JP2021152631A - ズームレンズおよび撮像装置 - Google Patents
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Abstract
Description
68.00<νd2p<90.00 ・・・(2)
0.40<bfwt/f2<0.90 ・・・(3)
条件式(1)、(3)は、第1レンズ群L1に対する第2レンズ群L2とバックフォーカスとの関係を規定することにより、高い光学性能かつ小型化の効果を得るための条件である。第1レンズ群L1は、広角ズームとして比較的パワーが強い(焦点距離が短い)。第2レンズ群L2は、変倍群として適切にパワーを設定している。条件式(2)は、可視光だけでなく近赤外領域まで色収差を補正するために必要な条件であり、色収差補正に効果の高いガラスを適切に使用する条件である。
条件式(4)は、第2レンズ群L2に非球面を使うことによりレンズ枚数を削減し、適切にこのパワーを設定することにより小型化の効果を大きく得るための条件である。条件式(4)の上限を超えると、非球面を有する負レンズのパワーが強くなりすぎ、非点収差や像面湾曲などの特性が低下し、高い像高での解像(MTF)が得られなくなり好ましくない。一方、条件式(4)の下限を超えると、非球面を有する負レンズG24のパワーが弱くなりすぎ、光学系としてのガラス枚数を削減することができず小型化が困難となり、好ましくない。
条件式(5)は、軸上および倍率色収差を補正するための条件であり、特に可視光に対する近赤外光の色収差を効果的に補正するための条件である。条件式(5)の上限を超えると、第2レンズ群L2の正レンズと負レンズのアッベ数のバランスが崩れるため、良好に補正を行うことができず、好ましくない。一方、条件式(5)の下限を超えると、色収差の補正が不足し、特に可視光に対する近赤外光の軸上色収差が発生し、可視光と近赤外光が混在した光源下では解像が不足するため、好ましくない。
1.85<Nd1p<2.10 ・・・(7)
条件式(6)、(7)は、第1レンズ群L1の正レンズG13の材料特性を規定した条件である。アッベ数は、第1レンズ群L1の物体側に位置する負レンズG11、G12で発生する倍率色収差に対して、正レンズG13を比較的高分散材料を用いることでキャンセルさせる効果を有する。条件式(6)の上限を超えると、倍率色収差の補正が不足するため、好ましくない。一方、条件式(6)の下限を超えると、倍率色収差の補正が過剰となるため、好ましくない。条件式(7)の上限を超えると、ズームレンズ1a〜1dの全系のペッツバール和のバランスに影響し、像面湾曲の特性が低下するため、好ましくない。一方、条件式(7)の下限を超えると、屈折率が低くなり、第1レンズ群L1としてのレンズ径が大きくなるため、小型化の観点から好ましくない。
条件式(8)は、最も物体側に位置する空気レンズの形状について、空気レンズとしての効果を利用して特に球面収差の補正を適正化する条件である。条件式(8)の上限を超えると、空気レンズとしてのパワーが得られにくくなるため補正効果を得られなくなり、好ましくない。一方、条件式(8)の下限を超えると、空気レンズとしてのパワーが大きくなりすぎ過剰補正となるため、好ましくない。
条件式(9)は、軸上および倍率色収差を良好に補正するための条件である。正レンズとしては、比較的アッベ数が大きくなる硝材を用いているがガラス厚を適切に設定することにより色収差補正の効果を得ている。条件式(9)の上限を超えると、正レンズの肉厚が大きくなりすぎ、小型化の観点から好ましくない。一方、条件式(9)の下限を超えると、色収差補正の効果が得られなくなるため、好ましくない。
条件式(10)は、小型でありながら良好に光学性能を得るための条件である。小型化のためには、ガラス枚数を減らすことが良いが、これは逆に各収差補正を困難にすることになる。これは、光線が通過するガラス媒体と空気との光路長のバランスをとることで解決することができる。条件式(10)の上限を超えると、空気を通過する領域が少なくなり、収差補正のための適切な屈折力(ガラスとしてのパワー)を持たせることができず、像面湾曲や非点収差などを補正できなくなるため、好ましくない。一方、条件式(10)の下限を超えると、各レンズのパワーが弱くなる傾向となり、非点収差やコマ収差などの補正には好ましくない。
70.00<νd2p<89.50 ・・・(2a)
0.45<bfwt/f2<0.90 ・・・(3a)
−4.00<f2n_asph/f2<−1.00 ・・・(4a)
26.50<νd2p−νd2n<43.50 ・・・(5a)
14.00<νd1p<19.50 ・・・(6a)
