好ましくない。条件式(1)の上限値を上回って間隔LRが大きくなると、広角端におけるズームレンズのレンズ全長が長くなり、ズームレンズの小型化が困難になるため好ましくない。
条件式(2)は、レンズ群LNの焦点距離とレンズ群LPの焦点距離の比に関する。条件式(2)の下限値を下回って、レンズ群LNの焦点距離が長くなり(レンズ群LNの焦点距離の絶対値が大きくなり)、レンズ群LNの屈折力が弱くなると、テレフォトタイプのパワー配置が弱まる。これにより、レンズ全長が長くなり、ズームレンズの小型化が困難になるため好ましくない。条件式(2)の上限値を上回って、レンズ群LPの焦点距離が長くなると、広角端から望遠端へのズーミングに際してレンズ群LNが移動することによる、非点収差及びコマ収差の補正効果が弱まるため好ましくない。
このようにズームレンズを構成することにより、小型で、高ズーム比で、かつ全ズーム範囲で高い光学性能を有するズームレンズを得ることができる。特に、望遠端における非点収差及びコマ収差を良好に補正することができる。
なお、好ましくは条件式(1)、(2)の数値範囲を次のように設定するとよい。
0.70<LR/Bkw<1.21 ・・・・・・(1a)
−1.09<fLN/fLP<−0.33 ・・・・・・(2a)
さらに好ましくは、条件式(1)、(2)の数値範囲を次のように設定するとよい。
0.71<LR/Bkw<1.20 ・・・・・・(1b)
−1.07<fLN/fLP<−0.35 ・・・・・・(2b)
さらに、本発明の実施例に係るズームレンズは、条件式(3)〜(8)のうち1つ以上を満たすことが好ましい。
−1.60<fLN/fw<−0.62 ・・・・・・(3)
2.00<Bkt/Bkw<4.00 ・・・・・・(4)
0.10<Bkw/fw<0.40 ・・・・・・(5)
0.40<|Ep|/fw<0.70 ・・・・・・(6)
1.50<TDw/fw<3.00 ・・・・・・(7)
1.95<ndM<2.20 ・・・・・・(8)
広角端におけるズームレンズの焦点距離をfw望遠端におけるズームレンズのバックフォーカスをBktとする。広角端において無限遠物体にフォーカスしたときの射出瞳の位置から像面までの光軸上の距離をEpとする。広角端における、レンズ全長をTDwとする。中間群は少なくとも1枚の負レンズを有し、該少なくとも1枚の負レンズのうち最も屈折率が大きい材料のd線に対する屈折率をndMとする。
条件式(3)は、レンズ群LNの焦点距離と広角端におけるズームレンズの焦点距離の比に関する。条件式(3)の下限値を下回ってレンズ群LNの焦点距離が長くなり(レンズ群LNの焦点距離の絶対値が大きくなり)、レンズ群LNの負の屈折力が弱くなると、テレフォトタイプの配置が弱まる。これにより、レンズ全長が長くなり、ズームレンズの小型化が困難になるため好ましくない。さらに、望遠側において十分に非点収差及びコマ収差を補正しようとすると、広角端から望遠端へのズーミングに際してのレンズ群LNの移動量が大きくなるため、レンズ群LNの移動スペースを確保する必要が生じ、レンズ全長が長くなるため好ましくない。条件式(3)の上限値を上回ってレンズ群LNの焦点距離が短くなり(レンズ群LNの焦点距離の絶対値が小さくなり)、レンズ群LNの負の屈折力が強くなると、広角端から望遠端へのズーミングに際してのレンズ群LNの移動量が小さくなる。そのため、ズーミングに際してのレンズ群LNを通過する光線の光軸からの高さの変化量が小さくなり、望遠側において非点収差及びコマ収差の補正が困難となるので好ましくない。
条件式(4)は、望遠端におけるバックフォーカスと広角端におけるバックフォーカスの比に関する。条件式(4)の下限値を下回って、広角端におけるバックフォーカスが長くなると、レンズ群LNの移動スペースの確保が困難になり、望遠側においてコマ収差及び非点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(4)の上限値を上回って、望遠端におけるバックフォーカスが長くなると、望遠端におけるレンズ全長が長くなるため好ましくない。
条件式(5)は、広角端におけるズームレンズの焦点距離に対する広角端におけるバックフォーカスの比に関する。条件式(5)の下限値を下回って、広角端におけるバックフォーカスが短くなると、像面に対する軸外光束の最大入射角が大きくなる。これにより、周辺光量が低下するため好ましくない。さらに、最大入射角の増大に伴い、レンズ群LNのレンズ有効径が大きくなって、ズームレンズが径方向に大型になるため好ましくない。条件式(5)の上限値を上回って広角端におけるバックフォーカスが長くなると、広角端におけるレンズ全長が長くなるため好ましくない。さらに、望遠端と広角端でのコマ収差、非点収差の補正効果の差が出しづらくなり、望遠側においてコマ収差及び非点収差を十分に補正できなくなってしまうため好ましくない。
