JP5724640B2 - ズームレンズ系及びこれを用いた光学機器 - Google Patents
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- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
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Description
(1)0.4<|d12w/f1|<1.0
(2)d12w<d23w
但し、
f1:第1レンズ群の焦点距離[mm]、
d12w:短焦点距離端における第1レンズ群の最も像側の面と第2レンズ群の最も物体側の面との空気間隔[mm]、
d23w:短焦点距離端における第2レンズ群の最も像側の面と第3レンズ群の最も物体側の面との空気間隔[mm]、
である。
(3)1.5<m2w<2.3
但し、
m2w:短焦点距離端における無限遠合焦時の第2レンズ群の横倍率、
である。
(4)−1<SF<0
但し、
SF=(R2F−R2R)/(R2F+R2R)
R2F:第2レンズ群中の最も物体側の面の曲率半径[mm]、
R2R:第2レンズ群中の最も像側の面の曲率半径[mm]、
である。
(4’)−0.8<SF<−0.4
より具体的には、短焦点距離端(W)から長焦点距離端(T)への変倍(ズーミング)に際し、第1レンズ群G1は一旦像側に移動してから若干量だけ物体側に戻り(結果として像側に移動し)、第2レンズ群G2は一旦像側に移動してから若干量だけ物体側に戻り(結果として像側に移動し)、第3レンズ群G3は単調に物体側に移動する。
第1レンズ群G1は、参考例では、2枚の負レンズ(像側に凹の負レンズ)11'、12'からなる。像側の負レンズ11'はその像側の面が非球面である。
そこで本実施形態(及び参考例)では、第1レンズ群G1を3枚の負レンズ(像側に凹の負レンズ)11、12、13または2枚の負レンズ(像側に凹の負レンズ)11'、12'で構成した上で、第1レンズ群G1中に非球面レンズを含ませることで、第1レンズ群G1の大径化を防止するとともに、歪曲収差の発生を抑えることに成功している。
そこで本実施形態(及び参考例)では、第1レンズ群G1中の最も物体側のレンズ(負レンズ11または負レンズ11')を非球面レンズとして良好な収差補正を実現している。その場合の非球面レンズは、製造コストを考慮すると、ガラスレンズに合成樹脂材料による非球面層を接着形成したハイブリッドレンズとすることが好ましい。また第1レンズ群G1中に含ませる非球面を、近軸球面に比して、光軸から離れるに従って負の屈折力を弱める(正の屈折力を強める)性質とすれば、その非球面で正の歪曲収差を発生させて、第1レンズ群G1で発生が顕著である負の歪曲収差を良好に補正することができる。
本実施形態(及び参考例)では、短焦点距離端において、フォーカスレンズである正単レンズ21を第3レンズ群G3(絞りS)から可能な限り離れた位置(第1レンズ群G1に近い位置)に配置することで、移動による収差変動に対する感度、特に球面収差や歪曲収差の変動に対する感度を低く抑えることに成功している。
条件式(1)の上限を超えると、第1レンズ群G1の負の屈折力が強くなりすぎて、歪曲収差や非点収差の補正が困難となる。
条件式(1)の下限を超えると、第1レンズ群G1の負の屈折力が弱くなりすぎて、フォーカスレンズである正単レンズ21が大径化し、レンズ全系が大型化する。
条件式(2)を満足しないと、第2レンズ群G2内での軸上光線が高くなりすぎて、短焦点距離端におけるフォーカシング時の球面収差が補正不足(アンダー)となる。
条件式(3)の上限を超えると、第2レンズ群G2の屈折力が強くなるため第2レンズ群G2のフォーカシング移動量を小さくできるが、その反面、フォーカシング時の収差変動、特に球面収差やコマ収差の変動が大きくなる。
条件式(3)の下限を超えると、第2レンズ群G2の屈折力が弱すぎて第2レンズ群G2のフォーカシング移動量を大きくせざるを得ず、レンズ全長が大きくなる、最短撮影距離が長くなるといった不都合が生じる。
条件式(4)は、フォーカスレンズ群である第2レンズ群G2の最も物体側のレンズ面と最も像側のレンズ面に着目し、第2レンズ群G2が全体として物体側に凸の正メニスカスレンズであることを規定している。条件式(4)を満足することで、短焦点距離端における軸外の非点収差を良好に抑えることができる。
条件式(4)の上限を超えると、第2レンズ群G2の最も物体側のレンズ面の曲率半径が、最も像側のレンズ面の曲率半径より大きくなってしまい、フォーカシングによって変動するコマ収差の補正バランスが崩れてしまう。
