JP4210876B2 - ズームレンズ - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明はズームレンズに関し、特に負先行型の大画角を有する超広角ズームレンズ、および負先行型の大画角を有する内焦式ズームレンズに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来より、物体側から負レンズ群・正レンズ群の順に始まる、いわゆる広角ズームレンズが多数提案されているが、最大画角100°を越えるような超広角の領域をカバーする超広角ズームレンズの提案は数少ない。
例えば、特開平4−15612号公報には、最大画角112.7°を有し、Fナンバー3.5の口径を有する、3群構成の超広角ズームレンズが提案されている。
【0003】
また、本発明と同一の出願人の出願にかかる特開平4−235514号公報および特開平4−235515号公報には、最大画角111.2°を有し、Fナンバー4.1の口径を有し、約1.6倍の変倍比を有する、4群構成の超広角ズームレンズが提案されている。
さらに、本発明と同一の出願人の出願にかかる特開平9−171139号公報および特開平9−171140号公報には、最大画角107°を有し、Fナンバー4.1の口径を有し、約1.75倍の変倍比を有する、2群構成の超広角ズームレンズが提案されている。
【0004】
一方、負先行型(最も物体側の第1レンズ群が負屈折力を有するタイプ)のズームレンズにおける近距離合焦方式として、負屈折力の第1レンズ群を繰り出す方式が従来より一般的であった。これは、この1群繰り出し方式では、変倍時に各焦点距離状態において同一距離物点に対する合焦レンズ群の移動量(合焦移動量)が一定になるという利点があるためである。しかしながら、いわゆる超広角ズームレンズの場合、負屈折力の第1レンズ群がその大画角のために大型化し、全体的に複雑な構成になり、構成枚数も増える傾向がある。また、近年のオートフォーカス化された光学系に1群繰り出し方式を採用すると、合焦レンズ群の大型化が合焦時のレスポンスを悪化させるので好ましくない。したがって、大型の第1レンズ群よりも像側に位置する小型の正レンズ群である第2レンズ群以降で合焦を行う、いわゆる内焦方式の広角ズームレンズが望まれていた。
【0005】
また一方では、特に超広角領域をカバーするズームレンズにおいて、さらに高い変倍比を有し、さらに大口径化され、製造組み立てが容易で、小型で、コストパフォーマンスの優れたレンズ構成およびレンズタイプが望まれていた。
このような条件を満足するには、小型の正レンズ群である第2レンズ群を分割し、その前群を移動させることにより合焦を行う方式の負先行型の2群構成のズームレンズが最適であり、この種のズームレンズについて若干の提案がなされている。なお、この種のズームレンズとして、古くは特開昭60−55310号公報に開示されたズームレンズが知られている。また、さらに小型化を進めたこの種のズームレンズとして、特開平8−327907号公報に開示されたズームレンズが知られている。
【0006】
また、特開平5−173070号公報には、負正負正の4群構成の第2レンズ群を分割しその一部のレンズ群を移動させて合焦を行う方式のズームレンズが開示されている。
さらに、特開平8−248312号公報、特開平8−304704号公報、および特開平8−248314号公報には、負正正の3群構成の第2レンズ群、または負正正負正の5群構成の第2レンズ群を移動させて合焦を行う方式のズームレンズが開示されている。
また、本発明と同一の出願人の出願にかかる特開平9−171139号公報および特開平9−171140号公報には、超広角の領域をカバーしつつ高変倍比を有し、小型で、高性能な負正2群構成のズームレンズが開示されている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
一般に、大画角をカバーし、且つ高い変倍比および比較的大きい口径を有するズームレンズを実現しようとすると、広角側の軸外光線および望遠側の軸上光線に対する諸収差の補正が問題になる。従来の広角ズームレンズでは、非球面係数の奇数次項、特に3次項の収差補正効果を利用して上述の諸収差を補正している例はない。
【0008】
特開平4−15612号公報に記載されたズームレンズにおいては、負屈折力の第1レンズ群中の正レンズに非球面を1面設けて、広角側の歪曲収差を中心に収差捕正を行なっている。一般に、特に最大画角100°を越えるような超広角レンズや超広角ズームレンズの場合、より物体側に配置された正レンズは、歪曲収差の絶対量を減少させても、画角の差による歪曲収差の変化量(傾きまたは微分値に相当)を増加させる傾向がある。なお、この点は、倍率色収差や非点収差についても同様である。
【0009】
したがって、特開平4−15612号公報の構成は収差補正的に好ましくなく、歪曲収差をはじめとする諸収差の補正状態も満足できるものではない。また、この公報の構成は、製造的にも所要精度が厳しくなるので好ましくない。さらに、より物体側に位置する正レンズの巨大化、ひいては前玉径の巨大化を招くので、アタッチメント・フィルターを装着することができない。このように、特開平4−15612号公報に開示のズームレンズは、大型で、変倍比も小さく、さらなる高変倍率化、小型化および高性能化が望まれている。
【0010】
また、特開平4−235514号公報および特開平4−235515号公報に開示されているズームレンズにおいては、最大画角112°を有し、第1レンズ(最も物体側のレンズ)に非球面を1面設けて、広角側の歪曲収差を中心に収差補正を行なっている。しかしながら、これらの公報に開示のズームレンズは、全長が大型で、前玉径も大型である。また、歪曲収差をはじめとする諸収差の補正状態も満足できるものではなく、さらなる高変倍率化、小型化および高性能化が望まれている。
さらに、特開平9−171139号公報および特開平9−171140号公報では、比較的小型で簡素な2群構成により、ハイスペックなズームレンズを実現している。しかしながら、この種のズームレンズに対しても、更なる大口径化、高変倍率化、小型化および高性能化が望まれている。
【0011】
一方、合焦方式に関する特開昭60−55310号公報および特開平8−327907号公報に開示されているズームレンズは、最大画角が2ω=64°〜85°程度と小さく、これらの光学系の構成およびパワー(屈折力)配置を基本にして更なる広角化および高倍化を進めることは困難である。また、これらの公報に開示のズームレンズは、光学性能的にも満足できるものではない。
【0012】
また、特開平5−173070号公報には、上述のように、負正負正の4群構成の第2レンズ群を分割し、その前群を移動させることにより近距離物点に合焦する方式の多群ズームレンズが開示されている。しかしながら、この公報に開示のズームレンズは、レンズ群構成が複雑且つ大型で、最大画角も94°程度までしかカバーしていない。したがって、このレンズ構成およびパワー配置を基本にして更に広角化を進めた場合、更に大型化する可能性がある。
【0013】
さらに、特開平8−248312号公報、特開平8−304704号公報および特開平8−248314号公報に開示されているズームレンズにおいては、広角側の最大画角が小さいこともさることながら、合焦レンズ群が変倍時にも独立して移動する構成を採用しているため、設計自由度は増えているが構造が複雑になり、組み立て時の偏心の原因が増え、結果的にコストアップにつながっている。また、これらの公報に開示のズームレンズは、光学性能的にも満足できるものではない。
【0014】
また、特開平9−171139号公報および特開平9−171140号公報に開示されているズームレンズは、構造も単純で構成枚数も少なく、画角2ω=100°を越える超広角ズームレンズである。しかしながら、近距離合焦に際して第1レンズ群を移動させる一般的な1群繰り出し方式を採用しているため、上述したように、合焦レンズ群が大型で合焦時のレスポンスを悪化させる可能性がある。また、これらの公報に開示のズームレンズでは、近距離収差変動を大きく改善するとともに、更なる高性能化および小型化を進める必要である。
【0015】
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたものであり、最大画角が100°を越える超広角領域をカバーし、比較的大きい口径比および変倍比を有する、小型で高性能な超広角ズームレンズを提供することを目的とする。
また、単純なレンズ群構成および構成枚数でコストパフォーマンスに優れ、最大画角が100°を越える超広角領域をカバーし、比較的大きい口径比および変倍比を有する、小型で高性能な内焦式ズームレンズを提供することを目的とする。
【0016】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明では、物体側から順に、負の屈折力を有する第1レンズ群G1と、正の屈折力を有する第2レンズ群G2とからなり、前記第1レンズ群G1と前記第2レンズ群G2との空気間隔を変化させることによって変倍を行うズームレンズにおいて、
前記第1レンズ群G1は、物体側から順に、少なくとも1枚の非球面レンズを含み全体として負の屈折力を有する第1レンズ成分L11と、負の屈折力を有する第2レンズ成分L12と、正の屈折力を有する第3レンズ成分L13とを有し、
光軸に垂直な方向の高さをyとし、高さyにおける非球面の頂点の接平面から非球面までの光軸に沿った距離(サグ量)をS(y)とし、基準の曲率半径をRとし、円錐係数をκとし、n次の非球面係数をCn とするとき、前記第1レンズ成分L11中の前記非球面レンズの非球面は、
S(y)=(y2/R)/{1+(1−κ・y2/R2)1/2}
+C3・|y|3+C4・y4+C6・y6+C8・y8
+C10・y10+C12・y12+C14・y14+C16・y16 (a)
の非球面式で表現され、該非球面式(a)における前記3次の非球面係数C3は、
−7×10-3≦C3≦−1×10-6 (1)
の条件を満足することを特徴とする超広角ズームレンズを提供する。
【0017】
本発明の好ましい態様によれば、前記非球面式(a)における前記円錐係数κは、
−1<κ<1 (2)
の条件を満足する。
また、前記第1レンズ群G1中の前記第1レンズ成分L11は、非球面負レンズを有し、前記第1レンズ成分L11中の前記非球面レンズの焦点距離をfaspとし、広角端におけるズームレンズ全系の焦点距離をfwとしたとき、
1.3≦|fasp|/fw≦4 (3)
の条件を満足することが好ましい。
【0018】
また、本発明の好ましい態様によれば、前記第2レンズ群G2は、物体側から順に、第2レンズ群前群G2Fと、第2レンズ群後群G2Rとを有し、
前記第2レンズ群前群G2Fのみを光軸に沿って移動させることによって近距離物点への合焦を行い、
前記第2レンズ群後群G2Rは、物体側から順に、正または負の屈折力を有するレンズ成分LR1と、正の屈折力を有するレンズ成分LR2とを少なくとも有し、
前記第2レンズ群前群G2Fの焦点距離をf2Fとし、広角端におけるズームレンズ全系の焦点距離をfwとしたとき、
2.8≦f2F/fw≦8 (8)
の条件を満足する。
【0019】
また、本発明の好ましい態様によれば、前記第1レンズ群G1中の前記第3レンズ成分L13の物体側の面の曲率半径をrbとし、前記第3レンズ成分L13の像側の面の曲率半径をrcとしたとき、
−0.5≦(rc+rb)/(rc−rb)≦1 (10)
の条件を満足する。
【0020】
【発明の実施の形態】
まず、第1発明の基本的な構造について説明する。なお、本明細書において、「レンズ成分」とは、単レンズや接合レンズの集合を含む広い概念である。したがって、1つのレンズ成分とは、その最も広い概念において1つのレンズ群と同じである。
第1発明は、基本的に負・正の屈折力配置を有する2群構成のズームレンズタイプにおいて超広角化、高変倍化および小型化を実現し、且つ高性能で比較的口径の大きいズームレンズを実現したことを最大の特徴としている。特に特徴的なことは、このクラスとしては画角が非常に大きく且つ口径が比較的大きい光学系において、歪曲収差、コマフレアーおよび望遠側の球面収差が非常に良好に補正されていることであり、加えてこの光学系が負・正の2群ズームレンズで実現されている点である。これらの特徴は、負屈折力の第1レンズ群G1中の第1レンズ成分L11に導入した非球面に対して従来技術に見られない収差補正効果を負担させることが可能になっているからである。
【0021】
ここで、非球面と収差補正との関係、特に奇数次項の非球面係数と収差補正との関係について解説する。