条件式(6)は、広角端におけるズームレンズの焦点距離に対する、射出瞳の位置から像面までの光軸上の距離に関する。条件式(6)の下限値を下回って、射出瞳の位置から像面までの光軸上の距離が短くなると、像面に対する軸外光束の最大入射角が大きくなる。これにより、周辺光量が低下するため好ましくない。条件式(6)の上限値を上回って、射出瞳の位置から像面までの光軸上の距離が長くなると、レンズ全長が増大してズームレンズの小型化が困難になるため好ましくない。
条件式(7)は、広角端におけるズームレンズの焦点距離に対する広角端におけるレンズ全長の比に関する。条件式(7)の下限値を下回ってレンズ全長が短くなると、ズームレンズの各レンズ群の屈折力が強くなって像面湾曲の補正が困難になるため好ましくない。条件式(7)の上限値を上回ってレンズ全長が長くなると、ズームレンズが大型化するため好ましくない。
条件式(8)は中間群における負レンズの材料の屈折率に関し、ズームレンズの像面湾曲を適切に補正するための条件式である。第2レンズ群及びレンズ群LNでペッツバール和が負になるため、中間群においてペッツバール和を正の値とすることで、第2レンズ群及びレンズ群LNで発生する像面湾曲を補正する。このとき、条件式(8)の下限値を下回って、負レンズの材料の屈折率が小さくなると、中間群におけるペッツバール和の負の成分が大きくなりすぎて、第2レンズ群及びレンズ群LNで生じるペッツバール和の負の成分を補正しづらくなる。これにより、ズームレンズの像面湾曲の補正が困難になるため好ましくない。条件式(8)の上限値を上回って屈折率が大きくなると、光の透過率が低くなるため好ましくない。
なお、好ましくは条件式(3)〜(8)の数値範囲を次のように設定するとよい。
−1.58<fLN/fw<−0.63 ・・・・・・(3a)
2.20<Bkt/Bkw<3.95 ・・・・・・(4a)
0.13<Bkw/fw<0.38 ・・・・・・(5a)
0.43<|Ep|/fw<0.69 ・・・・・・(6a)
1.60<TDw/fw<2.80 ・・・・・・(7a)
1.97<ndM<2.15 ・・・・・・(8a)
さらに好ましくは、条件式(3)〜(8)の数値範囲を次のように設定するとよい。
−1.55<fLN/fw<−0.65 ・・・・・・(3b)
2.40<Bkt/Bkw<3.90 ・・・・・・(4b)
0.16<Bkw/fw<0.35 ・・・・・・(5b)
0.46<|Ep|/fw<0.67 ・・・・・・(6b)
1.79<TDw/fw<2.60 ・・・・・・(7b)
2.00<ndM<2.10 ・・・・・・(8b)
レンズ群LNは1枚の正レンズと1枚の負レンズを有することが好ましい。これにより、ズーミングに際して色収差の変動を低減することができる。
フォーカシングに際して、中間群に含まれるレンズ群のうち最も像側に配置されたレンズ群が移動することが好ましい。フォーカシングに際して移動させても光線の高さ変化が少ない位置に配置されたレンズ群によりフォーカシングを行うことにより、フォーカシングに際して生じる非点収差やコマ収差の変動を低減することができる。
さらに、フォーカシングに際して、レンズ群LPの最も像側のレンズ面とレンズ群LNの最も物体側のレンズ面との光軸上の距離が一定であることが好ましい。すなわち、フォーカシングに際して、レンズ群LPやレンズ群LNの全体または一部を移動させないことが好ましい。これにより、フォーカシングに際して生じる非点収差やコマ収差の変動を低減することができる。
レンズ群LNは、非球面レンズを有することが好ましい。特に、当該非球面レンズの非球面は、光軸中心からレンズ周辺に向かって正の屈折力が強くなる形状であることが好ましい。これにより、少ないレンズ枚数で球面収差や像面湾曲の補正が容易になる。
広角端から望遠端へのズーミングに際して、第1レンズ群が物体側へ移動することが好ましい。これにより、レンズ全長の短縮と変倍比の確保を両立することが容易となる。
中間群におけるペッツバール和が正の側に大きな値となるように、中間群の正レンズの数が負レンズの数よりも多くなることが好ましい。さらに、中間群が、条件式(8)の範囲内となる屈折率の材料からなる負レンズを2枚以上有することが好ましい。これにより、像面湾曲の補正効果を高めることができる。
[実施例1]
図1は実施例1のズームレンズZLの広角端における断面図であり、図2(A)は広角端において無限遠に合焦しているときのズームレンズZLの収差図であり、図2(B)は望遠端において無限遠に合焦しているときのズームレンズZLの収差図である。実施例1のズームレンズZLは、ズーム比4.03、Fナンバー4.08〜5.67である。
実施例1に係るズームレンズZLは、物体側から像側へ順に配置された、正の屈折力の第1レンズ群L1と、負の屈折力の第2レンズ群L2と、開口絞りSPと、正の屈折力の第3レンズ群L3と、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と、正の屈折力の第6レンズ群L6と、負の屈折力の第7レンズ群L7からなる。中間群MLは、第3レンズ群L3と、第4レンズ群L4と、第5レンズ群L5からなる。第6レンズ群L6がレンズ群LPであり、第7レンズ群L7がレンズ群LNである。
