JP5423190B2 - 変倍光学系、及び、この変倍光学系を備える光学機器 - Google Patents

変倍光学系、及び、この変倍光学系を備える光学機器 Download PDF

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Description

本発明は、変倍光学系、及び、この変倍光学系を備える光学機器に関する。

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)。

特開2003−344768号公報

しかしながら、従来の変倍光学系は、変倍時における収差変動が大きいという課題があった。

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、変倍時における収差変動の問題に対応可能な、良好な光学性能を得ることができる変倍光学系、及び、この変倍光学系を備える光学機器を提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明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、正の屈折力を有する第4レンズ群と、負の屈折力を有する第5レンズ群との実質的に5個のレンズ群からなり、広角端状態から望遠端状態に変倍する際に、第2レンズ群は固定されており、第3レンズ群の焦点距離をf3とし、広角端状態での全系の焦点距離をfwとし、第1レンズ群の焦点距離をf1とし、第2レンズ群の焦点距離をf2とし、第5レンズ群の焦点距離をf5としたとき、次式
0.20 < f3/fw < 0.70
2.10 < f1/(−f2) < 3.50
0.40 < (−f5)/f3 < 0.70
の条件を満足する。

また、本発明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、正の屈折力を有する第4レンズ群と、負の屈折力を有する第5レンズ群との実質的に5個のレンズ群からなり、広角端状態から望遠端状態に変倍する際に、第2レンズ群は固定されており、第1レンズ群、第3レンズ群及び第5レンズ群は物体側に移動し、第4レンズ群は像側に移動し、第3レンズ群の焦点距離をf3とし、広角端状態での全系の焦点距離をfwとしたとき、次式
0.20 < f3/fw < 0.70
の条件を満足する。

また、本変倍光学系において、第1レンズ群の焦点距離をf1とし、第2レンズ群の焦点距離をf2とし、第5レンズ群の焦点距離をf5としたとき、次式
2.10 < f1/(−f2) < 3.50
0.40 < (−f5)/f3 < 0.70
の条件を満足することが好ましい。

また、本変倍光学系において、第2レンズ群の少なくとも一部は、光軸と略直交方向の成分を持つように移動することが好ましい。

また、本変倍光学系は、第1レンズ群の焦点距離をf1とし、第2レンズ群の焦点距離をf2としたとき、次式
1.00 < f1/fw < 1.43
0.20 < (−f2)/fw < 0.50
の条件を満足することが好ましい。

また、本変倍光学系において、第5レンズ群の少なくとも一部は、光軸に沿って移動することにより合焦することが好ましい。

また、本発明に係る光学機器は、上述の変倍光学系のいずれかを備えて構成される。

本発明に係る変倍光学系、及び、この変倍光学系を備える光学機器を以上のように構成すると、変倍時における収差変動の問題に対応可能な、良好な光学性能を得ることができる。

