JP5615143B2 - 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

本発明はズームレンズ及びそれを有する撮像装置に関し、例えばビデオカメラや電子スチルカメラ、放送用カメラ、監視カメラ等のように固体撮像素子を用いた撮像装置、或いは銀塩フィルムを用いたカメラ等の撮像装置に好適なものである。
近年、固体撮像素子を用いたビデオカメラ、デジタルスチルカメラ、放送用カメラ、監視カメラ、そして銀塩フィルムを用いたカメラ等の撮像装置は高機能化されている。そしてそれに用いる撮影光学系として、高ズーム比(高変倍比)で、しかも全ズーム範囲で高解像力であるズームレンズであることが要求されている。これらの要求に応えるズームレンズとして、物体側より像側へ順に、正、負、正又は負の屈折力を有する第1、第2、第3レンズ群と、それに続く1つ以上のレンズ群を含む後群を有するポジティブリード型のズームレンズが知られている。
ポジティブリード型のズームレンズとして、物体側より像側へ順に、正、負、正、正の屈折力の4つのレンズ群より成るズームレンズが知られている(特許文献1)。又、物体側より像側へ順に正、負、負、正、正の屈折力の5つのレンズ群より成るズームレンズが知られている(特許文献2、3)。又、物体側より像側へ順に正、負、正、負、正の屈折力の5つのレンズ群より成るズームレンズが知られている(特許文献4)。
特許文献2には、ズーム全域に渡って色収差と像面湾曲及び非点収差の補正を良好に行なうために、第2レンズ群の負レンズに高屈折率で比較的低分散な硝材を用いていた高性能のズームレンズが開示されている。特許文献3、4にはズーム全域に渡って倍率色収差を補正するために、第2レンズ群の負レンズに低屈折率低分散な硝材を用いた高性能のズームレンズが開示されている。
特開2006−171655号公報 特開2000−267003号公報 特開2009−128683号公報 特開2009−236973号公報
近年、TVカメラ等の撮像装置では画素数の多い撮像素子が用いられ、それに用いられるズームレンズには、スーパーハイビジョン相当の高画質が得られることが要望されている。またビデオカメラやデジタルスチルカメラ等においても画素数の多い撮像素子が用いられ、これらの用いるズームレンズには高い光学性能を有したものが要望されている。ポジティブリード型のズームレンズにおいて、広画角、高ズーム比で全ズーム範囲にわたり高い光学性能を得るには、ズームタイプや各レンズ群のレンズ構成を適切に設定することが重要になってくる。
一般に全ズーム範囲にわたり、高い光学性能を得るには全ズーム範囲にわたり諸収差が良好に補正されていること、特に倍率色収差が良好に補正されていることが重要になってくる。ここで倍率色収差の補正としては、広角端領域において、d線基準におけるC線とF線間の倍率色収差量だけでなく、g線とF線間の倍率色収差量においても良好に補正されていることが重要になってくる。
ポジティブリード型のズームレンズにおいて、高ズーム比化を図りつつ、全ズーム範囲にわたり倍率色収差を良好に補正するには、特に変倍用の第2レンズ群のレンズ構成を適切に設定することが重要になってくる。変倍用の第2レンズ群のレンズ構成を適切に設定しないと、広画角かつ高ズーム比で全ズーム範囲にわたり高い光学性能を有したズームレンズを得るのが難しくなってくる。
本発明は、広画角かつ高ズーム比で、しかも全ズーム範囲にわたり高い光学性能が得られるズームレンズ及びそれを有する撮像装置の提供を目的とする。
本発明のズームレンズは、物体側から像側へ順に、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、正又は負の屈折力を有する第3レンズ群と、1以上のレンズ群を含む後続レンズ群を有し、広角端から望遠端へのズーミングに際して、前記第1レンズ群と前記第2レンズ群の間隔が広がるように前記第2レンズ群が光軸上を移動するズームレンズにおいて、前記第2レンズ群よりも像側に開口絞りを有し、前記第2レンズ群に含まれる負レンズの材料の異常部分分散比ΔθgFの総和をSUM(ΔθgF2N)、前記第2レンズ群に含まれる負レンズの材料の異常部分分散比ΔθgFの平均値以上の材料よりなる負レンズのパワーの総和をφ2SUM、前記第2レンズ群のパワーをφ2、前記第1レンズ群に含まれる正レンズの材料の異常部分分散比ΔθgFの総和をSUM(ΔθgF1P)とするとき、
0.065<SUM(ΔθgF2N)<0.200
0.4<φ2SUM/φ2<2.0
0.030<SUM(ΔθgF1P)<0.300
なる条件式を満足することを特徴としている。
この他、本発明のズームレンズは、物体側から像側へ順に、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、正又は負の屈折力を有する第3レンズ群と、1以上のレンズ群を含む後続レンズ群を有し、広角端から望遠端へのズーミングに際して、前記第1レンズ群と前記第2レンズ群の間隔が広がるように前記第2レンズ群が光軸上を移動するズームレンズにおいて、前記第2レンズ群よりも像側に開口絞りを有し、前記第2レンズ群に含まれる負レンズの材料の異常部分分散比ΔθgFの総和をSUM(ΔθgF2N)、前記第2レンズ群に含まれる負レンズの材料の異常部分分散比ΔθgFの平均値以上の材料よりなる負レンズのパワーの総和をφ2SUM、前記第2レンズ群のパワーをφ2、
前記第1レンズ群の焦点距離をf1、前記第2レンズ群の焦点距離をf2、前記第3レンズ群の焦点距離をf3、広角端における全系の焦点距離をfw、望遠端における全系の焦点距離をftとするとき、
0.065<SUM(ΔθgF2N)<0.200
0.4<φ2SUM/φ2<2.0
2.0<f1/√(fw×ft)<10.0
−1.5<f2/√(fw×ft)<−0.5
−10.0<f1/f2<−1.0
0.05<|f2/f3|<0.60
なる条件式を満足することを特徴としている。
本発明によれば、広画角かつ高ズーム比で、しかも全ズーム範囲にわたり高い光学性能が得られるズームレンズが得られる。
実施例1の物体距離無限遠時におけるレンズ断面図 (A)(B) 実施例1の物体距離無限遠時における広角端と望遠端における収差図 実施例2の物体距離無限遠時におけるレンズ断面図 (A)(B) 実施例2の物体距離無限遠時における広角端と望遠端における収差図 実施例3の物体距離無限遠時におけるレンズ断面図 (A)(B) 実施例3の物体距離無限遠時における広角端と望遠端における収差図 実施例4の物体距離無限遠時におけるレンズ断面図 (A)(B) 実施例4の物体距離無限遠時における広角端と望遠端における収差図 実施例5の物体距離無限遠時におけるレンズ断面図 (A)(B) 実施例5の物体距離無限遠時における広角端と望遠端における収差図 本発明の撮像装置の要部概略図
以下、本発明のズームレンズ及びそれを有する撮像装置について説明する。本発明のズームレンズは、物体側から像側へ順に、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、正又は負の屈折力を有する第3レンズ群と、1以上のレンズ群を含む後続レンズ群を有している。広角端から望遠端へのズーミングに際して、第1レンズ群と第2レンズ群の間隔が広がるように第2レンズ群が光軸上を移動する。
図1は本発明の実施例1のズームレンズの広角端(短焦点距離端)におけるレンズ断面図である。図2(A)、(B)はそれぞれ実施例1のズームレンズの広角端、望遠端(長焦点距離端)における収差図である。図3は本発明の実施例2のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図である。図4(A)、(B)はそれぞれ実施例2のズームレンズの広角端、望遠端における収差図である。図5は本発明の実施例3のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図である。図6(A)、(B)はそれぞれ実施例3のズームレンズの広角端、望遠端における収差図である。
図7は本発明の実施例4のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図である。図8(A)、(B)はそれぞれ実施例4のズームレンズの広角端、望遠端における収差図である。図9は本発明の実施例5のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図である。図10(A)、(B)はそれぞれ実施例5のズームレンズの広角端、望遠端における収差図である。図11は本発明のズームレンズを備えるTVカメラ(撮像装置)の要部概略図である、各実施例のズームレンズはTVカメラ、ビデオカメラ、デジタルカメラそして銀塩フィルムカメラ等の撮像装置に用いられる撮影レンズ系である。
レンズ断面図において、左方が被写体側(物体側)(前方)で、右方が像側(後方)である。レンズ断面図において、L0はズームレンズである。またiは物体側からのレンズ群の順番を示し、Liは第iレンズ群である。Lrは1以上のレンズ群を含む後群である。SPは開口絞りである。Gは光学フィルター、フェースプレート、水晶ローパスフィルター、赤外カットフィルター等に相当する光学ブロックである。
IPは像面であり、TVカメラ、ビデオカメラ、デジタルカメラ等に適用する際には像を受光するCCDセンサやCMOSセンサ等の撮像素子(光電変換素子)の撮像面に、銀塩フィルム用カメラに適用する際にはフィルム面に相当する感光面が置かれる。レンズ断面図において、矢印は広角端から望遠端へのズーミングに際しての各レンズ群の移動軌跡と無限遠物体から近距離物体へフォーカスするときの移動方向を示している。
収差図において、d、gは順に、d線、g線である。M、Sはメリディオナル像面、サジタル像面、倍率色収差はg線によって表している。FnoはFナンバー、ωは半画角である。後述する数値実施例1乃至5の数値をmm単位で表したとき、すべての収差図において、球面収差は0.2mm、非点収差は0.2mm、歪曲は5%、倍率色収差は0.02mmのスケールで描かれている。尚、以下の各実施例において広角端と望遠端は変倍のために移動するレンズ群が機構上光軸上を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。