一般に、光学系は回転対称に形成されるので、非球面は偶数次項の級数の和で表現される。しかしながら、第1発明では、非球面を表す式すなわち非球面式に奇数次項を導入し、収差補正に対して奇数次項をより有効に活用している。非球面をメリディオナル面内で考えると、奇数次項では像高Yの符号によってサグ量Xの値が異なり、回転対称性が成立しないように思える。しかしながら、光軸に沿ってX軸を設定した直交座標(X,Y,Z)において、ρ=√(Y2 +Z2 )で考えれば符号が一致して回転対称性が成立する。
【0022】
レンズ面(屈折面)がρの偶数次項で表される非球面である場合、その非球面のサグ量Xは次の式(b)で表される。
X=C2 ρ2 +C4 ρ4 +C6 ρ6 +・・・・ (b)
また一般的には、次の式(c)で表される。
X=ρ2 ・(1/2r)+C4 ρ4 +C6 ρ6 +・・・・ (c)
【0023】
球面系においても、偶数次項の非球面係数だけを有する非球面においても、屈折面を表す式がρの偶数次項だけで表されるがゆえに3次収差は発生する。したがって、屈折面を表す非球面式が奇数次項を含む場合、今までに存在しない2次収差や4次収差等の偶数次の収差が発生することになる。また、単一曲面で且つ非球面の場合を想定すると、球面収差はまさに非球面係数に対応する。したがって、非球面式に奇数次項の非球面係数を導入することは、まさに球面系では得られない収差補正効果が得られることに他ならない。
【0024】
ここで、偶数次項の非球面係数だけを有する非球面式(c)に3次項および5次項加えると、次の非球面式(d)が得られる。
【数3】
【0025】
したがって、例えば2次の球面収差を導出すると、以下の式(e)に示すようになる。
【数4】
ここで、ΔYは2次の球面収差を、nは屈折率を、uは光軸とのなす角を、C3iは各面における3次の非球面係数を、hは入射高を、Rは入射瞳半径を示している。また、Σ(i=1〜k)は、i=1 からi=k までの総和を表す。
【0026】
したがって、3次の球面収差が入射高hの4乗に比例し且つ入射瞳半径Rの3乗に比例するのに対し、2次の球面収差は入射高hの3乗に比例し且つ入射瞳半径Rの2乗に比例する。したがって、3次項(3次の非球面係数)を導入することにより、今まで補正しきれなかった低次の収差を補正することができ、その結果さらなるスペックアップおよび高性能化が可能になる。当然に、歪曲収差やコマ収差等の他の収差についても同様である。特に第1発明のように超広角ズームレンズの負屈折力の第1レンズ群G1中の第1レンズ成分L11に上述のような非球面を導入した場合、広角側の低次の負の歪曲収差の補正能力が高くなる。したがって、従来技術では歪曲収差の像高に対する傾き(微分値)が大きく、いわゆる陣笠形状をしていたが、非球面式への3次項の導入により歪曲収差が格段に改善される。
【0027】
また、コマ収差および球面収差についても同様に、低次の収差をより良好に補正することができるため、例えば口径を大きくすることによって生じる入射高の比較的低い部分の負の収差を良好に補正し、最小錯乱円を小さくすることが可能になる。特に望遠側で効果的であり、大口径化が可能になる。また、第1発明においては、望遠側の軸上平行光線(ランド光線)に対する偏角αが大きいレンズ面に導入する方が効果が大きいため、像側に凹面を向けたレンズ面に上述のような非球面を導入することが望ましい。
【0028】
以下、第1発明の条件式について説明する。
第1発明においては、第1レンズ成分L11中の非球面レンズの非球面が前述の式(a)で表現され、以下の条件式(1)を満足する。
−7×10-3≦C3 ≦−1×10-6 (1)
ここで、C3 は、第1レンズ成分L11中の非球面レンズの非球面を表す式(a)における3次の非球面係数である。
【0029】
条件式(1)は、負屈折力の第1レンズ群G1中の第1レンズ成分L11に導入した非球面を表す式(a)における3次の非球面係数について適切な範囲を規定する条件式である。第1レンズ成分L11に導入された非球面が第1発明で指定された非球面式(a)で表現されたとき、広角側において歪曲収差およびコマ収差を、望遠側において球面収差およびコマ収差をそれぞれ良好に補正するために、上述のように3次項の適切な条件設定が必要である。
【0030】
条件式(1)の上限値を上回ることは、負の値を有する3次の非球面係数の絶対値成分が小さくなることを意味する。したがって、この上限値を上回ると、上述のような各収差補正の効果が薄れて、本発明の効果を十分に生かすことができなくなってしまう。
なお、条件式(1)の上限値を−5×10-6に設定すると、より良い収差補正を行うことができる。また、条件式(1)の上限値を−1×10-5に設定すると、本発明の効果を最大限に発揮することができる。
【0031】
一方、条件式(1)の下限値を下回ることは、負の値を有する3次の非球面係数の絶対値成分が非常に大きくなることを意味する。この下限値を下回ると、特に2次の球面収差の影響で入射高の比較的低いところの球面収差が大きく正の方向に変位し、結果的に球面収差の傾き(微分値)が大きくなり、いわゆるうねりが顕著になり、光学性能が低下してしまう。また、前述のように、コマ収差や歪曲収差等の諸収差も補正過多となり、逆に収差補正状態が悪化する結果になる。なお、条件式(1)の下限値を−5×10-3に設定すると、より良い収差補正を行うことができる。また、条件式(1)の下限値を−1×10-3に設定すると、本発明の効果を最大限に発揮することができる。
【0032】
また、第1発明においては、以下の条件式(2)を満足することが望ましい。
−1<κ<1 (2)
ここで、κは、第1レンズ成分L11中の非球面レンズの非球面を表す式(a)における円錐係数である。
【0033】
条件式(2)は、第1レンズ群G1中の第1レンズ成分L11に導入した非球面を表す式(a)における円錐係数κについて適切な範囲を規定する条件式である。第1レンズ成分L11に導入された非球面が第1発明で指定された非球面式(a)で表現されたとき、適切な値に設定された3次項に加えて円錐係数κの項を活用することによって更に良好な収差補正が可能になる。第1発明の場合、条件式(2)を満足するように円錐係数κを設定し、球面以外の2次曲面をベースにした非球面を使用することによって、特に広角側の歪曲収差の補正、およびコマ収差の補正を助けている。
【0034】
条件式(2)の上限値を上回ると、円錐係数κが大きくなりすぎて、屈折面の形状が球面を越え、光軸近傍で曲率が弱く周辺部で曲率が強い楕円形状を有する非球面になり、逆に広角側の歪曲収差の補正、およびコマ収差の捕正に悪影響が及ぶので好ましくない。
なお、条件式(2)の上限値を0.8に設定すると、さらに良好な収差補正が可能になる。また、条件式(2)の上限値を0.5に設定すると、本発明の効果を最大限に発揮することができる。
【0035】
一方、条件式(2)の下限値を下回ると、円錐係数κが小さくなりすぎて、周辺部分の曲率が著しく弱い非球面となる。その結果、第1発明のように比較的物体側に位置する負レンズに非球面を導入する場合、周辺部分の屈折力が弱まり、斜光線の入射高が高くなり、前玉径が大型化する可能性が高くなるので好ましくない。
なお、条件式(2)の下限値を−0.8に設定すると、さらなる小型化を実現することができる。また、条件式(2)の下限値を−0.5に設定すると、本発明の効果を最大限に発揮することができる。
【0036】
また、第1発明においては、第1レンズ成分L11が非球面負レンズを有し、以下の条件式(3)を満足することが望ましい。
1.3≦|fasp|/fw≦4 (3)
ここで、faspは、第1レンズ成分L11中の非球面負レンズの焦点距離である。また、fwは、広角端におけるズームレンズ全系の焦点距離である。
【0037】
条件式(3)は、第1レンズ成分L11中の非球面負レンズのパワー(屈折力)について適切な範囲を規定している。
条件式(3)の上限値を上回ることは、第1レンズ成分L11中の非球面負レンズのパワーが小さくなることを意味し、この上限値を上回ると非球面による収差補正効果が減少するので好ましくない。また、より物体側に位置する負レンズのパワーが減少するため、前玉径が大型化するので好ましくない。
なお、条件式(3)の上限値を3.5に設定すると、より良好な収差補正およびさらなる小型化を実現することができる。また、条件式(3)の上限値を3に設定すると、本発明の効果を最大限に発揮することができる。
【0038】
一方、条件式(3)の下限値を下回ることは、第1レンズ成分L11中の非球面負レンズのパワーが著しく大きくなることを意味し、この下限値を下回ると非球面レンズを製造することが困難になるので好ましくない。また、組み立て時の偏心許容量も厳しくなり、製品化することが困難になるため好ましくない。
なお、条件式(3)の下限値を1.4に設定すると、製造組み立てがさらに容易なズームレンズを実現することができる。また、条件式(3)の下限値を1.5に設定すると、本発明の効果を最大限に発揮することができる。
【0039】
なお、第1発明において、非球面レンズとして、ガラス材料と樹脂材料との複合からなる、いわゆる複合型非球面レンズを用いる場合、非球面部分の樹脂が独立して光学系内に存在することのできない材料であるため、当然に樹脂材料部とガラス材料部との合成焦点距離を非球面レンズの焦点距離faspとする。
【0040】
また、第1発明においては、以下の条件式(4)を満足することが望ましい。
0.8≦|f1|/(fw・ft)1/2 ≦1.5 (4)
ここで、f1は、第1レンズ群G1の焦点距離である。また、fwおよびftは、それぞれ広角端および望遠端におけるズームレンズ全系の焦点距離である。
【0041】
条件式(4)は、第1レンズ群G1のパワーについて適切な範囲を規定している。この条件式(4)の値が1のときに広角端における全長と望遠端における全長とが等しくなり、変倍域(ズーム域)の丁度中央の焦点距離状態において第2レンズ群G2全体の結像倍率が−1(等倍)になる。
条件式(4)の上限値を上回ると、広角端において全長が最大になり、第1レンズ群G1のパワーが弱くなるため、光学系が大型化し、フィルターサイズも大きくなるので好ましくない。
なお、条件式(4)の上限値を1.4に設定すると、さらなる小径化のために有利である。また、条件式(4)の上限値を1.3に設定すると、本発明の効果を最大限に発揮することができる。
【0042】
一方、条件式(4)の下限値を下回ると、望遠端において全長が最大になり、第1レンズ群G1のパワーが強くなるため、広角側では歪曲収差およびコマ収差の補正に、望遠側では球面収差およびコマ収差の補正に悪影響を及ぼすので好ましくない。
なお、条件式(4)の下限値を0.85に設定すると、収差補正がより容易になる。また、条件式(4)の下限値を0.9に設定すると、本発明の効果を最大限に発揮することができる。
【0043】
また、第1発明においては、以下の条件式(5)を満足することが望ましい。
0.1≦|f1|/f2≦0.95 (5)
ここで、f1は、第1レンズ群G1の焦点距離である。また、f2は、無限遠合焦状態における第2レンズ群G2の焦点距離である。
【0044】
条件式(5)は、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との間で適切なパワーバランスを設定するための条件式である。前述したように、第1発明は、超広角ズームレンズに最適な解を提案するものである。負屈折力の第1レンズ群G1と正屈折力の第2レンズ群G2との適切なパワーバランスは、全体の良好な収差バランスと実用的な大きさとを適切に設定する上で必要であり、この条件式(5)を満足することが望ましい。
【0045】
条件式(5)の上限値を上回ると、第2レンズ群G2に比べて第1レンズ群G1が弱いパワーで構成されることになる。したがって、第1レンズ群G1が大型化し、フィルターの使用が困難になる程に前玉径が大型化するので好ましくない。また、後述するように、第2レンズ群G2を第2レンズ群前群G2Fと第2レンズ群後群G2Rとに分割し、第2レンズ群前群G2Fを移動させて合焦を行なう場合、合焦時の移動に必要な第2レンズ群前群G2Fとの空気間隔を十分に確保することができなくなり、十分な近距離撮影倍率を得ることができなくなるので好ましくない。
なお、条件式(5)の上限値を0.85に設定すると、実用的な大きさの解を得ることが可能である。また、条件式(5)の上限値を0.8、さらに好ましくは0.7に設定すると、本発明の効果を最大限に発揮することができる。
【0046】