1.86<Nd1p<2.09 ・・・(7a)
0.05<(R12−R21)/(R12+R21)<0.65 ・・・(8a)
0.60<(d2p1+d2p2)/f2<1.15 ・・・(9a)
0.74<d2G/TL2G<0.97 ・・・(10a)
より好ましくは、条件式(1)〜(10)の少なくとも一つの数値範囲はそれぞれ、以下の条件式(1b)〜(10b)のように設定することが好ましい。
72.00<νd2p<89.00 ・・・(2b)
0.50<bfwt/f2<0.90 ・・・(3b)
−3.50<f2n_asph/f2<−1.20 ・・・(4b)
28.00<νd2p−νd2n<42.00 ・・・(5b)
15.00<νd1p<19.00 ・・・(6b)
1.88<Nd1p<2.08 ・・・(7b)
0.02<(R12−R21)/(R12+R21)<0.60 ・・・(8b)
0.70<(d2p1+d2p2)/f2<1.10 ・・・(9b)
0.78<d2G/TL2G<0.95 ・・・(10b)
次に、各実施例のズームレンズ1a〜1dのレンズ構成を説明する。以下、レンズ構成は、特に断りがない限り、物体側から像側へ向かって配置されている順に説明する。図1、図3、図5、および図7の断面図において、左側が被写体側(物体側)であり、右側が像側である。広角端と望遠端は、ズームレンズ群が機構上、光軸OAに沿って移動可能な範囲の両端に位置したときのズーム位置をいう。広角端から望遠端における各レンズ群の移動は、各断面図に示される矢印(実線)のような軌跡をとる。
νd=(Nd−1)/(NF−NC)
で表される。
また、例えば「e−Z」の表示は「10−Z」を意味する。半画角に関しては、歪曲収差を考慮した撮影可能画角に関する半画角(ω)の数値である。
? 表1は、各数値実施例と各条件式との関係を示す。
[数値実施例1]
面データ
面番号 r d nd νd
1 413.852 0.90 1.77250 49.6
2 5.674 2.79
3 -19.601 0.60 1.52249 59.8
4 23.299 0.83
5 13.736 2.20 1.94595 18.0
6 37.216 (可変)
7(絞り) ∞ 0.27
8 6.041 2.98 1.49700 81.5
9 -5.482 0.15
10 -5.027 0.50 1.65412 39.7
11 77.636 0.19
12 5.511 4.12 1.49700 81.5
13 -5.837 0.24
14* -43.185 1.70 1.58313 59.4
15* 8.054 (可変)
16 ∞ 0.50 1.52000 61.4
像面 ∞
非球面データ
第14面
K = 0.00000e+000 A 4=-7.71859e-003 A 6=-6.95253e-005 A 8= 3.43371e-006
第15面
K = 0.00000e+000 A 4=-5.35636e-003 A 6= 1.60144e-004 A 8= 1.17287e-005
A10=-7.99639e-007 A12= 7.99768e-022
各種データ
ズーム比 2.41
広角 中間 望遠
焦点距離 3.60 6.14 8.68
Fナンバー 2.24 2.89 3.55
半画角 41.63 27.54 20.25
像高 3.20 3.20 3.20
レンズ全長 33.16 29.34 29.29
BF(In air) 5.76 8.38 11.01
間隔 広角 中間 望遠
d 6 9.76 3.31 0.64
d15 1.26 3.88 6.51
各群焦点距離
1 -7.37
2 7.62
単レンズ(エレメント)焦点距離
G11 -7.45
G12 -20.28
G13 22.01
G21 6.33
G22 -7.2
G23 6.48
G24 -11.5
[数値実施例2]
面データ
面番号 r d nd νd
1 230.235 0.90 1.69680 55.5
2 5.300 2.83
3 -17.804 0.60 1.51823 58.9
4 27.407 1.14
5 12.569 2.20 1.98612 16.5
6 22.003 (可変)
7(絞り) ∞ 0.24
8 5.825 2.82 1.43700 95.1
9 -5.046 0.15
10 -4.697 0.50 1.60562 43.7
11 81.575 0.19
12 5.285 4.03 1.49700 81.5
13 -5.924 0.24
14* -120.201 1.80 1.53113 55.8
15* 7.687 (可変)
16 ∞ 0.50 1.52000 61.4
像面 ∞
非球面データ
