JP5574796B2 - ズームレンズ及びそれを有する撮像装置 - Google Patents
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Description
ムレンズにおいて第3レンズ群に低分散で異常分散性を有する材料より成るレンズを用いたズーム比7程度のズームレンズが知られている(特許文献2)。
広角端に比べて望遠端において、前記第1レンズ群と前記第2レンズ群との間隔が広くなり、前記第2レンズ群と前記第3レンズ群の間隔が狭くなるように、隣り合うレンズ群の間隔を変化させてズーミングを行うズームレンズにおいて、
前記第3レンズ群は少なくとも1つの負レンズを有し、該負レンズの材料のアッベ数と部分分散比を各々νd3n、θgF3nとするとき、
−1.68×10-3×νd3n+0.570<θgF3n<3.15×10-4×νd3n2−1.86×10-2×νd3n+0.878
5<νd3n<27
なる条件を満足することを特徴としている。
−1.68×10-3×νd3n+0.570<θgF3n<3.15×10-4×νd3n2−1.86×10-2×νd3n+0.878 ‥‥‥(1)
5<νd3n<27 ‥‥‥(2)
なる条件を満足している。なお、材料のアッベ数νdと、部分分散比θgFはフラウンホーファ線のd線、F線、C線、g線における屈折率をNd、NF、NC、Ngとするとき、
νd=(Nd−1)/(NF−NC)
θgF=(Ng−NF)/(NF−NC)
で定義される。
黒点は現存する光学材料を示している。条件式(1)は、第3レンズ群B3中の少なくとも1つの負レンズの材料の部分分散比を規定する条件である。条件式(1)を満足する材料は、異常分散性を有するものである。条件式(1)の範囲外となる材料は、二次スペクトルの低減のために必要な異常分散性が低いものである。
更に、好ましくは条件式(1a)を次の如く設定するのが良い。
更に、好ましくは条件式(1b)を次の如く設定するのが良い。
条件式(2)は、第3レンズ群B3中の負レンズの材料のアッベ数を規定する条件である。条件式(2)の上限値を超えてアッベ数が大きくなると、分散が小さくなりすぎ、第3レンズ群B3中の正レンズで発生する一次の色収差を補正することが困難となる。条件式(2)は、次の条件式を満足すると一次の色消し効果が大きくなり、より好ましい。
更に、好ましくは条件式(2a)を次の如く設定するのが良い。
更に、好ましくは条件式(2b)を次の如く設定するのが良い。
以上のように構成することにより高ズーム比で全ズーム範囲にわたり高い光学性能を有するズームレンズを得ている。
このとき、
0.5<|f3n|/f3<6.0 ‥‥‥(3)
5.0 < fT/|f2| < 25.0 ‥‥‥(4)
0.1 < f3/fT < 1.0 ‥‥‥(5)
3.2 < (fT/fW)/FnoT < 15 ‥‥‥(6)
1.84 < Nd3n < 2.50 ‥‥‥(7)
3.0 < f1/|f2| < 10.0 ‥‥‥(8)
0.8<t1min/t3n<5.0 ‥‥‥(9)
なる条件式のうち1以上を満足するのが良い。
さらに好ましくは、条件式(3a)を次の如く設定するのが良い。
条件式(4)は、望遠端における全系の焦点距離を第2レンズ群B2の焦点距離で規定するものである。条件式(4)の上限を超えて第2レンズB2の焦点距離が小さくなると、高ズーム比化およびレンズ全長の短縮化には有利だが、ペッツバール和が負の方向に大きくなり、像面湾曲が増大してくるので好ましくない。
条件式(5)は、望遠端における全系の焦点距離を第3レンズ群B3の焦点距離で規定するものである。条件式(5)の上限を超えて、第3レンズ群B3の焦点距離が長くなりすぎると、球面収差の補正効果が小さく、球面収差を第3レンズ群B3より後方のレンズ群で補正する必要があり、レンズ枚数が増加してくるので好ましくない。条件式(5)の下限を超えて、第3レンズ群B3の焦点距離が短くなりすぎると、ズーム全域での球面収差とコマ収差をバランス良く補正することが困難になる。また、第3レンズ群B3と第3レンズ群B3より後方のレンズ群の相対的な偏芯により発生する軸上コマ収差と像面湾曲隔差に対する製造誤差敏感度が必然的に大きくなり、これを非球面レンズを採用しても補正が困難になってしまう。条件式(5)は、次の条件式を満足すると、球面収差の補正と全系の小型化が容易となり、好ましい。
条件式(6)は広角端と望遠端における全系の焦点距離比を望遠端でのFナンバーで規定したものである。条件式(6)の上限を超えて、望遠端でのFナンバーが大きくなると、望遠端において球面収差および軸上色収差の補正を十分に行わずとも、高い結像性能を達成可能だが、絞りによる像面変動が大きくなり、好ましくない。条件式(6)の下限を超えて、望遠端でのFナンバーが小さくなると、望遠端において球面収差を補正するために第1レンズ群B1のレンズ枚数が増加し、また径方向が増大してくるので良くない。また第1レンズ群B1の径方向の増大に伴い、ズーム全域にて軸外光線のフレア成分が増加してくるので好ましくない。条件式(6)は次の如く設定するのがより好ましい。
条件式(7)の上限を超えて負レンズの材料の屈折率が高くなるとレンズ面の曲率半径が大きくなり、諸収差の補正、特に広角端において球面収差の補正効果が少なくなるので好ましくない。条件式(7)の下限を超えて屈折率が低くなると所定の屈折力を持たせるために曲率半径が小さくなり非点収差の補正が困難になるので好ましくない。また、全系の小型化が困難となってくる。条件式(7)は次の如く設定するのがより好ましい。