一方、条件式(5)の下限値を下回ると、第2レンズ群G2に比べて第1レンズ群G1が強いパワーで構成されることになる。したがって、第1発明のような大画角を有するズームレンズの場合、特に広角側において画角の大きい斜光線に対する収差、特に歪曲収差および像面湾曲の補正が悪化するので好ましくない。また、合焦時の収差変動が悪化するので好ましくない。
なお、条件式(5)の下限値を0.2に設定すると、より良好な収差補正を実現することができる。また、条件式(5)の下限値を0.3に設定すると、本発明の効果を最大限に発揮することができる。
【0047】
また、第1発明においては、無限遠物点に対する性能向上のみならず、さらに無限遠合焦状態から近距離合焦状態に亘って諸収差の変動が少ない合焦方式を実現している。第1発明は、負正2群構成のズームレンズに適用することが最も効果的である。第1発明では、第2レンズ群G2が物体側から順に第2レンズ群前群G2Fと第2レンズ群後群G2Rとを有し、この第2レンズ群前群G2Fだけを移動させて合焦を行なう。基本的に、ズームレンズ全系の口径を大きくし且つ球面収差をはじめとする諸収差を良好に補正するためには、第2レンズ群前群G2Fが正の屈折力を有することが有利である。また、ぺッツバール和を良好に設定するとともに、軸上色収差および球面収差の合焦による変動を極力軽減するためには、第2レンズ群前群G2Fが、互いに独立した正レンズと負レンズとを有するか、あるいは正レンズと負レンズとの貼り合わせからなる接合正レンズを有することが望ましい。
【0048】
また、第1発明においては、以下の条件式(6)を満足することが望ましい。
0<|βw・Mt/βt|<1 (6)
ここで、βwおよびβtは、それぞれ広角端および望遠端での無限遠合焦状態における第2レンズ群前群G2Fの結像倍率である。また、Mtは、望遠端での最近接撮影状態における撮影倍率である。
【0049】
条件式(6)は、合焦レンズ群である第2レンズ群前群G2Fの広角端での結像倍率と望遠端での結像倍率との比について適切な範囲を規定している。
第2レンズ群前群G2Fにおいて、結像倍率の絶対値が広角端と望遠端とで近く、変倍域の中央近傍で結像倍率が無限大を含むとき、各焦点距離状態における同一被写体距離に対する第2レンズ群前群G2Fの繰り出し量(合焦移動量)の差が最小になり、一定の条件下のズームレンズにおいては被写界深度の範囲内に合焦点のズレがおさまり、合焦点を補正するためのカムが不要になり、鏡筒構造が簡単になるので、コスト的にも有利になる。この条件式(6)は、さらに望遠端での最短撮影時の撮影倍率Mtを考慮した形になっている。
【0050】
条件式(6)の上限値を上回る場合として、広角端での第2レンズ群前群G2Fの結像倍率が著しく大きくなる場合と、最短撮影時の全系の撮影倍率が著しく大きい場合とが考えられる。
まず、前者の場合では、例えば合焦レンズ群である第2レンズ群前群G2Fが正のパワーを有する場合、結像倍率は正の値をとり、軸上平行光線の第2レンズ群前群G2Fを射出する時の偏角が変倍域の全体に亘って発散するようになる。したがって、各焦点距離状態における同一被写体距離に対する第2レンズ群前群G2Fの繰り出し量の差が著しく大きくなるので好ましくない。また、合焦時の収差変動も増加するので好ましくない。
【0051】
一方、後者の場合、この合焦点方式では合焦移動量が大きくなり過ぎて、レンズ系全体が大型化するので好ましくない。また、第2レンズ群前群G2Fの結像倍率が上述の条件を満足していても、各焦点距離状態における同一被写体距離に対する第2レンズ群前群G2Fの繰り出し量の差が大きくなるので好ましくない。
なお、条件式(6)の上限値を0.8に設定すると、さらなる小径化のために有利である。また、条件式(6)の上限値を0.5に、さらに好ましくは0.3に設定すると、本発明の効果を最大限に発揮することができる。
【0052】
また、第1発明においては、第2レンズ群後群G2Rが厚肉の正レンズと薄肉の負レンズとの貼り合わせからなる接合レンズLnを有し、以下の条件式(7)を満足することが望ましい。
0.58<dp/fw<3 (7)
ここで、dpは、厚肉の正レンズの中心厚である。また、fwは、上述したように、広角端におけるズームレンズ全系の焦点距離である。
【0053】
条件式(7)は、第2レンズ群後群G2R中の接合レンズLnを構成する厚肉の正レンズの中心厚(光軸に沿った厚さ)について適切な範囲を規定している。
条件式(7)の上限値を上回ると、接合レンズLnを構成する厚肉の正レンズの中心厚が大きくなりすぎて、レンズ加工が困難になるので好ましくない。また、ズームレンズ全系が大型化し、さらには周辺光量の確保が難しくなるので好ましくない。
なお、条件式(7)の上限値を2.5に設定すると、レンズ加工をより容易に行うことができる。また、条件式(7)の上限値を2に設定すると、本発明の効果を最大限に発揮することができる。
【0054】
一方、条件式(7)の下限値を下回ると、接合レンズLnを構成する厚肉の正レンズの中心厚が小さくなりすぎて、特に上方コマ収差の補正、および望遠端での球面収差の補正が悪化するので好ましくない。
なお、条件式(7)の下限値を1.05に設定すると、収差補正がより容易になる。また、条件式(7)の上限値を1.1に設定すると、本発明の効果を最大限に発揮することができる。
【0055】
次に、第2発明の基本的な構造について説明する。
第2発明は、基本的に負・正2群構成のズームレンズタイプにおいて超広角化、高変倍化および小型化を実現し、さらに無限遠合焦状態から近距離合焦状態に亘って諸収差の変動が少ない合焦方式を実現したことを最大の特徴としている。その意味からも、第2発明は、負正2群構成のズームレンズに適用することが最も効果的である。
【0056】
第1レンズ群G1は、負・負・正の3つのレンズ成分L11〜L13を有する。これは、超広角領域の画角(2ω=100°以上)を確保し、単純な構成でフィルターサイズを極力小型化し、歪曲収差や像面湾曲を良好に抑えるために必要な構成である。特に、第1レンズ群G1において最も物体側には負屈折力のレンズ成分の存在が必要である。
【0057】
第2レンズ群G2は、第2レンズ群前群G2Fと第2レンズ群後群G2Rとを有し、第2レンズ群前群G2Fのみを移動させて合焦を行なう。基本的に、ズームレンズ全系の口径を大きくするとともに、球面収差をはじめとする諸収差を良好に補正するためには、第2レンズ群前群G2Fは正の屈折力を有することが有利である。また、ペッツバール和を良好に設定するとともに、軸上色収差および球面収差の合焦時の変動を極力軽減するためには、第2レンズ群前群G2Fは互いに独立した正レンズと負レンズとを有するか、あるいは正レンズと負レンズとの貼り合わせからなる接合正レンズを有することが望ましい。
【0058】
また、第2レンズ群後群G2Rは、いわゆる全系におけるマスターレンズ群として作用するために、収差補正に最低限必要なレンズ構成が必要である。したがって、第2レンズ群後群G2Rは、レンズ成分LR1と正の屈折力を有するレンズ成分LR2とを少なくとも有し、これらのレンズ成分LR1およびLR2により球面収差、上方コマ収差や歪曲収差等の諸収差を良好に補正し、合焦時の収差変動を効果的に抑制する。また、厚肉の正レンズと負レンズとの接合レンズでレンズ成分LR1を構成し、この厚肉の正レンズの作用により球面収差および歪曲収差の良好な補正を行うことが好ましい。また、レンズ成分LR1において厚肉の正レンズと負レンズとを接合する構成によって、ペッツバール和を更に良好に設定するとともに、軸上色収差および球面収差の更に良好な補正が可能である。
【0059】
また、更に好ましくは、レンズ成分LR2が負レンズと正レンズとの貼り合わせからなる接合正レンズを含む構成により、上方コマ収差および倍率色収差の補正を良好に行なうことが可能になる。また、第1レンズ群G1中の負レンズ成分L11またはL12に非球面を導入すると、特に高画角部分の歪曲収差を良好に補正し、且つ前玉系を小型化するのに有利である。この場合、負レンズ成分L11またはL12の凹面側に非球面を導入すると、望遠側の球面収差および下方コマ収差の補正も可能になるので好ましい。また、第1レンズ群G1が1枚の接合負レンズを含む構成により、ペッツバール和を良好に設定するとともに、倍率色収差の補正を良好に行なうことが可能になるので好ましい。
【0060】
以下、第2発明の条件式について説明する。
第2発明においては、以下の条件式(8)を満足する。
2.8≦f2F/fw≦8 (8)
ここで、f2Fは、第2レンズ群前群G2Fの焦点距離である。また、fwは、広角端におけるズームレンズ全系の焦点距離である。
【0061】
条件式(8)は、第2レンズ群前群G2Fの焦点距離について適切な範囲を規定している。
第2レンズ群前群G2Fは全系のうちで合焦に際して移動する唯一のレンズ群であり、第2発明のように超広角領域までカバーするような大画角を有するズームレンズの場合、この合焦レンズ群の焦点距離(またはパワー)は合焦時の収差変動等を決定する重要なファクターとなる。
【0062】
条件式(8)の上限値を上回ることは、第2レンズ群前群G2Fの焦点距離が大きくなり、合焦レンズ群のパワーが小さくなることを意味し、この上限値を上回ると合焦移動量も増え、第2レンズ群後群2Rとの間隔および第1レンズ群G1との間隔の確保が難しくなってしまう。また、第1レンズ群G1のパワーが比較的強く不変の場合、第2レンズ群前群G2Fの焦点距離が大きくなると、第2レンズ群前群G2Fが正レンズ群の場合にはその結像倍率は正の値となり、広角側で大きく且つ望遠側で小さくなる。このため、軸上平行光線の第2レンズ群前群G2Fを射出する時の偏角が変倍域の全体に亘って発散するようになり、特に望遠側で大きく発散するようになる。したがって、各焦点距離状態における同一被写体距離に対する第2レンズ群前群G2Fの繰り出し量(合焦移動量)の差が著しく大きくなってしまう。また、合焦時の収差変動も増加し、特に近距離合焦時に像面湾曲が正の方向に著しく変化するようになってしまう。
なお、条件式(8)の上限値を7に設定すると、より良い収差補正およびより適切な合焦移動量を設定することができる。また、条件式(8)の上限値を6.5に設定すると、本発明の効果を最大限に発揮することができる。
【0063】
一方、条件式(8)の下限値を下回ることは、第2レンズ群前群G2Fの焦点距離が小さくなり、合焦レンズ群のパワーが大きくなることを意味する。したがって、第1レンズ群G1のパワーが比較的強く不変の場合、第2レンズ群前群G2Fの焦点距離が小さくなると、第2レンズ群前群G2Fが正レンズ群の場合にはその結像倍率が負の値となり、広角側で大きく且つ望遠側で小さくなる。このため、軸上平行光線の第2レンズ群前群G2Fを射出する時の偏角が変倍域の全体に亘って収斂するようになり、特に広角側で大きく収斂するようになる。したがって、条件式(8)の下限値を下回ると、条件式(8)の上限値を上回る場合と同様に、各焦点距離状態における同一被写体距離に対する第2レンズ群前群G2Fの繰り出し量の差が著しく大きくなってしまう。また、合焦時の収差変動も増加し、特に近距離合焦時に像面湾曲が負の方向に著しく変化し、更に望遠側の球面収差も正の方向に悪化するようになってしまう。
なお、条件式(8)の下限値を3.05に設定すると、より良い収差補正およびより適切な合焦移動量を設定することができる。また、条件式(8)の下限値を3.26に設定すると、本発明の効果を最大限に発揮することができる。
【0064】
また、第2発明においては、以下の条件式(9)を満足することが望ましい。
0.1≦|f1|/f2≦0.95 (9)
ここで、f1は、第1レンズ群G1の焦点距離である。また、f2は、無限遠合焦状態における第2レンズ群G2の焦点距離である。
【0065】
条件式(9)は、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との適切なパワーバランスを設定するための条件式である。前述したとおり、第2発明は超広角ズームレンズに最適な解を提案するものであり、負屈折力の第1レンズ群G1と正屈折力の第2レンズ群G2との適切なパワーバランスは、全体の良好な収差バランスと実用的な大きさとを適切に設定する上で必要であり、この条件式(9)を満足することが望ましい。
【0066】
条件式(9)の上限値を上回ると、第2レンズ群G2に比べて第1レンズ群G1が弱いパワーで構成されることになる。その結果、第1レンズ群G1は大型化し、フィルターの使用が困難になる程に前玉径が大型化するので好ましくない。また、合焦時の移動に必要な第2レンズ群前群G2Fとの空気間隔を十分に確保することができなくなり、十分な近距離撮影倍率を得ることができなくなるので好ましくない。