広角端から望遠端へのズーミングに際して、第2レンズ群L2は不動であり、第1レンズ群L1、第3レンズ群L3、第4レンズ群L4、第5レンズ群L5、第6レンズ群L6、及び第7レンズ群L7は、物体側に移動する。ズーミングに際して、第2レンズ群L2と第3レンズ群L3の間に配置された開口絞りSPは、第3レンズ群L3と同じ軌跡で移動する。無限遠物体から最至近距離物体へのフォーカシングに際して、第5レンズ群L5が像側へ移動する。
第7レンズ群L7は、正レンズp7と、正レンズp7の像側に配置された負レンズn7からなり、負レンズn7は物体側に光軸中心からレンズ周辺に向かって正の屈折力が強くなる非球面を有する。
これらの構成により、小型かつ高ズーム比で、図2の収差図に示すように全ズーム範囲で高い光学性能のズームレンズを得ることができる。
[実施例2]
図3は実施例2のズームレンズZLの広角端における断面図であり、図4(A)は広角端において無限遠に合焦しているときのズームレンズZLの収差図であり、図4(B)は望遠端において無限遠に合焦しているときのズームレンズZLの収差図である。実施例2のズームレンズZLは、ズーム比5.37、Fナンバー4.08〜5.85である。
実施例2に係るズームレンズZLは、物体側から像側へ順に配置された、正の屈折力の第1レンズ群L1と、負の屈折力の第2レンズ群L2と、開口絞りSPと、正の屈折力の第3レンズ群L3と、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と、負の屈折力の第6レンズ群L6と、正の屈折力の第7レンズ群L7と、負の屈折力の第8レンズ群L8からなる。中間群MLは、第3レンズ群L3と、第4レンズ群L4と、第5レンズ群L5と、第6レンズ群L6からなる。第7レンズ群L7がレンズ群LPであり、第8レンズ群L8がレンズ群LNである。
広角端から望遠端へのズーミングに際して、第2レンズ群L2は不動であり、第1レンズ群L1、第3レンズ群L3、第4レンズ群L4、第5レンズ群L5、第6レンズ群L6、第7レンズ群L7、及び第8レンズ群L8は、物体側に移動する。ズーミングに際して、第2レンズ群L2と第3レンズ群L3の間に配置された開口絞りSPは、第3レンズ群L3と同じ軌跡で移動する。無限遠物体から最至近距離物体へのフォーカシングに際して、第4レンズ群が物体側へ移動し、かつ、第6レンズ群L6が像側へ移動する。
第8レンズ群L8は、負レンズn8からなり、負レンズn8は物体側に光軸中心からレンズ周辺に向かって正の屈折力が強くなる非球面を有する。
これらの構成により、小型かつ高ズーム比で、図4の収差図に示すように全ズーム範囲で高い光学性能のズームレンズを得ることができる。
[実施例3]
図5は実施例3のズームレンズZLの広角端における断面図であり、図6(A)は広角端において無限遠に合焦しているときのズームレンズZLの収差図であり、図6(B)は望遠端において無限遠に合焦しているときのズームレンズZLの収差図である。実施例3のズームレンズZLは、ズーム比2.78、Fナンバー4.12〜5.88である。
実施例3に係るズームレンズZLは、物体側から像側へ順に配置された、正の屈折力の第1レンズ群L1と、負の屈折力の第2レンズ群L2と、開口絞りSPと、正の屈折力の第3レンズ群L3と、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からなる。中間群MLは、第3レンズ群L3からなる。第4レンズ群L4がレンズ群LPであり、第5レンズ群L5がレンズ群LNである。
広角端から望遠端へのズーミングに際して、第2レンズ群L2は不動であり、第1レンズ群L1、第3レンズ群L3、第4レンズ群L4、及び第5レンズ群L5は、物体側に移動する。無限遠物体から最至近距離物体へのフォーカシングに際して第3レンズ群L3が像側へ移動する。ズーミングに際して、第2レンズ群L2と第3レンズ群L3の間に配置された開口絞りSPは、第3レンズ群L3と同じ軌跡で移動する。
第5レンズ群L5は、正レンズp5と、正レンズp5の像側に配置された負レンズn5からなり、負レンズn5は物体側に光軸中心からレンズ周辺に向かって正の屈折力が強くなる非球面を有する。
これらの構成により、小型かつ高ズーム比で、図6の収差図に示すように全ズーム範囲で高い光学性能のズームレンズを得ることができる。
[実施例4]
図7は実施例4のズームレンズZLの広角端における断面図であり、図8(A)は広角端において無限遠に合焦しているときのズームレンズZLの収差図であり、図8(B)は望遠端において無限遠に合焦しているときのズームレンズZLの収差図である。実施例4のズームレンズZLは、ズーム比4.03、Fナンバー4.12〜5.88である。
実施例4に係るズームレンズZLは、物体側から像側へ順に配置された、正の屈折力の第1レンズ群L1と、負の屈折力の第2レンズ群L2と、開口絞りSPと、正の屈折力の第3レンズ群L3と、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と、負の屈折力の第6レンズ群L6からなる。中間群MLは、第3レンズ群L3と、第4レンズ群L4からなる。第5レンズ群L5がレンズ群LPであり、第6レンズ群L6がレンズ群LNである。