各実施例のズームレンズの技術的特徴について説明する。従来、ポジティブリード型のズームレンズとして、物体側より像側へ順に、正の屈折力の第1レンズ群と、負の屈折力の第2レンズ群と、第3レンズ群と、結像作用をする1以上のレンズ群を含む後続レンズ群よりなるズームレンズが知られている。このズームレンズは広角端から望遠端へのズーミングに際して第1レンズ群と第2レンズ群との間隔が広がるように第2レンズ群が光軸上を移動する。
このような構成のズームレンズにおいて、高画質化を進めるためには、主に広角端側において倍率色収差と像面湾曲及び非点収差を良好に補正することが必要である。倍率色収差の補正においては特に広角端側で、d線基準でC線とF線の倍率色収差を補正してもg線とF線間の倍率色収差が残存してしまうことがある。そうすると、画面全域、及びズーム可能領域全域で高い解像力を得ることが難しい。
また像面湾曲や非点収差においては、特に広角端側において像高が高い領域でメリディオナル像面とサジタル像面の乖離が大きくなってしまい、画面全域、及びズーム可能領域全域で高い解像力を得ることが難しい。
従来より多くのポジティブリード型のズームレンズは、この課題を解決するために、負の屈折力の第2レンズ群のレンズ構成を適切に設定していた。特許文献2に開示されているズームレンズでは、広角端側での像面湾曲や非点収差を低減させるために、第2レンズ群の負レンズの材料に高屈折率の硝材を用いている。これにより全系のペッツバール和の悪化を抑えて、広角端側において像面湾曲や非点収差を低減させている。また、望遠端付近に比べて広角端付近の倍率色収差が悪化しやすいため、第2レンズ群の負レンズの材料を比較的低分散な硝材で構成している。
これによりC線とF線間の倍率色収差のズーム変動を低減させている。特許文献2のズームレンズにはレンズに使用されている硝材の異常部分分散特性が開示されていない。開示されている屈折率とアッベ数から推測すると、異常部分分散比ΔθgFの値が負の値となり、広角端側におけるg線とF線間の倍率色収差の補正方向とが逆になってしまい、高画質化が困難である。
特許文献3や特許文献4に開示されているズームレンズもレンズに使用している硝材の異常分散特性が開示されていない。開示されている屈折率とアッベ数から推測すると、第2レンズ群の負レンズに低分散でかつ異常部分分散特性を有する硝材で構成している。こうすることで、広角端側において、C線とF線間の倍率色収差の補正だけではなくg線とF線間の倍率色収差量も低減している。しかしながら特許文献3、4で使用されていると考えられる異常部分分散量では倍率色収差の補正が必ずしも十分でない。
また、このように負レンズに低屈折率な硝材を使用するとペッツバール和が悪化してくる。特に、特許文献3や特許文献4に開示されているズームレンズは正レンズに高屈折率な硝材を使用しているため、更にペッツバール和が悪化してくる。撮像画像の更なる高画質化を図るには倍率色収差の補正に関しては、C線とF線間の倍率色収差の補正だけではなく、g線とF線間の倍率色収差の補正を良好に行なうことが重要である。広角端領域で倍率色収差を補正しても望遠端領域で悪化するとズーム全域において高画質化が難しい。
そこで本発明のズームレンズは第2レンズ群が、各ズーム領域において光線通過位置が変わる面を有していることを利用して倍率色収差を全ズーム領域において良好に補正している。詳説すると、第2レンズ群では広角端付近で軸外主光線がレンズの周辺を通り、望遠端付近では軸外主光線がレンズの中心部分を通る光学性質を利用している。この第2レンズ群の負レンズの材料に異常部分分散比ΔθgFが正となり、その値自体も比較的大きな値を取る特性の硝材を用い、かつ強いパワーで使用する。これにより、第2レンズ群全体として非常に大きな異常分散特性を持たせている。
本発明では、こうすることで望遠端領域において倍率色収差に大きな影響を与えずに、広角端領域のC線とF線間の倍率色収差とg線とF線間の倍率色収差を良好に補正している。
ここで、材料のアッベ数νd、部分分散比θgF、異常部分分散比ΔθgFは次のとおりである。今、g線(435.8nm)、F線(486.1nm)、d線(587.6nm)、C線(656.3nm)に対する材料の屈折率をそれぞれNg、NF、Nd、NCとする。このときアッベ数νd、部分分散比θgF、異常部分分散比ΔθgFは、
νd=(Nd−1)/(NF−NC)
θgF=(Ng−NF)/(NF−NC)
ΔθgF=θgF−(−1.61783×10-3×νd +0.64146)
で表される数値である。
以上のような方法で倍率色収差を効果的に補正しようとすると、異常部分分散比ΔθgFが比較的正で大きい値を取る低屈折率低分散硝材を使用することになる。これは前述したようにペッツバール和が悪化するため、主に広角端領域での像面湾曲及び非点収差を低減させる事が困難となる。
そこで本発明では、前述の通り広角端付近で軸外主光線がレンズの周辺を通り、望遠端付近では軸外主光線がレンズの中心部分を通る第2レンズ群に、少なくとも1つの非球面形状のレンズ面を設けている。このように各ズーム領域においてレンズ面での光線通過位置が変わるレンズ面を非球面形状とすることで、広角端付近では像面湾曲や非点収差を補正し、望遠端付近では球面収差やコマ収差を補正している。
次に各実施例のズームレンズの特徴について説明する。各実施例のズームレンズL0は、物体側から像側へ順に、正の屈折力の第1レンズ群L1、負の屈折力の第2レンズ群L2、正又は負の屈折力の第3レンズ群L3、1以上のレンズ群を含む後続レンズ群を有している。広角端から望遠端へのズーミングに際して第1レンズ群L1と第2レンズ群L2との間隔が広がるように第2レンズ群L2が光軸上を移動する。
第2レンズ群L2よりも像側に開口絞りSPを有している。第2レンズ群L2は1以上の非球面形状のレンズ面を有している。第2レンズ群L2に含まれる負レンズの材料の異常部分分散比ΔθgFの総和をSUM(ΔθgF2N)とする。第2レンズ群L2に含まれる負レンズの材料の異常部分分散比ΔθgFの平均値以上の材料よりなる負レンズのパワーの総和をφ2SUMとする。第2レンズ群L2のパワーをφ2とする。このとき、
0.065<SUM(ΔθgF2N)<0.200 ‥‥‥(1)
0.4<φ2SUM/φ2<2.0 ‥‥‥(2)
なる条件式を満足している。
次に前述の各条件式の技術的意味について説明する。条件式(1)は第2レンズ群L2の負レンズの材料における異常部分分散比に関する。前述したように、第2レンズ群L2の負レンズの材料において、異常部分分散比ΔθgFが正となる材料を用いた負レンズを使用すれば倍率色収差を容易に補正することができる。よって、第2レンズ群L2全体として第2レンズ群L2の負レンズの材料の異常部分分散比ΔθgFが正の値で、かつ他の要素を適切に調節すれば良い。
しかしながら、条件式(1)の上限値を超えると、第2レンズ群L2全系として負レンズの材料の異常分散特性が大きくなり過ぎてしまい、倍率色収差が過補正となってしまう。一方、条件式(1)の下限値を超えると、倍率色収差が残存してしまい好ましくない。条件式(1)は更に好ましくは次の如く設定するのが良い。
0.070<SUM(ΔθgF2N)<0.200 ‥‥‥(1a)
条件式(2)は第2レンズ群L2の負レンズのパワーに関する。前述したように倍率色収差を補正するためには、異常部分分散比ΔθgFが正となる材料を用いた負レンズを用いればよい。このとき負レンズに比較的強いパワーをつけないと、効率良く倍率色収差を補正するのが難しくなる。しかし負レンズにパワーをつけすぎると、レンズ面の曲率がきつくなり、色収差以外の、像面湾曲やコマ収差が多く発生してくる。
そこで本発明では、負レンズに適切なパワーを付与している。条件式(2)の上限値を超えると、第2レンズ群L2中の異常部分分散比ΔθgFの平均値以上の材料よりなる負レンズのパワーが大きくなり過ぎてしまい、倍率色収差が過補正となってしまう。また像面湾曲やコマ収差とのバランスも保てなくなるため好ましくない。一方、条件式(2)の下限値を超えると、倍率色収差が補正不足となり好ましくない。条件式(2)は更に好ましくは次の如く設定するのが良い。
0.45<φ2SUM/φ2<1.7 ‥‥‥(2a)
条件式(2a)は更に好ましくは次の如く設定するのが良い。
0.45<φ2SUM/φ2<1.5 ‥‥‥(2b)
以上のように各実施例によれば、ズーム全域で倍率色収差を良好に補正しつつ画面全体に渡って高画質なズームレンズを得ている。
各実施例において更に好ましくは次に述べる条件のうち少なくとも1つを満足するのが良く、これによれば更なる高い光学性能が容易に得られる。第2レンズ群L2に含まれる少なくとも1つの負レンズの材料のアッベ数をν2Nとする。第1レンズ群L1に含まれる正レンズの材料の異常部分分散比ΔθgFの総和をSUM(ΔθgF1P)とする。第1レンズ群L1の焦点距離をf1、第2レンズ群L2の焦点距離をf2、第3レンズ群L3の焦点距離をf3、広角端における全系の焦点距離をfw、望遠端における全系の焦点距離をftとする。
第2レンズ群L2に含まれる正レンズのうち少なくとも1つの正レンズの材料の異常部分分散比ΔθgF2P、第2レンズ群L2に含まれる正レンズのうち少なくとも1つの正レンズの材料の屈折率をN2Pとする。このとき、
70<ν2N<100 ‥‥‥(3)
0.030<SUM(ΔθgF1P)<0.300 ‥‥‥(4)
2.0<f1/√(fw×ft)<10.0 ‥‥‥(5)
−1.5<f2/√(fw×ft)<−0.5 ‥‥‥(6)
−10.0<f1/f2<−1.0 ‥‥‥(7)
0.05<|f2/f3|<0.60 ‥‥‥(8)
−0.050<ΔθgF2P<0.017 ‥‥‥(9)
1.40<N2P<1.70 ‥‥‥(10)
なる条件式のうち1以上を満足するのが良い。
次に前述の各条件式の技術的意味について説明する。条件式(3)は第2レンズ群L2に含まれる少なくとも1つの負レンズの材料のアッベ数に関する。即ち条件式(3)を満足する負レンズを1以上有するのが良い。条件式(3)の上限値を超えると、第2レンズ群L2に含まれる負レンズの材料が低分散になりすぎるため、積極的に色収差の補正を行うためには強いパワーをつけなくてはならない。そうするとレンズ面の曲率半径が小さくなり、像面湾曲の補正が困難になる。
