JP2021096485A - 変倍光学系、光学機器及び変倍光学系の製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】小型で良好な光学性能を有する変倍光学系、光学機器及び変倍光学系の製造方法を提供する。【解決手段】物体側から順に、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、正の屈折力を有する第5レンズ群G5と、を有し、広角端状態から望遠端状態への変倍時に、各レンズ群の間隔が変化し、合焦時に、第4レンズ群G4は光軸に沿って移動し、第1レンズ群G1は、1つのレンズ成分で構成されている。【選択図】図1

Description

本発明は、変倍光学系、光学機器及び変倍光学系の製造方法に関する。
従来、写真用カメラ、電子スチルカメラ、ビデオカメラ等に適した変倍光学系が提案されている(例えば、特許文献1参照)。しかしながら、特許文献1は、さらなる光学性能の向上が要望されているという課題があった。
特開2006−113572号公報
本発明の第一の態様に係る変倍光学系は、物体側から順に、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、正の屈折力を有する第5レンズ群と、を有し、広角端状態から望遠端状態への変倍時に、第1レンズ群と第2レンズ群との間隔が変化し、第2レンズ群と第3レンズ群との間隔が変化し、第3レンズ群と第4レンズ群との間隔が変化し、第4レンズ群と第5レンズ群との間隔が変化し、合焦時に、第4レンズ群は光軸に沿って移動し、第1レンズ群は、1つのレンズ成分で構成されていることを特徴とする。
また、本発明の第一の態様に係る変倍光学系の製造方法は、物体側から順に、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、正の屈折力を有する第5レンズ群と、を有する変倍光学系の製造方法であって、広角端状態から望遠端状態への変倍時に、第1レンズ群と第2レンズ群との間隔が変化し、第2レンズ群と第3レンズ群との間隔が変化し、第3レンズ群と第4レンズ群との間隔が変化し、第4レンズ群と第5レンズ群との間隔が変化するように配置し、合焦時に、第4レンズ群は光軸に沿って移動するように配置し、第1レンズ群として、1つのレンズ成分を配置することを特徴とする。
第1実施例に係る変倍光学系のレンズ構成を示す断面図である。 第1実施例に係る変倍光学系の広角端状態の諸収差図であって、(a)は無限遠合焦状態のときの諸収差図であり、(b)は無限遠合焦状態において手振れ補正を行ったときの横収差図である。 第1実施例に係る変倍光学系の中間焦点距離状態の諸収差図であって、(a)は無限遠合焦状態のときの諸収差図であり、(b)は無限遠合焦状態において手振れ補正を行ったときの横収差図である。 第1実施例に係る変倍光学系の望遠端状態の諸収差図であって、(a)は無限遠合焦状態のときの諸収差図であり、(b)は無限遠合焦状態において手振れ補正を行ったときの横収差図である。 第1実施例に係る変倍光学系の至近距離合焦状態における諸収差図であって、(a)は広角端状態のときの諸収差図であり、(b)は中間焦点距離状態のときの諸収差図であり、(c)は望遠端状態のときの諸収差図である。 第2実施例に係る変倍光学系のレンズ構成を示す断面図である。 第2実施例に係る変倍光学系の広角端状態の諸収差図であって、(a)は無限遠合焦状態のときの諸収差図であり、(b)は無限遠合焦状態において手振れ補正を行ったときの横収差図である。 第2実施例に係る変倍光学系の中間焦点距離状態の諸収差図であって、(a)は無限遠合焦状態のときの諸収差図であり、(b)は無限遠合焦状態において手振れ補正を行ったときの横収差図である。 第2実施例に係る変倍光学系の望遠端状態の諸収差図であって、(a)は無限遠合焦状態のときの諸収差図であり、(b)は無限遠合焦状態において手振れ補正を行ったときの横収差図である。 第2実施例に係る変倍光学系の至近距離合焦状態における諸収差図であって、(a)は広角端状態のときの諸収差図であり、(b)は中間焦点距離状態のときの諸収差図であり、(c)は望遠端状態のときの諸収差図である。 第3実施例に係る変倍光学系のレンズ構成を示す断面図である。 第3実施例に係る変倍光学系の広角端状態の諸収差図であって、(a)は無限遠合焦状態のときの諸収差図であり、(b)は無限遠合焦状態において手振れ補正を行ったときの横収差図である。 第3実施例に係る変倍光学系の中間焦点距離状態の諸収差図であって、(a)は無限遠合焦状態のときの諸収差図であり、(b)は無限遠合焦状態において手振れ補正を行ったときの横収差図である。 第3実施例に係る変倍光学系の望遠端状態の諸収差図であって、(a)は無限遠合焦状態のときの諸収差図であり、(b)は無限遠合焦状態において手振れ補正を行ったときの横収差図である。 第3実施例に係る変倍光学系の至近距離合焦状態における諸収差図であって、(a)は広角端状態のときの諸収差図であり、(b)は中間焦点距離状態のときの諸収差図であり、(c)は望遠端状態のときの諸収差図である。 第4実施例に係る変倍光学系のレンズ構成を示す断面図である。 第4実施例に係る変倍光学系の広角端状態の諸収差図であって、(a)は無限遠合焦状態のときの諸収差図であり、(b)は無限遠合焦状態において手振れ補正を行ったときの横収差図である。 第4実施例に係る変倍光学系の中間焦点距離状態の諸収差図であって、(a)は無限遠合焦状態のときの諸収差図であり、(b)は無限遠合焦状態において手振れ補正を行ったときの横収差図である。 第4実施例に係る変倍光学系の望遠端状態の諸収差図であって、(a)は無限遠合焦状態のときの諸収差図であり、(b)は無限遠合焦状態において手振れ補正を行ったときの横収差図である。 第4実施例に係る変倍光学系の至近距離合焦状態における諸収差図であって、(a)は広角端状態のときの諸収差図であり、(b)は中間焦点距離状態のときの諸収差図であり、(c)は望遠端状態のときの諸収差図である。 第5実施例に係る変倍光学系のレンズ構成を示す断面図である。 第5実施例に係る変倍光学系の広角端状態の諸収差図であって、(a)は無限遠合焦状態のときの諸収差図であり、(b)は無限遠合焦状態において手振れ補正を行ったときの横収差図である。 第5実施例に係る変倍光学系の中間焦点距離状態の諸収差図であって、(a)は無限遠合焦状態のときの諸収差図であり、(b)は無限遠合焦状態において手振れ補正を行ったときの横収差図である。 第5実施例に係る変倍光学系の望遠端状態の諸収差図であって、(a)は無限遠合焦状態のときの諸収差図であり、(b)は無限遠合焦状態において手振れ補正を行ったときの横収差図である。 第5実施例に係る変倍光学系の至近距離合焦状態における諸収差図であって、(a)は広角端状態のときの諸収差図であり、(b)は中間焦点距離状態のときの諸収差図であり、(c)は望遠端状態のときの諸収差図である。 第6実施例に係る変倍光学系のレンズ構成を示す断面図である。 第6実施例に係る変倍光学系の広角端状態の諸収差図であって、(a)は無限遠合焦状態のときの諸収差図であり、(b)は無限遠合焦状態において手振れ補正を行ったときの横収差図である。 第6実施例に係る変倍光学系の中間焦点距離状態の諸収差図であって、(a)は無限遠合焦状態のときの諸収差図であり、(b)は無限遠合焦状態において手振れ補正を行ったときの横収差図である。 第6実施例に係る変倍光学系の望遠端状態の諸収差図であって、(a)は無限遠合焦状態のときの諸収差図であり、(b)は無限遠合焦状態において手振れ補正を行ったときの横収差図である。 第6実施例に係る変倍光学系の至近距離合焦状態における諸収差図であって、(a)は広角端状態のときの諸収差図であり、(b)は中間焦点距離状態のときの諸収差図であり、(c)は望遠端状態のときの諸収差図である。 上記変倍光学系を搭載するカメラの断面図である。 上記変倍光学系の製造方法を説明するためのフローチャートである。
以下、好ましい実施形態について図面を参照して説明する。図1に示すように、本実施形態に係る変倍光学系ZLは、物体側から順に、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、正の屈折力を有する第5レンズ群G5と、を有し、広角端状態から望遠端状態への変倍時に、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との間隔が変化し、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3との間隔が変化し、第3レンズ群G3と第4レンズ群G4との間隔が変化し、第4レンズ群G4と第5レンズ群G5との間隔が変化する。このように、本実施形態に係る変倍光学系ZLは、正負正負正の5群構成とし、変倍時に各レンズ群の間隔が変化することで、小型で良好な光学性能を得ることができる。
また、本実施形態に係る変倍光学系ZLは、合焦時に、第4レンズ群G4が光軸に沿って移動するように構成されている。このように第4レンズ群G4で合焦を行うことにより、合焦時の像倍率変化、球面収差及び非点収差変動を抑制することができる。
また、本実施形態に係る変倍光学系ZLにおいて、第1レンズ群G1は、1つのレンズ成分で構成されていることが望ましい。このように構成することで、小型で良好な光学性能を得ることができる。
また、本実施形態に係る変倍光学系ZLは、変倍時に、第5レンズ群G5が像面Iに対して固定されていることが望ましい。変倍時に第5レンズ群G5が像面Iに対して固定であることで、レンズ群を移動させる機構を簡素化することができ、コンパクトな変倍光学系ZLにすることができる。また製造誤差感度(非点収差変動)を小さくすることができる。
また、本実施形態に係る変倍光学系ZLにおいて、第1レンズ群G1は、以下に示す条件式(1)を満足するレンズを有することが望ましい。
40.000 < νd1 (1)
但し、
νd1:第1レンズ群G1を構成するレンズの媒質のd線に対するアッベ数
条件式(1)は、第1レンズ群G1のアッベ数を規定するものである。第1レンズ群G1に、条件式(1)を満足するレンズを配置することにより、変倍時に発生する軸上色収差や倍率色収差の変動を抑制することができる。なお、この条件式(1)の効果を確実なものとするために、条件式(1)の下限値を50.000とすることが望ましい。また、条件式(1)の効果をさらに確実なものとするために、条件式(1)の下限値を60.000とすることが望ましい。
また、本実施形態に係る変倍光学系ZLは、以下に示す条件式(2)を満足することが望ましい。
2.000<f1/(d12t−d12w)<8.000 (2)
但し、
d12t:望遠端状態における第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との間隔
d12w:広角端状態における第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との間隔
f1:第1レンズ群G1の焦点距離