第14面
K = 0.00000e+000 A 4=-7.81269e-003 A 6=-1.93114e-004 A 8= 1.11847e-005
第15面
K = 0.00000e+000 A 4=-5.39641e-003 A 6= 2.02235e-005 A 8= 3.09969e-005
A10=-1.52457e-006 A12= 5.19989e-022
各種データ
ズーム比 2.41
広角 中間 望遠
焦点距離 3.60 6.14 8.67
Fナンバー 2.24 2.89 3.55
半画角 41.63 27.54 20.25
像高 3.20 3.20 3.20
レンズ全長 32.82 29.47 29.68
BF(In air) 6.10 8.83 11.56
間隔 広角 中間 望遠
d 6 8.93 2.85 0.33
d15 0.94 3.68 6.41
各群焦点距離
1 -7.01
2 7.55
単レンズ(エレメント)焦点距離
G11 -7.8
G12 -20.73
G13 26.64
G21 6.72
G22 -7.32
G23 6.38
G24 -13.54
[数値実施例3]
面データ
面番号 r d nd νd
1 20.199 0.90 1.67790 55.3
2 5.300 4.36
3 -20.814 0.60 1.48749 70.2
4 10.331 1.77
5 11.097 2.20 1.95906 17.5
6 17.079 (可変)
7(絞り) ∞ 0.00
8 6.118 2.62 1.49700 81.5
9 -8.979 0.30
10 -6.757 0.50 1.75520 27.5
11 -28.531 0.57
12 5.446 3.50 1.49700 81.5
13 -9.682 0.76
14* -436.341 1.72 1.53113 55.8
15* 8.097 (可変)
16 ∞ 0.50 1.52000 61.4
像面 ∞
非球面データ
第14面
K = 0.00000e+000 A 4=-7.04738e-003 A 6=-1.93933e-004 A 8= 2.14349e-005
A10=-8.97559e-007 A12= 5.27016e-022
第15面
K = 0.00000e+000 A 4=-3.98411e-003 A 6=-2.08018e-005 A 8= 3.21100e-005
各種データ
ズーム比 2.39
広角 中間 望遠
焦点距離 3.10 5.25 7.40
Fナンバー 2.24 2.86 3.49
半画角 45.91 31.37 23.39
像高 3.20 3.20 3.20
レンズ全長 34.37 29.87 29.24
BF(In air) 4.40 6.55 8.69
間隔 広角 中間 望遠
d 6 10 3.36 0.58
d15 2.12 4.26 6.41
各群焦点距離
1 -7.10
2 7.09
単レンズ(エレメント)焦点距離
G11 -10.86
G12 -14.07
G13 27.99
G21 7.77
G22 -11.84
G23 7.6
G24 -14.95
[数値実施例4]
面番号 r d nd νd
1 16.847 0.90 1.69680 55.5
2 5.300 4.64
3 -18.712 0.60 1.48749 70.2
4 10.321 1.28
5 9.819 2.20 1.92286 18.9
6 14.844 (可変)
7(絞り) ∞ 0.00
8 5.683 2.48 1.49700 81.5
9 -19.805 0.30
10 -8.559 0.50 1.80518 25.4
11 -48.958 0.15
12 5.633 3.25 1.48749 70.2
13 -7.799 0.66
14* -84.062 1.78 1.53113 55.8
15* 9.837 (可変)
16 ∞ 0.50 1.52000 61.4
像面 ∞
非球面データ
第14面
K = 0.00000e+000 A 4=-7.17527e-003 A 6=-2.11347e-004 A 8= 2.12300e-005
第15面
K = 0.00000e+000 A 4=-4.25345e-003 A 6=-1.48874e-006 A 8= 3.03069e-005
A10=-1.09958e-006 A12= 5.29696e-022
各種データ
ズーム比 2.50
広角 中間 望遠
焦点距離 3.45 6.04 8.63
Fナンバー 2.14 2.79 3.44
半画角 42.85 27.91 20.34
像高 3.20 3.20 3.20