条件式(8)は、第2レンズ群B2の焦点距離を適切に設定し、適正なズーム比を保ち、ペッツバール和の補正を行うものである。条件式(8)の上限を超えると、ズーミングにおける第1レンズ群B1と第2レンズ群B2の収差変動が大きくなり、特に像面湾曲を補正することが困難となってくる。条件式(8)の下限を超えると、高ズーム比化のために、第2レンズ群B2のズーミングにおける移動量が大きくなり、レンズ全長および径方向が増大してくるので好ましくない。更に、条件式(8)は次の如く設定するのがより好ましい。
条件式(9)は、第3レンズ群B3の少なくとも1つの負レンズにより、色収差の補正を良好に行うとともに、球面収差やコマ収差の補正をバランス良く補正するためのものである。条件式(9)の上限を超えると、第3レンズ群B3の負レンズが大型化してくるので、好ましくない。条件式(9)の下限を超えると、第3レンズ群B3の負レンズのパワーを十分強く確保することが困難となり、望遠端において球面収差やコマ収差の補正効果が弱くなるので、好ましくない。更に、条件式(9)は次の如く設定するのがより好ましい。
また、第3レンズ群B3の少なくとも1つの負レンズの材料のヌープ硬さHk3n、第1レンズ群B1中のレンズで材料のヌープ硬さ最小のものをHk1minとする。このとき、
0.5 < Hk3n/Hk1min ‥‥‥(10)
なる条件を満たすことが望ましい。条件式(10)は、外力の加わる環境や、ガラスの自重及び締め付けなどによる変形を規定したものである。条件式(10)の下限を超えると、機械的強度が不十分となり、変形や歪みが生じるので、好ましくない。また、第3レンズ群B3は少なくとも1つの非球面形状のレンズ面を有することが望ましい。これによれば口径比を大きくすることが容易となる。また広角端でのFナンバーを比較的小さく、第3レンズ群B3より後方のレンズ群のレンズ群構成を簡素な構成にすることができる。また、後群LRは全てのレンズ群を合成し1つのレンズ系としたとき、レンズ系全体の屈折力が正となることが望ましい。
*は非球面形状を有する面を意味している。「e−x」は10-xを意味している。BFは空気換算のバックフォーカスである。また、前述の各条件式と数値実施例との関係を(表1)に示す。
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd θgF
1 37.524 1.15 1.84666 23.8 0.62046
2 20.941 4.70 1.60311 60.6 0.54143
3 991.493 0.20
4 20.344 3.09 1.69680 55.5 0.54335
5 56.718 (可変)
6 43.614 0.60 1.88300 40.8 0.56672
7 5.143 2.38
8 -22.110 0.60 1.77250 49.6 0.55205
9 12.639 0.52
10 10.317 1.48 1.92286 18.9 0.64952
11 54.045 (可変)
12* 9.760 2.37 1.58313 59.4 0.54230
13 -114.532 1.40
14(絞り) ∞ 2.30
15 50.939 0.60 1.84666 26.8 0.57997
16 9.313 0.13
17* 10.093 1.94 1.58313 59.4 0.54230
18 -64.391 (可変)
19 15.566 1.88 1.80400 46.6 0.55718
20 -16.628 0.55 1.92286 18.9 0.64952
21 -46.465 (可変)
22 ∞ 1.00 1.51633 64.1 0.53524
23 ∞ 1.00
像面 ∞
非球面データ
第12面
K =-9.06819e-001 A 4= 3.08508e-005 A 6=-9.43703e-008 A 8= 5.81160e-009
第17面
K =-2.96495e-001 A 4=-1.68284e-004
各種データ
ズーム比 14.80
広角 中間 望遠
焦点距離 4.26 22.50 62.98
Fナンバー 1.85 2.76 3.09
半画角(度) 27.87 5.71 2.05
像高 2.25 2.25 2.25
レンズ全長 60.67 60.67 60.67
BF 8.44 12.12 6.03
d 5 0.65 15.08 19.63
d11 19.80 5.38 0.82
d18 5.88 2.20 8.29
d21 6.79 10.46 4.38
ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 30.89
2 6 -5.79
3 12 16.89
4 19 15.77
5 22 ∞
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd θgF
1 43.894 1.20 1.84666 23.8 0.62046
2 23.000 4.66 1.60311 60.6 0.54143
3 -280.034 0.20
4 20.274 2.70 1.69680 55.5 0.54335
5 51.120 (可変)
6 28.122 0.80 1.88300 40.8 0.56672
7 6.540 2.26
8 -18.942 0.60 1.80400 46.6 0.55718
9 7.022 0.86
10 8.972 1.52 1.92286 18.9 0.64952
11 36.078 (可変)
12(絞り) ∞ 1.56