条件式(2)は、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との間隔の広角端状態から望遠端状態への変化量に対する第1レンズ群G1の焦点距離を規定するものである。条件式(2)の上限値を上回ると、第1レンズ群G1の移動量が小さくなったときに、変倍時の球面収差の変動を抑えられないため好ましくない。なお、この条件式(2)の効果を確実なものとするために、条件式(2)の上限値を7.600とすることが望ましい。また、この条件式(2)の効果をさらに確実なものとするために、条件式(2)の上限値を7.300とすることが望ましい。また、条件式(2)の下限値を下回ると、第1レンズ群G1の焦点距離が小さくなるため、色収差の補正が困難となり好ましくない。なお、この条件式(2)の効果を確実なものとするために、条件式(2)の下限値を2.200とすることが望ましい。また、この条件式(2)の効果をさらに確実なものとするために、条件式(2)の下限値を2.400とすることが望ましい。
また、本実施形態に係る変倍光学系ZLは、以下に示す条件式(3)を満足することが望ましい。
0.120<(d12t−d12w)2/Σ(dit−diw)2<0.900 (3)
但し、
d12t:望遠端状態における第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との間隔
d12w:広角端状態における第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との間隔
Σ(dit−diw)2:広角端状態から望遠端状態へ変倍したときの各レンズ群間の変化量の二乗和
条件式(3)は、各群間隔の広角端状態から望遠端状態への変化量に対する第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との群間隔の広角端状態から望遠端状態への変化量の関係を規定するものである。条件式(3)の上限値を上回ると、第1レンズ群G1の移動量が大きくなったときに、色収差の補正が困難になるため好ましくない。なお、この条件式(3)の効果を確実なものとするために、条件式(3)の上限値を0.800とすることが望ましい。また、この条件式(3)の効果をさらに確実なものとするために、条件式(3)の上限値を0.700とすることが望ましい。また、条件式(3)の下限値を下回ると、第1レンズ群G1の移動量が小さくなったときに、変倍時の球面収差の変動を抑えられないため好ましくない。なお、この条件式(3)の効果を確実なものとするために、条件式(3)の下限値を0.140とすることが望ましい。また、この条件式(3)の効果をさらに確実なものとするために、条件式(3)の下限値を0.150とすることが望ましい。
また、本実施形態に係る変倍光学系ZLは、以下に示す条件式(4)を満足することが望ましい。
0.800 < f5/f1 < 4.100 (4)
但し、
f5:第5レンズ群G5の焦点距離
f1:第1レンズ群G1の焦点距離
条件式(4)は、第5レンズ群G5の焦点距離に対する第1レンズ群G1の焦点距離を規定するものである。条件式(4)の上限値を上回ると、第1レンズ群G1の焦点距離が小さくなり、色収差の補正が困難となるため好ましくない。なお、この条件式(4)の効果を確実なものとするために、条件式(4)の上限値を3.750とすることが望ましい。また、この条件式(4)の効果をさらに確実なものとするために、条件式(4)の上限値を3.400とすることが望ましい。また、条件式(4)の下限値を下回ると、第1レンズ群G1の焦点距離が大きくなり、望遠端状態における全長が大きくなるため、小型な光学系を実現できなくなる。また、変倍時の球面収差や非点収差の変動を抑えられないため好ましくない。なお、この条件式(4)の効果を確実なものとするために、条件式(4)の下限値を1.000とすることが望ましい。また、この条件式(4)の効果をさらに確実なものとするために、条件式(4)の下限値を1.400とすることが望ましい。
また、本実施形態に係る変倍光学系ZLは、以下に示す条件式(5)を満足することが望ましい。
0.400 < (−f4)/f1 < 3.000 (5)
但し、
f4:第4レンズ群G4の焦点距離
f1:第1レンズ群G1の焦点距離
条件式(5)は、合焦レンズ群である第4レンズ群G4の焦点距離に対する第1レンズ群G1の焦点距離を規定するものである。条件式(5)の上限値を上回ると、合焦時の球面収差や非点収差の変動を抑えられないため好ましくない。なお、この条件式(5)の効果を確実なものとするために、条件式(5)の上限値を2.500とすることが望ましい。また、この条件式(5)の効果をさらに確実なものとするために、条件式(5)の上限値を2.200とすることが望ましい。また、条件式(5)の下限値を下回ると、第4レンズ群G4の屈折力が弱くなりすぎるため、合焦時の移動量が増加する。すると合焦時の球面収差や非点収差の変動を抑えられないため好ましくない。なお、この条件式(5)の効果を確実なものとするために、条件式(5)の下限値を0.500とすることが望ましい。また、この条件式(5)の効果をさらに確実なものとするために、条件式(5)の下限値を0.700とすることが望ましい。
また、本実施形態に係る変倍光学系ZLは、第5レンズ群G5が単レンズで構成されていることが望ましい。このように構成することで、この変倍光学系ZLの構成が簡単になり、コンパクトなレンズを実現できる。
また、本実施形態に係る変倍光学系ZLにおいて、第5レンズ群G5は、以下に示す条件式(6)を満足するレンズを有することが望ましい。
νd5 ≦ 35.000 (6)
但し、
νd5:第5レンズ群G5を構成するレンズの媒質のd線に対するアッベ数
条件式(6)は、第5レンズ群G5のアッベ数を規定するものである。この条件式(6)の上限値を上回ると、変倍時の倍率色収差変動を抑えられないため好ましくない。なお、この条件式(6)の効果を確実なものとするために、条件式(6)の上限値を30.000とすることが望ましい。また、この条件式(6)の効果をさらに確実なものとするために、条件式(6)の上限値を25.000とすることが望ましい。
また、本実施形態に係る変倍光学系ZLは、第1レンズ群G1の1つのレンズ成分が単レンズで構成されていることが望ましい。このように構成することで、この変倍光学系ZLの構成が簡単になり、より小型化を実現できる。
また、本実施形態に係る変倍光学系ZLは、以下に示す条件式(7)を満足することが望ましい。
29.00° < ωw < 60.00° (7)
但し、
ωw:広角端状態における半画角
条件式(7)は、広角端状態における最大半画角の適切な範囲を規定するものである。この条件式(7)を満足することにより、広い画角を有しつつ、コマ収差、歪曲収差、像面湾曲等の諸収差を良好に補正することができる。また、この条件式(7)の下限値を下回ると、変倍時の球面収差や色の球面収差の変動を抑えることができないため好ましくない。なお、この条件式(7)の効果を確実なものとするために、条件式(7)の下限値を32.00°とすることが望ましい。また、この条件式(7)の効果をさらに確実なものとするために、条件式(7)の下限値を35.00°とすることが望ましい。また、この条件式(7)の効果を確実なものとするために、条件式(7)の上限値を55.00°とすることが望ましい。また、この条件式(7)の効果をさらに確実なものとするために、条件式(7)の上限値を50.00°とすることが望ましい。また、この条件式(7)の効果をさらに確実なものとするために、条件式(7)の上限値を45.00°とすることが望ましい。
また、本実施形態に係る変倍光学系ZLは、以下に示す条件式(8)を満足することが望ましい。
2.50° < ωt < 22.00° (8)
但し、
ωt:望遠端状態における半画角
条件式(8)は、望遠端状態における最大半画角の適切な範囲を規定するものである。この条件式(8)を満足することにより、コマ収差、歪曲収差、像面湾曲等の諸収差を良好に補正することができる。また、この条件式(8)の下限値を下回ると、第3レンズ群G3内の最も像側及び最も物体側以外のレンズ成分(防振レンズ群Gvr)で像ぶれ補正(以下、「防振」とも呼ぶ)を行うように構成した場合に、防振時の偏心コマ収差が相対的に大きくなってしまうため好ましくない。なお、この条件式(8)の効果を確実なものとするために、条件式(8)の下限値を4.50°とすることが望ましい。また、この条件式(8)の効果をさらに確実なものとするために、条件式(8)の下限値を6.50°とすることが望ましい。また、この条件式(8)の効果を確実なものとするために、条件式(8)の上限値を20.00°とすることが望ましい。また、この条件式(8)の効果をさらに確実なものとするために、条件式(8)の上限値を18.00°とすることが望ましい。また、この条件式(8)の効果をさらに確実なものとするために、条件式(8)の上限値を16.00°とすることが望ましい。
なお、以上で説明した条件及び構成は、それぞれが上述した効果を発揮するものであり、全ての条件及び構成を満たすものに限定されることはなく、いずれかの条件又は構成、或いは、いずれかの条件又は構成の組み合わせを満たすものでも、上述した効果を得ることが可能である。
次に、本実施形態に係る変倍光学系ZLを備えた光学機器であるカメラを図31に基づいて説明する。このカメラ1は、撮影レンズ2として本実施形態に係る変倍光学系ZLを備えたレンズ交換式の所謂ミラーレスカメラである。本カメラ1において、不図示の物体(被写体)からの光は、撮影レンズ2で集光されて、不図示のOLPF(Optical low pass filter:光学ローパスフィルタ)を介して撮像部3の撮像面上に被写体像を形成する。そして、撮像部3に設けられた光電変換素子により被写体像が光電変換されて被写体の画像が生成される。この画像は、カメラ1に設けられたEVF(Electronic view finder:電子ビューファインダ)4に表示される。これにより撮影者は、EVF4を介して被写体を観察することができる。
また、撮影者によって不図示のレリーズボタンが押されると、撮像部3により光電変換された画像が不図示のメモリに記憶される。このようにして、撮影者は本カメラ1による被写体の撮影を行うことができる。なお、本実施形態では、ミラーレスカメラの例を説明したが、カメラ本体にクイックリターンミラーを有しファインダー光学系により被写体を観察する一眼レフタイプのカメラに本実施形態に係る変倍光学系ZLを搭載した場合でも、上記カメラ1と同様の効果を奏することができる。
なお、以下に記載の内容は、光学性能を損なわない範囲で適宜採用可能である。
本実施形態では、5群構成の変倍光学系ZLを示したが、以上の構成条件等は、6群、7群等の他の群構成にも適用可能である。また、最も物体側にレンズまたはレンズ群を追加した構成や、最も像面側にレンズまたはレンズ群を追加した構成でも構わない。具体的には、最も像面側に、変倍時又は合焦時に像面に対する位置を固定されたレンズ群を追加した構成が考えられる。また、レンズ群とは、変倍時又は合焦時に変化する空気間隔で分離された、少なくとも1枚のレンズを有する部分を示す。また、レンズ成分とは、単レンズ又は複数のレンズが接合された接合レンズをいう。
また、単独または複数のレンズ群、または部分レンズ群を光軸方向に移動させて、無限遠物体から近距離物体への合焦を行う合焦レンズ群としても良い。この場合、合焦レンズ群はオートフォーカスにも適用でき、オートフォーカス用の(超音波モータ等の)モータ駆動にも適している。特に、第4レンズ群G4の少なくとも一部を合焦レンズ群とし、その他のレンズは合焦時に像面に対する位置を固定とするのが好ましい。モータにかかる負荷を考慮すると、合焦レンズ群は単レンズから構成するのが好ましい。
また、レンズ群または部分レンズ群を光軸に直交方向の変位成分を持つように移動させ、または、光軸を含む面内方向に回転移動(揺動)させて、手振れによって生じる像ブレを補正する防振レンズ群としてもよい。特に、第3レンズ群G3の少なくとも一部を防振レンズ群とするのが好ましい。