第1実施例による変倍光学系の構成を示す断面図である。 第1実施例の無限遠合焦状態での諸収差図であり、(a)は広角端状態における無限遠合焦状態の諸収差図であり、(b)は中間焦点距離状態での無限遠合焦状態の諸収差図であり、(c)は望遠端状態での無限遠合焦状態の諸収差図である。 第1実施例の変倍光学系において回転ぶれに対して補正を行った際のコマ収差図であり、(a)は広角端状態における、0.2°の回転ぶれに対して補正を行った際のコマ収差図であり、(b)は中間焦点距離状態における、0.2°の回転ぶれに対して補正を行った際のコマ収差図であり、(c)は望遠端状態における、0.2°の回転ぶれに対して補正を行った際のコマ収差図である。 第2実施例による変倍光学系の構成を示す断面図である。 第2実施例の無限遠合焦状態での諸収差図であり、(a)は広角端状態における無限遠合焦状態の諸収差図であり、(b)は中間焦点距離状態での無限遠合焦状態の諸収差図であり、(c)は望遠端状態での無限遠合焦状態の諸収差図である。 第2実施例の変倍光学系において回転ぶれに対して補正を行った際のコマ収差図であり、(a)は広角端状態における、0.2°の回転ぶれに対して補正を行った際のコマ収差図であり、(b)は中間焦点距離状態における、0.2°の回転ぶれに対して補正を行った際のコマ収差図であり、(c)は望遠端状態における、0.2°の回転ぶれに対して補正を行った際のコマ収差図である。 第3実施例による変倍光学系の構成を示す断面図である。 第3実施例の無限遠合焦状態での諸収差図であり、(a)は広角端状態における無限遠合焦状態の諸収差図であり、(b)は中間焦点距離状態での無限遠合焦状態の諸収差図であり、(c)は望遠端状態での無限遠合焦状態の諸収差図である。 第3実施例の変倍光学系において回転ぶれに対して補正を行った際のコマ収差図であり、(a)は広角端状態における、0.2°の回転ぶれに対して補正を行った際のコマ収差図であり、(b)は中間焦点距離状態における、0.2°の回転ぶれに対して補正を行った際のコマ収差図であり、(c)は望遠端状態における、0.2°の回転ぶれに対して補正を行った際のコマ収差図である。 本実施形態に係る変倍光学系を搭載するデジタル一眼レフカメラの断面図を示す。 本実施形態に係る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、本願の好ましい実施形態について図面を参照して説明する。まず、本実施形態の変倍光学系ZLは、図1に示すように、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、正の屈折力を有する第4レンズ群G4と、負の屈折力を有する第5レンズ群G5とを有して構成される。そして、広角端状態から望遠端状態に変倍する際に、第2レンズ群G2は固定されていることが望ましい。この構成により、変倍機構を簡素化することができ、鏡筒の小型化を図ることができる。

また、本実施形態に係る変倍光学系ZLは、第3レンズ群G3の焦点距離をf3とし、広角端状態での全系の焦点距離をfwとしたとき、以下の条件式(1)を満足することが望ましい。

0.20 < f3/fw < 0.70 (1)

条件式(1)は、広角端状態の焦点距離に対する、適正な第3レンズ群G3の焦点距離を規定するものである。この条件式(1)の上限値を上回ると、第3レンズ群G3のパワーが弱まり鏡筒全長が大きくなる。また、像面湾曲の補正が困難となるため好ましくない。なお、本実施形態の効果を確実にするために、条件式(1)の上限値を0.63にすることが好ましい。反対に、条件式(1)の下限値を下回ると、球面収差の補正が困難となるため好ましくない。なお、本実施形態の効果を確実にするために、条件式(1)の下限値を0.40にすることが好ましい。

また、本実施形態に係る変倍光学系ZLは、レンズ群または部分レンズ群を光軸と略直交方向の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、手ぶれによって生じる像ぶれを補正する防振レンズ群を有しても良い。特に、第2レンズ群G2の少なくとも一部を、光軸と略直交方向の成分を持つように移動させ、防振レンズ群とするのが望ましい。この構成により、小径で軽量のレンズ群で防振することができ、防振ユニットと鏡筒との小型化を図ることができる。

また、本実施形態に係る変倍光学系ZLは、第1レンズ群G1の焦点距離をf1としたとき、以下の条件式(2)を満足することが望ましい。

1.00 < f1/fw < 1.43 (2)

条件式(2)は、広角端状態の焦点距離に対する、適正な第1レンズ群G1の焦点距離を規定するものである。この条件式(2)の上限値を上回ると、第1レンズ群G1のパワーが弱まって、全長が大きくなり、第2レンズ群G2が大型化する。そのため、球面収差が発生して補正が困難となり好ましくない。なお、本実施形態の効果を確実にするために、条件式(2)の上限値を1.20にすることが好ましい。反対に、条件式(2)の下限値を下回ると、球面収差、像面湾曲の補正が困難となるため好ましくない。なお、本実施形態の効果を確実にするために、条件式(2)の下限値を1.10にすることが好ましい。