13* 6.952 3.01 1.58313 59.4 0.54230
14* -42.383 0.15
15 10.978 0.70 1.84660 23.4 0.59564
16 6.327 (可変)
17 12.880 2.95 1.48749 70.2 0.53001
18 -5.663 0.60 1.80610 33.3 0.58811
19 -9.592 (可変)
20 ∞ 2.00 1.51633 64.1 0.53524
21 ∞ 1.00
像面 ∞
非球面データ
第13面
K =-5.49204e-001 A 4=-5.53825e-006 A 6=-2.35506e-007 A 8= 9.95678e-009
第14面
K =-3.77037e+001 A 4= 2.03627e-004 A 6=-2.32415e-006
各種データ
ズーム比 19.98
広角 中間 望遠
焦点距離 3.62 9.89 72.39
Fナンバー 1.85 2.20 3.50
半画角(度) 28.90 11.44 1.58
像高 2.00 2.00 2.00
レンズ全長 61.21 61.21 61.21
BF 8.99 11.56 5.18
d 5 0.55 10.66 20.78
d11 22.28 12.16 2.05
d16 5.63 3.06 9.44
d19 6.67 9.24 2.86
ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 31.49
2 6 -5.45
3 12 17.64
4 17 15.64
5 20 ∞
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd θgF
1 66.915 1.50 1.84666 23.8 0.62046
2 37.905 4.99 1.49700 81.5 0.53752
3 -113.170 0.20
4 28.084 3.16 1.69680 55.5 0.54335
5 67.192 (可変)
6 52.399 0.90 1.83481 42.7 0.56362
7 12.495 4.30
8 -24.582 0.75 1.60311 60.6 0.54143
9 12.239 1.68
10 15.234 1.70 1.92286 18.9 0.64952
11 32.149 (可変)
12(絞り) ∞ (可変)
13* 9.641 3.33 1.58313 59.4 0.54230
14 69.685 3.91
15 15.555 0.70 2.10500 17.2 0.60817
16 8.975 1.23
17 42.529 1.42 1.84666 23.8 0.62046
18 -326.495 (可変)
19 ∞ (可変)
20 15.442 0.80 1.84666 23.8 0.62046
21 9.959 2.83 1.80400 46.6 0.55718
22 568.997 (可変)
23 ∞ 1.00 1.51633 64.1 0.53524
24 ∞ 1.50
像面 ∞
非球面データ
第13面
K =-1.05690e+000 A 4= 1.94658e-004 A 6= 3.70503e-005 A 8= 5.70955e-007 A10=
-1.88292e-009
A 3=-8.59213e-005 A 5=-1.01902e-004 A 7=-6.93498e-006
各種データ
ズーム比 11.55
広角 中間 望遠
焦点距離 6.48 19.86 74.82
Fナンバー 2.00 2.90 3.50
半画角(度) 29.06 10.28 2.75
像高 3.60 3.60 3.60
レンズ全長 83.07 83.58 86.28
BF 12.26 15.41 8.13
d 5 0.80 14.54 26.06
d11 24.46 8.43 3.00
d12 9.20 6.47 1.62
d18 1.16 2.61 4.29
d19 1.79 2.71 9.78
d22 10.10 13.25 5.97
ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 44.37
2 6 -10.48
3 12 ∞
4 13 27.64
5 19 ∞
6 20 20.25
7 23 ∞
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd θgF
1 69.519 1.80 1.80610 33.3 0.58811
2 35.653 6.20 1.49700 81.5 0.53752
3 5960.101 0.20
4 36.095 4.20 1.60311 60.6 0.54143
5 165.797 (可変)
6 52.500 1.00 1.88300 40.8 0.56672
7 10.848 2.30
8 42.702 0.80 1.88300 40.8 0.56672
9 10.138 3.65
10 -27.807 0.70 1.80610 33.3 0.58811
11 165.235 0.20
12 22.393 2.40 1.92286 18.9 0.64952
13 -88.493 (可変)
14(絞り) ∞ (可変)
15* 9.850 3.20 1.58313 59.4 0.54230
16 -51.755 3.31
17 54.205 0.80 1.76182 26.5 0.61353
18 8.790 0.50
19 17.094 0.70 2.00800 10.2 0.58820