また、レンズ面は、球面または平面で形成されても、非球面で形成されても構わない。レンズ面が球面または平面の場合、レンズ加工及び組立調整が容易になり、加工及び組立調整の誤差による光学性能の劣化を防げるので好ましい。また、像面がずれた場合でも描写性能の劣化が少ないので好ましい。レンズ面が非球面の場合、非球面は、研削加工による非球面、ガラスを型で非球面形状に形成したガラスモールド非球面、ガラスの表面に樹脂を非球面形状に形成した複合型非球面のいずれの非球面でも構わない。また、レンズ面は回折面としてもよく、レンズを屈折率分布型レンズ(GRINレンズ)或いはプラスチックレンズとしてもよい。
開口絞りSは、第3レンズ群G3の近傍または中に配置されるのが好ましいが、開口絞りとしての部材を設けずに、レンズの枠でその役割を代用してもよい。
さらに、各レンズ面には、フレアやゴーストを軽減し高コントラストの高い光学性能を達成するために、広い波長域で高い透過率を有する反射防止膜を施してもよい。
また、本実施形態の変倍光学系ZLは、変倍比が1.8〜10倍程度である。
以下、本実施形態に係る変倍光学系ZLの製造方法の概略を、図32を参照して説明する。まず、各レンズを配置して第1レンズ群G1、第2レンズ群G2、第3レンズ群G3、第4レンズ群G4及び第5レンズ群G5をそれぞれ準備し(ステップS100)、広角端状態から望遠端状態への変倍に際し、各レンズ群G1〜G5の間隔が変化するように配置する(ステップS200)。また、合焦時に、第4レンズ群G4が光軸に沿って移動するように配置し(ステップS300)、第1レンズ群G1として、1つのレンズ成分を配置する(ステップS400)。
具体的には、本実施形態では、例えば図1に示すように、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL11と両凸正レンズL12とを接合した接合正レンズ、及び、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL13を配置して第1レンズ群G1とし、物体側のレンズ面に樹脂層を設けて非球面が形成された負メニスカスレンズ形状の負レンズL21、両凹負レンズL22、及び、両凸正レンズL23を配置して第2レンズ群G2とし、物体側のレンズ面が非球面形状に形成された正メニスカスレンズ形状の正レンズL31、開口絞りS、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL32と物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL33とを接合した接合正レンズ、及び、両凸正レンズL34と像側のレンズ面が非球面形状に形成された、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズ形状の負レンズL35とを接合した接合正レンズを配置して第3レンズ群G3とし、像側のレンズ面が非球面形状に形成された負メニスカスレンズ形状の負レンズL41を配置して第4レンズ群G4とし、物体側及び像側のレンズ面が非球面形状に形成された物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズ形状の正レンズL51を配置して第5レンズ群G5とする。このようにして準備した各レンズ群を上述した手順で配置して変倍光学系ZLを製造する。
以上のような構成により、小型で良好な光学性能を有する変倍光学系ZL、この変倍光学系ZLを有する光学機器及び変倍光学系ZLの製造方法を提供することができる。
以下、本願の各実施例を、図面に基づいて説明する。なお、図1、図6、図11、図16、図21、及び、図26は、各実施例に係る変倍光学系ZL(ZL1〜ZL6)の構成及び屈折力配分を示す断面図である。また、これらの変倍光学系ZL1〜ZL6の断面図の下部には、広角端状態(W)から中間焦点距離状態(M)を経て望遠端状態(T)に変倍する際の各レンズ群G1〜G5の光軸に沿った移動方向が矢印で示されている。
各実施例において、非球面は、光軸に垂直な方向の高さをyとし、高さyにおける各非球面の頂点の接平面から各非球面までの光軸に沿った距離(サグ量)をS(y)とし、基準球面の曲率半径(近軸曲率半径)をrとし、円錐定数をKとし、n次の非球面係数をAnとしたとき、以下の式(a)で表される。なお、以降の実施例において、「E−n」は「×10-n」を示す。
S(y)=(y2/r)/{1+(1−K×y2/r21/2
+A4×y4+A6×y6+A8×y8+A10×y10+A12×y12 (a)
なお、各実施例において、2次の非球面係数A2は0である。また、各実施例の表中において、非球面には面番号の右側に*印を付している。
[第1実施例]
図1は、第1実施例に係る変倍光学系ZL1の構成を示す図である。この変倍光学系ZL1は、物体側から順に、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、正の屈折力を有する第5レンズ群G5と、から構成されている。
この変倍光学系ZL1において、第1レンズ群G1は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL11と物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL12とを接合した接合正レンズで構成されている。また、第2レンズ群G2は、物体側から順に、両凹負レンズL21、両凹負レンズL22、及び、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL23で構成されている。また、第3レンズ群G3は、物体側から順に、物体側のレンズ面が非球面形状に形成された両凸正レンズ形状の正レンズL31、両凸正レンズL32と物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズL33とを接合した接合正レンズ、及び、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL34と両凸正レンズL35とを接合した接合正レンズで構成されている。このように、第3レンズ群G3は、正の屈折力を有する3つのレンズ成分で構成されている。また、第4レンズ群G4は、像側のレンズ面が非球面形状に形成され、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズ形状の負レンズL41で構成されている。また、第5レンズ群G5は、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL51で構成されている。また、開口絞りSは、第3レンズ群G3の物体側(正レンズL31の物体側)に配置されている。また、正レンズL31及び負レンズL41はガラスモールド非球面レンズである。また、第1レンズ群G1は、1つのレンズ成分(接合レンズ)で構成されている。また、第5レンズ群G5は、1つのレンズ成分(単レンズ)で構成されている。
この変倍光学系ZL1は、広角端状態から望遠端状態への変倍に際し、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との間隔が増大し、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3との間隔が減少し、第3レンズ群G3と第4レンズ群G4との間隔が増大し、第4レンズ群G4と第5レンズ群G5との間隔が増大するように、第1レンズ群G1、第2レンズ群G2、第3レンズ群G3及び第4レンズ群G4が光軸に沿って移動するように構成されている。なお、開口絞りSは第3レンズ群G3と一体に移動する。また、変倍時に第5レンズ群G5は、像面に対して固定されている。
また、この変倍光学系ZL1において、無限遠から近距離物点への合焦は、第4レンズ群G4を像側に移動させることにより行うように構成されている。この第4レンズ群G4は、単レンズで構成されている。
また、この変倍光学系ZL1において、手振れ発生時の像位置の補正(防振)は、第3レンズ群G3における両凸正レンズL32と負メニスカスレンズL33とを接合した接合正レンズを防振レンズ群Gvrとし、この防振レンズ群Gvrを光軸と直交する方向の変位成分を持つように移動させることにより行う。なお、全系の焦点距離がfで、防振係数(手振れ発生時の像位置の補正での防振レンズ群Gvrの移動量に対する結像面での像移動量の比)がKのレンズで角度θの回転ぶれを補正するには、防振レンズ群Gvrを(f・tanθ)/Kだけ光軸と直交方向に移動させればよい(以降の実施例においても同様である)。この第1実施例の広角端状態においては、防振係数は0.69であり、焦点距離は10.17[mm]であるので、0.50°の回転ぶれを補正するための防振レンズ群Gvrの移動量は0.13[mm]である。また、この第1実施例の中間焦点距離状態においては、防振係数は0.86であり、焦点距離は18.17[mm]であるので、0.50°の回転ぶれを補正するための防振レンズ群Gvrの移動量は0.18[mm]である。また、この第1実施例の望遠端状態においては、防振係数は1.21であり、焦点距離は48.50[mm]であるので、0.50°の回転ぶれを補正するための防振レンズ群Gvrの移動量は0.35[mm]である。ここで、負メニスカスレンズL34と両凸正レンズL35とを接合した接合正レンズが、第3レンズ群G3の最も像側のレンズ成分G3Lに相当する。
以下の表1に、変倍光学系ZL1の諸元の値を掲げる。この表1において、全体諸元に示すfは全系の焦点距離、FNOはFナンバー、ωは半画角、Yは最大像高、TLは全長、及び、BFはバックフォーカスの値を、広角端状態、中間焦点距離状態及び望遠端状態毎に表している。ここで、全長TLは、無限合焦時の最も物体側のレンズ面(第1面)から像面Iまでの光軸上の距離を示している。また、バックフォーカスBFは、無限遠合焦時の最も像面側のレンズ面(第32面)から像面Iまでの光軸上の距離(空気換算長)を示している。また、レンズデータにおける第1欄mは、光線の進行する方向に沿った物体側からのレンズ面の順序(面番号)を、第2欄rは、各レンズ面の曲率半径を、第3欄dは、各光学面から次の光学面までの光軸上の距離(面間隔)を、第4欄nd及び第5欄νdは、d線(λ=587.6nm)に対する屈折率及びアッベ数を示している。また、曲率半径0.00000は平面を示し、空気の屈折率1.00000は省略してある。なお、レンズ群焦点距離は第1〜第5レンズ群G1〜G5の各々の始面の番号と焦点距離を示している。
ここで、以下の全ての諸元値において掲載されている焦点距離f、曲率半径r、面間隔d、その他長さの単位は一般に「mm」が使われるが、光学系は、比例拡大または比例縮小しても同等の光学性能が得られるので、これに限られるものではない。また、これらの符号の説明及び諸元表の説明は以降の実施例においても同様である。
(表1)第1実施例
[全体諸元]
広角端状態 中間焦点距離状態 望遠端状態
f = 10.17 〜 18.17 〜 48.50
FNo = 3.54 〜 4.23 〜 5.73
ω[°] = 38.1 〜 23.7 〜 9.1
Y = 6.70 〜 7.75 〜 7.97
TL = 71.638 〜 73.782 〜 93.744
BF = 12.116 〜 12.116 〜 12.116
BF(空気換算長)= 12.116 〜 12.116 〜 12.116