なお、条件式(9)の上限値を0.85に設定すると、より実用的な大きさの解を得ることが可能である。また、条件式(9)の上限値を0.8に設定すると、本発明の効果を最大限に発揮することができる。
【0067】
一方、条件式(9)の下限値を下回ると、第2レンズ群G2に比べて第1レンズ群G1が強いパワーで構成されることになる。その結果、第2発明のような大画角を有するズームレンズの場合、特に広角側の画角の大きい斜光線に対する収差、特に歪曲収差および像面湾曲の補正が困難になるので好ましくない。また、合焦時の収差変動が悪化するので好ましくない。
なお、条件式(9)の下限値を0.2に設定すると、より良好な収差補正を実現することができる。また、条件式(9)の下限値を0.3に設定すると、本発明の効果を最大限に発揮することができる。
【0068】
また、第2発明においては、以下の条件式(10)を満足することが望ましい。
−0.5≦(rc+rb)/(rc−rb)≦1 (10)
ここで、rbは第3レンズ成分L13の物体側の面の曲率半径であり、rcは第3レンズ成分L13の像側の面の曲率半径である。
【0069】
条件式(10)は、第1レンズ群G1中の正レンズ成分である第3レンズ成分L13の形状因子(qファクター)について適切な範囲を規定している。
条件式(10)の上限値を上回ることは、第3レンズ成分L13の形状が物体側に強い曲率の凸面を向けた正メニスカスレンズ形状になることを意味している。第1レンズ群G1を繰り出して合焦を行う従来の合焦方式では、近距離変動、特に下方コマ収差および像面湾曲の変動を抑えるのに、上述のレンズ形状は効果があった。しかしながら、第2発明のように合焦に際して第1レンズ群G1が移動しないズームレンズの場合、これらの収差変動を抑制するのに有利なレンズ形状ではなく、むしろ広角側の下方コマ収差および像面湾曲と望遠側の球面収差とを良好に補正するとともにより大きな口径を達成することのできるレンズ形状にすることが可能になった。
【0070】
条件式(10)の上限値を上回ると、広角側の下方コマ収差および像面湾曲と望遠側の球面収差とを良好に補正し、より大きな口径を達成することができなくなるので好ましくない。また、第3レンズ成分L13の周辺部分と第2レンズ群前群2Fとが合焦時に機械的に干渉してしまい、結果的に十分な近距離撮影倍率を得ることができなくなるので好ましくない。
なお、条件式(10)の上限値を0.9に設定すると、より良好な収差補正を実現することができる。また、条件式(10)の上限値を0.85に設定すると、本発明の効果を最大限に発揮することができる。
【0071】
一方、条件式(10)の下限値を下回ることは、第3レンズ成分L13の形状が像側により強い曲率の凸面を向けた両凸レンズ形状になることを意味している。このレンズ形状では第3レンズ成分L13の像側の面における光線の屈折角が著しく強くなるため、高次収差の発生量が増大し、特に広角側の下方コマ収差および像面湾曲と望遠側の球面収差および下方コマ収差等とが悪化するので好ましくない。
なお、条件式(10)の下限値を−0.3に設定すると、より良好な収差補正を実現することができる。また、条件式(10)の下限値を0に設定すると、本発明の効果を最大限に発揮することができる。
【0072】
また、第2発明においては、以下の条件式(11)を満足することが望ましい。
0<|βw・Mt/βt|<1 (11)
ここで、βwおよびβtは、それぞれ広角端および望遠端での無限遠合焦状態における第2レンズ群前群G2Fの結像倍率である。また、Mtは、望遠端での最近接撮影状態における撮影倍率である。
【0073】
条件式(11)は、合焦レンズ群である第2レンズ群前群G2Fの広角端での結像倍率と望遠端での結像倍率との比について適切な範囲を規定している。
条件式(8)の説明でも言及したが、結像倍率の絶対値が広角端と望遠端とで近く、変倍域の中央近傍で結像倍率が無限大を含むとき、各焦点距離状態における同一被写体距離に対する第2レンズ群前群G2Fの繰り出し量(合焦移動量)の差が最小になり、一定の条件下のズームレンズにおいては被写界深度の範囲内に合焦点のズレがおさまり、合焦点を補正するためのカムが不要になり、鏡筒構造が簡単になるので、コスト的にも有利になる。この条件式(11)は、さらに望遠端での最短撮影時の撮影倍率Mtを考慮した形になっている。
【0074】
条件式(11)の上限値を上回る場合として、広角端での第2レンズ群前群G2Fの結像倍率が著しく大きくなる場合と、最短撮影時の全系の撮影倍率が著しく大きい場合とが考えられる。
まず、前者の場合では、例えば合焦レンズ群である第2レンズ群前群G2Fが正のパワーを有する場合、結像倍率は正の値をとり、軸上平行光線の第2レンズ群前群G2Fを射出する時の偏角が変倍域の全体に亘って発散するようになる。したがって、各焦点距離状態における同一被写体距離に対する第2レンズ群前群G2Fの繰り出し量の差が著しく大きくなるので好ましくない。また、合焦時の収差変動も増加するので好ましくない。
【0075】
一方、後者の場合、この合焦点方式では合焦移動量が大きくなり過ぎて、レンズ系全体が大型化するので好ましくない。また、第2レンズ群前群G2Fの結像倍率が上述の条件を満足していても、各焦点距離状態における同一被写体距離に対する第2レンズ群前群G2Fの繰り出し量の差が大きくなるので好ましくない。
なお、条件式(11)の上限値を0.9に設定すると、さらなる小径化のために有利である。また、条件式(11)の上限値を0.8に設定すると、本発明の効果を最大限に発揮することができる。
【0076】
また、第2発明においては、以下の条件式(12)を満足することが望ましい。
0.8<ra/rb<3 (12)
ここで、raは、第2レンズ成分L12の像側の面の曲率半径である。また、rbは、上述したように、第3レンズ成分L13の物体側の面の曲率半径である。
【0077】
条件式(12)は、第1レンズ群G1中の第2レンズ成分L12と第3レンズ成分L13との間に形成される空気レンズの形状に関する条件式である。この条件式(12)の値が正の値をとることは、空気レンズの物体側の面(すなわち第2レンズ成分L12の像側の面)および像側の面(すなわち第3レンズ成分L13の物体側の面)がともに物体側に凸面を向けていることを意味する。
条件式(12)の上限値を上回ると、第3レンズ成分L13の物体側の面の曲率半径に比べて第2レンズ成分L12の像側の面の曲率半径が著しく大きくなるため、その間に形成される空気レンズの形状が負レンズ形状になる。その結果、この空気レンズによる諸収差の補正効果が減少し、また前玉径を小さくする効果も薄れるので好ましくない。
なお、条件式(12)の上限値を2.5に設定すると、本発明の効果を最大限に発揮することができる。
【0078】
一方、条件式(12)の下限値を下回ると、第3レンズ成分L13の物体側の面の曲率半径に比べて第2レンズ成分L12の像側の面の曲率半径が著しく小さくなるため、その間に形成される空気レンズの形状が正レンズ形状になる。したがって空気レンズとしては負のパワーを有するものと表現することができ、また前玉径を小さくする効果を持つ反面、著しい正メニスカス形状は高次の収差を発生させる原因となるので好ましくない。第2発明の場合、空気レンズの形状が著干負レンズ形状になることが望ましい。
なお、条件式(12)の下限値を0.9に、さらに好ましくは1に設定すると、本発明の効果を最大限に発揮することができる。
【0079】
また、第2発明においては、第2レンズ群後群G2R中のレンズ成分LR1は、厚肉の正レンズと、該厚肉の正レンズよりも薄肉の負レンズとから構成され、以下の条件式(13)を満足することが望ましい。
0.58<dp/fw<3 (13)
ここで、dpは、厚肉の正レンズの中心厚である。また、fwは、上述したように、広角端におけるズームレンズ全系の焦点距離である。
【0080】
条件式(13)は、第2レンズ群後群G2R中のレンズ成分LR1を構成する厚肉の正レンズの中心厚(光軸に沿った厚さ)について適切な範囲を規定している。
条件式(13)の上限値を上回ると、レンズ成分LR1を構成する厚肉の正レンズの中心厚が大きくなりすぎて、レンズ加工が困難になるので好ましくない。また、ズームレンズ全系が大型化し、さらには周辺光量の確保が難しくなるので好ましくない。
なお、条件式(13)の上限値を2.5に設定すると、レンズ加工をより容易に行うことができる。また、条件式(13)の上限値を2に設定すると、本発明の効果を最大限に発揮することができる。
【0081】
一方、条件式(13)の下限値を下回ると、レンズ成分LR1を構成する厚肉の正レンズの中心厚が小さくなりすぎて、特に上方コマ収差の補正、広角端の歪曲収差、および望遠端の球面収差の補正が悪化するので好ましくない。
なお、条件式(13)の下限値を0.65に設定すると、収差補正がより容易になる。また、条件式(13)の下限値を0.75に設定すると、本発明の効果を最大限に発揮することができる。
【0082】
また、本発明(第1発明および第2発明)のように第2レンズ群G2内の物体側のレンズ成分(前群G2F)により合焦を行う負先行型のズームレンズの場合、第2レンズ群前群G2Fの物体側かあるいは像側に開口絞りを設置することが望ましい。この場合、合焦時に開口絞りを第2レンズ群前群G2Fと一体的に移動させると、近距離物点合焦時の主光線切れを軽減することができる。また、開口絞りを第2レンズ群後群G2Rとリンクさせ、合焦時に第2レンズ群前群G2Fのみを移動させると、鏡筒設計上有利になる。本発明の場合、合焦時に開口絞りを第2レンズ群前群G2Fと一体的に移動させてもよいし、合焦時に開口絞りを移動させることなく第2レンズ群前群G2Fのみを移動させてもよい。
【0083】
また、本発明においては、第1レンズ成分L11または第2レンズ成分L12には負レンズと正レンズとの貼り合わせからなる少なくとも1つの接合負レンズが含まれ、この接合負レンズ中において負レンズの屈折率が正レンズの屈折率よりも大きく、且つ負レンズのアッベ数が正レンズのアッベ数よりも小さいことが好ましい。この構成により、ぺッツバール和のコントロールが有利となり、さらなる広角化および高性能化が可能になる。
【0084】
【実施例】
以下、本発明の各実施例を、添付図面に基づいて説明する。
まず、第1発明の各実施例にかかる超広角ズームレンズは、物体側から順に、負の屈折力を有する第1レンズ群G1と、正の屈折力を有する第2レンズ群G2とから構成されている。そして、第1レンズ群G1は、物体側から順に、1枚の非球面レンズを含み全体として負の屈折力を有する第1レンズ成分L11と、負の屈折力を有する第2レンズ成分L12と、正の屈折力を有する第3レンズ成分L13とから構成されている。一方、第2レンズ群G2は、物体側から順に、第2レンズ群前群G2Fと、第2レンズ群後群G2Rとから構成されている。なお、第2レンズ群後群G2Rは、厚肉の正レンズと負レンズとの貼り合わせからなる接合レンズLnを含んでいる。
【0085】
第1発明の各実施例において、非球面は、光軸に垂直な方向の高さをyとし、高さyにおける非球面の頂点の接平面から非球面までの光軸に沿った距離(サグ量)をS(y)とし、基準の曲率半径(頂点曲率半径)をRとし、円錐係数をκとし、n次の非球面係数をCn としたとき、以下の数式(a)で表される。
【数5】
なお、非球面式(a)が2次の非球面係数C2 を含んでいないため、第1発明の各実施例において非球面の頂点曲率半径と近軸曲率半径とは一致している。以下、各実施例において、非球面には面番号の右側に*印を付している。
【0086】
〔第1実施例〕
図1は、第1発明の第1実施例にかかる超広角ズームレンズのレンズ構成および変倍における各レンズ群の移動軌跡を示す図である。
図1の超広角ズームレンズにおいて、第1レンズ群G1の第1レンズ成分L11は、物体側から順に、物体側に凸面を向け且つ像側の面が非球面状に形成されたガラス材料と樹脂材料との複合からなる複合型負メニスカス非球面レンズ、および物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズから構成されている。
また、第1レンズ群G1の第2レンズ成分L12は、物体側から順に、両凸レンズと両凹レンズとの貼り合わせからなる接合負レンズから構成されている。
さらに、第1レンズ群G1の第3レンズ成分L13は、両凸レンズから構成されている。
【0087】
また、第2レンズ群G2の前群G2F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と両凸レンズとの貼り合わせからなる接合正レンズから構成されている。