また、本実施形態に係る変倍光学系ZLは、第2レンズ群G2の焦点距離をf2としたとき、以下の条件式(3)を満足することが望ましい。

0.20 < (−f2)/fw < 0.50 (3)

条件式(3)は、広角端状態の焦点距離に対する、適切な第2レンズ群G2の焦点距離を規定するものである。この条件式(3)の上限値を上回ると、第2レンズ群G2のパワーが弱くなり、第1レンズ群G1の歪曲収差を打ち消すことが困難となる。また所望の明るさの確保と第2レンズ群G2の小型化が困難となるので好ましくない。なお、本実施形態の効果を確実にするために、条件式(3)の上限値を0.48にすることが好ましい。反対に、条件式(3)の下限値を下回ると、防振レンズ群である第2レンズ群G2のパワーが強くなりすぎ、コマ収差・軸上色収差の補正が困難となる。また、防振時の像面のタオレ変動が大きくなるため好ましくない。なお、本実施形態の効果を確実にするために、条件式(3)の下限値を0.30にすることが好ましい。

また、本実施形態に係る変倍光学系ZLは、単独または複数のレンズ群、または部分レンズ群を光軸に沿って移動させて、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を有しても良い。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(超音波モーター等の)モーター駆動にも適している。特に、第5レンズ群G5の少なくとも一部を光軸に沿って移動させ、合焦レンズ群とするのが望ましい。この構成にして、最も小径の第5レンズ群G5を移動することで、鏡筒の小型化と迅速な合焦とを行うことができる。

また、本実施形態に係る変倍光学系ZLは、第1レンズ群G1の焦点距離をf1とし、第2レンズ群G2の焦点距離をf2としたとき、以下の条件式(4)を満足することが望ましい。

2.10 < f1/(−f2) < 3.50 (4)

条件式(4)は、第2レンズ群G2の焦点距離に対する、適切な第1レンズ群G1の焦点距離を既定するものである。この条件式(4)の上限値を上回ると、鏡筒全長と第2レンズ群G2との小型化が困難となる。また、第1レンズ群G1のパワーが弱くなり、球面収差が発生するため好ましくない。なお、本実施形態の効果を確実にするために、条件式(4)の上限値を3.20にすることが好ましい。反対に、条件式(4)の下限値を下回ると、歪曲収差と倍率色収差との補正が困難となるため好ましくない。なお、本実施形態の効果を確実にするために、条件式(4)の下限値を2.50にすることが好ましい。
きる。

また、本実施形態に係る変倍光学系ZLは、第5レンズ群G5の焦点距離をf5としたとき、以下の条件式(5)を満足することが望ましい。

0.40 < (−f5)/f3 < 0.70 (5)

条件式(5)は、第3レンズ群G3の焦点距離に対する、適切な第5レンズ群G5の焦点距離を既定するものである。この条件式(5)の上限値を上回ると、第5レンズ群G5の合焦時の移動量が大きくなり、鏡筒全長が大きくなるため好ましくない。なお、本実施形態の効果を確実にするために、条件式(5)の上限値を0.66にすることが好ましい。反対に、条件式(5)の下限値を下回ると、合焦レンズ群である第5レンズ群G5のパワーが強くなり、合焦時の像面湾曲の変動が大きくなるため好ましくない。なお、本実施形態の効果を確実にするために、条件式(5)の下限値を0.50にすることが好ましい。

図10に、上述の変倍光学系ZLを備える光学機器として、デジタル一眼レフカメラ1(以後、単にカメラと記す)の略断面図を示す。このカメラ1において、不図示の物体(被写体)からの光は、変倍光学系2(変倍光学系ZL)で集光されて、クイックリターンミラー3を介して焦点板4に結像される。そして、焦点板4に結像された光は、ペンタプリズム5中で複数回反射されて接眼レンズ6へと導かれる。これにより、撮影者は、物体(被写体)像を接眼レンズ6を介して正立像として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、クイックリターンミラー3が光路外へ退避し、変倍光学系2で集光された不図示の物体(被写体)の光は撮像素子7上に被写体像を形成する。これにより、物体(被写体)からの光は、当該撮像素子7により撮像され、物体(被写体)画像として不図示のメモリに記録される。このようにして、撮影者は本カメラ1による物体(被写体)の撮影を行うことができる。なお、図10に記載のカメラ1は、変倍光学系ZLを着脱可能に保持するものでも良く、変倍光学系ZLと一体に成形されるものでも良い。また、カメラ1は、いわゆる一眼レフカメラでも良く、クイックリターンミラー等を有さないコンパクトカメラでも良い。