[レンズデータ]
m r d nd νd
物面 ∞
1 32.34508 0.900 1.75520 27.6
2 21.15371 4.896 1.62299 58.1
3 2495.21530 D3
4 -310.92005 0.900 1.72916 54.6
5 8.14844 4.237
6 -27.47484 0.900 1.51680 63.9
7 24.23307 0.100
8 14.46734 2.374 1.84666 23.8
9 41.08040 D9
10 0.00000 0.500 開口絞りS
11* 22.59721 1.859 1.62262 58.2
12 -219.49343 1.815
13 138.78758 2.736 1.65844 50.8
14 -10.05398 0.900 1.90366 31.3
15 -19.82246 2.100
16 29.47122 0.900 1.74400 44.8
17 9.09502 3.450 1.49782 82.6
18 -16.19199 D18
19 17662.68900 1.000 1.58913 61.2
20* 19.84465 D20
21 86.05770 1.837 1.72825 28.4
22 2063.41170 12.116
像面 ∞

[レンズ群焦点距離]
レンズ群 始面 焦点距離
第1レンズ群 1 59.03
第2レンズ群 4 -10.53
第3レンズ群 10 14.28
第4レンズ群 19 -33.72
第5レンズ群 21 123.27
この変倍光学系ZL1において、第11面及び第20面は非球面形状に形成されている。次の表2に、非球面のデータ、すなわち円錐定数K及び各非球面定数A4〜A12の値を示す。
(表2)
[非球面データ]
第11面 K= 1.00000e+00
A4 A6 A8 A10 A12
-7.86220e-05 4.32849e-07 -1.12684e-08 0.00000e+00 0.00000e+00
第20面 K= 1.00000e+00
A4 A6 A8 A10 A12
3.63605e-06 1.58785e-06 -1.92237e-07 5.32409e-09 0.00000e+00
この変倍光学系ZL1において、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との軸上空気間隔D3、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3との軸上空気間隔D9、第3レンズ群G3と第4レンズ群G4との軸上空気間隔D18、及び、第4レンズ群G4と第5レンズ群G5との軸上空気間隔D20は、上述したように、変倍に際して変化する。次の表3に、無限遠合焦状態及び至近合焦状態での広角端状態(W)、中間焦点距離状態(M)及び望遠端状態(T)の各焦点距離状態における可変間隔を示す。なお、D0は変倍光学系ZL1の最も物体側の面(第1面)から物体までの距離を示し、βは倍率を示す(以降の実施例においても同様である)。
(表3)
[可変間隔データ]
無限遠 至近
W M T W M T
D0 ∞ ∞ ∞ 128.36 126.22 106.26
β − − − -0.0701 -0.1212 -0.3017
f 10.17 18.17 48.50 − − −
D3 1.325 6.599 20.512 1.325 6.599 20.512
D9 18.793 9.399 2.000 18.793 9.399 2.000
D18 1.500 2.765 3.044 2.048 4.084 8.517
D20 6.500 11.498 24.668 5.952 10.179 19.195
次の表4に、この変倍光学系ZL1における各条件式対応値を示す。この表4において、f1は第1レンズ群G1の焦点距離を、f4は第4レンズ群G4の焦点距離を、f5は第5レンズ群G5の焦点距離を、νd1は第1レンズ群G1を構成するレンズの媒質のd線に対するアッベ数を、νd5は第5レンズ群G5を構成するレンズの媒質のd線に対するアッベ数を、d12tは望遠端状態における第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との間隔を、d12wは広角端状態における第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との間隔を、Σ(dit−diw)2は広角端状態から望遠端状態へ変倍したときの各レンズ群間の変化量の二乗和を、ωwは広角端状態における半画角を、ωtは望遠端状態における半画角を、それぞれ表している。この符号の説明は、以降の実施例においても同様である。
(表4)
[条件式対応値]
(1)νd1=58.1
(2)f1/(d12t−d12w)=3.077
(3)(d12t−d12w)2/Σ(dit−diw)2=0.375
(4)f5/f1=2.088
(5)(−f4)/f1=0.571
(6)νd5=28.4
(7)ωw=38.1°
(8)ωt=9.1°
このように、この変倍光学系ZL1は、上記条件式(1)〜(8)を全て満足している。
この変倍光学系ZL1の、無限遠合焦時の広角端状態、中間焦点距離状態及び望遠端状態における球面収差図、非点収差図、歪曲収差図、倍率色収差図及び横収差図を図2(a)、図3(a)、図4(a)に示し、無限遠合焦時の広角端状態、中間焦点距離状態及び望遠端状態において像ぶれ補正を行ったときの横収差図を図2(b)、図3(b)、図4(b)に示し、至近合焦時の広角端状態、中間焦点距離状態及び望遠端状態における球面収差図、非点収差図、歪曲収差図、倍率色収差図及び横収差図を図5(a)〜(c)に示す。各収差図において、FNOはFナンバー、Aは半画角(単位は[°])、NAは開口数、H0は物体高をそれぞれ示す。なお、球面収差図では最大口径に対応するFナンバー又は開口数の値を示し、非点収差図及び歪曲収差図では半画角又は物体高の最大値をそれぞれ示し、横収差図では各半画角又は各物体高の値を示す。dはd線(λ=587.6nm)、gはg線(λ=435.8nm)をそれぞれ示す。非点収差図において、実線はサジタル像面、破線はメリディオナル像面をそれぞれ示す。また、以降に示す各実施例の収差図においても、本実施例と同様の符号を用いる。これらの各収差図より、この変倍光学系ZL1は、広角端状態から望遠端状態にわたって諸収差が良好に補正されていることがわかる。
[第2実施例]
図6は、第2実施例に係る変倍光学系ZL2の構成を示す図である。この変倍光学系ZL2は、物体側から順に、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、正の屈折力を有する第5レンズ群G5と、から構成されている。
この変倍光学系ZL2において、第1レンズ群G1は、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL11で構成されている。また、第2レンズ群G2は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL21、両凹負レンズL22、及び、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL23で構成されている。また、第3レンズ群G3は、物体側から順に、物体側のレンズ面が非球面形状に形成された両凸正レンズ形状の正レンズL31、像側のレンズ面が非球面形状に形成された両凸正レンズ形状の正レンズL32、及び、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL33と両凸正レンズL34とを接合した接合正レンズで構成されている。このように、第3レンズ群G3は、正の屈折力を有する3つのレンズ成分で構成されている。また、第4レンズ群G4は、像側のレンズ面が非球面形状に形成され、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズ形状の負レンズL41で構成されている。また、第5レンズ群G5は、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズL51で構成されている。また、開口絞りSは、第3レンズ群G3の正レンズL31と正レンズL32との間に配置されている。また、正レンズL31、正レンズL32及び負レンズL41はガラスモールド非球面レンズである。また、第1レンズ群G1は、1つのレンズ成分(単レンズ)で構成されている。また、第5レンズ群G5は、1つのレンズ成分(単レンズ)で構成されている。
この変倍光学系ZL2は、広角端状態から望遠端状態への変倍に際し、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との間隔が増大し、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3との間隔が減少し、第3レンズ群G3と第4レンズ群G4との間隔が増大し、第4レンズ群G4と第5レンズ群G5との間隔が増大するように、第1レンズ群G1、第2レンズ群G2、第3レンズ群G3及び第4レンズ群G4が光軸に沿って移動するように構成されている。なお、開口絞りSは第3レンズ群G3と一体に移動する。また、変倍時に第5レンズ群G5は、像面に対して固定されている。
また、この変倍光学系ZL2において、無限遠から近距離物点への合焦は、第4レンズ群G4を像側に移動させることにより行うように構成されている。この第4レンズ群G4は、単レンズで構成されている。
また、この変倍光学系ZL2において、手振れ発生時の像位置の補正(防振)は、第3レンズ群G3における正レンズL32を防振レンズ群Gvrとし、この防振レンズ群Gvrを光軸と直交する方向の変位成分を持つように移動させることにより行う。すなわち、この変倍光学系ZL2における防振レンズ群Gvrは単レンズで構成されている。この第2実施例の広角端状態においては、防振係数は0.83であり、焦点距離は10.30[mm]であるので、0.50°の回転ぶれを補正するための防振レンズ群Gvrの移動量は0.11[mm]である。また、この第2実施例の中間焦点距離状態においては、防振係数は1.03であり、焦点距離は18.00[mm]であるので、0.50°の回転ぶれを補正するための防振レンズ群Gvrの移動量は0.15[mm]である。また、この第2実施例の望遠端状態においては、防振係数は1.30であり、焦点距離は29.10[mm]であるので、0.50°の回転ぶれを補正するための防振レンズ群Gvrの移動量は0.20[mm]である。ここで、負メニスカスレンズL33と両凸正レンズL34とを接合した接合正レンズが、第3レンズ群G3の最も像側のレンズ成分G3Lに相当する。
以下の表5に、変倍光学系ZL2の諸元の値を掲げる。
(表5)第2実施例
[全体諸元]
広角端状態 中間焦点距離状態 望遠端状態
f = 10.30 〜 18.00 〜 29.10
FNo = 3.62 〜 4.41 〜 5.50
ω[°] = 37.7 〜 23.9 〜 15.2
Y = 6.96 〜 7.83 〜 7.97
TL = 61.283 〜 64.483 〜 73.283
BF = 13.549 〜 13.549 〜 13.549
BF(空気換算長)= 13.549 〜 13.549 〜 13.549