さらに、第2レンズ群G2の後群G2Rは、物体側から順に、厚肉の両凸レンズと両凹レンズとの貼り合わせからなる接合負レンズLn、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと両凸レンズとの貼り合わせからなる接合正レンズ、および両凸レンズから構成されている。
【0088】
なお、第2レンズ群前群G2Fと第2レンズ群後群G2Rとの間には開口絞りSが配置され、第2レンズ群G2の直ぐ像側には固定絞りSFが配置されている。開口絞りSは変倍に際して第2レンズ群G2と一体的に移動するが、固定絞りSFは変倍に際して移動することなく像面に対して常に固定である。
図1は、広角端におけるレンズ配置を示している。望遠端への変倍に際しては、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との間隔が減少するように、第1レンズ群G1は一旦像側へ移動した後に物体側へ移動し、第2レンズ群G2は物体側へ移動する。
また、無限遠物体から近距離物体への合焦に際して、開口絞りSは移動することなく、第2レンズ群前群G2Fだけが像側へ移動する。
【0089】
次の表(1)に、第1実施例の諸元の値を掲げる。表(1)において、fは焦点距離を、FNOはFナンバーを、2ωは画角を、βは撮影倍率を、D0 は物点距離(最も物体側の面と物体との間の光軸に沿った距離)をそれぞれ表している。さらに、面番号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を、dは各レンズ面間隔を、rは曲率半径(非球面の場合は近軸曲率半径)を、nはd線(λ=587.6nm)に対する屈折率を、νはアッベ数をそれぞれ示している。なお、表中の*印は非球面であることを意味する。
【0090】
【表1】
【0091】
図2〜図5は、第1実施例の諸収差図である。すなわち、図2は広角端での無限遠合焦状態における諸収差図を、図3は望遠端での無限遠合焦状態における諸収差図をそれぞれ示している。また、図4は広角端での至近距離合焦状態における諸収差図を、図5は望遠端での至近距離合焦状態における諸収差図をそれぞれ示している。
各収差図において、FNOはFナンバーを、NAは開口数を、Yは像高を、dはd線(λ=587.6nm)を、gはg線(λ=435.8nm)をそれぞれ示している。また、非点収差を示す収差図において、実線はサジタル像面を示し、破線はメリディオナル像面を示している。
【0092】
図2の収差図を参照すると、広角端において、諸収差が良好に補正されていることがわかる。また、図3の収差図を参照すると、望遠端においても広角端と同様に、諸収差が良好に補正されていることがわかる。
一方、図4の収差図を参照すると、広角端において、近距離収差変動が少なく、諸収差が良好に補正されていることがわかる。また、図5の収差図を参照すると、望遠端においても広角端と同様に、近距離収差変動が少なく、諸収差が良好に補正されていることがわかる。
このように、第1実施例では、各焦点距離状態および各撮影距離状態において諸収差が良好に補正され、良好な光学性能が確保されていることがわかる。
【0093】
〔第2実施例〕
図6は、第1発明の第2実施例にかかる超広角ズームレンズのレンズ構成および変倍における各レンズ群の移動軌跡を示す図である。
図6の超広角ズームレンズにおいて、第1レンズ群G1の第1レンズ成分L11は、物体側から順に、物体側に凸面を向け且つ像側の面が非球面状に形成されたガラス材料と樹脂材料との複合からなる複合型負メニスカス非球面レンズ、および物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズから構成されている。
また、第1レンズ群G1の第2レンズ成分L12は、物体側から順に、両凸レンズと両凹レンズとの貼り合わせからなる接合負レンズから構成されている。
さらに、第1レンズ群G1の第3レンズ成分L13は、両凸レンズから構成されている。
【0094】
また、第2レンズ群G2の前群G2F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と両凸レンズとの貼り合わせからなる接合正レンズから構成されている。
さらに、第2レンズ群G2の後群G2Rは、物体側から順に、厚肉の両凸レンズと両凹レンズとの貼り合わせからなる接合負レンズLn、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと両凸レンズとの貼り合わせからなる接合正レンズ、および物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと両凸レンズとの貼り合わせからなる接合正レンズから構成されている。
【0095】
なお、第2レンズ群前群G2Fの直ぐ物体側には開口絞りSが配置され、この開口絞りSは変倍に際して第2レンズ群G2と一体的に移動する。
図6は、広角端におけるレンズ配置を示している。望遠端への変倍に際しては、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との間隔が減少するように、第1レンズ群G1は一旦像側へ移動した後に物体側へ移動し、第2レンズ群G2は物体側へ移動する。
また、無限遠物体から近距離物体への合焦に際して、開口絞りSと第2レンズ群前群G2Fとが一体的に像側へ移動する。
【0096】
次の表(2)に、第2実施例の諸元の値を掲げる。表(2)において、fは焦点距離を、FNOはFナンバーを、2ωは画角を、Bfはバックフォーカスを、βは撮影倍率を、D0 は物点距離(最も物体側の面と物体との間の光軸に沿った距離)をそれぞれ表している。さらに、面番号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を、dは各レンズ面間隔を、rは曲率半径(非球面の場合は近軸曲率半径)を、nはd線(λ=587.6nm)に対する屈折率を、νはアッベ数をそれぞれ示している。なお、表中の*印は非球面であることを意味する。
【0097】
【表2】
【0098】
図7〜図10は、第2実施例の諸収差図である。すなわち、図7は広角端での無限遠合焦状態における諸収差図を、図8は望遠端での無限遠合焦状態における諸収差図をそれぞれ示している。また、図9は広角端での至近距離合焦状態における諸収差図を、図10は望遠端での至近距離合焦状態における諸収差図をそれぞれ示している。
各収差図において、FNOはFナンバーを、NAは開口数を、Yは像高を、dはd線(λ=587.6nm)を、gはg線(λ=435.8nm)をそれぞれ示している。また、非点収差を示す収差図において、実線はサジタル像面を示し、破線はメリディオナル像面を示している。
【0099】
図7の収差図を参照すると、広角端において、諸収差が良好に補正されていることがわかる。また、図8の収差図を参照すると、望遠端においても広角端と同様に、諸収差が良好に補正されていることがわかる。
一方、図9の収差図を参照すると、広角端において、近距離収差変動が少なく、諸収差が良好に補正されていることがわかる。また、図10の収差図を参照すると、望遠端においても広角端と同様に、近距離収差変動が少なく、諸収差が良好に補正されていることがわかる。
このように、第2実施例では、各焦点距離状態および各撮影距離状態において諸収差が良好に補正され、良好な光学性能が確保されていることがわかる。
【0100】
〔第3実施例〕
図11は、第1発明の第3実施例にかかる超広角ズームレンズのレンズ構成および変倍における各レンズ群の移動軌跡を示す図である。
図11の超広角ズームレンズにおいて、第1レンズ群G1の第1レンズ成分L11は、物体側から順に、物体側に凸面を向け且つ像側の面が非球面状に形成されたガラス材料と樹脂材料との複合からなる複合型負メニスカス非球面レンズ、および物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズから構成されている。
また、第1レンズ群G1の第2レンズ成分L12は、物体側から順に、両凸レンズと両凹レンズとの貼り合わせからなる接合負レンズから構成されている。
さらに、第1レンズ群G1の第3レンズ成分L13は、両凸レンズから構成されている。
【0101】
また、第2レンズ群G2の前群G2F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と両凸レンズとの貼り合わせからなる接合正レンズから構成されている。
さらに、第2レンズ群G2の後群G2Rは、物体側から順に、厚肉の両凸レンズと両凹レンズとの貼り合わせからなる接合負レンズLn、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと両凸レンズとの貼り合わせからなる接合正レンズ、および両凸レンズから構成されている。
【0102】
なお、第2レンズ群前群G2Fと第2レンズ群後群G2Rとの間には開口絞りSが配置され、第2レンズ群G2の直ぐ像側には固定絞りSFが配置されている。開口絞りSは変倍に際して第2レンズ群G2と一体的に移動するが、固定絞りSFは変倍に際して移動することなく像面に対して常に固定である。
図11は、広角端におけるレンズ配置を示している。望遠端への変倍に際しては、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との間隔が減少するように、第1レンズ群G1は一旦像側へ移動した後に物体側へ移動し、第2レンズ群G2は物体側へ移動する。
また、無限遠物体から近距離物体への合焦に際して、開口絞りSは移動することなく、第2レンズ群前群G2Fだけが像側へ移動する。
【0103】
次の表(3)に、第3実施例の諸元の値を掲げる。表(3)において、fは焦点距離を、FNOはFナンバーを、2ωは画角を、βは撮影倍率を、D0 は物点距離(最も物体側の面と物体との間の光軸に沿った距離)をそれぞれ表している。さらに、面番号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を、dは各レンズ面間隔を、rは曲率半径(非球面の場合は近軸曲率半径)を、nはd線(λ=587.6nm)に対する屈折率を、νはアッベ数をそれぞれ示している。なお、表中の*印は非球面であることを意味する。
【0104】
【表3】
【0105】
図12〜図15は、第3実施例の諸収差図である。すなわち、図12は広角端での無限遠合焦状態における諸収差図を、図13は望遠端での無限遠合焦状態における諸収差図をそれぞれ示している。また、図14は広角端での至近距離合焦状態における諸収差図を、図15は望遠端での至近距離合焦状態における諸収差図をそれぞれ示している。
各収差図において、FNOはFナンバーを、NAは開口数を、Yは像高を、dはd線(λ=587.6nm)を、gはg線(λ=435.8nm)をそれぞれ示している。また、非点収差を示す収差図において、実線はサジタル像面を示し、破線はメリディオナル像面を示している。
【0106】
図12の収差図を参照すると、広角端において、諸収差が良好に補正されていることがわかる。また、図13の収差図を参照すると、望遠端においても広角端と同様に、諸収差が良好に補正されていることがわかる。
一方、図14の収差図を参照すると、広角端において、近距離収差変動が少なく、諸収差が良好に補正されていることがわかる。また、図15の収差図を参照すると、望遠端においても広角端と同様に、近距離収差変動が少なく、諸収差が良好に補正されていることがわかる。
このように、第3実施例では、各焦点距離状態および各撮影距離状態において諸収差が良好に補正され、良好な光学性能が確保されていることがわかる。
【0107】
〔第4実施例〕
図16は、第1発明の第4実施例にかかる超広角ズームレンズのレンズ構成および変倍における各レンズ群の移動軌跡を示す図である。
図16の超広角ズームレンズにおいて、第1レンズ群G1の第1レンズ成分L11は、物体側に凸面を向け且つ像側の面が非球面状に形成されたガラス材料と樹脂材料との複合からなる複合型負メニスカス非球面レンズから構成されている。
また、第1レンズ群G1の第2レンズ成分L12は、物体側から順に、両凹レンズと両凸レンズとの貼り合わせからなる接合負レンズ、および物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズから構成されている。
さらに、第1レンズ群G1の第3レンズ成分L13は、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズから構成されている。
【0108】
また、第2レンズ群G2の前群G2F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と両凸レンズとの貼り合わせからなる接合正レンズから構成されている。