一方、条件式(3)の下限値を超えると、比較的屈折率の高い硝材が存在するため像面湾曲など色収差以外の収差補正が容易になる。しかしながら、この領域の硝材は一般に異常分散特性に乏しいためC線とF線の間の倍率色収差の補正と、g線とF線の間の倍率色収差の補正を良好に行なうのが困難になる。条件式(3)は更に好ましくは次の如く設定するのが良い。
75<ν2N<98 ‥‥‥(3a)
条件式(4)は第1レンズ群L1に含まれる正レンズにおける、材料の異常分散特性に関する。各実施例においては条件式(1)において、第2レンズ群L2の負レンズの材料に異常部分分散比ΔθgFが正でかつ値自体も比較的大きい材料を使用することで広角端付近の倍率色収差の補正を行っている。しかしこのままでは、広角端付近の倍率色収差の補正と相反関係にある望遠端付近でのg線とF線間の倍率色収差が残存してしまうことがある。
そこでこの望遠端付近で残存する倍率色収差を補正するために、望遠端付近で軸外主光線がレンズの周辺部分を通過する第1レンズ群L1のレンズ構成を適切に設定している。この第1レンズ群L1の正レンズの材料に異常部分分散比ΔθgFの値が正で、かつ値自体も比較的大きい材料を使用して望遠端付近のg線とF線の倍率色収差の補正を行うのが良い。しかしながら条件式(4)の上限値を超えると、望遠端付近でのg線とF線間の倍率色収差が補正過剰になってしまうので好ましくない。
一方、条件式(4)の下限値を超えると、望遠端付近のg線とF線間の倍率色収差が補正不足となり、また望遠端付近のg線とF線間の軸上色収差も補正不足となるため好ましくない。条件式(4)は更に好ましくは次の如く設定するのが良い。
0.035<SUM(ΔθgF1P)<0.300 ‥‥‥(4a)
条件式(5)は第1レンズ群L1の焦点距離に関する。条件式(5)の上限値を超えると、全系の焦点距離に比較して第1レンズ群L1の焦点距離が長くなりすぎてしまう。そうすると全長が長くなり全系が大型化してくる。一方、条件式(5)の下限値を超えると、全系の焦点距離に比較して第1レンズ群L1の焦点距離が短くなりすぎてしまう。そうすると広角端領域と望遠端領域の両方でコマ収差と像面湾曲を良好に補正するのが困難になる。条件式(5)は更に好ましくは次の如く設定するのが良い。
2.5<f1/√(fw×ft)<8.0 ‥‥‥(5a)
条件式(6)は第2レンズ群L2の焦点距離に関する。条件式(6)の上限値を超えると、第2レンズ群L2のパワーが強くなり、ズーム全域で像面湾曲を良好に補正することが難しくなる。一方、条件式(6)の下限値を超えると、第2レンズ群L2のパワーが弱くなり、ズーミングに際して第2レンズ群L2の移動量が増加し、装置全体が大型化してくる。条件式(6)は更に好ましくは次の如く設定するのが良い。
−1.3<f2/√(fw×ft)<−0.9 ‥‥‥(6a)
条件式(7)は第1レンズ群L1と第2レンズ群L2の焦点距離の比に関する。条件式(7)の上限値又は下限値を超えると、広角端領域と望遠端領域の両方で色収差やコマ収差、そして像面湾曲を良好に補正するのが困難になる。条件式(7)は更に好ましくは次の如く設定するのが良い。
−7.0<f1/f2<−2.0 ‥‥‥(7a)
条件式(8)は第2レンズ群L2と第3レンズ群L3の焦点距離の比に関する。条件式(8)の上限値又は下限値を超えると、主に広角端側で像面湾曲の補正が難しくなる。条件式(8)は更に好ましくは次の如く設定するのが良い。
0.07<|f2/f3|<0.45 ‥‥‥(8a)
条件式(8a)は更に好ましくは次の如く設定するのが良い。
0.10<|f2/f3|<0.40 ‥‥‥(8b)
条件式(9)は第2レンズ群L2に含まれる正レンズの材料の異常部分分散比に関する。条件式(9)の上限値を超えると、主に広角端側でg線とF線間の倍率色収差が残存してくる。一方、条件式(9)の下限値を超えると、主に広角端側でg線とF線間の倍率色収差が補正過剰となる。条件式(9)は更に好ましくは次の如く設定するのが良い。
−0.050<ΔθgF2P<0.010 ‥‥‥(9a)
条件式(10)は第2レンズ群L2に含まれる正レンズの材料の屈折率に関する。条件式(10)の上限値を超えると、ペッツバール和が悪化し、主に広角端側で像面湾曲を低減させることが困難になる。一方、条件式(10)の下限値を超えると、屈折率が小さくなり、パワーを保つためにはレンズ面の曲率半径を小さくしなければならない。そうすると基準波長におけるコマ収差等の収差補正が困難になるため好ましくない。条件式(10)は更に好ましくは次の如く設定するのが良い。
1.45<N2P<1.67 ‥‥‥(10a)
以下、各実施例において前述した以外の好ましい構成について説明する。後続レンズ群群Lrは、最も物体側に正の屈折力の第4レンズ群を有している。ズーミングに際しては少なくとも第2レンズ群L2と第3レンズ群L3と第4レンズ群L4が光軸上を移動することが好ましい。特に広角端から望遠端へのズーミングに際して第2レンズ群L2は像側へ単調に移動し、第3レンズ群L3は第2レンズ群L2との間隔が変化するように移動し、第4レンズ群L4は第3レンズ群L3との間隔が変化するように移動するのが良い。
特に好ましくは、広角端から望遠端へのズーミングに際して、第2レンズ群L2は像側へ単調に移動する。そして第3レンズ群L3は第2レンズ群L2との間隔が変化するように物体側に凸状の軌跡を描いて移動し、第4レンズ群L4は第3レンズ群L3との間隔が変化するように移動するのが良い。このように各レンズ群を移動させることにより、ズーム全域にわたって像面湾曲を良好に補正することが容易となる。
そして、第2レンズ群L2は、物体側から像側へ順に、像側に凹面を向けた負レンズと像側に凹面を向けた負レンズを配置することが好ましい。そして更に2つの像側に凹面を向けた負レンズよりも像側に、2つ以上の負レンズと、1つ以上の正レンズを有することが好ましい。
こうすることで、最初の2枚の負レンズで倍率色収差を補正しつつ、像面湾曲を補正している。そして更に像側に負レンズを少なくとも2枚配置することで、第2レンズ群L2内の負レンズのパワーを分散させて、負レンズの材料の低屈折率化によってレンズ面の曲率がきつくなりすぎることを防いでいる。また正レンズを少なくとも1枚配置することで、負レンズで発生した像面湾曲やコマ収差を補正している。
具体的には、第2レンズ群は物体側から像側へ順に、像側に凹面を向けた負レンズ、像側に凹面を向けた負レンズ、正レンズと負レンズを接合した接合レンズ、正レンズと負レンズを接合した接合レンズより構成するのが良い。又は前記第2レンズ群は物体側から像側へ順に、像側に凹面を向けた負レンズ、像側に凹面を向けた負レンズ、負レンズ、負レンズ、正レンズより構成するのが良い。以上のように各実施例によれば画面内全体に渡って色収差を補正し、高い光学性能を持ったズームレンズが得られる。
次に各実施例のレンズ構成の特徴について説明する。各レンズに付した符号のレンズは前述した各レンズに付した符号のレンズと対応している。図1の実施例1のズームレンズL0は、物体側から像側へ順に正の屈折力を有する第1レンズ群L1、負の屈折力を有する第2レンズ群L2、負の屈折力を有する第3レンズ群L3、後群Lrより構成されている。後群Lrは正の屈折力を有する第4レンズ群L4で構成されている。広角端から望遠端にかけてのズーミングに際しては、第2レンズ群L2と、第3レンズ群L3と、第4レンズ群L4が独立に移動する。
具体的には第2レンズ群L2が光軸上を像側へ移動し、第3レンズ群L3と第4レンズ群L4は、一度物体側へ移動した後に、像側へ戻るような物体側へ凸状の軌跡で移動する。開口絞りSPは第3レンズ群L3と第4レンズ群L4の間に設けられており、ズーミングに際して第4レンズ群L4と一体となって移動している。第2レンズ群L2の最も物体側の負レンズの物体側のレンズ面と、2枚目の負レンズ物体側のレンズ面と、2枚目の正レンズの物体側のレンズ面、そして第4レンズ群L4の最も物体側のレンズの物体側のレンズ面は非球面形状である。
無限遠物体から近距離物体へのフォーカシングは第1レンズ群L1の部分群L1F(最も物体側から5枚目のレンズから7枚目のレンズまで)を像面側へ移動させることで行なっている。図3の実施例2のズームレンズL0は、正の屈折力を有する第1レンズ群L1、負の屈折力を有する第2レンズ群L2、負の屈折力を有する第3レンズ群L3を有している。第3レンズ群L3の像側には後群Lrとして、正の屈折力を有する第4レンズ群L4、正の屈折力を有する第5レンズ群L5、正の屈折力を有する第6レンズ群L6を有している。
実施例2は6つのレンズ群よりなる6群ズームレンズである。広角端から望遠端にかけてのズーミングに際しては、第2レンズ群L2から第6レンズ群L6までのレンズ群が独立に移動する。具体的には第2レンズ群L2が光軸上を像側へ移動し、第3レンズ群L3と第4レンズ群L4は、一度物体側へ移動した後に、像側へ戻るような物体側に凸状の軌跡で移動している。また第5レンズ群L5は各レンズ群の間隔が変化するように物体側へ移動している。第6レンズ群L6は物体側に凸状の軌跡で移動している。
開口絞りSPは第3レンズ群L3と第4レンズ群L4の間に設けられており、ズーミングに際して第4レンズ群L4と一体となって移動している。第2レンズ群L2の最も物体側の負レンズの物体側のレンズ面と、2枚目の負レンズ物体側のレンズ面と、2枚目の正レンズの物体側のレンズ面、そして第4レンズ群L4の最も物体側のレンズの物体側のレンズ面は非球面形状である。無限遠物体から近距離物体へのフォーカシングは第1レンズ群L1の部分群(最も物体側から5枚目のレンズから7枚目のレンズまで)を像面側へ移動させることで行なっている。
図5の実施例3のズームレンズL0は、正の屈折力を有する第1レンズ群L1、負の屈折力を有する第2レンズ群L2、負の屈折力を有する第3レンズ群L3を有している。第3レンズ群L3の像側には後群Lrとして、正の屈折力を有する第4レンズ群L4、正の屈折力を有する第5レンズ群L5、正の屈折力を有する第6レンズ群L6を有している。実施例3は6つのレンズ群よりなる6群ズームレンズである。広角端から望遠端にかけてのズーミングに際しては、第2レンズ群L2から第5レンズ群L5までのレンズ群が独立に移動する。