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。

まず、上述の説明及び以降に示す実施例においては、5群構成を示したが、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。また、レンズ群とは、変倍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妨げるので好ましい。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。また、レンズ面が非球面の場合、この非球面は、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)あるいはプラスチックレンズとしても良い。

開口絞りSは、第3レンズ群G3近傍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良い。

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良い。

なお、本願を分かり易く説明するために実施形態の構成要件を付して説明したが、本願がこれに限定されるものではないことは言うまでもない。

以下、本実施形態の変倍光学系ZLの製造方法の概略を、図11を参照して説明する。まず、各レンズを配置してレンズ群をそれぞれ準備する(ステップS100)。具体的に、本実施形態では、例えば、物体側から順に、像側に凹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との接合レンズ、及び、両凸レンズL13を配置して第1レンズ群G1とし、物体側から順に、像側に凸面を向けた正メニスカスレンズL21、両凹レンズL22と物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL23、及び、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズL24を配置して第2レンズ群G2とし、物体側から順に、両凸レンズL31と物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズL32との接合レンズを配置して第3レンズ群G3とし、物体側から順に、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL41、及び、両凸レンズL42と物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズL43との接合レンズを配置して第4レンズ群G4とし、像側に凹面を向けた負メニスカスレンズL51、及び、両凹レンズL52と物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL53との接合レンズを配置して第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配置して変倍光学系ZLを製造する。

この場合、第2レンズ群G2を、広角端状態から望遠端状態に変倍する際に固定されるように配置する(ステップS200)。また、第3レンズ群G3の焦点距離をf3とし、広角端状態での全系の焦点距離をfwとしたとき、前出の条件式(1)を満足するよう各レンズ群を配置する(ステップS300)。

以下、本願の各実施例を、添付図面に基づいて説明する。図1、図4及び図7に、変倍光学系ZL1〜ZL3の屈折力配分及び広角端状態(W)から望遠端状態(T)への焦点距離状態の変化における各レンズ群の移動の様子を示す。各実施例に係る変倍光学系ZL1〜ZL3は、図1、図4及び図7に示すように、物体側より順に、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、正の屈折力を有する第4レンズ群G4と、負の屈折力を有する第5レンズ群G5とから構成される。そして、広角端状態から望遠端状態に変倍する際に、第2レンズ群G2は固定され、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との間隔が増加し、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との間隔が増加し、第4レンズ群G4と第5レンズ群G5との間隔が減少するように、各レンズ群が移動する。

また、各実施例において、第2レンズ群G2の物体側の三枚のレンズ(L21,L22,L23)を、光軸と略直交方向の成分を持つように移動することにより手ぶれによる像ぶれ補正(防振)を行う。また、第5レンズ群G5が、光軸に沿って移動することにより合焦を行う。開口絞りSは、第3レンズ群G3の像側近傍に配置され、変倍時に第3レンズ群G3と一体に移動するよう構成されている。

〔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。この図1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、像側に凹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との接合レンズ、及び、両凸レンズL13から構成されている。第2レンズ群G2は、物体側から順に、像側に凸面を向けた正メニスカスレンズL21、両凹レンズL22と物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL23、及び、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズL24から構成されている。第3レンズ群G3は、物体側から順に、両凸レンズL31と物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズL32との接合レンズから構成されている。第4レンズ群G4は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL41、及び、両凸レンズL42と物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズL43との接合レンズから構成されている。第5レンズ群G5は、物体側から順に、像側に凹面を向けた負メニスカスレンズL51、及び、両凹レンズL52と物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL53との接合レンズから構成されている。