さらに、第2レンズ群G2の後群G2Rは、物体側から順に、厚肉の両凸レンズと両凹レンズとの貼り合わせからなる接合負レンズLn、両凹レンズと両凸レンズとの貼り合わせからなる接合正レンズ、および両凸レンズから構成されている。
【0109】
なお、第2レンズ群前群G2Fと第2レンズ群後群G2Rとの間には開口絞りSが配置され、第2レンズ群G2の直ぐ像側には固定絞りSFが配置されている。開口絞りSは変倍に際して第2レンズ群G2と一体的に移動するが、固定絞りSFは変倍に際して移動することなく像面に対して常に固定である。
図16は、広角端におけるレンズ配置を示している。望遠端への変倍に際しては、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との間隔が減少するように、第1レンズ群G1は一旦像側へ移動した後に物体側へ移動し、第2レンズ群G2は物体側へ移動する。
また、無限遠物体から近距離物体への合焦に際して、開口絞りSは移動することなく、第2レンズ群前群G2Fだけが像側へ移動する。
【0110】
次の表(4)に、第4実施例の諸元の値を掲げる。表(4)において、fは焦点距離を、FNOはFナンバーを、2ωは画角を、βは撮影倍率を、D0 は物点距離(最も物体側の面と物体との間の光軸に沿った距離)をそれぞれ表している。さらに、面番号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を、dは各レンズ面間隔を、rは曲率半径(非球面の場合は近軸曲率半径)を、nはd線(λ=587.6nm)に対する屈折率を、νはアッベ数をそれぞれ示している。表中の*印は非球面であることを意味する。
【0111】
【表4】
【0112】
図17〜図20は、第4実施例の諸収差図である。すなわち、図17は広角端での無限遠合焦状態における諸収差図を、図18は望遠端での無限遠合焦状態における諸収差図をそれぞれ示している。また、図19は広角端での至近距離合焦状態における諸収差図を、図20は望遠端での至近距離合焦状態における諸収差図をそれぞれ示している。
各収差図において、FNOはFナンバーを、NAは開口数を、Yは像高を、dはd線(λ=587.6nm)を、gはg線(λ=435.8nm)をそれぞれ示している。また、非点収差を示す収差図において、実線はサジタル像面を示し、破線はメリディオナル像面を示している。
【0113】
図17の収差図を参照すると、広角端において、諸収差が良好に補正されていることがわかる。また、図18の収差図を参照すると、望遠端においても広角端と同様に、諸収差が良好に補正されていることがわかる。
一方、図19の収差図を参照すると、広角端において、近距離収差変動が少なく、諸収差が良好に補正されていることがわかる。また、図20の収差図を参照すると、望遠端においても広角端と同様に、近距離収差変動が少なく、諸収差が良好に補正されていることがわかる。
このように、第4実施例では、各焦点距離状態および各撮影距離状態において諸収差が良好に補正され、良好な光学性能が確保されていることがわかる。
【0114】
〔第5実施例〕
図21は、第1発明の第5実施例にかかる超広角ズームレンズのレンズ構成および変倍における各レンズ群の移動軌跡を示す図である。
図21の超広角ズームレンズにおいて、第1レンズ群G1の第1レンズ成分L11は、物体側から順に、物体側に凸面を向け且つ像側の面が非球面状に形成されたガラス材料と樹脂材料との複合からなる複合型負メニスカス非球面レンズ、および物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズから構成されている。
また、第1レンズ群G1の第2レンズ成分L12は、物体側から順に、両凸レンズと両凹レンズとの貼り合わせからなる接合負レンズから構成されている。
さらに、第1レンズ群G1の第3レンズ成分L13は、両凸レンズから構成されている。
【0115】
また、第2レンズ群G2の前群G2F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と両凸レンズとの貼り合わせからなる接合正レンズから構成されている。
さらに、第2レンズ群G2の後群G2Rは、物体側から順に、厚肉の両凸レンズと両凹レンズとの貼り合わせからなる接合負レンズLn、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと両凸レンズとの貼り合わせからなる接合正レンズ、および両凸レンズから構成されている。
【0116】
なお、第2レンズ群前群G2Fと第2レンズ群後群G2Rとの間には開口絞りSが配置され、第2レンズ群G2の直ぐ像側には固定絞りSFが配置されている。開口絞りSは変倍に際して第2レンズ群G2と一体的に移動するが、固定絞りSFは変倍に際して移動することなく像面に対して常に固定である。
図21は、広角端におけるレンズ配置を示している。望遠端への変倍に際しては、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との間隔が減少するように、第1レンズ群G1は一旦像側へ移動した後に物体側へ移動し、第2レンズ群G2は物体側へ移動する。
また、無限遠物体から近距離物体への合焦に際して、開口絞りSは移動することなく、第2レンズ群前群G2Fだけが像側へ移動する。
【0117】
次の表(5)に、第5実施例の諸元の値を掲げる。表(5)において、fは焦点距離を、FNOはFナンバーを、2ωは画角を、βは撮影倍率を、D0 は物点距離(最も物体側の面と物体との間の光軸に沿った距離)をそれぞれ表している。さらに、面番号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を、dは各レンズ面間隔を、rは曲率半径(非球面の場合は近軸曲率半径)を、nはd線(λ=587.6nm)に対する屈折率を、νはアッベ数をそれぞれ示している。表中の*印は非球面であることを意味する。
【0118】
【表5】
【0119】
図22〜図25は、第5実施例の諸収差図である。すなわち、図22は広角端での無限遠合焦状態における諸収差図を、図23は望遠端での無限遠合焦状態における諸収差図をそれぞれ示している。また、図24は広角端での至近距離合焦状態における諸収差図を、図25は望遠端での至近距離合焦状態における諸収差図をそれぞれ示している。
各収差図において、FNOはFナンバーを、NAは開口数を、Yは像高を、dはd線(λ=587.6nm)を、gはg線(λ=435.8nm)をそれぞれ示している。また、非点収差を示す収差図において、実線はサジタル像面を示し、破線はメリディオナル像面を示している。
【0120】
図22の収差図を参照すると、広角端において、諸収差が良好に補正されていることがわかる。また、図23の収差図を参照すると、望遠端においても広角端と同様に、諸収差が良好に補正されていることがわかる。
一方、図24の収差図を参照すると、広角端において、近距離収差変動が少なく、諸収差が良好に補正されていることがわかる。また、図25の収差図を参照すると、望遠端においても広角端と同様に、近距離収差変動が少なく、諸収差が良好に補正されていることがわかる。
このように、第5実施例では、各焦点距離状態および各撮影距離状態において諸収差が良好に補正され、良好な光学性能が確保されていることがわかる。
【0121】
次に、第2発明の各実施例にかかる内焦式ズームレンズは、物体側から順に、負の屈折力を有する第1レンズ群G1と、正の屈折力を有する第2レンズ群G2とから構成されている。そして、第1レンズ群G1は、物体側から順に、負の屈折力を有する第1レンズ成分L11と、負の屈折力を有する第2レンズ成分L12と、正の屈折力を有する第3レンズ成分L13とから構成されている。一方、第2レンズ群G2は、物体側から順に、第2レンズ群前群G2Fと、第2レンズ群後群G2Rとから構成されている。なお、第2レンズ群後群G2Rは、物体側から順に、レンズ成分LR1と、正の屈折力を有するレンズ成分LR2とから構成されている。
【0122】
第2発明の各実施例において、非球面は、光軸に垂直な方向の高さをyとし、高さyにおける非球面の頂点の接平面から非球面までの光軸に沿った距離(サグ量)をS(y)とし、基準の曲率半径(頂点曲率半径)をRとし、円錐係数をκとし、n次の非球面係数をCn としたとき、以下の数式(f)で表される。
【数6】
なお、第2発明の各実施例において2次の非球面係数C2 は0であるため、非球面の頂点曲率半径と近軸曲率半径とは一致している。以下、各実施例において、非球面には面番号の右側に*印を付している。
【0123】
〔第6実施例〕
図26は、第2発明の第6実施例にかかる内焦式ズームレンズのレンズ構成および変倍における各レンズ群の移動軌跡を示す図である。
図26の内焦式ズームレンズにおいて、第1レンズ群G1の第1レンズ成分L11は、物体側に凸面を向け像側の面が非球面状に形成された負メニスカス非球面レンズから構成されている。
また、第1レンズ群G1の第2レンズ成分L12は、物体側から順に、両凹レンズと物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズとの貼り合わせからなる接合負レンズから構成されている。
さらに、第1レンズ群G1の第3レンズ成分L13は、両凸レンズから構成されている。
【0124】
また、第2レンズ群G2の前群G2F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と両凸レンズとの貼り合わせからなる接合正レンズから構成されている。
さらに、第2レンズ群G2の後群G2R中のレンズ成分LR1は、物体側から順に、厚肉の両凸レンズと両凹レンズとの貼り合わせからなる接合正レンズから構成されている。
また、第2レンズ群G2の後群G2R中のレンズ成分LR2は、物体側から順に、両凹レンズと両凸レンズとの貼り合わせからなる接合正レンズ、および両凸レンズから構成されている。
【0125】
なお、第2レンズ群前群G2Fと第2レンズ群後群G2Rとの間には開口絞りSが配置され、第2レンズ群G2の直ぐ像側には固定絞りSFが配置されている。開口絞りSは変倍に際して第2レンズ群G2と一体的に移動するが、固定絞りSFは変倍に際して移動することなく像面に対して常に固定である。
図26は、広角端におけるレンズ配置を示している。望遠端への変倍に際しては、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との間隔が減少するように、第1レンズ群G1は一旦像側へ移動した後に物体側へ移動し、第2レンズ群G2は物体側へ移動する。
また、無限遠物体から近距離物体への合焦に際して、開口絞りSは移動することなく、第2レンズ群前群G2Fだけが像側へ移動する。
【0126】
次の表(6)に、第6実施例の諸元の値を掲げる。表(6)において、fは焦点距離を、FNOはFナンバーを、2ωは画角を、βは撮影倍率を、D0 は物点距離(最も物体側の面と物体との間の光軸に沿った距離)をそれぞれ表している。さらに、面番号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を、dは各レンズ面間隔を、rは曲率半径(非球面の場合は近軸曲率半径)を、nはd線(λ=587.6nm)に対する屈折率を、νはアッベ数をそれぞれ示している。表中の*印は非球面であることを意味する。
【0127】
【表6】
【0128】
図27〜図30は、第6実施例の諸収差図である。すなわち、図27は広角端での無限遠合焦状態における諸収差図を、図28は望遠端での無限遠合焦状態における諸収差図をそれぞれ示している。また、図29は広角端での至近距離合焦状態における諸収差図を、図30は望遠端での至近距離合焦状態における諸収差図をそれぞれ示している。
各収差図において、FNOはFナンバーを、NAは開口数を、Yは像高を、dはd線(λ=587.6nm)を、gはg線(λ=435.8nm)をそれぞれ示している。また、非点収差を示す収差図において、実線はサジタル像面を示し、破線はメリディオナル像面を示している。
【0129】
図27の収差図を参照すると、広角端において、諸収差が良好に補正されていることがわかる。また、図28の収差図を参照すると、望遠端においても広角端と同様に、諸収差が良好に補正されていることがわかる。
一方、図29の収差図を参照すると、広角端において、近距離収差変動が少なく、諸収差が良好に補正されていることがわかる。また、図30の収差図を参照すると、望遠端においても広角端と同様に、近距離収差変動が少なく、諸収差が良好に補正されていることがわかる。