条件式(4)の下限を超えると、第2レンズ群G2の最も物体側のレンズ面の曲率半径が無限大(平面)ないしマイナス値(像側に凸)となってしまい、短焦点距離端における非点収差の補正が難しくなる。また、像面湾曲が補正不足となる。
回転対称非球面は次式で定義される。
x=cy2/[1+[1-(1+K)c2y2]1/2]+A4y4+A6y6+A8y8 +A10y10+A12y12・・・
(但し、cは曲率(1/r)、yは光軸からの高さ、Kは円錐係数、A4、A6、A8、・・・・・は各次数の非球面係数、xはサグ量)
図1〜図6と表1〜表4は、本発明によるズームレンズ系の数値実施例1を示している。図1は長焦点距離端における無限遠合焦時のレンズ構成図、図2はその縦収差図、図3はその横収差図であり、図4は短焦点距離端における無限遠合焦時のレンズ構成図、図5はその縦収差図、図6はその横収差図である。表1は面データ、表2は各種データ、表3は非球面データ、表4はレンズ群データである。
面データ
面番号 r d N(d) νd
1 35.132 1.637 1.77250 49.6
2 18.306 0.200 1.52972 42.7
3* 13.856 1.200
4 24.439 1.200 1.80420 46.5
5 12.884 2.273
6 88.391 1.200 1.74930 51.1
7 10.266 d7
8 20.063 2.343 1.84666 23.8
9 67.827 d9
10絞 ∞ 1.000
11* 7.723 6.242 1.49283 82.7
12* -51.491 0.256
13 15.679 2.216 1.49700 81.6
14 -14.245 2.020 1.83400 37.3
15 10.242 0.271
16* 13.326 2.256 1.51885 65.8
17* -19.493 d17
18 ∞ 0.500 1.51633 64.1
19 ∞ 0.620
20 ∞ 0.500 1.51633 64.1
21 ∞ -
*は回転対称非球面である。
(表2)
各種データ
ズーム比(変倍比) 2.88
短焦点距離端 中間焦点距離 長焦点距離端
FNO. 2.8 3.7 4.6
f 5.14 10.00 14.83
W 45.9 25.5 17.6
Y 4.65 4.65 4.65
fB 0.53 0.53 0.53
L 65.00 53.78 53.88
d7 6.822 5.367 5.091
d9 22.449 6.704 1.333
d17 9.264 15.248 20.989
(表3)
非球面データ(表示していない非球面係数は0.00である)
面番号 K A4 A6 A8
3 0.000 -0.8450E-04 -0.5227E-06 0.1614E-09
11 0.000 -0.6956E-04 -0.1346E-05
12 0.000 0.3684E-03 -0.7856E-05 0.2109E-06
16 0.000 0.5583E-03 -0.1339E-04
17 0.000 0.6541E-03 0.7907E-05
(表4)
レンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 -7.45
2 8 32.91
3 11 14.48
図7〜図12と表5〜表8は、本発明によるズームレンズ系の数値実施例2を示している。図7は長焦点距離端における無限遠合焦時のレンズ構成図、図8はその縦収差図、図9はその横収差図であり、図10は短焦点距離端における無限遠合焦時のレンズ構成図、図11はその縦収差図、図12はその横収差図である。表5は面データ、表6は各種データ、表7は非球面データ、表8はレンズ群データである。
面データ
面番号 r d N(d) νd
1 31.338 1.637 1.77250 49.6
2 17.683 0.200 1.52972 42.7
3* 13.647 1.200
4 22.448 1.100 1.80400 46.6
5 11.991 2.493
6 95.478 1.100 1.69680 55.5
7 10.000 d7
8 18.210 2.333 1.84666 23.8
9 47.461 d9
10絞 ∞ 1.000
11* 7.409 5.525 1.49507 82.1
12* -41.770 0.236
13 15.675 2.146 1.49700 81.6
14 -14.431 2.020 1.83400 37.3
15 9.637 0.340