以下の表1に、第1実施例の諸元の値を掲げる。この表1において、fは全系の焦点距離、FNOはFナンバー、ωは半画角(単位は「°」)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、面間隔は各光学面から次の光学面までの光軸上の間隔を、屈折率及びアッベ数はそれぞれd線(λ=587.6nm)に対する値を示している。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、曲率半径、面間隔、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。尚、曲率半径0.0000は平面を示し、空気の屈折率1.00000は省略してある。なお、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)
広角端 中間焦点距離 望遠端
f =206.00 〜 295.00 〜 485.00
F.NO = 4.32 〜 4.94 〜 5.80
ω = 5.86 〜 4.11 〜 2.50

面番号 曲率半径 面間隔 アッベ数 屈折率
1 244.8444 3.0000 40.76 1.882997
2 120.3763 9.4429 82.51 1.497820
3 4664.1553 0.2000
4 138.3751 9.2119 82.51 1.497820
5 -1043.5032 (d1)
6 -110.9315 2.5157 35.30 1.592701
7 -64.2071 2.0000
8 -76.2610 1.7000 40.76 1.882997
9 68.4216 3.2379 23.78 1.846660
10 937.4312 12.7829
11 -34.6687 1.7000 64.11 1.516800
12 -42.0244 (d2)
13 828.7768 8.8325 59.39 1.583130
14 -48.2695 2.0000 23.78 1.846660
15 -61.3129 0.2000
16 0.0000 (d3) (開口絞りS)
17 146.1734 2.4455 70.40 1.487490
18 325.8486 0.2000
19 79.1135 7.4196 82.51 1.497820
20 -80.6498 2.0000 40.76 1.882997
21 -280.2533 (d4)
22 52.9598 1.2000 40.76 1.882997
23 31.8370 23.9607
24 -199.9571 1.2000 42.72 1.834807
25 26.7474 6.9869 31.27 1.903660
26 346.7584 (Bf)

[レンズ群焦点距離]
レンズ群 焦点距離
第1レンズ群 230.000
第2レンズ群 -85.754
第3レンズ群 110.000
第4レンズ群 152.894
第5レンズ群 -61.970

この第1実施例において、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との軸上空気間隔d1、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3との軸上空気間隔d2、第3レンズ群G3と第4レンズ群G4との軸上空気間隔d4、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d4は変倍に際して変化する。次の表2に、この第1実施例に係る変倍光学系ZL1の広角端状態、中間焦点距離状態、望遠端状態の各焦点距離における可変間隔データ、Bf(バックフォーカス)及び全長を示す。

(表2)
広角端 中間焦点距離 望遠端
d1 55.157 89.322 129.916
d2 27.858 18.494 11.795
d3 2.000 13.901 23.749
d4 40.310 28.209 2.000
Bf 46.997 56.460 79.635
全長 274.560 308.622 349.331

次の表3に、この第1実施例における条件式対応値を示す。なおこの表3において、f1は第1レンズ群G1の焦点距離を、f2は第2レンズ群G2の焦点距離を、f3は第3レンズ群G3の焦点距離を、f5は第5レンズ群G5の焦点距離を、fwは広角端状態での全径の合成焦点距離を、それぞれ表している。以降の実施例においても、特にことわりのない場合は、この符号の説明は同様である。

(表3)
(1)f3/fw=0.534
(2)f1/fw=1.117
(3)(−f2)/fw=0.415
(4)f1/(−f2)=2.688
(5)(−f5)/f3=0.503