[レンズデータ]
m r d nd νd
物面 ∞
1 35.62351 3.039 1.51680 63.9
2 324.34362 D2
3 200.00000 1.000 1.69680 55.5
4 7.70916 3.406
5 -24.82548 0.850 1.58913 61.2
6 27.31877 0.157
7 14.00000 2.054 1.84666 23.8
8 44.00332 D8
9* 33.75124 1.404 1.62263 58.2
10 -118.85028 1.500
11 0.00000 1.500 開口絞りS
12 51.48519 1.577 1.62263 58.2
13* -28.96931 1.500
14 19.70495 0.850 1.84666 23.8
15 9.59601 2.355 1.49782 82.6
16 -13.97847 D16
17 167.72851 0.850 1.58913 61.2
18* 11.10365 D18
19 -55.00000 1.992 1.84666 23.8
20 -22.59467 13.549
像面 ∞

[レンズ群焦点距離]
レンズ群 始面 焦点距離
第1レンズ群 1 77.16
第2レンズ群 3 -10.97
第3レンズ群 9 11.91
第4レンズ群 17 -20.22
第5レンズ群 19 44.05
この変倍光学系ZL2において、第9面、第13面及び第18面は非球面形状に形成されている。次の表6に、非球面のデータ、すなわち円錐定数K及び各非球面定数A4〜A12の値を示す。
(表6)
[非球面データ]
第 9面 K= 1.00000e+00
A4 A6 A8 A10 A12
-1.17196e-04 -1.66927e-06 4.54983e-08 0.00000e+00 0.00000e+00
第13面 K= 1.00000e+00
A4 A6 A8 A10 A12
3.95781e-05 -7.83445e-07 2.83596e-08 0.00000e+00 0.00000e+00
第18面 K= 1.00000e+00
A4 A6 A8 A10 A12
3.84742e-05 -3.95114e-06 2.48978e-07 -8.34383e-09 0.00000e+00
この変倍光学系ZL2において、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との軸上空気間隔D2、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3との軸上空気間隔D8、第3レンズ群G3と第4レンズ群G4との軸上空気間隔D16、及び、第4レンズ群G4と第5レンズ群G5との軸上空気間隔D18は、上述したように、変倍に際して変化する。次の表7に、無限遠合焦状態及び至近合焦状態での広角端状態(W)、中間焦点距離状態(M)及び望遠端状態(T)の各焦点距離状態における可変間隔を示す。
(表7)
[可変間隔データ]
無限遠 至近
W M T W M T
D0 ∞ ∞ ∞ 138.72 135.52 126.72
β − − − -0.0678 -0.1165 -0.1927
f 10.30 18.00 29.10 − − −
D2 1.800 7.462 12.655 1.800 7.462 12.655
D8 14.391 6.090 1.800 14.391 6.090 1.800
D16 1.500 3.314 4.791 1.835 4.143 6.489
D18 6.010 10.034 16.454 5.675 9.205 14.757
次の表8に、この変倍光学系ZL2における各条件式対応値を示す。
(表16)
[条件式対応値]
(1)νd1=63.9
(2)f1/(d12t−d12w)=7.108
(3)(d12t−d12w)2/Σ(dit−diw)2=0.297
(4)f5/f1=0.571
(5)(−f4)/f1=0.262
(6)νd5=23.8
(7)ωw=37.7°
(8)ωt=15.2°
このように、この変倍光学系ZL2は、上記条件式(1)〜(8)を全て満足している。
この変倍光学系ZL2の、無限遠合焦時の広角端状態、中間焦点距離状態及び望遠端状態における球面収差図、非点収差図、歪曲収差図、倍率色収差図及び横収差図を図7(a)、図8(a)、図9(a)に示し、無限遠合焦時の広角端状態、中間焦点距離状態及び望遠端状態において像ぶれ補正を行ったときの横収差図を図7(b)、図8(b)、図9(b)に示し、至近合焦時の広角端状態、中間焦点距離状態及び望遠端状態における球面収差図、非点収差図、歪曲収差図、倍率色収差図及び横収差図を図10(a)〜(c)に示す。これらの各収差図より、この変倍光学系ZL2は、広角端状態から望遠端状態にわたって諸収差が良好に補正されていることがわかる。
[第3実施例]
図11は、第3実施例に係る変倍光学系ZL3の構成を示す図である。この変倍光学系ZL3は、物体側から順に、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、正の屈折力を有する第5レンズ群G5と、から構成されている。
この変倍光学系ZL3において、第1レンズ群G1は、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL11で構成されている。また、第2レンズ群G2は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL21、物体側及び像側のレンズ面が非球面形状に形成された両凹負レンズ形状の負レンズL22、及び、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL23で構成されている。また、第3レンズ群G3は、物体側から順に、物体側のレンズ面が非球面形状に形成された両凸正レンズ形状の正レンズL31、像側のレンズ面が非球面形状に形成された両凸正レンズ形状の正レンズL32、及び、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL33と両凸正レンズL34とを接合した接合正レンズで構成されている。このように、第3レンズ群G3は、正の屈折力を有する3つのレンズ成分で構成されている。また、第4レンズ群G4は、像側のレンズ面が非球面形状に形成され、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズ形状の負レンズL41で構成されている。また、第5レンズ群G5は、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズL51で構成されている。また、開口絞りSは、第3レンズ群G3の正レンズL31と正レンズL32との間に配置されている。また、負レンズL22、正レンズL31、正レンズL32及び負レンズL41はガラスモールド非球面レンズである。また、第1レンズ群G1は、1つのレンズ成分(単レンズ)で構成されている。また、第5レンズ群G5は、1つのレンズ成分(単レンズ)で構成されている。
この変倍光学系ZL3は、広角端状態から望遠端状態への変倍に際し、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との間隔が増大し、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3との間隔が減少し、第3レンズ群G3と第4レンズ群G4との間隔が増大し、第4レンズ群G4と第5レンズ群G5との間隔が増大するように、第1レンズ群G1、第2レンズ群G2、第3レンズ群G3及び第4レンズ群G4が光軸に沿って移動するように構成されている。なお、開口絞りSは第3レンズ群G3と一体に移動する。また、変倍時に第5レンズ群G5は、像面に対して固定されている。
また、この変倍光学系ZL3において、無限遠から近距離物点への合焦は、第4レンズ群G4を像側に移動させることにより行うように構成されている。この第4レンズ群G4は、単レンズで構成されている。
また、この変倍光学系ZL3において、手振れ発生時の像位置の補正(防振)は、第3レンズ群G3における正レンズL32を防振レンズ群Gvrとし、この防振レンズ群Gvrを光軸と直交する方向の変位成分を持つように移動させることにより行う。すなわち、この変倍光学系ZL3における防振レンズ群Gvrは単レンズで構成されている。この第3実施例の広角端状態においては、防振係数は0.41であり、焦点距離は10.30[mm]であるので、0.50°の回転ぶれを補正するための防振レンズ群Gvrの移動量は0.22[mm]である。また、この第3実施例の中間焦点距離状態においては、防振係数は0.51であり、焦点距離は18.00[mm]であるので、0.50°の回転ぶれを補正するための防振レンズ群Gvrの移動量は0.31[mm]である。また、この第3実施例の望遠端状態においては、防振係数は0.64であり、焦点距離は29.10[mm]であるので、0.50°の回転ぶれを補正するための防振レンズ群Gvrの移動量は0.40[mm]である。ここで、負メニスカスレンズL33と両凸正レンズL34とを接合した接合正レンズが、第3レンズ群G3の最も像側のレンズ成分G3Lに相当する。
以下の表9に、変倍光学系ZL3の諸元の値を掲げる。
(表9)第3実施例
[全体諸元]
広角端状態 中間焦点距離状態 望遠端状態
f = 10.30 〜 18.00 〜 29.10
FNo = 3.61 〜 4.40 〜 5.52
ω[°] = 40.2 〜 24.2 〜 15.4
Y = 8.19 〜 8.19 〜 8.19
TL = 63.284 〜 64.891 〜 76.284
BF = 13.550 〜 13.550 〜 13.550
BF(空気換算長)= 13.550 〜 13.550 〜 13.550

[レンズデータ]
m r d nd νd
物面 ∞
1 33.61149 3.895 1.51680 63.9
2 323.38590 D2
3 200.00000 1.000 1.67003 47.1
4 7.75519 3.712
5* -199.11981 0.850 1.62263 58.2
6* 12.83535 1.215
7 13.51415 2.470 1.80518 25.4
8 57.19295 D8
9* 22.27845 1.553 1.58913 61.2
10 -54.73672 1.500
11 0.00000 1.500 開口絞りS
12 166.91413 1.403 1.58913 61.2
13* -42.48113 1.500
14 24.65589 0.850 1.75520 27.6
15 8.64799 2.346 1.49782 82.6
16 -12.66309 D16
17 141.08623 0.850 1.62263 58.2
18* 12.57056 D18
19 -76.77811 1.891 1.84666 23.8
20 -26.30007 13.550
像面 ∞