16* 14.107 1.968 1.54939 62.3
17* -19.604 d17
18 ∞ 0.500 1.51633 64.1
19 ∞ 0.620
20 ∞ 0.500 1.51633 64.1
21 ∞ -
*は回転対称非球面である。
(表6)
各種データ
ズーム比(変倍比) 2.87
短焦点距離端 中間焦点距離 長焦点距離端
FNO. 2.8 3.7 4.6
f 5.14 10.00 14.74
W 46.0 25.5 17.7
Y 4.65 4.65 4.65
fB 0.53 0.53 0.53
L 62.06 51.66 51.77
d7 6.497 5.020 4.786
d9 21.017 6.322 1.248
d17 9.095 14.874 20.293
(表7)
非球面データ(表示していない非球面係数は0.00である)
面番号 K A4 A6 A8
3 0.000 -0.7579E-04 -0.4421E-06 -0.6869E-09
11 0.000 -0.7645E-04 -0.1958E-05
12 0.000 0.4118E-03 -0.1118E-04 0.2984E-06
16 0.000 0.6414E-03 -0.2244E-04
17 0.000 0.7262E-03 0.2979E-05
(表8)
レンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 -7.61
2 8 33.67
3 11 13.83
図13〜図18と表9〜表12は、本発明によるズームレンズ系の数値実施例3を示している。図13は長焦点距離端における無限遠合焦時のレンズ構成図、図14はその縦収差図、図15はその横収差図であり、図16は短焦点距離端における無限遠合焦時のレンズ構成図、図17はその縦収差図、図18はその横収差図である。表9は面データ、表10は各種データ、表11は非球面データ、表12はレンズ群データである。
面データ
面番号 r d N(d) νd
1 26.132 1.637 1.80400 41.3
2 21.174 0.200 1.52972 42.7
3* 15.721 1.200
4 27.380 1.349 1.80400 44.2
5 9.537 3.051
6 120.978 1.100 1.69680 55.5
7 10.544 d7
8 16.317 2.510 1.84666 23.8
9 49.115 d9
10絞 ∞ 1.000
11* 7.355 4.857 1.49839 81.4
12* -36.948 0.177
13 16.632 2.019 1.49700 81.6
14 -17.275 2.020 1.83400 37.3
15 9.369 0.640
16* 13.748 2.019 1.55200 68.6
17* -18.593 d17
18 ∞ 0.500 1.51633 64.1
19 ∞ 0.620
20 ∞ 0.500 1.51633 64.1
21 ∞ -
*は回転対称非球面である。
(表10)
各種データ
ズーム比(変倍比) 2.88
短焦点距離端 中間焦点距離 長焦点距離端
FNO. 2.8 3.7 4.6
f 5.14 10.01 14.79
W 46.1 25.5 17.6
Y 4.65 4.65 4.65
fB 0.53 0.53 0.53
L 60.03 50.69 51.26
d7 4.828 3.577 3.373
d9 20.076 6.120 1.343
d17 9.198 15.067 20.615
(表11)
非球面データ(表示していない非球面係数は0.00である)
面番号 K A4 A6 A8
3 0.000 -0.7135E-04 -0.2976E-06 0.4932E-09
11 0.000 -0.7119E-04 -0.2973E-05
12 0.000 0.4369E-03 -0.1219E-04 0.2646E-06
16 0.000 0.6438E-03 -0.1986E-04
17 0.000 0.7189E-03 0.3582E-05
(表12)
レンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 -7.05
2 8 27.88
3 11 13.43
図19〜図24と表13〜表16は、本発明によるズームレンズ系の数値実施例4を示している。図19は長焦点距離端における無限遠合焦時のレンズ構成図、図20はその縦収差図、図21はその横収差図であり、図22は短焦点距離端における無限遠合焦時のレンズ構成図、図23はその縦収差図、図24はその横収差図である。表13は面データ、表14は各種データ、表15は非球面データ、表16はレンズ群データである。