この第1実施例の広角端状態での無限遠合焦状態の収差図を図2(a)に、中間焦点距離状態での無限遠合焦状態の収差図を図2(b)に、望遠端状態での無限遠合焦状態の収差図を図2(c)にそれぞれ示す。また、広角端状態における、0.2°の回転ぶれに対して補正を行った際のコマ収差図を図3(a)に、中間焦点距離状態における、0.2°の回転ぶれに対して補正を行った際のコマ収差図を図3(b)に、望遠端状態における、0.2°の回転ぶれに対して補正を行った際のコマ収差図を図3(c)にそれぞれ示す。各収差図において、非点収差図中の実線はサジタル像面を、破線はメリディオナル像面を示し、FNOはFナンバーを、Aは半画角を表す。また、各収差図中でd、gはそれぞれd線(λ=587.6nm)、g線(λ=435.6nm)における収差を表す。各収差図から明らかなように、第1実施例では、広角端状態から望遠端状態までの各焦点距離状態において諸収差が良好に補正され、優れた光学性能を有することがわかる。

〔第2実施例〕
図4は、第2実施例に係る変倍光学系ZL2の構成を示素図である。この図4の変倍光学系ZL2において、第1レンズ群G1は、物体側から順に、像側に凹面を向けた負メニスカスレンズL11と両凸レンズL12との接合レンズ、及び、両凸レンズL13から構成されている。第2レンズ群G2は、物体側から順に、像側に凸面を向けた正メニスカスレンズL21、両凹レンズL22と物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL23との接合レンズ、及び、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズL24から構成されている。第3レンズ群G3は、物体側から順に、両凸レンズL31と物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズL32との接合レンズから構成されている。第4レンズ群G4は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL41、及び、両凸レンズL42と物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズL43との接合レンズから構成されている。第5レンズ群G5は、物体側から順に、像側に凹面を向けた負メニスカスレンズL51、及び、両凹レンズL52と物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL53との接合レンズから構成されている。

以下の表4に、第2実施例の諸元の値を掲げる。

(表4)
広角端 中間焦点距離 望遠端
f =203.00 〜 305.00 〜 485.00
F.NO = 3.92 〜 4.88 〜 5.79
ω = 5.95 〜 3.97 〜 2.50

面番号 曲率半径 面間隔 アッベ数 屈折率
1 347.4248 2.2000 40.76 1.882997
2 146.0225 11.4567 82.51 1.497820
3 -562.8397 0.2000
4 143.3073 9.4340 82.51 1.497820
5 -5914.9730 (d1)
6 -103.3794 3.8878 35.30 1.592701
7 -64.4995 1.0000
8 -84.9358 1.5000 40.76 1.882997
9 61.7704 3.6004 25.68 1.784723
10 2004.3015 8.6533
11 -34.6015 2.6259 64.11 1.516800
12 -39.7969 (d2)
13 169.6277 7.0348 48.08 1.699998
14 -54.3130 2.0000 23.06 1.860740
15 -86.0482 0.2000
16 0.0000 (d3) (開口絞りS)
17 125.8628 2.9436 82.51 1.497820
18 962.3746 0.2000
19 82.9966 5.6727 70.40 1.487490
20 -102.7506 2.0000 40.76 1.882997
21 1126.4921 (d4)
22 61.9956 1.2000 40.76 1.882997
23 32.1728 19.0123
24 -153.3232 1.5000 44.17 1.785900
25 27.2143 5.4404 32.35 1.850260
26 2940.9598 (Bf)

[レンズ群焦点距離]
レンズ群 焦点距離
第1レンズ群 230.361
第2レンズ群 -94.950
第3レンズ群 90.606
第4レンズ群 206.593
第5レンズ群 -59.855

この第2実施例において、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との軸上空気間隔d1、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3との軸上空気間隔d2、第3レンズ群G3と第4レンズ群G4との軸上空気間隔d4、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d4は変倍に際して変化する。次の表5に、この第2実施例に係る変倍光学系ZL2の広角端状態、中間焦点距離状態、望遠端状態の各焦点距離における可変間隔データ、Bf及び全長を示す。

(表5)
広角端 中間焦点距離 望遠端
d1 74.455 96.231 131.721
d2 46.821 27.971 14.938
d3 0.200 6.672 13.126
d4 32.182 20.741 0.200
Bf 46.632 70.473 97.562
全長 292.052 313.850 348.310