具体的には第2レンズ群L2が光軸上を像側へ移動し、第3レンズ群L3と第4レンズ群L4は、一度物体側へ移動した後に、像側へ戻るような物体側に凸状の軌跡で移動している。また第5レンズ群L5は物体側へ移動している。開口絞りSPは第3レンズ群L3と第4レンズ群L4の間に設けられており、ズーミングに際しては第4レンズ群L4と一体となって移動している。
第2レンズ群L2の最も物体側の負レンズの物体側のレンズ面と、2枚目の負レンズ物体側のレンズ面と、2枚目の正レンズの物体側のレンズ面、そして第4レンズ群L4の最も物体側のレンズの物体側のレンズ面は非球面形状である。無限遠物体から近距離物体へのフォーカシングは第1レンズ群L1の部分群(最も物体側から5枚目のレンズから7枚目のレンズまで)を像面側へ移動させることで行なっている。
図7の実施例4のズームレンズL0は、正の屈折力を有する第1レンズ群L1、負の屈折力を有する第2レンズ群L2、正の屈折力を有する第3レンズ群L3を有している。第3レンズ群L3の像側には後群Lrとして、正の屈折力を有する第4レンズ群L4、正の屈折力を有する第5レンズ群L5を有している。広角端から望遠端にかけてのズーミングに際しては、第2レンズ群L2から第5レンズ群L5までのレンズ群が独立に移動する。具体的には第2レンズ群L2が像側へ光軸上を移動し、第3レンズ群L3は、一度物体側へ移動した後に、像側へ戻るような物体側へ凸状の軌跡で移動している。
また第4レンズ群L4と第5レンズ群L5は各レンズ群の間隔が変化するように物体側に凸状の軌跡で移動している。開口絞りSPは第2レンズ群L2と第3レンズ群L3の間に設けられており、ズーミングに際して第3レンズ群L3と一体となって移動している。第2レンズ群L2の最も物体側の負レンズの物体側のレンズ面と、第3レンズ群L3の最も物体側のレンズの物体側のレンズ面、第5レンズ群L5の物体側から2番目のレンズの像側のレンズ面は非球面形状である。
無限遠物体から近距離物体へのフォーカシングは第1レンズ群L1の部分群(最も物体側から5枚目のレンズから7枚目のレンズまで)を像面側へ移動させることで行なっている。図9の実施例5のズームレンズL0は、正の屈折力を有する第1レンズ群L1、負の屈折力を有する第2レンズ群L2、正の屈折力を有する第3レンズ群L3、後群Lrより構成されている。後群Lrは正の屈折力を有する第4レンズ群L4で構成されている。広角端から望遠端にかけてのズーミングに際しては、第1レンズ群L1から第4レンズ群L4までのレンズ群が独立に移動する。具体的には第1レンズ群L1は光軸上を物体側へ移動する。
第2レンズ群L2が光軸上を像側へ移動し、第3レンズ群L3は物体側に凸状の軌跡で移動している。そして第4レンズ群L4は広角端から中間ズーム位置までは像側に、中間ズーム位置から望遠端にかけては物体側に移動している。すなわち像側に凸状の軌跡で移動している。開口絞りSPは第3レンズ群L3の中に設けられており、ズーミングに際して第3レンズ群L3と一体となって移動している。
第2レンズ群L2の最も物体側の負レンズの物体側のレンズ面と、2番目の負レンズの像側のレンズ面、物体側から2枚目の正レンズ(物体側から5番目のレンズ)の物体側のレンズ面は非球面形状である。また第3レンズ群L3の最も物体側のレンズの物体側のレンズ面、第4レンズ群L4の最も像側のレンズの像側のレンズ面にも非球面形状である。無限遠物体から近距離物体へのフォーカシングは第4レンズ群L4を物体側へ移動させるリアフォーカス式を用いている。
第4レンズ群L4に関する実線の曲線4aと点線の曲線4bは、各々無限遠物体と近距離物体にフォーカスしているときの変倍に伴う像面変動を補正するための移動軌跡である。望遠端において無限遠物体から近距離物体へフォーカスを行う場合には、矢印4cに示すように第4レンズ群L4を前方に繰り出すことで行っている。以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、フォーカシング機能を有するレンズの位置や光学防振機能の付加など、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。このように実施例1〜5の光学系を放送用テレビカメラ、ビデオカメラ、スチルカメラ等に適用することにより、高い光学性能を有するズームレンズを実現することができる。
以下に本発明の実施例1〜5に対応する数値実施例1〜5を示す。各数値実施例において、iは物体側からの面の順序を示し、rは物体側より第i番目の面の曲率半径、dは物体側より第i番目と第i+1番目の間隔、ndとνdは第i番目の光学部材の屈折率とアッベ数である。θgFは部分分散比、ΔθgFは異常部分分散比を表す。f、Fno、2ωはそれぞれ無限遠物体に焦点を合わせたときの全系の焦点距離、Fナンバー、画角(度)を表している。非球面形状は光軸方向にX軸、光軸と垂直方向にH軸、光の進行方向を正、Rを近軸曲率半径、kを離心率、A4、A6、A8、A10、A12を各々非球面係数としたとき、
なる式で表している。また例えば「e−Z」の表示は「10−Z」を意味する。そして、前述の各条件式と数値実施例における諸数値との関係を(表−1)に示す。バックフォーカスはガラスブロックGの最も像側の面からの距離である。
(数値実施例1)
f= 10.26〜117.82mm Fno=1.84〜1.97 2ω=75.9〜7.76
面番号 r d nd νd 有効径 θgF ΔθgF
1 114.675 3.80 1.73400 51.5 140.31 0.54839 -0.00980
2 73.792 31.92 121.50
3 2095.870 3.30 1.69680 55.5 120.65 0.54343 -0.00821
4 192.718 20.29 114.50
5 -159.094 3.20 1.65160 58.5 113.98 0.54178 -0.00497
6 261.732 0.20 114.39
7 184.195 12.68 1.80518 25.4 115.46 0.61655 0.01623
8 -1163.336 9.60 115.23
9 -212.650 5.54 1.49700 81.5 114.30 0.53859 0.02916
10 -163.012 1.90 114.29
11 -784.594 21.13 1.49700 81.5 110.44 0.53859 0.02916
12 -92.044 3.60 1.73800 32.3 111.40 0.59029 0.00104
13 -137.298 16.53 115.16
14 628.667 3.80 1.72342 38.0 115.45 0.58342 0.00336
15 108.126 19.92 1.49700 81.5 114.20 0.53859 0.02916
16 -563.173 0.20 114.27
17 167.640 19.59 1.43387 95.1 115.04 0.53728 0.04975
18 -191.011 0.20 114.94
19 144.520 7.71 1.59282 68.6 104.20 0.54461 0.01428
20 384.506 (可変) 103.25
21(非球面) -228.745 3.00 1.43875 94.9 52.12 0.53463 0.04681
22 31.010 10.97 41.19
23(非球面)40992.744 2.00 1.43875 94.9 40.74 0.53463 0.04681
24 40.333 4.44 39.35
25 143.131 8.84 1.63980 34.5 39.55 0.59213 0.00644
26 -35.405 2.00 1.59282 68.6 39.65 0.54461 0.01428
27 -292.730 0.79 39.87
28(非球面) -102.256 3.84 1.48749 70.2 39.84 0.53026 0.00244
29 -83.218 2.50 1.80809 22.8 39.66 0.63070 0.02607
30 -189.403 (可変) 39.71
31 -86.554 1.70 1.77250 49.6 35.79
32 414.720 2.90 1.84666 23.9 36.91
33 -354.912 (可変) 37.44
34(絞り) ∞ 1.50 38.93
35(非球面) 74.233 7.20 1.67003 47.2 40.62
36 -83.618 2.00 1.49700 81.5 40.68
37 45.850 1.01 40.45
38 46.839 8.73 1.48749 70.2 40.95
39 -122.373 1.80 1.90200 25.1 40.92
40 -260.922 43.82 41.08
41 864.110 5.68 1.80809 22.8 40.87
42 -68.793 0.20 41.05
43 -91.199 2.00 1.90200 25.1 40.65
44 49.390 8.93 1.49700 81.5 40.86
45 -167.043 0.20 41.79
46 195.239 3.00 1.80809 22.8 42.61
47 -673.864 1.74 42.71
48 67.387 11.00 1.49700 81.5 43.12
49 -53.899 1.80 1.90200 25.1 42.59
50 175.569 0.20 42.96
51 110.578 6.69 1.80809 22.8 43.28
52 -92.451 (可変) 43.27
53 ∞ 50.00 1.69680 55.5 37.38
54 ∞ 19.00 1.51633 64.1 25.26
55 ∞ 9.81 20.10
像面 ∞
第2レンズ群の負レンズの平均ΔθgF=0.03349
非球面データ
第21面
K =-1.07833e+002 A 4= 3.60350e-006 A 6=-7.00622e-010 A 8=-1.42258e-012
A10= 2.58562e-015 A12=-9.84999e-019