面データ
面番号 r d N(d) νd
1 26.098 1.637 1.83481 37.1
2 23.574 0.200 1.52972 42.7
3* 16.883 1.200
4 31.286 1.335 1.80400 45.8
5 8.865 3.198
6 96.932 1.100 1.69680 55.5
7 11.568 d7
8 16.474 2.484 1.84666 23.8
9 48.064 d9
10絞 ∞ 1.000
11* 7.364 4.726 1.49856 81.3
12* -37.019 0.199
13 16.966 1.997 1.49700 81.6
14 -18.087 2.020 1.83400 37.3
15 9.341 0.614
16* 13.652 2.035 1.55200 68.9
17* -18.848 d17
18 ∞ 0.500 1.51633 64.1
19 ∞ 0.620
20 ∞ 0.500 1.51633 64.1
21 ∞ -
*は回転対称非球面である。
(表14)
各種データ
ズーム比(変倍比) 2.88
短焦点距離端 中間焦点距離 長焦点距離端
FNO. 2.8 3.7 4.6
f 5.14 10.00 14.81
W 46.1 25.6 17.6
Y 4.65 4.65 4.65
fB 0.53 0.53 0.53
L 60.04 50.63 51.20
d7 4.721 3.491 3.274
d9 20.111 6.094 1.310
d17 9.314 15.153 20.720
(表15)
非球面データ(表示していない非球面係数は0.00である)
面番号 K A4 A6 A8
3 0.000 -0.7497E-04 -0.2593E-06 0.8860E-09
11 0.000 -0.7322E-04 -0.3192E-05
12 0.000 0.4259E-03 -0.1230E-04 0.2503E-06
16 0.000 0.6298E-03 -0.1952E-04
17 0.000 0.7105E-03 0.4132E-05
(表16)
レンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 -7.12
2 8 28.57
3 11 13.45
(1)第1レンズ群G1が、物体側から順に、物体側に凸の負メニスカスレンズ11'、及び物体側に凸の負メニスカスレンズ12'の2枚のレンズで構成されている。負メニスカスレンズ11'はその像側の面が非球面である。
面データ
面番号 r d N(d) νd
1 73.182 1.100 1.80400 46.6
2* 10.719 4.324
3 68.345 1.200 1.77250 42.8
4 10.000 d4
5 17.611 2.618 1.84666 23.8
6 99.577 d6
7絞 ∞ 1.000
8* 7.086 5.452 1.51103 78.7
9* -22.847 0.224
10 17.191 2.030 1.49700 81.6
11 -15.017 2.020 1.83400 37.3
12 6.410 0.748
13* 9.558 2.296 1.55200 65.6
14* -18.873 d14
15 ∞ 0.500 1.51633 64.1
16 ∞ 0.620
17 ∞ 0.500 1.51633 64.1
18 ∞ -
*は回転対称非球面である。
(表18)
各種データ
ズーム比(変倍比) 2.85
短焦点距離端 中間焦点距離 長焦点距離端
FNO. 2.8 3.7 4.6
f 5.14 10.01 14.66
W 45.9 25.4 17.8
Y 4.65 4.65 4.65
fB 0.53 0.53 0.53
L 60.00 48.62 48.64
d4 4.804 3.730 3.467
d6 21.942 5.943 0.915
d14 8.092 13.784 19.093
(表19)
非球面データ(表示していない非球面係数は0.00である)
面番号 K A4 A6 A8
2 0.000 -0.1322E-03 -0.2369E-06 -0.9911E-08
8 0.000 -0.1055E-03 -0.2717E-05
9 0.000 0.6189E-03 -0.1329E-04 0.3035E-06
13 0.000 0.1117E-02 -0.1573E-04
14 0.000 0.7728E-03 0.1441E-04