20 12.677 2.70 1.69895 30.1 0.60291
21 -49.030 (可変)
22 -32.233 0.70 1.51633 64.1 0.53524
23 -104.135 (可変)
24* 17.882 2.50 1.58313 59.4 0.54230
25 -116.206 (可変)
26 ∞ 1.00 1.51633 64.1 0.53524
27 ∞ 2.00
像面 ∞
非球面データ
第15面
K =-5.07030e-001 A 4=-5.55503e-005 A 6= 2.81063e-007 A 8=-5.68817e-008 A10=
2.12024e-009
第24面
K = 4.82475e-001 A 4=-2.45796e-005 A 6= 2.23972e-007 A 8=-3.98282e-009
各種データ
ズーム比 19.76
広角 中間 望遠
焦点距離 4.95 17.10 97.86
Fナンバー 2.85 3.42 5.68
半画角(度) 38.04 12.76 2.27
像高 3.88 3.88 3.88
レンズ全長 86.04 91.45 118.04
BF 10.05 15.93 8.58
d 5 0.70 22.07 41.23
d13 26.08 8.15 1.85
d14 7.79 3.75 1.10
d21 1.55 0.87 4.93
d23 2.01 2.84 22.51
d25 7.39 13.27 5.92
ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 62.98
2 6 -9.60
3 14 ∞
4 15 18.68
5 22 -90.71
6 24 26.76
7 26 ∞
B4…第4レンズ群 B5…第5レンズ群 LR…後群
Claims (11)
- 物体側から像側へ順に、正の屈折力の第1レンズ群、負の屈折力の第2レンズ群、正の屈折力の第3レンズ群、1以上のレンズ群を含む後群より構成され、
広角端に比べて望遠端において、前記第1レンズ群と前記第2レンズ群との間隔が広くなり、前記第2レンズ群と前記第3レンズ群の間隔が狭くなるように、隣り合うレンズ群の間隔を変化させてズーミングを行うズームレンズにおいて、
前記第3レンズ群は少なくとも1つの負レンズを有し、該負レンズの材料のアッベ数と部分分散比を各々νd3n、θgF3nとするとき、
−1.68×10-3×νd3n+0.570<θgF3n<3.15×10-4×νd3n2−1.86×10-2×νd3n+0.878
5<νd3n<27
なる条件を満足することを特徴とするズームレンズ。 - 前記第3レンズ群の少なくとも1つの負レンズの焦点距離をf3n、前記第3レンズ群の焦点距離をf3とするとき、
0.5<|f3n|/f3<6.0
なる条件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。 - 望遠端における全系の焦点距離をfT、前記第2レンズ群の焦点距離をf2とするとき、
5.0 < fT/|f2| < 25.0
なる条件を満たすことを特徴とする請求項1又は2に記載のズームレンズ。 - 望遠端における全系の焦点距離をfT、前記第3レンズ群の焦点距離をf3とするとき、
0.1 < f3/fT < 1.0
なる条件を満たすことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載のズームレンズ。 - 広角端と望遠端における全系の焦点距離を各々fW、fT、望遠端でのFナンバーをFnoTとするとき、
3.2 < (fT/fW)/FnoT < 15
なる条件を満たすことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載のズームレンズ。 - 前記第3レンズ群の少なくとも1つの負レンズの材料の屈折率をNd3nとするとき、
1.84 < Nd3n < 2.50
なる条件を満たすことを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項記載のズームレンズ。 - 前記第1レンズ群と前記第2レンズ群の焦点距離を各々f1、f2とするとき、
3.0 < f1/|f2| < 10.0
なる条件を満たすことを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項記載のズームレンズ。 - 前記第3レンズ群の少なくとも1つの負レンズの光軸上の厚さをt3n、前記第1レンズ群のレンズのうち光軸上の厚さが最小のレンズの光軸上の厚さをt1minとするとき、
0.8<t1min/t3n<5.0
なる条件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1項のズームレンズ。 - 前記後群は全ズーム範囲において全体として正の屈折力であることを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項記載のズームレンズ。
- 前記後群は、正の屈折力の第4レンズ群から成ること又は負の屈折力の第4レンズ群と正の屈折力の第5レンズ群からなることを特徴とする請求項1乃至9のいずれか1項に記載のズームレンズ。
- 請求項1乃至10のいずれか1項に記載のズームレンズと、該ズームレンズによって形成された像を受光する撮像素子を有することを特徴とする撮像装置。
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