広角端から望遠端へのズーミングに際して、第2レンズ群L2は不動であり、第1レンズ群L1、第3レンズ群L3、第4レンズ群L4、第5レンズ群L5、及び第6レンズ群L6は、物体側に移動する。ズーミングに際して、第2レンズ群L2と第3レンズ群L3の間に配置された開口絞りSPは、第3レンズ群L3と同じ軌跡で移動する。無限遠物体から最至近距離物体へのフォーカシングに際して第4レンズ群L4が像側へ移動する。
第6レンズ群L6は、正レンズp6と、正レンズp6の像側に配置された負レンズn6からなり、負レンズn6は物体側及び像側に光軸中心からレンズ周辺に向かって正の屈折力が強くなる非球面を有する。
これらの構成により、小型かつ高ズーム比で、図8の収差図に示すように全ズーム範囲で高い光学性能のズームレンズを得ることができる。
[実施例5]
図9は実施例5のズームレンズZLの広角端における断面図であり、図10(A)は広角端において無限遠に合焦しているときのズームレンズZLの収差図であり、図10(B)は望遠端において無限遠に合焦しているときのズームレンズZLの収差図である。実施例5のズームレンズZLは、ズーム比4.03、Fナンバー4.12〜5.85である。
実施例5に係るズームレンズZLは、実施例4に係るズームレンズZLと同じレンズ構成を有し、各レンズ群の屈折力、ズーミングやフォーカシングに際しての移動量、非球面形状を示す非球面係数等が実施例4に係るズームレンズZLとは異なる。
これらの構成により、小型かつ高ズーム比で、図10の収差図に示すように全ズーム範囲で高い光学性能のズームレンズを得ることができる。
[実施例6]
図11は実施例6のズームレンズZLの広角端における断面図であり、実施例6のズームレンズZLは、ズーム比4.03、Fナンバー4.12〜5.88である。
実施例6に係るズームレンズZLは、実施例4に係るズームレンズZLと同じレンズ構成を有し、各レンズ群の屈折力、ズーミングやフォーカシングに際しての移動量、非球面形状を示す非球面係数等が実施例4に係るズームレンズZLとは異なる。
これらの構成により、小型かつ高ズーム比で、図12の収差図に示すように全ズーム範囲で高い光学性能のズームレンズを得ることができる。
[数値実施例]
以下に、実施例1〜6のそれぞれに対応する数値実施例1〜6を示す。また、数値実施例1〜6において、面番号は、物体側からの光学面の順序を示す。rは光学面の曲率半径(mm)、dは隣り合う光学面の間隔(mm)、ndとνdはそれぞれd線を基準とした光学部材の材料の屈折率、アッベ数を示す。フラウンホーファー線のg線(波長435.8nm)、F線(486.1nm)、d線(587.6nm)、C線(656.3nm)に対する材料の屈折率をそれぞれNg、NF、Nd、NCとするとき、アッベ数νdを、
νd=(Nd−1)/(NF−NC)
として表す。BFはバックフォーカスを示す。
非球面は各数値実施例中の面番号の右側に*印を付している。非球面形状は光軸方向をX軸、光軸と垂直方向をH軸、光の進行方向を正、Rを近軸曲率半径、Kを円錐定数、A4、A6、A8、A10、A12をそれぞれ非球面係数とするとき、
Figure 2019158961
で表している。非球面係数の「e−x」は10−xを意味する。
数値実施例1〜6のそれぞれにおける、条件式(1)〜(8)に対応する値を[表1]に示す。
(数値実施例1)
単位 mm
面データ
面番号 r d nd vd
1 67.572 5.31 1.59522 67.7
2 219.918 0.10
3 76.295 1.00 1.85150 40.8
4 42.830 6.85 1.49700 81.5
5 197.936 (可変)
6 85.869 1.00 1.77250 49.6
7 17.518 2.90 1.84666 23.8
8 31.124 4.04
9 -44.089 1.00 1.65160 58.5
10 -356.776 (可変)
11(絞り) ∞ 0.98
12 312.705 2.55 1.95375 32.3
13 -50.290 0.10
14 34.559 4.59 1.65100 56.2
15 -37.052 1.00 2.05090 26.9
16 106.446 (可変)
17 49.650 4.76 1.63930 44.9
18 -22.931 1.00 2.05090 26.9
19 55.522 3.67
20 67.974 4.29 1.80000 29.8
21 -31.301 (可変)
22 159.065 1.52 1.84666 23.8
23 -140.742 1.00 1.69680 55.5
24 23.059 (可変)
25 127.585 3.11 1.48749 70.2
26 -35.605 (可変)
27 -58.400 2.16 1.79952 42.2
28 -32.517 2.87
29* -22.472 1.50 1.58313 59.4
30 102.678 (可変)
像面 ∞