(表20)
レンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 -6.68
2 5 24.90
3 8 13.97
図31〜図36と表21〜表24は、本発明によるズームレンズ系の数値実施例6を示している。図31は長焦点距離端における無限遠合焦時のレンズ構成図、図32はその縦収差図、図33はその横収差図であり、図34は短焦点距離端における無限遠合焦時のレンズ構成図、図35はその縦収差図、図36はその横収差図である。表21は面データ、表22は各種データ、表23は非球面データ、表24はレンズ群データである。
面データ
面番号 r d N(d) νd
1 32.331 1.500 1.80420 46.5
2 16.659 0.200 1.52972 42.7
3* 12.789 0.852
4 17.074 1.300 1.83481 42.7
5 8.652 3.959
6 249.303 1.300 1.77250 49.6
7 13.217 d7
8 17.004 2.612 1.84666 23.8
9 80.028 d9
10絞 ∞ 1.000
11* 8.333 4.719 1.49710 81.6
12* -430.837 0.262
13 18.580 3.702 1.49700 81.6
14 -14.042 2.020 1.83400 37.3
15 11.437 0.365
16* 11.947 2.694 1.59891 65.2
17* -20.235 d17
18 ∞ 0.500 1.51633 64.1
19 ∞ 0.620
20 ∞ 0.500 1.51633 64.1
21 ∞ -
*は回転対称非球面である。
(表22)
各種データ
ズーム比(変倍比) 2.89
短焦点距離端 中間焦点距離 長焦点距離端
FNO. 2.8 3.7 4.6
f 5.14 10.00 14.86
W 46.4 25.7 17.6
Y 4.65 4.65 4.65
fB 0.53 0.53 0.53
L 65.99 56.08 57.03
d7 3.500 2.638 2.473
d9 23.405 7.791 2.533
d17 10.447 17.013 23.390
(表23)
非球面データ(表示していない非球面係数は0.00である)
面番号 K A4 A6 A8
3 0.000 -0.8830E-04 -0.5035E-06 -0.7798E-09
11 0.000 -0.3384E-04 -0.8764E-06
12 0.000 0.1846E-03 -0.2859E-05 0.7671E-07
16 0.000 0.1359E-03 -0.4273E-05
17 0.000 0.3742E-03 0.4655E-05
(表24)
レンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 -6.50
2 8 25.03
3 11 14.80
図37〜図42と表25〜表28は、本発明によるズームレンズ系の数値実施例7を示している。図37は長焦点距離端における無限遠合焦時のレンズ構成図、図38はその縦収差図、図39はその横収差図であり、図40は短焦点距離端における無限遠合焦時のレンズ構成図、図41はその縦収差図、図42はその横収差図である。表25は面データ、表26は各種データ、表27は非球面データ、表28はレンズ群データである。
(1)第3レンズ群G3の正レンズ31が、物体側に凸の正メニスカスレンズである。
面データ
面番号 r d N(d) νd
1 38.612 1.500 1.80420 46.5
2 17.016 0.200 1.52972 42.7
3* 12.435 0.806
4 17.370 1.300 1.83481 42.7
5 7.946 4.755
6 3687.143 1.300 1.77250 49.6
7 18.154 d7
8 17.059 2.685 1.84666 23.8
9 105.104 d9
10絞 ∞ 1.000
11* 8.303 4.667 1.49710 81.6
12* 614.983 0.158
13 20.363 3.239 1.49700 81.6
14 -14.892 2.020 1.83400 37.3
15 11.710 0.510
16* 11.005 3.273 1.59891 65.2
17* -21.331 d17
18 ∞ 0.500 1.51633 64.1
19 ∞ 0.620
20 ∞ 0.500 1.51633 64.1
21 ∞ -
*は回転対称非球面である。