このように、第6実施例では、各焦点距離状態および各撮影距離状態において諸収差が良好に補正され、良好な光学性能が確保されていることがわかる。
【0130】
〔第7実施例〕
図31は、第2発明の第7実施例にかかる内焦式ズームレンズのレンズ構成および変倍における各レンズ群の移動軌跡を示す図である。
図31の内焦式ズームレンズにおいて、第1レンズ群G1の第1レンズ成分L11は、物体側に凸面を向け像側の面が非球面状に形成された負メニスカスレンズから構成されている。
また、第1レンズ群G1の第2レンズ成分L12は、物体側から順に、両凹レンズと物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズとの貼り合わせからなる接合負レンズから構成されている。
さらに、第1レンズ群G1の第3レンズ成分L13は、両凸レンズから構成されている。
【0131】
また、第2レンズ群G2の前群G2F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と両凸レンズとの貼り合わせからなる接合正レンズから構成されている。
さらに、第2レンズ群G2の後群G2R中のレンズ成分LR1は、物体側から順に、厚肉の両凸レンズと両凹レンズとの貼り合わせからなる接合負レンズから構成されている。
また、第2レンズ群G2の後群G2R中のレンズ成分LR2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と両凸レンズとの貼り合わせからなる接合正レンズ、および両凸レンズから構成されている。
【0132】
なお、第2レンズ群前群G2Fと第2レンズ群後群G2Rとの間には開口絞りSが配置され、第2レンズ群G2の直ぐ像側には固定絞りSFが配置されている。開口絞りSは変倍に際して第2レンズ群G2と一体的に移動するが、固定絞りSFは変倍に際して移動することなく像面に対して常に固定である。
図31は、広角端におけるレンズ配置を示している。望遠端への変倍に際しては、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との間隔が減少するように、第1レンズ群G1は一旦像側へ移動した後に物体側へ移動し、第2レンズ群G2は物体側へ移動する。
また、無限遠物体から近距離物体への合焦に際して、開口絞りSは移動することなく、第2レンズ群前群G2Fだけが像側へ移動する。
【0133】
次の表(7)に、第7実施例の諸元の値を掲げる。表(7)において、fは焦点距離を、FNOはFナンバーを、2ωは画角を、βは撮影倍率を、D0 は物点距離(最も物体側の面と物体との間の光軸に沿った距離)をそれぞれ表している。さらに、面番号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を、dは各レンズ面間隔を、rは曲率半径(非球面の場合は近軸曲率半径)を、nはd線(λ=587.6nm)に対する屈折率を、νはアッベ数をそれぞれ示している。表中の*印は非球面であることを意味する。
【0134】
【表7】
【0135】
図32〜図35は、第7実施例の諸収差図である。すなわち、図32は広角端での無限遠合焦状態における諸収差図を、図33は望遠端での無限遠合焦状態における諸収差図をそれぞれ示している。また、図34は広角端での至近距離合焦状態における諸収差図を、図35は望遠端での至近距離合焦状態における諸収差図をそれぞれ示している。
各収差図において、FNOはFナンバーを、NAは開口数を、Yは像高を、dはd線(λ=587.6nm)を、gはg線(λ=435.8nm)をそれぞれ示している。また、非点収差を示す収差図において、実線はサジタル像面を示し、破線はメリディオナル像面を示している。
【0136】
図32の収差図を参照すると、広角端において、諸収差が良好に補正されていることがわかる。また、図33の収差図を参照すると、望遠端においても広角端と同様に、諸収差が良好に補正されていることがわかる。
一方、図34の収差図を参照すると、広角端において、近距離収差変動が少なく、諸収差が良好に補正されていることがわかる。また、図35の収差図を参照すると、望遠端においても広角端と同様に、近距離収差変動が少なく、諸収差が良好に補正されていることがわかる。
このように、第7実施例では、各焦点距離状態および各撮影距離状態において諸収差が良好に補正され、良好な光学性能が確保されていることがわかる。
【0137】
〔第8実施例〕
図36は、第2発明の第8実施例にかかる内焦式ズームレンズのレンズ構成および変倍における各レンズ群の移動軌跡を示す図である。
図36の内焦式ズームレンズにおいて、第1レンズ群G1の第1レンズ成分L11は、物体側に凸面を向け像側の面が非球面状に形成された負メニスカスレンズから構成されている。
また、第1レンズ群G1の第2レンズ成分L12は、物体側から順に、両凹レンズと物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズとの貼り合わせからなる接合負レンズから構成されている。
さらに、第1レンズ群G1の第3レンズ成分L13は、両凸レンズから構成されている。
【0138】
また、第2レンズ群G2の前群G2F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と両凸レンズとの貼り合わせからなる接合正レンズから構成されている。
さらに、第2レンズ群G2の後群G2R中のレンズ成分LR1は、物体側から順に、厚肉の両凸レンズと両凹レンズとの貼り合わせからなる接合正レンズから構成されている。
また、第2レンズ群G2の後群G2R中のレンズ成分LR2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と両凸レンズとの貼り合わせからなる接合正レンズ、および両凸レンズから構成されている。
【0139】
なお、第2レンズ群前群G2Fと第2レンズ群後群G2Rとの間には開口絞りSが配置され、第2レンズ群G2の直ぐ像側には固定絞りSFが配置されている。開口絞りSは変倍に際して第2レンズ群G2と一体的に移動するが、固定絞りSFは変倍に際して移動することなく像面に対して常に固定である。
図36は、広角端におけるレンズ配置を示している。望遠端への変倍に際しては、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との間隔が減少するように、第1レンズ群G1は一旦像側へ移動した後に物体側へ移動し、第2レンズ群G2は物体側へ移動する。
また、無限遠物体から近距離物体への合焦に際して、開口絞りSは移動することなく、第2レンズ群前群G2Fだけが像側へ移動する。
【0140】
次の表(8)に、第8実施例の諸元の値を掲げる。表(8)において、fは焦点距離を、FNOはFナンバーを、2ωは画角を、βは撮影倍率を、D0 は物点距離(最も物体側の面と物体との間の光軸に沿った距離)をそれぞれ表している。さらに、面番号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を、dは各レンズ面間隔を、rは曲率半径(非球面の場合は近軸曲率半径)を、nはd線(λ=587.6nm)に対する屈折率を、νはアッベ数をそれぞれ示している。表中の*印は非球面であることを意味する。
【0141】
【表8】
【0142】
図37〜図40は、第8実施例の諸収差図である。すなわち、図37は広角端での無限遠合焦状態における諸収差図を、図38は望遠端での無限遠合焦状態における諸収差図をそれぞれ示している。また、図39は広角端での至近距離合焦状態における諸収差図を、図40は望遠端での至近距離合焦状態における諸収差図をそれぞれ示している。
各収差図において、FNOはFナンバーを、NAは開口数を、Yは像高を、dはd線(λ=587.6nm)を、gはg線(λ=435.8nm)をそれぞれ示している。また、非点収差を示す収差図において、実線はサジタル像面を示し、破線はメリディオナル像面を示している。
【0143】
図37の収差図を参照すると、広角端において、諸収差が良好に補正されていることがわかる。また、図38の収差図を参照すると、望遠端においても広角端と同様に、諸収差が良好に補正されていることがわかる。
一方、図39の収差図を参照すると、広角端において、近距離収差変動が少なく、諸収差が良好に補正されていることがわかる。また、図40の収差図を参照すると、望遠端においても広角端と同様に、近距離収差変動が少なく、諸収差が良好に補正されていることがわかる。
このように、第8実施例では、各焦点距離状態および各撮影距離状態において諸収差が良好に補正され、良好な光学性能が確保されていることがわかる。
【0144】
〔第9実施例〕
図41は、第2発明の第9実施例にかかる内焦式ズームレンズのレンズ構成および変倍における各レンズ群の移動軌跡を示す図である。
図41の内焦式ズームレンズにおいて、第1レンズ群G1の第1レンズ成分L11は、物体側に凸面を向け像側の面が非球面状に形成された負メニスカスレンズから構成されている。
また、第1レンズ群G1の第2レンズ成分L12は、物体側から順に、両凹レンズと物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズとの貼り合わせからなる接合負レンズから構成されている。
さらに、第1レンズ群G1の第3レンズ成分L13は、両凸レンズから構成されている。
【0145】
また、第2レンズ群G2の前群G2Fは、物体側から順に、両凸レンズと物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズとの貼り合わせからなる接合正レンズから構成されている。
さらに、第2レンズ群G2の後群G2R中のレンズ成分LR1は、物体側から順に、厚肉の両凸レンズと両凹レンズとの貼り合わせからなる接合正レンズから構成されている。
また、第2レンズ群G2の後群G2R中のレンズ成分LR2は、物体側から順に、両凹レンズと両凸レンズとの貼り合わせからなる接合正レンズ、および物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズから構成されている。
【0146】
なお、第2レンズ群前群G2Fと第2レンズ群後群G2Rとの間には開口絞りSが配置され、第2レンズ群G2の直ぐ像側には固定絞りSFが配置されている。開口絞りSは変倍に際して第2レンズ群G2と一体的に移動するが、固定絞りSFは変倍に際して移動することなく像面に対して常に固定である。
図41は、広角端におけるレンズ配置を示している。望遠端への変倍に際しては、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との間隔が減少するように、第1レンズ群G1は一旦像側へ移動した後に物体側へ移動し、第2レンズ群G2は物体側へ移動する。
また、無限遠物体から近距離物体への合焦に際して、開口絞りSは移動することなく、第2レンズ群前群G2Fだけが像側へ移動する。
【0147】
次の表(9)に、第9実施例の諸元の値を掲げる。表(9)において、fは焦点距離を、FNOはFナンバーを、2ωは画角を、βは撮影倍率を、D0 は物点距離(最も物体側の面と物体との間の光軸に沿った距離)をそれぞれ表している。さらに、面番号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を、dは各レンズ面間隔を、rは曲率半径(非球面の場合は近軸曲率半径)を、nはd線(λ=587.6nm)に対する屈折率を、νはアッベ数をそれぞれ示している。表中の*印は非球面であることを意味する。
【0148】
【表9】
【0149】
図42〜図45は、第9実施例の諸収差図である。すなわち、図42は広角端での無限遠合焦状態における諸収差図を、図43は望遠端での無限遠合焦状態における諸収差図をそれぞれ示している。また、図44は広角端での至近距離合焦状態における諸収差図を、図45は望遠端での至近距離合焦状態における諸収差図をそれぞれ示している。
各収差図において、FNOはFナンバーを、NAは開口数を、Yは像高を、dはd線(λ=587.6nm)を、gはg線(λ=435.8nm)をそれぞれ示している。また、非点収差を示す収差図において、実線はサジタル像面を示し、破線はメリディオナル像面を示している。
【0150】
図42の収差図を参照すると、広角端において、諸収差が良好に補正されていることがわかる。また、図43の収差図を参照すると、望遠端においても広角端と同様に、諸収差が良好に補正されていることがわかる。