第23面
K =-1.16441e+012 A 4=-1.24941e-005 A 6=-1.03691e-008 A 8= 1.00768e-011
A10= 3.02421e-015

第28面
K =-1.37233e+001 A 4= 6.53390e-006 A 6= 5.79236e-009 A 8=-2.37693e-012
A10=-8.63406e-015 A12= 7.76432e-018

第35面
K =-9.25857e+000 A 4= 1.86882e-006 A 6=-1.59493e-009 A 8= 4.52599e-013
A10= 8.55681e-016 A12=-9.64587e-019

各種データ
ズーム比 11.48

焦点距離 10.26 32.43 58.95 89.33 117.82
Fナンバー 1.84 1.84 1.84 1.84 1.97
画角(度) 37.95 13.86 7.73 5.12 3.88
像高 8.00 8.00 8.00 8.00 8.00
レンズ全長 564.47 564.47 564.47 564.47 564.47
BF 9.81 9.81 9.81 9.81 9.81

d20 3.91 84.27 109.39 122.33 128.92
d30 131.36 31.51 5.66 1.95 6.97
d33 3.20 22.03 22.62 13.52 2.04
d52 11.57 12.22 12.35 12.23 12.11

入射瞳位置 103.60 190.05 262.61 328.34 376.56
射出瞳位置 920.84 920.19 920.05 920.17 920.29
前側主点位置 113.98 223.64 325.38 426.43 509.63
後側主点位置 -0.45 -22.62 -49.14 -79.52 -108.01

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離 レンズ構成長 前側主点位置 後側主点位置
1 1 109.10 185.13 130.72 77.53
2 21 -40.63 38.38 5.06 -24.73
3 31 -158.58 4.60 -0.98 -3.54
4 34 75.12 107.51 80.96 -66.80
G 53 ∞ 69.00 21.00 -21.00

単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 -293.55
2 3 -304.80
3 5 -151.40
4 7 198.32
5 9 1354.89
6 11 207.71
7 12 -391.62
8 14 -181.07
9 15 184.33
10 17 209.24
11 19 385.98
12 21 -62.02
13 23 -92.02
14 25 45.24
15 26 -68.14
16 28 860.06
17 29 -185.64
18 31 -92.56
19 32 226.27
20 35 59.78
21 36 -59.28
22 38 70.68
23 39 -257.08
24 41 79.07
25 43 -35.28
26 44 77.76
27 46 187.62
28 48 62.13
29 49 -45.55
30 51 63.24
31 53 0.00
32 54 0.00
(数値実施例2)
f=10.26〜118.00mm Fno=1.84〜2.05 2ω=75.88〜7.76
面番号 r d nd νd 有効径 θgF ΔθgF
1 108.125 3.80 1.73400 51.5 143.89 0.54839 -0.00980
2 75.013 38.66 125.89
3 -865.692 3.30 1.69680 55.5 123.60 0.54343 -0.00821
4 188.720 20.11 116.44
5 -176.020 3.20 1.65160 58.5 116.04 0.54178 -0.00497
6 356.974 0.20 117.08
7 205.680 13.12 1.80518 25.4 118.38 0.61655 0.01623
8 -725.579 6.90 118.19
9 -335.149 5.54 1.43875 94.9 116.90 0.53463 0.04681
10 -226.278 1.90 116.58
11 -2802.317 21.07 1.43875 94.9 113.01 0.53463 0.04681
12 -94.953 3.60 1.73800 32.3 112.14 0.59029 0.00104
13 -129.159 17.99 112.57
14 407.802 3.80 1.72342 38.0 106.27 0.58342 0.00336
15 113.599 16.26 1.43875 94.9 104.33 0.53463 0.04681
16 -550.324 0.20 104.35
17 173.376 15.49 1.43387 95.1 103.82 0.53728 0.04975
18 -219.949 0.20 103.52
19 117.682 9.48 1.43875 94.9 95.84 0.53463 0.04681
20 426.593 (可変) 94.98
21(非球面) -121.925 3.00 1.49700 81.5 49.46 0.53859 0.02916
22 36.271 9.15 40.00
23(非球面)24717.452 2.00 1.49700 81.5 39.49 0.53859 0.02916
24 45.084 4.41 38.21
25 510.522 7.22 1.59551 39.2 38.35 0.57971 0.00172
26 -36.644 2.00 1.59282 68.6 38.53 0.54461 0.01428
27 -362.631 0.49 39.41
28(非球面) -143.387 3.84 1.48749 70.2 39.57 0.53026 0.00244
29 -84.066 2.50 1.85026 32.3 39.57 0.59339 0.00416
30 -102.570 (可変) 39.84
31 -91.487 1.70 1.77250 49.6 34.90
32 199.283 2.90 1.84666 23.9 36.01
33 -2394.301 (可変) 36.51
34(絞り) ∞ 1.50 37.44
35(非球面) 72.901 7.20 1.67003 47.2 39.24
36 -73.672 2.00 1.49700 81.5 39.36
37 43.445 0.49 39.38
38 44.221 8.73 1.48749 70.2 39.64
39 -99.076 1.80 1.90200 25.1 39.67
40 -175.164 (可変) 39.93
41 3508.689 5.68 1.80809 22.8 41.09
42 -64.225 0.20 41.31
43 -81.532 2.00 1.90200 25.1 40.92
44 50.385 8.93 1.49700 81.5 41.39
45 -146.128 0.20 42.35
46 227.531 3.00 1.80809 22.8 43.29
47 -499.398 (可変) 43.44
48 67.979 11.00 1.49700 81.5 44.09
49 -54.919 1.80 1.90200 25.1 43.65
50 349.443 0.20 44.11
51 142.425 6.69 1.80809 22.8 44.41
52 -93.241 (可変) 44.39
53 ∞ 50.00 1.69680 55.5 38.39
54 ∞ 19.00 1.51633 64.1 25.74
55 ∞ 9.96 20.35
像面 ∞
第2レンズ群の負レンズの平均ΔθgF=0.01919
非球面データ
第21面
K =-5.34894e+001 A 4= 3.11630e-006 A 6= 1.37440e-009 A 8=-5.49735e-012
A10= 8.10530e-015 A12=-4.29400e-018