(表26)
各種データ
ズーム比(変倍比) 2.88
短焦点距離端 中間焦点距離 長焦点距離端
FNO. 2.8 3.7 4.6
f 5.14 10.00 14.80
W 47.1 25.8 17.7
Y 4.65 4.65 4.65
fB 0.53 0.53 0.53
L 65.89 56.28 57.42
d7 3.000 1.442 1.242
d9 22.715 7.586 2.431
d17 10.612 17.692 24.185
(表27)
非球面データ(表示していない非球面係数は0.00である)
面番号 K A4 A6 A8
3 0.000 -0.1048E-03 -0.7507E-06 -0.7366E-09
11 0.000 -0.2076E-04 -0.9827E-06
12 0.000 0.1829E-03 -0.2536E-05 0.4266E-07
16 0.000 0.9436E-04 -0.4178E-05
17 0.000 0.3574E-03 0.3691E-05
(表28)
レンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 -6.33
2 8 23.72
3 11 14.99
(表29)
実施例1 実施例2 実施例3 実施例4
条件式(1)
|d12w/f1| 0.92 0.85 0.68 0.66
条件式(2)
d12w 6.822 6.497 4.828 4.721
d23w 23.449 22.017 21.076 21.111
条件式(3)
m2w 1.84 1.78 1.74 1.83
条件式(4)
SF -0.54 -0.45 -0.50 -0.49
参考例 実施例6 実施例7
条件式(1)
|d12w/f1| 0.72 0.54 0.47
条件式(2)
d12w 4.804 3.500 3.000
d23w 22.942 24.405 23.715
条件式(3)
m2w 2.13 1.92 2.08
条件式(4)
SF -0.70 -0.65 -0.72
11 負レンズ(像側に凹の負レンズ)
12 負レンズ(像側に凹の負レンズ)
13 負レンズ(像側に凹の負レンズ)
11’ 負レンズ(像側に凹の負レンズ)
12’ 負レンズ(像側に凹の負レンズ)
G2 正の屈折力の第2レンズ群
21 正単レンズ
G3 正の屈折力の第3レンズ群
31 正レンズ
32 正レンズ
33 負レンズ
34 正レンズ
S 絞り
OP 光学フィルタ
CG カバーガラス
I 像面
Claims (7)
- 物体側から順に、負の屈折力の第1レンズ群、フォーカシング時に移動するフォーカスレンズ群である正の屈折力の第2レンズ群、及び正の屈折力の第3レンズ群からなり、
短焦点距離端から長焦点距離端への変倍に際し、隣接する各レンズ群同士の間隔が変化し、
第1レンズ群は、像側に凹の3枚の負レンズからなり、
次の条件式(1)及び(2)を満足することを特徴とするズームレンズ系。
(1)0.4<|d12w/f1|<1.0
(2)d12w<d23w
但し、
f1:第1レンズ群の焦点距離、
d12w:短焦点距離端における第1レンズ群の最も像側の面と第2レンズ群の最も物体側の面との空気間隔、
d23w:短焦点距離端における第2レンズ群の最も像側の面と第3レンズ群の最も物体側の面との空気間隔。 - 請求項1記載のズームレンズ系において、次の条件式(3)を満足するズームレンズ系。
(3)1.5<m2w<2.3
但し、
m2w:短焦点距離端における無限遠合焦時の第2レンズ群の横倍率。 - 請求項1または2記載のズームレンズ系において、次の条件式(4)を満足するズームレンズ系。
(4)−1<SF<0
但し、
SF=(R2F−R2R)/(R2F+R2R)
R2F:第2レンズ群中の最も物体側の面の曲率半径、
R2R:第2レンズ群中の最も像側の面の曲率半径。 - 請求項1ないし3のいずれか1項記載のズームレンズ系において、第1レンズ群中、第3レンズ群中にそれぞれ少なくとも1枚の非球面レンズが含まれているズームレンズ系。
- 請求項1ないし4のいずれか1項記載のズームレンズ系において、第3レンズ群は、少なくとも3枚の正レンズを有しているズームレンズ系。
- 請求項1ないし5のいずれか1項記載のズームレンズ系において、第2レンズ群と第3レンズ群の間に絞りが位置しているズームレンズ系。
- 請求項1ないし6のいずれか1項記載のズームレンズ系によって形成される像を電気的信号に変換する撮像素子を備えたことを特徴とする光学機器。
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