一方、図44の収差図を参照すると、広角端において、近距離収差変動が少なく、諸収差が良好に補正されていることがわかる。また、図45の収差図を参照すると、望遠端においても広角端と同様に、近距離収差変動が少なく、諸収差が良好に補正されていることがわかる。
このように、第9実施例では、各焦点距離状態および各撮影距離状態において諸収差が良好に補正され、良好な光学性能が確保されていることがわかる。
【0151】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の第1発明によれば、2ω=107.8°〜65.4°という大画角を有する超広角領域までカバーし、約2.1倍の変倍比を有し、各焦点距離状態においてFナンバーが約3.5〜4でほぼ一定という明るさを有し、構成が単純で製造が容易な、ダウンサイジングされた小型の高性能な超広角ズームレンズを達成することができる。
また、本発明の第2発明によれば、2ω=104.5°〜64.9°という大画角を有する超広角領域までカバーし、約2倍の変倍比を有し、各焦点距離状態においてFナンバーが約4でほぼ一定という明るさを有し、構成が単純で製造が容易な、ダウンサイジングされた小型の高性能な内焦式ズームレンズを達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1発明の第1実施例にかかる超広角ズームレンズのレンズ構成および変倍における各レンズ群の移動軌跡を示す図である。
【図2】第1実施例の広角端での無限遠合焦状態における諸収差図である。
【図3】第1実施例の望遠端での無限遠合焦状態における諸収差図である。
【図4】第1実施例の広角端での至近距離合焦状態における諸収差図である。
【図5】第1実施例の望遠端での至近距離合焦状態における諸収差図である。
【図6】第1発明の第2実施例にかかる超広角ズームレンズのレンズ構成および変倍における各レンズ群の移動軌跡を示す図である。
【図7】第2実施例の広角端での無限遠合焦状態における諸収差図である。
【図8】第2実施例の望遠端での無限遠合焦状態における諸収差図である。
【図9】第2実施例の広角端での至近距離合焦状態における諸収差図である。
【図10】第2実施例の望遠端での至近距離合焦状態における諸収差図である。
【図11】第1発明の第3実施例にかかる超広角ズームレンズのレンズ構成および変倍における各レンズ群の移動軌跡を示す図である。
【図12】第3実施例の広角端での無限遠合焦状態における諸収差図である。
【図13】第3実施例の望遠端での無限遠合焦状態における諸収差図である。
【図14】第3実施例の広角端での至近距離合焦状態における諸収差図である。
【図15】第3実施例の望遠端での至近距離合焦状態における諸収差図である。
【図16】第1発明の第4実施例にかかる超広角ズームレンズのレンズ構成および変倍における各レンズ群の移動軌跡を示す図である。
【図17】第4実施例の広角端での無限遠合焦状態における諸収差図である。
【図18】第4実施例の望遠端での無限遠合焦状態における諸収差図である。
【図19】第4実施例の広角端での至近距離合焦状態における諸収差図である。
【図20】第4実施例の望遠端での至近距離合焦状態における諸収差図である。
【図21】第1発明の第5実施例にかかる超広角ズームレンズのレンズ構成および変倍における各レンズ群の移動軌跡を示す図である。
【図22】第5実施例の広角端での無限遠合焦状態における諸収差図である。
【図23】第5実施例の望遠端での無限遠合焦状態における諸収差図である。
【図24】第5実施例の広角端での至近距離合焦状態における諸収差図である。
【図25】第5実施例の望遠端での至近距離合焦状態における諸収差図である。
【図26】第2発明の第6実施例にかかる内焦式ズームレンズのレンズ構成および変倍における各レンズ群の移動軌跡を示す図である。
【図27】第6実施例の広角端での無限遠合焦状態における諸収差図である。
【図28】第6実施例の望遠端での無限遠合焦状態における諸収差図である。
【図29】第6実施例の広角端での至近距離合焦状態における諸収差図である。
【図30】第6実施例の望遠端での至近距離合焦状態における諸収差図である。
【図31】第2発明の第7実施例にかかる内焦式ズームレンズのレンズ構成および変倍における各レンズ群の移動軌跡を示す図である。
【図32】第7実施例の広角端での無限遠合焦状態における諸収差図である。
【図33】第7実施例の望遠端での無限遠合焦状態における諸収差図である。
【図34】第7実施例の広角端での至近距離合焦状態における諸収差図である。
【図35】第7実施例の望遠端での至近距離合焦状態における諸収差図である。
【図36】第2発明の第8実施例にかかる内焦式ズームレンズのレンズ構成および変倍における各レンズ群の移動軌跡を示す図である。
【図37】第8実施例の広角端での無限遠合焦状態における諸収差図である。
【図38】第8実施例の望遠端での無限遠合焦状態における諸収差図である。
【図39】第8実施例の広角端での至近距離合焦状態における諸収差図である。
【図40】第8実施例の望遠端での至近距離合焦状態における諸収差図である。
【図41】第2発明の第9実施例にかかる内焦式ズームレンズのレンズ構成および変倍における各レンズ群の移動軌跡を示す図である。
【図42】第9実施例の広角端での無限遠合焦状態における諸収差図である。
【図43】第9実施例の望遠端での無限遠合焦状態における諸収差図である。
【図44】第9実施例の広角端での至近距離合焦状態における諸収差図である。
【図45】第9実施例の望遠端での至近距離合焦状態における諸収差図である。
【符号の説明】
G1 第1レンズ群
G2 第2レンズ群
G2F 第2レンズ群前群
G2R 第2レンズ群後群
L11 第1レンズ群中の第1レンズ成分
L12 第1レンズ群中の第2レンズ成分
L13 第1レンズ群中の第3レンズ成分
LR1 第2レンズ群中のレンズ成分
LR2 第2レンズ群中の正レンズ成分
S 開口絞り
SF 固定絞り
Claims (15)
- 物体側から順に、負の屈折力を有する第1レンズ群G1と、正の屈折力を有する第2レンズ群G2とからなり、前記第1レンズ群G1と前記第2レンズ群G2との空気間隔を変化させることによって変倍を行うズームレンズにおいて、
前記第1レンズ群G1は、物体側から順に、少なくとも1枚の非球面レンズを含み全体として負の屈折力を有する第1レンズ成分L11と、負の屈折力を有する第2レンズ成分L12と、正の屈折力を有する第3レンズ成分L13とを有し、
光軸に垂直な方向の高さをyとし、高さyにおける非球面の頂点の接平面から非球面までの光軸に沿った距離(サグ量)をS(y)とし、基準の曲率半径をRとし、円錐係数をκとし、n次の非球面係数をCn とするとき、前記第1レンズ成分L11中の前記非球面レンズの非球面は、
S(y)=(y2/R)/{1+(1−κ・y2/R2)1/2}
+C3・|y|3+C4・y4+C6・y6+C8・y8
+C10・y10+C12・y12+C14・y14+C16・y16 (a)
の非球面式で表現され、該非球面式(a)における前記3次の非球面係数C3は、
−7×10-3≦C3≦−1×10-6 (1)
の条件を満足することを特徴とする超広角ズームレンズ。 - 前記非球面式(a)における前記円錐係数κは、
−1<κ<1 (2)
の条件を満足することを特徴とする請求項1に記載の超広角ズームレンズ。 - 前記第1レンズ群G1中の前記第1レンズ成分L11は、非球面負レンズを有し、
前記第1レンズ成分L11中の前記非球面負レンズの焦点距離をfaspとし、広角端におけるズームレンズ全系の焦点距離をfwとしたとき、
1.3≦|fasp|/fw≦4 (3)
の条件を満足することを特徴とする請求項1または2に記載の超広角ズームレンズ。 - 前記第1レンズ群G1の焦点距離をf1とし、広角端におけるズームレンズ全系の焦点距離をfwとし、望遠端におけるズームレンズ全系の焦点距離をftとしたとき、
0.8≦|f1|/(fw・ft)1/2≦1.5 (4)
の条件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項に記載の超広角ズームレンズ。 - 前記第1レンズ群G1の焦点距離をf1とし、無限遠合焦状態における前記第2レンズ群G2の焦点距離をf2としたとき、
0.1≦|f1|/f2≦0.95 (5)
の条件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項に記載の超広角ズームレンズ。 - 前記第2レンズ群G2は、物体側から順に、第2レンズ群前群G2Fと、第2レンズ群後群G2Rとを有し、
前記第2レンズ群前群G2Fのみを光軸に沿って移動させることによって近距離物点への合焦を行うことを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の超広角ズームレンズ。 - 広角端での無限遠合焦状態における前記第2レンズ群前群G2Fの結像倍率をβwとし、望遠端での無限遠合焦状態における前記第2レンズ群前群G2Fの結像倍率をβtとし、望遠端での最近接撮影状態における撮影倍率をMtとしたとき、
0<|βw・Mt/βt|<1 (6)
の条件を満足することを特徴とする請求項6に記載の超広角ズームレンズ。 - 前記第2レンズ群前群G2Fは、互いに独立した正レンズと負レンズとを有するか、あるいは正レンズと負レンズとの貼り合わせからなる接合正レンズを有し、
前記第2レンズ群後群G2Rは、厚肉の正レンズと負レンズとの貼り合わせからなる接合レンズLnを有することを特徴とする請求項6または7に記載の超広角ズームレンズ。 - 前記第2レンズ群後群G2R中の前記接合レンズLnは、厚肉の正レンズと、該厚肉の正レンズよりも薄肉の負レンズとから構成され、
前記厚肉の正レンズの中心厚をdpとし、広角端におけるズームレンズ全系の焦点距離をfwとしたとき、
0.58<dp/fw<3 (7)
の条件を満足することを特徴とする請求項8に記載の超広角ズームレンズ。 - 前記第1レンズ群G1中の前記第1レンズ成分L11または前記第2レンズ成分L12には、負レンズと正レンズとの貼り合わせからなる少なくとも1つの接合負レンズが含まれ、
前記接合負レンズ中の前記負レンズの屈折率は前記正レンズの屈折率よりも大きく、且つ前記負レンズのアッベ数は前記正レンズのアッベ数よりも小さいことを特徴とする請求項1乃至9のいずれか1項に記載の超広角ズームレンズ。 - 前記第2レンズ群G2は、物体側から順に、第2レンズ群前群G2Fと、第2レンズ群後群G2Rとを有し、
前記第2レンズ群前群G2Fのみを光軸に沿って移動させることによって近距離物点への合焦を行い、
前記第2レンズ群後群G2Rは、物体側から順に、正または負の屈折力を有するレンズ成分LR1と、正の屈折力を有するレンズ成分LR2とを少なくとも有し、
前記第2レンズ群前群G2Fの焦点距離をf2Fとし、広角端におけるズームレンズ全系の焦点距離をfwとしたとき、
2.8≦f2F/fw≦8 (8)
の条件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項に記載の超広角ズームレンズ。 - 前記第1レンズ群G1中の前記第3レンズ成分L 13 の物体側の面の曲率半径をrbとし、前記第3レンズ成分L 13 の像側の面の曲率半径をrcとしたとき、
−0.5≦(rc+rb)/(rc−rb)≦1 ( 10 )
の条件を満足することを特徴とする請求項1乃至11のいずれか1項に記載の超広角ズームレンズ。 - 前記第1レンズ群G1中の前記第2レンズ成分L 12 の像側の面の曲率半径をraとし、前記第1レンズ群G1中の前記第3レンズ成分L 13 の物体側の面の曲率半径をrbとしたとき、
0.8<ra/rb<3 ( 12 )
の条件を満足することを特徴とする請求項1乃至12のいずれか1項に記載の超広角ズームレンズ。 - 前記第2レンズ群前群G 2F は、互いに独立した正レンズと負レンズとを有するか、あるいは正レンズと負レンズとの貼り合わせからなる接合正レンズを有し、
前記第2レンズ群後群G 2R 中の前記レンズ成分L R1 は、厚肉の正レンズと負レンズとの貼り合わせからなる接合レンズを有し、
前記第2レンズ群後群G 2R 中の前記レンズ成分L R2 は、負レンズと正レンズとの貼り合わせからなる接合正レンズを含んでいることを特徴とする請求項11に記載の超広角ズームレンズ。 - 前記第1レンズ群G1中の前記第1レンズ成分L 11 または前記第2レンズ成分L 12 には、少なくとも1面の非球面が含まれていることを特徴とする請求項1乃至14のいずれか1項に記載の超広角ズームレンズ。
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