第23面
K =-9.42642e+011 A 4=-1.55957e-005 A 6=-8.86145e-009 A 8= 1.41958e-011
A10= 5.92689e-015

第28面
K =-4.65785e+001 A 4= 7.12735e-006 A 6= 7.08669e-009 A 8=-1.39051e-011
A10= 6.71270e-015 A12=-3.12588e-018

第35面
K =-8.66826e+000 A 4= 1.64749e-006 A 6=-1.50285e-009 A 8= 5.90584e-013
A10= 3.20965e-016 A12=-4.34636e-019

各種データ
ズーム比 11.50

焦点距離 10.26 32.72 59.13 89.28 118.00
Fナンバー 1.84 1.89 1.91 1.91 2.05
画角(度) 37.94 13.74 7.70 5.12 3.88
像高 8.00 8.00 8.00 8.00 8.00
レンズ全長 565.05 565.05 565.05 565.05 565.05
BF 9.96 9.96 9.96 9.96 9.96

d20 4.90 78.12 103.55 117.09 124.10
d30 129.50 29.49 5.25 2.00 6.28
d33 2.00 16.26 17.45 10.80 2.08
d40 51.37 49.93 44.14 39.24 36.19
d47 1.79 14.44 18.18 20.00 20.89
d52 11.06 12.37 12.05 11.48 11.07

入射瞳位置 109.61 188.96 259.53 329.73 386.74
射出瞳位置 323.53 240.00 281.00 343.45 402.37
前側主点位置 120.21 226.34 331.57 442.91 540.22
後側主点位置 -0.30 -22.76 -49.17 -79.32 -108.04

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離 レンズ構成長 前側主点位置 後側主点位置
1 1 109.38 184.83 133.20 69.20
2 21 -39.54 34.62 2.53 -25.77
3 31 -129.74 4.60 -0.16 -2.69
4 34 84.29 21.72 4.03 -10.71
5 41 380.95 20.02 23.39 11.78
6 48 88.04 19.69 7.04 -5.78
G 53 ∞ 69.00 21.00 -21.00

単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 -350.76
2 3 -222.08
3 5 -180.50
4 7 200.29
5 9 1563.36
6 11 223.48
7 12 -508.54
8 14 -218.85
9 15 216.23
10 17 226.15
11 19 366.97
12 21 -55.89
13 23 -90.88
14 25 57.70
15 26 -68.92
16 28 408.17
17 29 -584.33
18 31 -80.96
19 32 217.40
20 35 55.79
21 36 -54.68
22 38 64.00
23 39 -255.73
24 41 78.10
25 43 -34.28
26 44 76.54
27 46 193.79
28 48 62.99
29 49 -52.51
30 51 70.63
31 53 0.00
32 54 0.00
(数値実施例3)
f= 10.24〜117.54mm Fno=1.84〜2.04 2ω=75.98〜7.78°
面番号 r d nd νd 有効径 θgF ΔθgF
1 115.415 3.80 1.73400 51.5 147.96 0.54839 -0.00980
2 79.075 38.06 129.89
3 -2714.558 3.30 1.69680 55.5 126.43 0.54343 -0.00821
4 202.956 20.19 119.42
5 -178.104 3.20 1.65160 58.5 118.94 0.54178 -0.00497
6 265.064 0.20 119.06
7 192.226 13.24 1.80518 25.4 120.03 0.61655 0.01623
8 -1094.011 10.97 119.79
9 -243.636 5.54 1.59282 68.6 118.12 0.54461 0.01428
10 -189.694 1.90 118.11
11 -4132.475 21.16 1.49700 81.5 113.54 0.53859 0.02916
12 -95.758 3.60 1.73800 32.3 112.68 0.59029 0.00104
13 -145.706 17.47 112.53
14 682.283 3.80 1.72342 38.0 107.17 0.58342 0.00336
15 110.546 16.81 1.49700 81.5 105.52 0.53859 0.02916
16 -601.808 0.20 105.56
17 162.777 16.04 1.43387 95.1 105.20 0.53728 0.04975
18 -219.082 0.20 104.99
19 127.978 7.98 1.59282 68.6 95.89 0.54461 0.01428
20 346.641 (可変) 94.87
21(非球面) 207.601 3.00 1.80400 46.6 46.98 0.55736 -0.00874
22 32.768 8.87 39.74
23(非球面)22490.474 2.00 1.43875 94.9 39.29 0.53463 0.04681
24 35.173 3.57 38.08
25 68.337 10.78 1.62588 35.7 38.36 0.58894 0.00521
26 -35.923 2.00 1.59282 68.6 38.37 0.54461 0.01428
27 118.940 3.34 38.17
28(非球面) -99.541 3.84 1.48749 70.2 38.35 0.53026 0.00244
29 -60.421 2.50 1.80809 22.8 38.43 0.63070 0.02607
30 -72.114 (可変) 38.92
31 -94.270 1.70 1.77250 49.6 35.60
32 244.273 2.90 1.84666 23.9 36.69
33 -907.578 (可変) 37.19
34(絞り) ∞ 1.50 38.21
35(非球面) 69.381 7.20 1.67003 47.2 40.06
36 -86.948 2.00 1.49700 81.5 40.12
37 43.108 0.80 39.91
38 44.836 8.73 1.48749 70.2 40.28
39 -128.936 1.80 1.90200 25.1 40.28
40 -241.268 (可変) 40.45
41 -1036.950 5.68 1.80809 22.8 41.76
42 -61.516 0.20 42.02
43 -76.787 2.00 1.90200 25.1 41.62
44 52.885 8.93 1.49700 81.5 42.28
45 -104.631 0.20 43.06
46 122.443 3.00 1.80809 22.8 44.42
47 509.733 (可変) 44.42
48 71.393 11.00 1.49700 81.5 44.68
49 -55.309 1.80 1.90200 25.1 44.20
50 280.326 0.20 44.59
51 126.944 6.69 1.80809 22.8 44.92
52 -99.498 11.04 44.86
53 ∞ 50.00 1.69680 55.5 38.86
54 ∞ 19.00 1.51633 64.1 26.05
55 ∞ 10.43 20.60
像面 ∞

第2レンズ群の負レンズの平均ΔθgF=0.01961
非球面データ
第21面
K =-5.42851e+001 A 4= 6.10195e-007 A 6= 1.33912e-009 A 8=-3.46471e-012
A10= 2.25922e-015 A12=-1.16526e-018

第23面
K =-8.88662e+011 A 4=-4.71106e-006 A 6=-1.10397e-008 A 8= 7.79524e-012
A10= 1.05223e-014

第28面
K =-8.56471e+000 A 4= 5.69819e-006 A 6= 6.14121e-009 A 8=-1.13450e-013
A10=-7.09504e-015 A12= 8.86924e-018

第35面
K =-6.91952e+000 A 4= 1.57747e-006 A 6=-1.27029e-009 A 8= 9.23707e-013
A10=-7.26980e-016 A12= 3.81888e-019

各種データ
ズーム比 11.47

焦点距離 10.24 32.56 58.85 88.95 117.54
Fナンバー 1.84 1.91 1.93 1.94 2.04
画角(度) 37.99 13.80 7.74 5.14 3.89
像高 8.00 8.00 8.00 8.00 8.00
レンズ全長 572.32 572.32 572.32 572.32 572.32
BF 10.43 10.43 10.43 10.43 10.43

d20 6.68 75.85 99.04 111.27 117.56
d30 126.45 27.85 4.52 2.28 7.31
d33 2.18 19.49 20.05 11.96 2.09
d40 51.98 49.79 45.30 41.79 39.67
d47 0.65 14.97 19.05 20.65 21.31

入射瞳位置 111.79 192.09 263.20 333.29 389.26
射出瞳位置 358.51 271.50 302.35 346.76 384.61
前側主点位置 122.33 228.71 333.91 445.77 543.72
後側主点位置 0.19 -22.13 -48.42 -78.52 -107.11