[レンズ群焦点距離]
レンズ群 始面 焦点距離
第1レンズ群 1 72.25
第2レンズ群 3 -11.94
第3レンズ群 9 12.82
第4レンズ群 17 -22.22
第5レンズ群 19 46.45
この変倍光学系ZL3において、第5面、第6面、第9面、第13面及び第18面は非球面形状に形成されている。次の表10に、非球面のデータ、すなわち円錐定数K及び各非球面定数A4〜A12の値を示す。
(表10)
[非球面データ]
第 5面 K= 1.00000e+00
A4 A6 A8 A10 A12
2.63618e-04 -4.56871e-06 4.40438e-08 -1.68618e-10 0.00000e+00
第 6面 K= 1.00000e+00
A4 A6 A8 A10 A12
1.82171e-04 -6.53508e-06 7.09825e-08 -9.77402e-10 3.44260e-12
第 9面 K= 1.00000e+00
A4 A6 A8 A10 A12
-1.19764e-04 -1.25633e-06 1.89897e-08 0.00000e+00 0.00000e+00
第13面 K= 1.00000e+00
A4 A6 A8 A10 A12
3.12457e-05 -9.85529e-07 2.86908e-08 0.00000e+00 0.00000e+00
第18面 K= 1.00000e+00
A4 A6 A8 A10 A12
3.02684e-05 4.14910e-06 -5.85881e-07 2.45691e-08 0.00000e+00
この変倍光学系ZL3において、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との軸上空気間隔D2、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3との軸上空気間隔D8、第3レンズ群G3と第4レンズ群G4との軸上空気間隔D16、及び、第4レンズ群G4と第5レンズ群G5との軸上空気間隔D18は、上述したように、変倍に際して変化する。次の表11に、無限遠合焦状態及び至近合焦状態での広角端状態(W)、中間焦点距離状態(M)及び望遠端状態(T)の各焦点距離状態における可変間隔を示す。
(表11)
[可変間隔データ]
無限遠 至近
W M T W M T
D0 ∞ ∞ ∞ 136.72 135.11 123.72
β − − − -0.0680 -0.1161 -0.1915
f 10.30 18.00 29.10 − − −
D2 1.800 7.059 13.463 1.800 7.059 13.463
D8 15.078 5.656 1.800 15.078 5.656 1.800
D16 1.500 3.201 3.473 1.902 4.184 5.298
D18 4.821 8.890 17.464 4.419 7.907 15.638
次の表12に、この変倍光学系ZL3における各条件式対応値を示す。
(表12)
[条件式対応値]
(1)νd1=63.9
(2)f1/(d12t−d12w)=6.195
(3)(d12t−d12w)2/Σ(dit−diw)2=0.286
(4)f5/f1=0.643
(5)(−f4)/f1=0.308
(6)νd5=23.8
(7)ωw=40.2°
(8)ωt=15.4°
このように、この変倍光学系ZL3は、上記条件式(1)〜(8)を全て満足している。
この変倍光学系ZL3の、無限遠合焦時の広角端状態、中間焦点距離状態及び望遠端状態における球面収差図、非点収差図、歪曲収差図、倍率色収差図及び横収差図を図12(a)、図13(a)、図14(a)に示し、無限遠合焦時の広角端状態、中間焦点距離状態及び望遠端状態において像ぶれ補正を行ったときの横収差図を図12(b)、図13(b)、図14(b)に示し、至近合焦時の広角端状態、中間焦点距離状態及び望遠端状態における球面収差図、非点収差図、歪曲収差図、倍率色収差図及び横収差図を図15(a)〜(c)に示す。これらの各収差図より、この変倍光学系ZL3は、広角端状態から望遠端状態にわたって諸収差が良好に補正されていることがわかる。
[第4実施例]
図16は、第4実施例に係る変倍光学系ZL4の構成を示す図である。この変倍光学系ZL4は、物体側から順に、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、正の屈折力を有する第5レンズ群G5と、から構成されている。
この変倍光学系ZL4において、第1レンズ群G1は、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL11で構成されている。また、第2レンズ群G2は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL21、物体側及び像側のレンズ面が非球面形状に形成された両凹負レンズ形状の負レンズL22、及び、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL23で構成されている。また、第3レンズ群G3は、物体側から順に、物体側のレンズ面が非球面形状に形成された両凸正レンズ形状の正レンズL31、像側のレンズ面が非球面形状に形成された両凸正レンズ形状の正レンズL32、及び、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL33と両凸正レンズL34とを接合した接合正レンズで構成されている。このように、第3レンズ群G3は、正の屈折力を有する3つのレンズ成分で構成されている。また、第4レンズ群G4は、像側のレンズ面が非球面形状に形成された両凹負レンズ形状の負レンズL41で構成されている。また、第5レンズ群G5は、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズL51で構成されている。また、開口絞りSは、第3レンズ群G3の正レンズL31と正レンズL32との間に配置されている。また、負レンズL22、正レンズL31、正レンズL32及び負レンズL41はガラスモールド非球面レンズである。また、第1レンズ群G1は、1つのレンズ成分(単レンズ)で構成されている。また、第5レンズ群G5は、1つのレンズ成分(単レンズ)で構成されている。
この変倍光学系ZL4は、広角端状態から望遠端状態への変倍に際し、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との間隔が増大し、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3との間隔が減少し、第3レンズ群G3と第4レンズ群G4との間隔が増大し、第4レンズ群G4と第5レンズ群G5との間隔が増大するように、第1レンズ群G1、第2レンズ群G2、第3レンズ群G3及び第4レンズ群G4が光軸に沿って移動するように構成されている。なお、開口絞りSは第3レンズ群G3と一体に移動する。また、変倍時に第5レンズ群G5は、像面に対して固定されている。
また、この変倍光学系ZL4において、無限遠から近距離物点への合焦は、第4レンズ群G4を像側に移動させることにより行うように構成されている。この第4レンズ群G4は、単レンズで構成されている。
また、この変倍光学系ZL4において、手振れ発生時の像位置の補正(防振)は、第3レンズ群G3における正レンズL32を防振レンズ群Gvrとし、この防振レンズ群Gvrを光軸と直交する方向の変位成分を持つように移動させることにより行う。すなわち、この変倍光学系ZL4における防振レンズ群Gvrは単レンズで構成されている。この第4実施例の広角端状態においては、防振係数は0.96であり、焦点距離は9.27[mm]であるので、0.50°の回転ぶれを補正するための防振レンズ群Gvrの移動量は0.08[mm]である。また、この第4実施例の中間焦点距離状態においては、防振係数は1.22であり、焦点距離は18.00[mm]であるので、0.50°の回転ぶれを補正するための防振レンズ群Gvrの移動量は0.13[mm]である。また、この第4実施例の望遠端状態においては、防振係数は1.54であり、焦点距離は29.10[mm]であるので、0.50°の回転ぶれを補正するための防振レンズ群Gvrの移動量は0.17[mm]である。ここで、負メニスカスレンズL33と両凸正レンズL34とを接合した接合正レンズが、第3レンズ群G3の最も像側のレンズ成分G3Lに相当する。
以下の表13に、変倍光学系ZL4の諸元の値を掲げる。
(表13)第4実施例
[全体諸元]
広角端状態 中間焦点距離状態 望遠端状態
f = 9.27 〜 18.00 〜 29.10
FNo = 3.63 〜 4.51 〜 5.62
ω[°] = 40.7 〜 23.9 〜 15.2
Y = 6.80 〜 7.86 〜 7.97
TL = 64.283 〜 67.004 〜 76.283
BF = 13.549 〜 13.549 〜 13.549
BF(空気換算長)= 13.549 〜 13.549 〜 13.549

[レンズデータ]
m r d nd νd
物面 ∞
1 33.97551 3.713 1.51680 63.9
2 313.97719 D2
3 200.00000 1.000 1.69680 55.5
4 7.55046 4.060
5* -38.65804 0.850 1.58913 61.2
6* 21.29952 0.100
7 14.00000 2.227 1.84666 23.8
8 42.23084 D8
9* 44.75981 1.317 1.62262 58.2
10 -539.86502 1.500
11 0.00000 1.500 開口絞りS
12 34.24579 1.609 1.62262 58.2
13* -29.07077 1.500
14 19.00255 0.850 1.90200 25.3
15 9.43667 2.363 1.49782 82.6
16 -12.69277 D16
17 -445.11665 0.850 1.58913 61.2
18* 11.74230 D18
19 -104.44105 1.997 1.84666 23.8
20 -27.62902 13.549
像面 ∞