非球面データ
第29面
K = 0.00000e+000 A 4= 9.85427e-006 A 6= 1.11792e-008 A 8= 4.85030e-011

各種データ
ズーム比 4.03
広角 中間 望遠
焦点距離 72.00 146.00 290.00
Fナンバー 4.08 4.88 5.67
半画角(度) 16.72 8.43 4.27
像高 21.64 21.64 21.64
レンズ全長 140.00 177.20 210.00
BF 25.13 44.86 61.65

d 5 1.02 38.22 71.02
d10 20.04 10.71 1.30
d16 5.46 1.00 3.92
d21 3.96 6.17 1.00
d24 8.31 10.56 12.80
d26 18.78 8.38 1.00
d30 25.13 44.86 61.65

レンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 148.23
2 6 -37.63
3 12 44.23
4 17 58.53
5 22 -42.39
6 25 57.46
7 27 -50.26
(数値実施例2)
単位 mm
面データ
面番号 r d nd vd
1 110.607 6.69 1.59349 67.0
2 676.138 0.20
3 116.231 2.80 1.65412 39.7
4 56.774 10.97 1.43875 94.7
5 751.863 (可変)
6 61.732 4.59 1.80810 22.8
7 -393.024 1.60 2.00100 29.1
8 64.398 3.99
9 -258.591 1.20 1.80400 46.6
10 58.782 3.25
11 -55.262 1.20 1.49700 81.5
12 53.028 3.56 1.69895 30.1
13 -293.744 (可変)
14(絞り) ∞ 0.50
15 40.226 5.36 1.43875 94.7
16 -92.163 (可変)
17 -35.758 1.50 1.95375 32.3
18 -73.758 (可変)
19 -19553.792 3.34 1.80610 33.3
20 -42.416 3.69
21 129.514 5.13 1.48749 70.2
22 -30.692 1.70 2.05090 26.9
23 -162.725 0.15
24 65.343 3.31 1.58144 40.8
25 -157.395 (可変)
26 -930.227 2.71 1.56732 42.8
27 -62.928 1.20 1.76385 48.5
28 44.553 (可変)
29 135.764 1.80 1.76385 48.5
30 55.301 2.20
31 60.141 7.81 1.72047 34.7
32 -55.593 (可変)
33* -26.790 1.80 1.49700 81.5
34 -319.307 (可変)
像面 ∞

非球面データ
第33面
K =-3.37760e-001 A 4= 7.31442e-006 A 6=-1.38865e-011 A 8= 6.52604e-012 A10=-5.70419e-015

各種データ
ズーム比 5.37
広角 中間 望遠
焦点距離 72.62 168.49 389.89
Fナンバー 4.07 5.10 5.85
半画角(度) 16.59 7.32 3.18
像高 21.64 21.64 21.64
レンズ全長 187.91 236.14 268.26
BF 13.80 27.53 35.04

d 5 1.00 49.23 81.34
d13 27.93 16.31 1.61
d16 6.02 9.51 16.63
d18 11.46 7.97 0.85
d25 22.17 17.17 3.27
d28 6.93 15.88 43.28
d32 16.37 10.30 4.00
d34 13.80 27.53 35.04

レンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 171.48
2 6 -47.29
3 15 64.62
4 17 -74.20
5 19 43.91
6 26 -47.75
7 29 59.18
8 33 -58.96
(数値実施例3)
単位 mm
面データ
面番号 r d nd vd
1 42.957 4.29 1.59522 67.7
2 125.157 0.10
3 54.225 1.00 1.88300 40.8
4 28.138 5.65 1.49700 81.5
5 960.480 (可変)
6 305.380 1.00 1.88300 40.8
7 17.106 4.39 1.92119 24.0
8 41.253 3.34
9 -48.617 1.00 1.69680 55.5
10 252.236 (可変)
11(絞り) ∞ 0.10
12 71.939 2.86 1.95375 32.3
13 -66.176 0.16
14 32.145 6.18 1.56883 56.4
15 -24.865 1.39 2.05090 26.9
16 55.306 9.08
17 177.272 3.50 1.62588 35.7
18 -26.789 1.00
19 30.189 1.00 2.05090 26.9
20 18.830 3.38 1.57501 41.5
21 -257.765 5.44
22 -37.719 1.38 2.00069 25.5
23 -26.794 1.00 1.83481 42.7
24 36.515 (可変)
25 -63.946 3.07 1.62041 60.3
26 -30.356 (可変)
27 -85.733 2.78 1.71736 29.5
28 -41.215 9.27
29* -19.350 1.50 1.58313 59.4
30 -67.605 (可変)
像面 ∞

非球面データ
第29面
K = 0.00000e+000 A 4= 1.51194e-005 A 6= 4.26786e-008 A 8=-5.88749e-011 A10= 2.36320e-013 A12= 4.79315e-016

各種データ
ズーム比 2.78
広角 中間 望遠
焦点距離 72.00 100.00 200.00
Fナンバー 4.12 4.45 5.88
半画角(度) 16.72 12.21 6.17
像高 21.64 21.64 21.64
レンズ全長 140.00 149.14 160.00
BF 14.00 13.81 37.21

d 5 1.34 10.48 21.34
d10 23.29 16.46 1.79
d24 17.50 24.17 24.80
d26 10.00 10.36 1.00
d30 14.00 13.81 37.21

レンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 87.27
2 6 -28.74
3 12 36.61
4 25 90.00
5 27 -95.00
(数値実施例4)
単位 mm
面データ
面番号 r d nd vd
1 69.411 5.44 1.48749 70.2
2 290.410 0.10
3 75.531 1.00 1.88300 40.8
4 44.802 6.42 1.49700 81.5
5 239.004 (可変)
6 112.912 1.00 1.88300 40.8
7 18.311 3.78 1.92119 24.0
8 38.139 3.37
9 -53.764 1.00 1.83481 42.7
10 -167.243 (可変)
11(絞り) ∞ 0.99
12 123.962 2.49 1.95375 32.3
13 -63.797 0.56
14 27.576 5.33 1.51823 58.9
15 -30.196 1.00 2.05090 26.9
16 75.910 9.08
17 201.431 3.19 1.61340 44.3
18 -31.694 1.00
19 21.235 1.00 2.05090 26.9
20 14.887 3.15 1.54814 45.8
21 63.708 (可変)
22 80.385 2.26 1.92119 24.0
23 -35.334 1.00 1.88300 40.8
24 17.473 (可変)
25 -77.860 1.84 1.51742 52.4
26 -38.317 (可変)
27 -70.862 2.46 1.73800 32.3
28 -39.056 2.62
29* -19.204 1.50 1.58313 59.4
30* -57.658 (可変)
像面 ∞

非球面データ
第29面
K = 0.00000e+000 A 4= 1.12193e-005 A 6= 1.62755e-007 A 8=-7.69989e-010 A10= 2.57903e-012 A12=-1.66400e-015

第30面
K = 0.00000e+000 A 4=-1.03650e-005 A 6= 8.22357e-008 A 8=-4.47750e-010 A10= 1.11498e-012 A12=-7.20806e-016

各種データ
ズーム比 4.03
広角 中間 望遠
焦点距離 72.00 144.00 290.00
Fナンバー 4.12 4.80 5.88
半画角(度) 16.72 8.54 4.27
像高 21.64 21.64 21.64
レンズ全長 130.00 175.16 200.00
BF 14.00 28.54 46.98

d 5 1.16 46.32 71.16
d10 22.55 15.60 1.07
d21 5.98 4.21 1.00
d24 11.20 14.86 17.21
d26 13.53 4.06 1.01
d30 14.00 28.54 46.98

レンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 153.19
2 6 -41.02
3 12 27.83
4 22 -27.03
5 25 143.53
6 27 -89.92
(数値実施例5)
単位 mm
面データ
面番号 r d nd vd
1 69.153 5.50 1.48749 70.2
2 288.787 0.10
3 75.327 1.00 1.88300 40.8
4 44.701 6.48 1.49700 81.5
5 239.175 (可変)
6 113.705 1.00 1.88300 40.8
7 18.379 3.76 1.92119 24.0
8 38.122 3.37
9 -53.389 1.00 1.83481 42.7
10 -167.120 (可変)
11(絞り) ∞ 0.99
12 123.197 2.50 1.95375 32.3
13 -63.647 0.75
14 27.574 5.40 1.51823 58.9
15 -30.208 1.03 2.05090 26.9
16 76.155 9.08
17 200.286 3.46 1.61340 44.3
18 -31.727 1.00
19 21.246 1.00 2.05090 26.9
20 14.847 3.14 1.54814 45.8
21 63.816 (可変)
22 81.785 2.26 1.92119 24.0
23 -35.081 1.00 1.88300 40.8
24 17.412 (可変)
25 -70.255 1.62 1.51742 52.4
26 -40.424 (可変)
27 -73.913 2.59 1.73800 32.3
28 -38.371 2.81
29* -19.600 1.50 1.58313 59.4
30* -54.508 (可変)
像面 ∞

非球面データ
第29面
K = 0.00000e+000 A 4= 5.11530e-007 A 6= 1.63688e-007 A 8=-6.85378e-010 A10= 2.26741e-012 A12=-1.46573e-015

第30面
K = 0.00000e+000 A 4=-1.94143e-005 A 6= 9.86099e-008 A 8=-4.68360e-010 A10= 1.13897e-012 A12=-7.70232e-016

各種データ
ズーム比 4.03
広角 中間 望遠
焦点距離 71.98 144.00 290.00
Fナンバー 4.12 4.77 5.85
半画角(度) 16.73 8.54 4.27
像高 21.64 21.64 21.64
レンズ全長 130.00 175.18 200.00
BF 14.00 28.75 47.83

d 5 1.17 46.35 71.17
d10 22.56 15.49 1.07
d21 6.19 4.36 1.00
d24 8.00 13.58 15.47
d26 15.75 4.32 1.13
d30 14.00 28.75 47.83

レンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 152.45
2 6 -40.70
3 12 27.98
4 22 -26.76
5 25 180.66
6 27 -110.00
(数値実施例6)
単位 mm
面データ
面番号 r d nd vd
1 71.035 5.16 1.48749 70.2
2 275.090 0.10
3 81.171 1.00 1.88300 40.8
4 46.586 6.54 1.49700 81.5
5 380.384 (可変)
6 171.968 1.00 1.88300 40.8
7 18.379 3.88 1.92119 24.0
8 40.696 3.35
9 -50.175 1.00 1.83481 42.7
10 -108.651 (可変)
11(絞り) ∞ 0.99
12 166.004 2.45 1.95375 32.3
13 -61.306 0.10
14 28.122 5.19 1.51823 58.9
15 -29.747 1.00 2.05090 26.9
16 94.500 9.08
17 414.149 3.44 1.61340 44.3
18 -31.646 1.00
19 22.380 1.00 2.05090 26.9
20 15.488 3.31 1.54814 45.8
21 79.936 (可変)
22 58.201 2.28 1.92119 24.0
23 -42.307 1.00 1.88300 40.8
24 17.193 (可変)
25 -63.974 1.82 1.51742 52.4
26 -40.658 (可変)
27 -53.251 2.19 1.73800 32.3
28 -37.020 2.59
29* -18.834 1.50 1.58313 59.4
30* -49.507 (可変)
像面 ∞

非球面データ
第29面
K = 0.00000e+000 A 4= 1.14660e-005 A 6= 2.69314e-007 A 8=-1.40715e-009 A10= 3.56012e-012 A12=-1.56292e-015

第30面
K = 0.00000e+000 A 4=-9.53166e-006 A 6= 1.68149e-007 A 8=-1.01742e-009 A10= 2.44002e-012 A12=-1.95354e-015

各種データ
ズーム比 4.03
広角 中間 望遠
焦点距離 72.00 146.00 290.00
Fナンバー 4.12 4.81 5.88
半画角(度) 16.72 8.43 4.27
像高 21.64 21.64 21.64
レンズ全長 130.00 176.18 200.00
BF 12.00 29.77 46.67

d 5 1.27 47.45 71.27
d10 22.29 15.51 1.00
d21 6.08 4.00 1.00
d24 18.13 12.85 17.88
d26 9.25 5.61 1.19
d30 12.00 29.77 46.67

レンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 153.57
2 6 -41.40
3 12 28.12
4 22 -30.10
5 25 210.00
6 27 -80.00
Figure 2019158961
[撮像装置の実施例]
次に、本発明のズームレンズを撮影光学系として用いた撮像装置の実施例について図13を用いて説明する。撮像装置10は、例えば、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、放送用カメラ等の撮像素子を用いた撮像装置、または銀塩写真フィルムを用いたカメラ等の撮像装置である。
図13において、撮像装置10は、実施例1〜6で説明したズームレンズのいずれかである撮影光学系11と、撮像装置10に内蔵され且つ撮影光学系11によって形成された被写体像を受光する撮像素子(光電変換素子)12とを有する。撮像素子12は、例えばCCDセンサやCMOSセンサ等である。
このように本発明のズームレンズを各種撮像装置の撮影光学系に適用することができる。これにより、小型かつ高ズーム比で、全ズーム範囲で高い光学性能を有する撮像装置を得ることができる。
以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明のズームレンズ及び撮像装置はこれらの実施例に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。例えば、ズームレンズの一部のレンズを光軸に対して垂直方向の成分を含む方向に移動させることによって、像ぶれ補正を行ってもよい。ズーミングに際して、開口絞りSPが、隣接して配置されたレンズ群とは別の軌跡で移動してもよい。
L1 第1レンズ群
L2 第2レンズ群
ML 中間群
LP レンズ群
LN レンズ群
ZL ズームレンズ

Claims (17)

  1. 複数のレンズ群を有し、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であって、
    前記複数のレンズ群は、物体側から像側へ順に配置された、正の屈折力の第1レンズ群、負の屈折力の第2レンズ群、1つ以上のレンズ群を含む中間群、正の屈折力のレンズ群LP、負の屈折力のレンズ群LNからなり、
    広角端から望遠端へのズーミングに際して前記レンズ群LNが物体側へ移動し、
    広角端における前記レンズ群LPの最も像側のレンズ面と前記レンズ群LNの最も物体側のレンズ面との光軸上の距離をLR、広角端における前記ズームレンズのバックフォーカスをBkw、前記レンズ群LNの焦点距離をfLN、前記レンズ群LPの焦点距離をfLPとするとき、
    0.70<LR/Bkw<1.22
    −1.10<fLN/fLP<−0.30
    なる条件式を満たすことを特徴とするズームレンズ。
  2. 広角端における前記ズームレンズの焦点距離をfwとするとき、
    −1.60<fLN/fw<−0.62
    なる条件式を満たすことを特徴とする請求項1に記載のズームレンズ。
  3. 望遠端における前記ズームレンズのバックフォーカスをBktとするとき、
    2.00<Bkt/Bkw<4.00
    なる条件式を満たすことを特徴とする請求項1又は2に記載のズームレンズ。
  4. 広角端における前記ズームレンズの焦点距離をfwとするとき、
    0.10<Bkw/fw<0.40
    なる条件式を満たす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. 広角端において無限遠物体にフォーカスしたときの射出瞳の位置から像面までの光軸上の距離をEp、広角端における前記ズームレンズの焦点距離をfwとするとき、
    0.40<|Ep|/fw<0.70
    なる条件式を満たす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. 広角端における、前記ズームレンズ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TDw、広角端における前記ズームレンズの焦点距離をfwとするとき、
    1.50<TDw/fw<3.00
    なる条件式を満たす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. 前記中間群は少なくとも1枚の負レンズを有し、該少なくとも1枚の負レンズのうち最も屈折率が大きい材料のd線に対する屈折率をndMとするとき、
    1.95<ndM<2.20
    なる条件式を満たす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. 前記レンズ群LPの最も像側のレンズ面と前記レンズ群LNの最も物体側のレンズ面との光軸上の距離は、フォーカシングに際して一定であ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. フォーカシングに際して、前記中間群に含まれるレンズ群のうち最も像側に配置されたレンズ群が移動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. 前記レンズ群LNは、1枚の正レンズと1枚の負レンズを有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. 前記レンズ群LNは、非球面レンズを有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. 前記非球面レンズの非球面は、光軸中心からレンズ周辺に向かって正の屈折力が強まる形状であることを特徴とする請求項11に記載のズームレンズ。
  13. 前記ズームレンズは、前記第1レンズ群と、前記第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、負の屈折力の第5レンズ群と、前記レンズ群LPとしての第6レンズ群と、前記レンズ群LNとしての第7レンズ群からな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. 前記ズームレンズは、前記第1レンズ群と、前記第2レンズ群と、正の屈折力の第3レンズ群と、負の屈折力の第4レンズ群と、正の屈折力の第5レンズ群と、負の屈折力の第6レンズ群と、前記レンズ群LPとしての第7レンズ群と、前記レンズ群LNとしての第8レンズ群からな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。
  15. 前記ズームレンズは、前記第1レンズ群と、前記第2レンズ群と、正の屈折力の第3レンズ群と、前記レンズ群LPとしての第4レンズ群と、前記レンズ群LNとしての第5レンズ群からな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。
  16. 前記ズームレンズは、前記第1レンズ群と、前記第2レンズ群と、正の屈折力の第3レンズ群と、負の屈折力の第4レンズ群と、前記レンズ群LPとしての第5レンズ群と、前記レンズ群LNとしての第6レンズ群からな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。
  17. 請求項1乃至16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り形成された像を受光する撮像素子を有することを特徴とする撮像装置。
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