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離 レンズ構成長 前側主点位置 後側主点位置
1 1 103.93 187.66 132.60 65.93
2 21 -37.62 39.90 2.77 -29.04
3 31 -144.16 4.60 -0.38 -2.92
4 34 87.95 22.03 3.62 -11.39
5 41 315.38 20.02 22.09 10.59
6 48 94.12 19.69 6.98 -5.80
G 53 ∞ 69.00 21.00 -21.00

単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 -358.00
2 3 -270.88
3 5 -163.02
4 7 203.99
5 9 1392.00
6 11 196.90
7 12 -390.46
8 14 -182.87
9 15 189.39
10 17 218.02
11 19 337.64
12 21 -48.77
13 23 -80.30
14 25 39.18
15 26 -46.32
16 28 305.55
17 29 -509.85
18 31 -87.86
19 32 227.59
20 35 58.68
21 36 -57.69
22 38 69.38
23 39 -309.37
24 41 80.72
25 43 -34.47
26 44 72.04
27 46 198.74
28 48 64.57
29 49 -51.08
30 51 69.95
31 53 0.00
32 54 0.00
(数値実施例4)
f= 10.17〜118.50mm Fno=1.87〜2.05 2ω=76.36〜7.72°
面番号 r d nd νd 有効径 θgF ΔθgF
1 191.892 3.80 1.77250 49.6 158.03 0.55234 -0.00885
2 100.258 24.61 138.94
3 650.306 3.30 1.71300 53.9 138.63 0.54532 -0.00902
4 156.194 24.38 130.40
5 -239.306 3.20 1.69680 55.5 129.98 0.55234 -0.00885
6 369.588 0.20 130.33
7 220.468 15.33 1.84666 23.8 131.63 0.61910 0.01612
8 -1760.201 4.72 131.08
9 -866.782 8.63 1.49700 81.5 129.98 0.53859 0.02916
10 -238.196 0.15 129.66
11 -8084.644 22.35 1.51633 64.1 124.72 0.53416 -0.00353
12 -109.355 3.60 1.69895 30.1 123.49 0.60302 0.01030
13 -222.869 20.26 121.38
14 223.194 3.80 1.74950 35.3 119.32 0.58180 -0.00249
15 105.166 21.72 1.49700 81.5 116.91 0.53859 0.02916
16 -1004.888 0.20 116.93
17 167.387 19.12 1.43387 95.1 116.40 0.53728 0.04975
18 -262.129 0.20 115.85
19 147.146 8.56 1.43387 95.1 106.05 0.53728 0.04975
20 360.823 (可変) 104.46
21(非球面) 284.906 1.80 1.43875 94.9 53.57 0.53463 0.04681
22 30.769 10.00 43.27
23 -259.354 1.80 1.43875 94.9 43.11 0.53463 0.04681
24 50.517 2.00 40.11
25 77.261 2.00 1.59282 68.6 39.99 0.54461 0.01428
26 52.072 8.82 38.86
27 -43.691 2.95 1.59240 68.3 38.81 0.54556 0.01464
28 1047.637 2.96 41.07
29 132.444 6.17 1.62004 36.3 43.36 0.58830 0.00550
30 -72.025 (可変) 43.53
31(絞り) ∞ 1.75 36.73
32(非球面) 193.422 2.83 1.49700 81.5 37.15
33 -1663.631 0.25 37.26
34 44.026 3.60 1.76182 26.6 37.64
35 54.454 0.65 36.72
36 56.314 2.00 1.77250 49.6 36.68
37 44.220 (可変) 35.75
38 -1528.998 6.05 1.61800 63.3 40.10
39 -98.131 0.20 40.83
40 254.114 2.00 1.78590 44.2 40.93
41 47.499 11.25 1.49700 81.5 40.62
42 -113.178 (可変) 41.20
43 427.178 10.15 1.49700 81.5 41.19
44 -43.801 1.80 1.77250 49.6 41.04
45(非球面)-790.301 0.20 41.93
46 70.910 12.40 1.43387 95.1 42.77
47 -57.931 (可変) 42.57
48 ∞ 50.00 1.69680 55.5 39.42
49 ∞ 19.00 1.51633 64.2 27.12
50 ∞ (可変) 21.87
像面 ∞
第2レンズ群の負レンズの平均ΔθgF=0.03064
非球面データ
第21面
K =-2.22986e+000 A 4=-2.19298e-007 A 6=-4.18697e-010 A 8=-1.05182e-013
A10= 1.74620e-016

第32面
K = 1.05639e+001 A 4=-1.08639e-006 A 6=-7.33608e-011 A 8=-1.34916e-013
A10=-1.15160e-016

第45面
K = 5.01453e+002 A 4= 4.44844e-007 A 6= 2.11058e-010 A 8= 1.59689e-013
A10= 5.17543e-017

各種データ
ズーム比 11.65
広角 中間 望遠
焦点距離 10.17 56.88 118.50
Fナンバー 1.87 2.00 2.05
画角(度) 38.18 8.01 3.86
像高 8.00 8.00 8.00
レンズ全長 555.52 556.64 556.84
BF 13.86 15.01 15.17

d20 1.30 97.55 121.61
d30 140.68 25.82 3.81
d37 45.00 51.27 59.53
d42 0.55 1.90 0.55
d47 3.37 14.33 5.41
d50 13.86 15.01 15.17

入射瞳位置 105.00 263.86 416.43
射出瞳位置 629.59 315.32 207.43
前側主点位置 115.34 331.51 607.98
後側主点位置 3.68 -41.87 -103.34

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離 レンズ構成長 前側主点位置 後側主点位置
1 1 115.01 188.13 125.71 61.78
2 21 -38.61 38.50 3.60 -33.50
3 31 280.49 11.08 -14.12 -20.55
4 38 138.42 19.50 8.31 -4.44
5 43 106.95 24.56 14.80 -2.06
G 48 ∞ 69.00 21.00 -21.00

単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 -276.78
2 3 -289.12
3 5 -208.01
4 7 232.24
5 9 657.88
6 11 214.49
7 12 -311.24
8 14 -269.05
9 15 192.81
10 17 238.66
11 19 565.84
12 21 -78.79
13 23 -96.20
14 25 -277.63
15 27 -70.73
16 29 76.12
17 32 348.82
18 34 262.56
19 36 -287.24
20 38 169.40
21 40 -74.65
22 41 68.92
23 43 80.51
24 44 -60.09
25 46 75.69
26 48 0.00
27 49 0.00
(数値実施例5)
f= 10.41〜127.95mm Fno=1.88〜4.00 2ω=75.1〜7.16°
面番号 r d nd νd 有効径 θgF ΔθgF
1 -4560.326 7.30 1.80610 33.3 155.97 0.58811 0.00047
2 217.835 17.84 1.49700 81.5 141.66 0.53859 0.02916
3 -810.701 0.15 139.47
4 280.148 11.65 1.59240 68.3 125.48 0.54556 0.01464
5 -1434.318 0.15 122.31
6 146.187 9.08 1.63854 55.4 100.10 0.54900 -0.00286
7 383.090 (可変) 95.38
8(非球面)-140.039 2.50 1.49700 81.5 90.20 0.53859 0.02916
9 32.325 17.10 59.52
10 148.095 2.50 1.43875 94.9 59.45 0.53463 0.04681
11(非球面) 35.150 19.20 56.84
12 -61.933 7.00 1.64769 33.8 56.88 0.59447 0.00770
13 -42.069 2.50 1.59282 68.6 57.86 0.54461 0.01428
14 -105.874 2.00 61.35
15(非球面)1487.915 6.53 1.64769 33.8 63.12 0.59447 0.00770
16 -119.493 2.00 1.80809 22.8 63.20 0.63070 0.02607
17 -153.980 (可変) 63.53
18(非球面) 74.026 9.23 1.65844 50.9 39.79
19 -57.152 0.07 39.39
20 -56.535 2.50 1.51633 64.1 39.37
21 56.719 9.75 37.68
22(絞り) ∞ 35.50 39.17
23 -675.547 11.93 1.49700 81.5 48.80
24 -51.726 0.81 50.22
25 218.892 7.22 1.56907 71.3 48.60
26 -56.381 0.11 48.52
27 -56.138 2.10 1.83400 37.2 48.39
28 -3884.412 (可変) 48.18
29 201.399 3.30 1.49700 81.5 37.46
30 -199.074 7.67 37.37
31 -54.112 2.00 1.69680 55.5 36.43
32 50.539 1.77 38.12
33 64.142 8.78 1.49700 81.5 39.42
34 -106.027 0.10 40.94
35 101.226 10.25 1.59240 68.3 42.78
36(非球面) -55.841 (可変) 43.12
37 ∞ 50.00 1.69680 55.5 50.00
38 ∞ 19.00 1.51633 64.1 50.00
39 ∞ (可変) 50.00
像面 ∞

第2レンズ群の負レンズの平均ΔθgF=0.02908
非球面データ
第8面
K = 5.74945e+000 A 4= 2.46947e-006 A 6=-9.48170e-010 A 8= 2.45691e-013
A10=-1.65534e-017