[レンズ群焦点距離]
レンズ群 始面 焦点距離
第1レンズ群 1 73.39
第2レンズ群 3 -10.86
第3レンズ群 9 11.78
第4レンズ群 17 -19.41
第5レンズ群 19 43.85
この変倍光学系ZL4において、第5面、第6面、第9面、第13面及び第18面は非球面形状に形成されている。次の表14に、非球面のデータ、すなわち円錐定数K及び各非球面定数A4〜A12の値を示す。
(表14)
[非球面データ]
第 5面 K= 1.00000e+00
A4 A6 A8 A10 A12
-5.78996e-05 1.17227e-06 -2.35038e-08 8.42883e-11 0.00000e+00
第 6面 K= 1.00000e+00
A4 A6 A8 A10 A12
-9.12145e-05 8.05476e-07 -2.35584e-08 0.00000e+00 0.00000e+00
第 9面 K= 1.00000e+00
A4 A6 A8 A10 A12
-1.31071e-04 -1.59209e-06 2.45019e-08 0.00000e+00 0.00000e+00
第13面 K= 1.00000e+00
A4 A6 A8 A10 A12
5.13314e-05 -5.12176e-07 1.98470e-08 0.00000e+00 0.00000e+00
第18面 K= 1.00000e+00
A4 A6 A8 A10 A12
2.28330e-05 -7.34466e-07 -1.38689e-07 6.30019e-09 0.00000e+00
この変倍光学系ZL4において、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との軸上空気間隔D2、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3との軸上空気間隔D8、第3レンズ群G3と第4レンズ群G4との軸上空気間隔D16、及び、第4レンズ群G4と第5レンズ群G5との軸上空気間隔D18は、上述したように、変倍に際して変化する。次の表15に、無限遠合焦状態及び至近合焦状態での広角端状態(W)、中間焦点距離状態(M)及び望遠端状態(T)の各焦点距離状態における可変間隔を示す。
(表15)
[可変間隔データ]
無限遠 至近
W M T W M T
D0 ∞ ∞ ∞ 135.72 133.00 123.72
β − − − -0.0616 -0.1160 -0.1915
f 9.27 18.00 29.10 − − −
D2 1.814 8.601 13.713 1.814 8.601 13.713
D8 16.516 5.968 1.800 16.516 5.968 1.800
D16 1.501 3.393 4.413 1.768 4.173 5.948
D18 5.466 10.056 17.372 5.200 9.276 15.837
次の表16に、この変倍光学系ZL4における各条件式対応値を示す。
(表16)
[条件式対応値]
(1)νd1=63.9
(2)f1/(d12t−d12w)=6.168
(3)(d12t−d12w)2/Σ(dit−diw)2=0.279
(4)f5/f1=0.597
(5)(−f4)/f1=0.264
(6)νd5=23.8
(7)ωw=40.7°
(8)ωt=15.2°
このように、この変倍光学系ZL4は、上記条件式(1)〜(8)を全て満足している。
この変倍光学系ZL4の、無限遠合焦時の広角端状態、中間焦点距離状態及び望遠端状態における球面収差図、非点収差図、歪曲収差図、倍率色収差図及び横収差図を図17(a)、図18(a)、図19(a)に示し、無限遠合焦時の広角端状態、中間焦点距離状態及び望遠端状態において像ぶれ補正を行ったときの横収差図を図17(b)、図18(b)、図19(b)に示し、至近合焦時の広角端状態、中間焦点距離状態及び望遠端状態における球面収差図、非点収差図、歪曲収差図、倍率色収差図及び横収差図を図20(a)〜(c)に示す。これらの各収差図より、この変倍光学系ZL4は、広角端状態から望遠端状態にわたって諸収差が良好に補正されていることがわかる。
[第5実施例]
図21は、第5実施例に係る変倍光学系ZL5の構成を示す図である。この変倍光学系ZL5は、物体側から順に、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、正の屈折力を有する第5レンズ群G5と、から構成されている。
この変倍光学系ZL5において、第1レンズ群G1は、両凸正レンズL11で構成されている。また、第2レンズ群G2は、物体側から順に、両凹負レンズL21、両凹負レンズL22、及び、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL23で構成されている。また、第3レンズ群G3は、物体側から順に、物体側のレンズ面が非球面形状に形成された両凸正レンズ形状の正レンズL31、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズL32と物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズL33とを接合した接合正レンズ、及び、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL34と両凸正レンズL35とを接合した接合正レンズで構成されている。このように、第3レンズ群G3は、正の屈折力を有する3つのレンズ成分で構成されている。また、第4レンズ群G4は、物体側から順に、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズL41と像側のレンズ面が非球面形状に形成された両凹負レンズ形状の負レンズL42とを接合した接合負レンズで構成されている。また、第5レンズ群G5は、物体側から順に、両凸正レンズL51と両凹負レンズL52とを接合した接合正レンズで構成されている。また、開口絞りSは、第3レンズ群G3の物体側(正レンズL31の物体側)に配置されている。また、正レンズL31、正レンズL32及び負レンズL42はガラスモールド非球面レンズである。また、第1レンズ群G1は、1つのレンズ成分(単レンズ)で構成されている。また、第5レンズ群G5は、1つのレンズ成分(接合レンズ)で構成されている。
この変倍光学系ZL5は、広角端状態から望遠端状態への変倍に際し、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との間隔が増大し、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3との間隔が減少し、第3レンズ群G3と第4レンズ群G4との間隔が増大し、第4レンズ群G4と第5レンズ群G5との間隔が増大するように、第1レンズ群G1、第2レンズ群G2、第3レンズ群G3及び第4レンズ群G4が光軸に沿って移動するように構成されている。なお、開口絞りSは第3レンズ群G3と一体に移動する。また、変倍時に第5レンズ群G5は、像面に対して固定されている。
また、この変倍光学系ZL5において、無限遠から近距離物点への合焦は、第4レンズ群G4を像側に移動させることにより行うように構成されている。
また、この変倍光学系ZL5において、手振れ発生時の像位置の補正(防振)は、第3レンズ群G3における正メニスカスレンズL32と負メニスカスレンズL33とを接合した接合正レンズを防振レンズ群Gvrとし、この防振レンズ群Gvrを光軸と直交する方向の変位成分を持つように移動させることにより行う。この第5実施例の広角端状態においては、防振係数は0.43であり、焦点距離は10.30[mm]であるので、0.50°の回転ぶれを補正するための防振レンズ群Gvrの移動量は0.21[mm]である。また、この第5実施例の中間焦点距離状態においては、防振係数は0.56であり、焦点距離は18.00[mm]であるので、0.50°の回転ぶれを補正するための防振レンズ群Gvrの移動量は0.28[mm]である。また、この第5実施例の望遠端状態においては、防振係数は0.73であり、焦点距離は30.26[mm]であるので、0.50°の回転ぶれを補正するための防振レンズ群Gvrの移動量は0.36[mm]である。ここで、負メニスカスレンズL34と両凸正レンズL35とを接合した接合正レンズが、第3レンズ群G3の最も像側のレンズ成分G3Lに相当する。
以下の表17に、変倍光学系ZL5の諸元の値を掲げる。
(表17)第5実施例
[全体諸元]
広角端状態 中間焦点距離状態 望遠端状態
f = 10.30 〜 18.00 〜 30.26
FNo = 3.71 〜 4.55 〜 5.75
ω[°] = 37.7 〜 23.9 〜 14.5
Y = 6.77 〜 7.77 〜 7.97
TL = 64.245 〜 66.885 〜 79.284
BF = 12.117 〜 12.117 〜 12.117
BF(空気換算長)= 12.117 〜 12.117 〜 12.117

[レンズデータ]
m r d nd νd
物面 ∞
1 57.09618 2.833 1.49782 82.6
2 -83.26625 D2
3 -64.01769 0.900 1.72916 54.6
4 8.73070 2.764
5 -49.39768 0.900 1.51680 63.9
6 20.00511 0.437
7 13.86318 2.129 1.84666 23.8
8 46.07446 D8
9 0.00000 0.500 開口絞りS
10* 21.28713 1.806 1.62262 58.2
11 -219.49343 1.800
12 -937.71858 2.288 1.65844 50.8
13 -12.03509 0.900 1.90366 31.3
14 -23.24399 2.100
15 29.47122 0.900 1.74965 34.0
16 9.78909 2.762 1.49782 82.6
17 -16.20858 D17
18 -186.63581 1.000 2.00069 25.5
19 -30.00000 0.900 1.62940 35.4
20* 22.83165 D20
21 70.62458 2.209 1.84666 23.8
22 -100.00000 0.900 1.72825 28.4
23 2063.41170 12.117
像面 ∞

[レンズ群焦点距離]
レンズ群 始面 焦点距離
第1レンズ群 1 68.50
第2レンズ群 3 -11.80
第3レンズ群 9 14.83
第4レンズ群 18 -48.81
第5レンズ群 21 78.06
この変倍光学系ZL5において、第10面及び第20面は非球面形状に形成されている。次の表18に、非球面のデータ、すなわち円錐定数K及び各非球面定数A4〜A12の値を示す。
(表18)
[非球面データ]
第10面 K= 1.00000e+00
A4 A6 A8 A10 A12
-7.99825e-05 1.73203e-07 -1.66026e-08 0.00000e+00 0.00000e+00
第20面 K= 1.00000e+00
A4 A6 A8 A10 A12
3.01138e-05 -4.83908e-07 5.39231e-10 1.40011e-11 0.00000e+00
この変倍光学系ZL5において、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との軸上空気間隔D2、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3との軸上空気間隔D8、第3レンズ群G3と第4レンズ群G4との軸上空気間隔D17、及び、第4レンズ群G4と第5レンズ群G5との軸上空気間隔D20は、上述したように、変倍に際して変化する。次の表19に、無限遠合焦状態及び至近合焦状態での広角端状態(W)、中間焦点距離状態(M)及び望遠端状態(T)の各焦点距離状態における可変間隔を示す。
(表19)
[可変間隔データ]
無限遠 至近
W M T W M T
D0 ∞ ∞ ∞ 185.75 183.11 170.72
β − − − -0.0518 -0.0906 -0.1581
f 10.30 18.00 30.26 − − −
D2 1.800 5.650 11.395 1.800 5.650 11.395
D8 15.201 6.380 2.000 15.201 6.380 2.000
D17 1.500 3.058 2.955 2.214 4.720 6.232
D20 5.600 11.652 22.789 4.886 9.990 19.513
次の表20に、この変倍光学系ZL5における各条件式対応値を示す。
(表20)
[条件式対応値]
(1)νd1=82.6
(2)f1/(d12t−d12w)=7.139
(3)(d12t−d12w)2/Σ(dit−diw)2=0.163
(4)f5/f1=1.140
(5)(−f4)/f1=0.713
(6)νd5=28.4
(7)ωw=37.7°
(8)ωt=14.5°
このように、この変倍光学系ZL5は、上記条件式(1)〜(8)を全て満足している。
この変倍光学系ZL5の、無限遠合焦時の広角端状態、中間焦点距離状態及び望遠端状態における球面収差図、非点収差図、歪曲収差図、倍率色収差図及び横収差図を図22(a)、図23(a)、図24(a)に示し、無限遠合焦時の広角端状態、中間焦点距離状態及び望遠端状態において像ぶれ補正を行ったときの横収差図を図22(b)、図23(b)、図24(b)に示し、至近合焦時の広角端状態、中間焦点距離状態及び望遠端状態における球面収差図、非点収差図、歪曲収差図、倍率色収差図及び横収差図を図25(a)〜(c)に示す。これらの各収差図より、この変倍光学系ZL5は、広角端状態から望遠端状態にわたって諸収差が良好に補正されていることがわかる。
[第6実施例]
図26は、第6実施例に係る変倍光学系ZL6の構成を示す図である。この変倍光学系ZL6は、物体側から順に、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、正の屈折力を有する第5レンズ群G5と、から構成されている。
この変倍光学系ZL6において、第1レンズ群G1は、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL11で構成されている。また、第2レンズ群G2は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL21、両凹負レンズL22、及び、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL23で構成されている。また、第3レンズ群G3は、物体側から順に、物体側のレンズ面が非球面形状に形成された両凸正レンズ形状の正レンズL31、両凸正レンズL32と物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズL33とを接合した接合正レンズ、及び、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL34と両凸正レンズL35とを接合した接合正レンズで構成されている。このように、第3レンズ群G3は、正の屈折力を有する3つのレンズ成分で構成されている。また、第4レンズ群G4は、物体側から順に、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズL41と像側のレンズ面が非球面形状に形成された両凹負レンズ形状の負レンズL42とを接合した接合負レンズで構成されている。また、第5レンズ群G5は、物体側から順に、両凸正レンズL51と両凹負レンズL52とを接合した接合正レンズで構成されている。また、開口絞りSは、第3レンズ群G3の物体側(正レンズL31の物体側)に配置されている。また、正レンズL31、正レンズL32及び負レンズL42はガラスモールド非球面レンズである。また、第1レンズ群G1は、1つのレンズ成分(単レンズ)で構成されている。また、第5レンズ群G5は、1つのレンズ成分(接合レンズ)で構成されている。
この変倍光学系ZL6は、広角端状態から望遠端状態への変倍に際し、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との間隔が増大し、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3との間隔が減少し、第3レンズ群G3と第4レンズ群G4との間隔が変化し、第4レンズ群G4と第5レンズ群G5との間隔が変化し、バックフォーカスBFが変化するように、第1レンズ群G1、第2レンズ群G2、第3レンズ群G3、第4レンズ群G4及び第5レンズ群が光軸に沿って移動するように構成されている。なお、開口絞りSは第3レンズ群G3と一体に移動する。
また、この変倍光学系ZL6において、無限遠から近距離物点への合焦は、第4レンズ群G4を像側に移動させることにより行うように構成されている。
また、この変倍光学系ZL6において、手振れ発生時の像位置の補正(防振)は、第3レンズ群G3における正メニスカスレンズL32と負メニスカスレンズL33とを接合した接合正レンズを防振レンズ群Gvrとし、この防振レンズ群Gvrを光軸と直交する方向の変位成分を持つように移動させることにより行う。この第6実施例の広角端状態においては、防振係数は0.74であり、焦点距離は10.30[mm]であるので、0.50°の回転ぶれを補正するための防振レンズ群Gvrの移動量は0.12[mm]である。また、この第6実施例の中間焦点距離状態においては、防振係数は0.91であり、焦点距離は18.00[mm]であるので、0.50°の回転ぶれを補正するための防振レンズ群Gvrの移動量は0.17[mm]である。また、この第6実施例の望遠端状態においては、防振係数は1.08であり、焦点距離は30.00[mm]であるので、0.50°の回転ぶれを補正するための防振レンズ群Gvrの移動量は0.24[mm]である。ここで、負メニスカスレンズL34と両凸正レンズL35とを接合した接合正レンズが、第3レンズ群G3の最も像側のレンズ成分G3Lに相当する。
以下の表21に、変倍光学系ZL6の諸元の値を掲げる。
(表21)第6実施例
[全体諸元]
広角端状態 中間焦点距離状態 望遠端状態
f = 10.30 〜 18.00 〜 30.00
FNo = 4.10 〜 4.82 〜 5.62
ω[°] = 37.7 〜 23.9 〜 14.9
Y = 6.77 〜 7.58 〜 7.80
TL = 64.247 〜 65.089 〜 78.749
BF = 7.838 〜 16.554 〜 15.244
BF(空気換算長)= 7.838 〜 16.554 〜 15.244