次の表6に、この第2実施例における条件式対応値を示す。

(表6)
(1)f3/fw=0.446
(2)f1/fw=1.135
(3)(−f2)/fw=0.468
(4)f1/(−f2)=2.426
(5)(−f5)/f3=0.662

この第2実施例の広角端状態での無限遠合焦状態の収差図を図5(a)に、中間焦点距離状態での無限遠合焦状態の収差図を図5(b)に、望遠端状態での無限遠合焦状態の収差図を図5(c)にそれぞれ示す。また、広角端状態における、0.2°の回転ぶれに対して補正を行った際のコマ収差図を図6(a)に、中間焦点距離状態における、0.2°の回転ぶれに対して補正を行った際のコマ収差図を図6(b)に、望遠端状態における、0.2°の回転ぶれに対して補正を行った際のコマ収差図を図6(c)にそれぞれ示す。これらの各収差図から明らかなように、第2実施例では、広角端状態から望遠端状態までの各焦点距離状態において諸収差が良好に補正され、優れた光学性能を有することがわかる。

〔第3実施例〕
図7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。この図7の変倍光学系ZL3において、第1レンズ群G1は、物体側から順に、像側に凹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との接合レンズ、及び、両凸レンズL13から構成されている。第2レンズ群G2は、物体側から順に、像側に凸面を向けた正メニスカスレンズL21、像側に凸面を向けた正メニスカスレンズL22と両凹レンズL23との接合レンズ、及び、両凹レンズL24と両凸レンズL25との接合レンズから構成されている。第3レンズ群G3は、物体側から順に、両凸レンズL31、及び、両凸レンズL32と両凹レンズL33との接合レンズから構成されている。第4レンズ群G4は、物体側から順に、両凸レンズL41、及び、両凸レンズL42と物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズL43との接合レンズから構成されている。第5レンズ群G5は、物体側から順に、像側に凹面を向けた負メニスカスレンズL51、及び、両凹レンズL52と物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL53との接合レンズから構成されている。

以下の表7に、この第3実施例の諸元の値を掲げる。

(表7)
広角端 中間焦点距離 望遠端
f =206.00 〜 305.00 〜 485.00
F.NO = 3.92 〜 4.51 〜 5.92
ω = 5.92 〜 4.00 〜 2.50

面番号 曲率半径 面間隔 アッベ数 屈折率
1 206.4295 2.2000 40.76 1.882997
2 118.8362 9.2593 82.51 1.497820
3 736.0691 0.2000
4 125.9346 10.4209 91.21 1.456000
5 -2048.5213 (d1)
6 -271.5836 2.0000 30.13 1.698947
7 -138.1248 4.0000
8 -635.5274 2.1397 39.22 1.595510
9 -134.8098 1.5000 40.76 1.882997
10 194.2742 5.2488
11 -59.4210 1.5000 40.76 1.882997
12 134.2058 4.0091 23.78 1.846660
13 -123.7939 (d2)
14 119.9455 8.0000 44.79 1.743997
15 -166.0361 1.1752
16 62.3217 6.0710 47.93 1.717004
17 -263.5052 1.5018 31.27 1.903660
18 59.7305 6.4358
19 0.0000 (d3) (開口絞りS)
20 138.8635 3.0034 50.89 1.658441
21 -385.4491 0.2000
22 70.5560 5.4227 64.11 1.516800
23 -101.2001 1.5000 31.27 1.903660
24 -1083.1653 (d4)
25 47.5908 1.6000 40.76 1.882997
26 29.1167 22.1429
27 -141.7167 2.2825 44.17 1.785900
28 27.8192 8.0000 31.27 1.903660
29 419.8714 (Bf)

[レンズ群焦点距離]
レンズ群 焦点距離
第1レンズ群 239.430
第2レンズ群 -76.466
第3レンズ群 127.225
第4レンズ群 92.011
第5レンズ群 -63.945