第11面
K =-1.12276e+000 A 4= 2.39227e-006 A 6=-1.39689e-009 A 8= 4.08773e-012
A10=-7.37347e-015

第15面
K = 4.12997e+002 A 4= 8.30323e-007 A 6=-2.08567e-010 A 8= 8.84953e-013
A10=-9.61624e-016 A12= 2.08342e-019

第18面
K =-7.25070e+000 A 4= 1.17569e-006 A 6=-9.05415e-010 A 8=-5.70160e-013
A10= 1.14771e-015 A12=-6.28781e-019

第36面
K = 1.09749e+000 A 4= 9.03254e-007 A 6= 4.10726e-010 A 8=-6.59253e-013
A10= 1.15222e-015 A12=-7.83324e-019

各種データ
ズーム比 12.29
広角 中間 望遠
焦点距離 10.41 69.47 127.95
Fナンバー 1.88 3.60 4.00
画角(度) 37.55 6.57 3.58
像高 8.00 8.00 8.00
レンズ全長 566.08 571.93 614.63
BF 0.59 0.61 0.60

d 7 8.00 58.20 119.17
d17 250.48 27.52 2.90
d28 1.04 183.41 176.08
d36 16.37 12.60 26.28
d39 0.59 0.61 0.60

入射瞳位置 86.44 181.55 481.82
射出瞳位置 13157.34 108.92 97.51
前側主点位置 96.86 295.57 778.70
後側主点位置 -9.81 -68.86 -127.34

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離 レンズ構成長 前側主点位置 後側主点位置
1 1 227.84 46.18 23.50 -5.10
2 8 -38.37 61.33 1.86 -58.86
3 18 118.14 79.22 45.73 -33.33
4 29 100.03 33.87 32.51 8.84
G 37 ∞ 69.00 21.00 -21.00

単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 -257.74
2 2 347.47
3 4 396.63
4 6 364.77
5 8 -52.59
6 10 -105.76
7 12 177.87
8 13 -119.50
9 15 171.05
10 16 -677.78
11 18 50.39
12 20 -54.43
13 23 111.99
14 25 79.54
15 27 -68.32
16 29 201.99
17 31 -37.21
18 33 81.81
19 35 62.26
20 37 0.00
21 38 0.00

図11は実施例1〜5のズームレンズを撮影光学系として用いた撮像装置(テレビカメラシステム)の要部概略図である。図11において101は実施例1〜5のいずれか1つのズームレンズである。124はカメラである。ズームレンズ101はカメラ124に対して着脱可能になっている。125はカメラ124にズームレンズ101を装着することにより構成される撮像装置である。ズームレンズ101は第1〜第3レンズ群を含む前群LFと後群Lrを有している。114、115は各々各レンズ群を光軸方向に駆動するヘリコイドやカム等の駆動機構である。
116、117は駆動機構114、115及び開口絞り(不図示)を電動駆動するモータ(駆動手段)である。図11は不図示であるが各レンズ群の光軸上の位置や、開口絞りの絞り径を検出する為のエンコーダやポテンションメータ、あるいはフォトセンサ等の検出器が設けられている。カメラ124において、109はカメラ124内の光学フィルタや色分解プリズムに相当するガラスブロック、110はズームレンズ101によって形成された被写体像を受光するCCDセンサやCMOSセンサ等の固体撮像素子(光電変換素子)である。
また111、122はカメラ124及びズームレンズ本体101の各種の駆動を制御するCPUである。このように本発明のズームレンズをテレビカメラに適用することにより、高い光学性能を有する撮像装置を実現している。
L0はズームレンズ L1は第1レンズ群 L2は第2レンズ群 L3は第3レンズ群
L4は第4レンズ群 L5は第5レンズ群 L6は第6レンズ群 SPは開口絞り
Gはプリズム IPは像面

Claims (10)

  1. 物体側から像側へ順に、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、正又は負の屈折力を有する第3レンズ群と、1以上のレンズ群を含む後続レンズ群を有し、広角端から望遠端へのズーミングに際して、前記第1レンズ群と前記第2レンズ群の間隔が広がるように前記第2レンズ群が光軸上を移動するズームレンズにおいて、前記第2レンズ群よりも像側に開口絞りを有し、前記第2レンズ群に含まれる負レンズの材料の異常部分分散比ΔθgFの総和をSUM(ΔθgF2N)、前記第2レンズ群に含まれる負レンズの材料の異常部分分散比ΔθgFの平均値以上の材料よりなる負レンズのパワーの総和をφ2SUM、前記第2レンズ群のパワーをφ2、前記第1レンズ群に含まれる正レンズの材料の異常部分分散比ΔθgFの総和をSUM(ΔθgF1P)とするとき、
    0.065<SUM(ΔθgF2N)<0.200
    0.4<φ2SUM/φ2<2.0
    0.030<SUM(ΔθgF1P)<0.300
    なる条件式を満足することを特徴とするズームレンズ。
  2. 前記第2レンズ群は、材料のアッベ数をν2Nとするとき、
    70<ν2N<100
    なる条件式を満足する材料より成る負レンズを1以上有することを特徴とする請求項1に記載のズームレンズ。
  3. 前記第1レンズ群の焦点距離をf1、前記第2レンズ群の焦点距離をf2、前記第3レンズ群の焦点距離をf3、広角端における全系の焦点距離をfw、望遠端における全系の焦点距離をftとするとき、
    2.0<f1/√(fw×ft)<10.0
    −1.5<f2/√(fw×ft)<−0.5
    −10.0<f1/f2<−1.0
    0.05<|f2/f3|<0.60
    なる条件式を満足する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。
  4. 前記後続レンズ群は、最も物体側に正の屈折力の第4レンズ群を有し、広角端から望遠端へのズーミングに際して前記第2レンズ群は像側へ単調に移動し、前記第3レンズ群は前記第2レンズ群との間隔が変化するように物体側に凸状の軌跡を描いて移動し、前記第4レンズ群は前記第3レンズ群との間隔が変化するように移動することを特徴とする請求項1乃至のいずれか1項に記載のズームレンズ。
  5. 前記第2レンズ群は、物体側から像側へ順に、像側に凹面を向けた負レンズ、像側に凹面を向けた負レンズを有しており、更に、前記2つの像側に凹面を向けた負レンズよりも像側に、2つ以上の負レンズと、1つ以上の正レンズを有することを特徴とする請求項1乃至のいずれか1項に記載のズームレンズ。
  6. 前記第2レンズ群に含まれる正レンズのうち少なくとも1つの正レンズの材料の異常部分分散比ΔθgF2P、前記第2レンズ群に含まれる正レンズのうち少なくとも1つの正レンズの材料の屈折率をN2Pとするとき、
    −0.050<ΔθgF2P<0.017
    1.40<N2P<1.70
    なる条件式を満足することを特徴とする請求項1乃至のいずれか1項に記載のズームレンズ。
  7. 前記第2レンズ群は物体側から像側へ順に、像側に凹面を向けた負レンズ、像側に凹面を向けた負レンズ、正レンズと負レンズを接合した接合レンズ、正レンズと負レンズを接合した接合レンズよりなることを特徴とする請求項1乃至のいずれか1項に記載のズームレンズ。
  8. 前記第2レンズ群は物体側から像側へ順に、像側に凹面を向けた負レンズ、像側に凹面を向けた負レンズ、負レンズ、負レンズ、正レンズよりなることを特徴とする請求項1乃至のいずれか1項に記載のズームレンズ。
  9. 物体側から像側へ順に、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、正又は負の屈折力を有する第3レンズ群と、1以上のレンズ群を含む後続レンズ群を有し、広角端から望遠端へのズーミングに際して、前記第1レンズ群と前記第2レンズ群の間隔が広がるように前記第2レンズ群が光軸上を移動するズームレンズにおいて、前記第2レンズ群よりも像側に開口絞りを有し、前記第2レンズ群に含まれる負レンズの材料の異常部分分散比ΔθgFの総和をSUM(ΔθgF2N)、前記第2レンズ群に含まれる負レンズの材料の異常部分分散比ΔθgFの平均値以上の材料よりなる負レンズのパワーの総和をφ2SUM、前記第2レンズ群のパワーをφ2、
    前記第1レンズ群の焦点距離をf1、前記第2レンズ群の焦点距離をf2、前記第3レンズ群の焦点距離をf3、広角端における全系の焦点距離をfw、望遠端における全系の焦点距離をftとするとき、
    0.065<SUM(ΔθgF2N)<0.200
    0.4<φ2SUM/φ2<2.0
    2.0<f1/√(fw×ft)<10.0
    −1.5<f2/√(fw×ft)<−0.5
    −10.0<f1/f2<−1.0
    0.05<|f2/f3|<0.60
    なる条件式を満足することを特徴とするズームレンズ。
  10. 請求項1乃至9のいずれか1項に記載のズームレンズと、前記ズームレンズによって形成された像を受光する固体撮像素子とを有していることを特徴とする撮像装置。
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