[レンズデータ]
m r d nd νd
物面 ∞
1 22.52929 4.999 1.49782 82.6
2 248.61062 D2
3 4865.94900 0.900 1.72916 54.6
4 8.63494 3.142
5 -64.21918 0.900 1.51680 63.9
6 13.26867 1.920
7 13.33792 1.985 1.84666 23.8
8 25.02924 D8
9 0.00000 0.500 開口絞りS
10* 18.92196 1.753 1.62262 58.2
11 -219.49343 1.800
12 75.77393 2.459 1.65844 50.8
13 -8.96476 0.900 1.90366 31.3
14 -17.67634 2.375
15 29.47122 0.900 1.65290 47.9
16 6.98841 2.867 1.49782 82.6
17 -20.84873 D17
18 -63.57202 1.000 2.00069 25.5
19 -30.00000 0.900 1.65816 33.0
20* 14.81127 D20
21 22.62294 3.433 1.74682 36.0
22 -100.00000 0.900 1.74397 44.9
23 2063.41170 BF
像面 ∞

[レンズ群焦点距離]
レンズ群 始面 焦点距離
第1レンズ群 1 49.40
第2レンズ群 3 -10.00
第3レンズ群 9 13.16
第4レンズ群 18 -20.36
第5レンズ群 21 30.57
この変倍光学系ZL6において、第10面及び第20面は非球面形状に形成されている。次の表22に、非球面のデータ、すなわち円錐定数K及び各非球面定数A4〜A12の値を示す。
(表22)
[非球面データ]
第10面 K= 1.00000e+00
A4 A6 A8 A10 A12
-7.14717e-05 2.26370e-07 3.68476e-09 0.00000e+00 0.00000e+00
第20面 K= 1.00000e+00
A4 A6 A8 A10 A12
-5.68760e-06 -6.85618e-07 -3.31915e-08 5.71453e-10 0.00000e+00
この変倍光学系ZL6において、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との軸上空気間隔D2、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3との軸上空気間隔D8、第3レンズ群G3と第4レンズ群G4との軸上空気間隔D17、第4レンズ群G4と第5レンズ群G5との軸上空気間隔D20、及び、バックフォーカスBFは、上述したように、変倍に際して変化する。次の表23に、無限遠合焦状態及び至近合焦状態での広角端状態(W)、中間焦点距離状態(M)及び望遠端状態(T)の各焦点距離状態における可変間隔を示す。
(表23)
[可変間隔データ]
無限遠 至近
W M T W M T
D0 ∞ ∞ ∞ 185.91 184.85 170.99
β − − − -0.0514 -0.0907 -0.1507
f 10.30 18.00 30.00 − − −
D2 2.001 5.151 12.675 2.001 5.151 12.675
D8 13.676 4.791 2.054 13.376 4.491 1.754
D17 2.617 1.500 2.548 3.029 2.448 4.656
D20 4.483 3.461 12.597 4.071 2.513 10.489
BF 7.838 16.554 15.244 7.982 16.917 15.808
次の表24に、この変倍光学系ZL6における各条件式対応値を示す。
(表24)
[条件式対応値]
(1)νd1=82.6
(2)f1/(d12t−d12w)=4.628
(3)(d12t−d12w)2/Σ(dit−diw)2=0.362
(4)f5/f1=0.619
(5)(−f4)/f1=0.412
(7)ωw=37.7°
(8)ωt=14.9°
このように、この変倍光学系ZL6は、上記条件式(1)〜(5)、(7)、(8)を満足している。
この変倍光学系ZL6の、無限遠合焦時の広角端状態、中間焦点距離状態及び望遠端状態における球面収差図、非点収差図、歪曲収差図、倍率色収差図及び横収差図を図27(a)、図28(a)、図29(a)に示し、無限遠合焦時の広角端状態、中間焦点距離状態及び望遠端状態において像ぶれ補正を行ったときの横収差図を図27(b)、図28(b)、図29(b)に示し、至近合焦時の広角端状態、中間焦点距離状態及び望遠端状態における球面収差図、非点収差図、歪曲収差図、倍率色収差図及び横収差図を図30(a)〜(c)に示す。これらの各収差図より、この変倍光学系ZL6は、広角端状態から望遠端状態にわたって諸収差が良好に補正されていることがわかる。
ZL(ZL1〜ZL6) 変倍光学系 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 Gvr 防振レンズ群 1 カメラ(光学機器)

Claims (14)

  1. 物体側から順に、
    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、
    正の屈折力を有する第5レンズ群と、を有し、
    広角端状態から望遠端状態への変倍時に、前記第1レンズ群と前記第2レンズ群との間隔が変化し、前記第2レンズ群と前記第3レンズ群との間隔が変化し、前記第3レンズ群と前記第4レンズ群との間隔が変化し、前記第4レンズ群と前記第5レンズ群との間隔が変化し、
    合焦時に、前記第4レンズ群は光軸に沿って移動し、
    前記第1レンズ群は、1つのレンズ成分で構成されていることを特徴とする変倍光学系。
    なお、レンズ成分とは、単レンズまたは接合レンズを示す。
  2. 変倍時に、前記第5レンズ群は像面に対して固定されていることを特徴とする請求項1に記載の変倍光学系。
  3. 前記第1レンズ群は、次式の条件を満足するレンズを有することを特徴とする請求項1または2に記載の変倍光学系。
    40.000 < νd1
    但し、
    νd1:前記第1レンズ群を構成するレンズの媒質のd線に対するアッベ数
  4. 次式の条件を満足することを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の変倍光学系。
    2.000 < f1/(d12t−d12w) < 8.000
    但し、
    d12t:望遠端状態における前記第1レンズ群と前記第2レンズ群との間隔
    d12w:広角端状態における前記第1レンズ群と前記第2レンズ群との間隔
    f1:前記第1レンズ群の焦点距離
  5. 次式の条件を満足することを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の変倍光学系。
    0.120<(d12t−d12w)2/Σ(dit−diw)2<0.900
    但し、
    d12t:望遠端状態における前記第1レンズ群と前記第2レンズ群との間隔
    d12w:広角端状態における前記第1レンズ群と前記第2レンズ群との間隔
    Σ(dit−diw)2:広角端状態から望遠端状態へ変倍したときの各レンズ群間の変化量の二乗和
  6. 次式の条件を満足することを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の変倍光学系。
    0.800 < f5/f1 < 4.100
    但し、
    f5:前記第5レンズ群の焦点距離
    f1:前記第1レンズ群の焦点距離
  7. 次式の条件を満足することを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載の変倍光学系。
    0.400 < (−f4)/f1 < 3.000
    但し、
    f4:前記第4レンズ群の焦点距離
    f1:前記第1レンズ群の焦点距離
  8. 前記第5レンズ群は単レンズで構成されていることを特徴とする請求項1〜7のいずれか一項に記載の変倍光学系。
  9. 前記第5レンズ群は、次式の条件を満足するレンズを有することを特徴とする請求項1〜8のいずれか一項に記載の変倍光学系。
    νd5 ≦ 35.000
    但し、
    νd5:前記第5レンズ群を構成するレンズの媒質のd線に対するアッベ数
  10. 前記第1レンズ群の1つのレンズ成分は単レンズで構成されていることを特徴とする請求項1〜9のいずれか一項に記載の変倍光学系。
  11. 次式の条件を満足することを特徴とする請求項1〜10のいずれか一項に記載の変倍光学系。
    29.00° < ωw < 60.00°
    但し、
    ωw:広角端状態における半画角
  12. 次式の条件を満足することを特徴とする請求項1〜11のいずれか一項に記載の変倍光学系。
    2.50° < ωt < 22.00°
    但し、
    ωt:望遠端状態における半画角
  13. 請求項1〜12のいずれか一項に記載の変倍光学系を有することを特徴とする光学機器。
  14. 物体側から順に、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、正の屈折力を有する第5レンズ群と、を有する変倍光学系の製造方法であって、
    広角端状態から望遠端状態への変倍時に、前記第1レンズ群と前記第2レンズ群との間隔が変化し、前記第2レンズ群と前記第3レンズ群との間隔が変化し、前記第3レンズ群と前記第4レンズ群との間隔が変化し、前記第4レンズ群と前記第5レンズ群との間隔が変化するように配置し、
    合焦時に、前記第4レンズ群は光軸に沿って移動するように配置し、
    前記第1レンズ群として、1つのレンズ成分を配置することを特徴とする変倍光学系の製造方法。
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