この第3実施例において、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との軸上空気間隔d1、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3との軸上空気間隔d2、第3レンズ群G3と第4レンズ群G4との軸上空気間隔d4、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d4は変倍に際して変化する。次の表8に、この第3実施例に係る変倍光学系ZL3の広角端状態、中間焦点距離状態、望遠端状態の各焦点距離における可変間隔データ、Bf及び全長を示す。

(表8)
広角端 中間焦点距離 望遠端
d1 69.017 99.752 124.910
d2 38.601 28.096 0.400
d3 2.000 5.986 48.891
d4 26.981 17.610 2.000
Bf 47.013 62.700 63.199
全長 293.425 323.958 349.213

次の表9に、この第3実施例における条件式対応値を示す。

(表9)
(1)f3/fw=0.618
(2)f1/fw=1.162
(3)(−f2)/fw=0.371
(4)f1/(−f2)=3.131
(5)(−f5)/f3=0.503

この第3実施例の広角端状態での無限遠合焦状態の収差図を図8(a)に、中間焦点距離状態での無限遠合焦状態の収差図を図8(b)に、望遠端状態での無限遠合焦状態の収差図を図8(c)にそれぞれ示す。また、広角端状態における、0.2°の回転ぶれに対して補正を行った際のコマ収差図を図9(a)に、中間焦点距離状態における、0.2°の回転ぶれに対して補正を行った際のコマ収差図を図9(b)に、望遠端状態における、0.2°の回転ぶれに対して補正を行った際のコマ収差図を図9(c)にそれぞれ示す。これらの各収差図から明らかなように、第3実施例では、広角端状態から望遠端状態までの各焦点距離状態において諸収差が良好に補正され、優れた光学性能を有することがわかる。

ZL(ZL1〜ZL3) 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
1 デジタル一眼レフカメラ(光学機器)

Claims (7)

  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、
    正の屈折力を有する第4レンズ群と、
    負の屈折力を有する第5レンズ群との実質的に5個のレンズ群からなり、
    広角端状態から望遠端状態に変倍する際に、前記第2レンズ群は固定されており、
    前記第3レンズ群の焦点距離をf3とし、広角端状態での全系の焦点距離をfwとし、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、前記第5レンズ群の焦点距離をf5としたとき、次式
    0.20 < f3/fw < 0.70
    2.10 < f1/(−f2) < 3.50
    0.40 < (−f5)/f3 < 0.70
    の条件を満足する変倍光学系。
  2. 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、
    正の屈折力を有する第4レンズ群と、
    負の屈折力を有する第5レンズ群との実質的に5個のレンズ群からなり、
    広角端状態から望遠端状態に変倍する際に、前記第2レンズ群は固定されており、前記第1レンズ群、前記第3レンズ群及び前記第5レンズ群は物体側に移動し、前記第4レンズ群は像側に移動し、
    前記第3レンズ群の焦点距離をf3とし、広角端状態での全系の焦点距離をfwとしたとき、次式
    0.20 < f3/fw < 0.70
    の条件を満足する変倍光学系。
  3. 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、前記第5レンズ群の焦点距離をf5としたとき、次式
    2.10 < f1/(−f2) < 3.50
    0.40 < (−f5)/f3 < 0.70
    の条件を満足する請求項に記載の変倍光学系。
  4. 前記第2レンズ群の少なくとも一部は、光軸と略直交方向の成分を持つように移動する請求項1〜3のいずれか一項に記載の変倍光学系。
  5. 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としたとき、次式
    1.00 < f1/fw < 1.43
    0.20 < (−f2)/fw < 0.50
    の条件を満足する請求項1〜4のいずれか一項に記載の変倍光学系。
  6. 前記第5レンズ群の少なくとも一部は、光軸に沿って移動することにより合焦する請求項1〜5のいずれか一項に記載の変倍光学系。
  7. 請求項1〜6のいずれか一項に記載の変倍光学系を備えた光学機器。
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