レンズ全長 35.58 31.56 31.62
BF(In air) 4.02 4.02 4.02
間隔 広角 中間 望遠
d6 10.79 4.01 1.30
d15 1.52 4.29 7.05
各群焦点距離
1 -7.15
2 7.63
単レンズ(エレメント)焦点距離
G11 -11.46
G12 -13.55
G13 25.97
G21 9.18
G22 -12.95
G23 7.29
G24 -16.47
L1 第1レンズ群
L2 第2レンズ群
G21、G23 正レンズ
G22、G24 負レンズ
Claims (13)
- 物体側から像側へ順に配された負の第1レンズ群および正の第2レンズ群からなるズームレンズであって、
隣り合うレンズ群の間隔は、いずれもズーミングのために変化し、
前記第2レンズ群は、少なくとも2つの正レンズおよび少なくとも2つの負レンズを含み、
前記少なくとも2つの負レンズのうち像側に位置する負レンズは、非球面を有し、
前記第1レンズ群の焦点距離をf1とし、前記第2レンズ群の焦点距離をf2とし、前記少なくとも2つの正レンズの平均アッベ数をνd2pとし、ワイド端での空気換算バックフォーカスの最小値をbfwtとして、
−1.20<f1/f2<−0.80
68.00<νd2p<90.00
0.40<bfwt/f2<0.90
なる条件式を満足することを特徴とするズームレンズ。 - 前記非球面を有する前記負レンズの焦点距離をf2n_asphとして、
−4.50<f2n_asph/f2<−0.80
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。 - 前記少なくとも2つの正レンズの平均アッベ数をνd2pとし、前記少なくとも2つの負レンズの平均アッベ数をνd2nとして、
25.00<νd2p−νd2n<45.00
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。 - 第1レンズ群は、正レンズを含み、
前記第1レンズ群の前記正レンズのアッベ数をνd1pとし、前記第1レンズ群の前記正レンズの屈折率をNd1pとして、
13.00<νd1p<20.00
1.85<Nd1p<2.10
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のいずれか一項に記載のズームレンズ。 - 前記第2レンズ群は、物体側から像側へ順に配された、正レンズ、負レンズ、正レンズ、および負レンズからなること特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載のズームレンズ。
- 前記第2レンズ群のうち最も物体側に配された正レンズと、該正レンズの隣に配された負レンズとは、それぞれ単レンズからなり、該正レンズと該負レンズとは、空気を介して離れ、該正レンズの像側の曲率半径をR12とし、該負レンズの物体側の曲率半径をR21として、
−0.10<(R12−R21)/(R12+R21)<0.70
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のいずれか一項に記載のズームレンズ。 - 前記第2レンズ群は、2つの正レンズを有し、
該2つの正レンズのうち物体側の正レンズの中心肉厚をd2p1とし、該2つの正レンズのうち像側の正レンズの中心肉厚をd2p2として、
0.50<(d2p1+d2p2)/f2<1.20
なる条件式を満足することを特徴とする請求項1乃至6のいずれか一項に記載のズームレンズ。 - 前記第2レンズ群を構成する全レンズの中心肉厚の合計をd2Gとし、前記第2レンズ群の全長をTL2Gとして、
0.70<d2G/TL2G<0.99
なる条件式を満足することを特徴とする請求項1乃至7のいずれか一項に記載のズームレンズ。 - 請求項1乃至8のいずれか一項に記載のズームレンズと、
前記ズームレンズにより形成された像を撮る撮像素子と、を有することを特徴とする撮像装置。 - 請求項9に記載の撮像装置、ズーミングのために前記ズームレンズを制御する制御部と、を有することを特徴とする撮像システム。
- 前記制御部は、前記ズームレンズに対して制御信号を送信することを特徴とする請求項10に記載の撮像システム。
- 前記制御部は、前記ズームレンズを操作するための操作部材を有することを特徴とする請求項10または11に記載の撮像システム。
- 前記ズームレンズのズームに関する情報を表示する表示部を有することを特徴とする請求項10乃至12のいずれか一項に記載の撮像システム。
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