JP6045442B2 - ズームレンズおよび撮像装置 - Google Patents

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Description

本発明はズームレンズ、特にコンパクトデジタルカメラやレンズ交換式デジタルカメラ等に好適なズームレンズに関するものである。
また本発明は、そのようなズームレンズを備えた撮像装置に関するものである。
デジタルカメラやビデオカメラ用に用いられるズームレンズにおいては、合焦レンズ群および防振(手ぶれ補正用)レンズ群の小型、軽量化が重要な課題となっている。近年、ズームレンズを構成する1つのレンズ群全体、あるいは、一部のサブレンズ群を光軸と直交する方向に移動させることで、手ぶれが生じた場合の像補正を行うようにしたズームレンズが数多く提案されている。
例えば特許文献1には、物体側より順に配置された各々正、負、正、正の屈折力を有する4つのズームレンズ群を備え、第3レンズ群全体を光軸と直交する方向に移動させることで手ぶれの補正を行うズームレンズが示されている。
特許文献2には、物体側より順に配置された各々正、負、正、正の屈折力を有する4つのズームレンズ群を備え、第3レンズ群を構成する一部のレンズ群を光軸と直交する方向に移動させることで手ぶれの補正を行うズームレンズが示されている。
特許文献3には、物体側より順に配置された各々正、負、正、正の屈折力を有する4つのズームレンズ群を備え、第3レンズ群中に配置された1枚のレンズを光軸と直交する方向に移動させることで手ぶれの補正を行うズームレンズが示されている。
特許文献4には、物体側より順に配置された各々正、負、正、正の屈折力を有する4つのズームレンズ群を備え、第3レンズ群中に配置された1枚のレンズを光軸と直交する方向に移動させることで手ぶれの補正を行うズームレンズが示されている。
特開2001−117000号公報 特開2008−181147号公報 特開2009−150970号公報 特開2002−006217号公報
特許文献1に示されたズームレンズは、手ぶれ補正のために移動する第3レンズ群が4枚のレンズから構成されたものである。コンパクトカメラ用や民生用ビデオカメラなど、撮像素子サイズが小さい場合は、このように複数枚のレンズを防振レンズ群としても、レンズの重量はそれほど大きくならないため、このような方式がとられる場合が多い。
しかしながら、APS−Cタイプ(23.6mm×15.6mmなど)等の大型撮像素子を用いたデジタルカメラに用いられるズームレンズにおいてこのような方式を採用した場合には、小型撮像素子を用いた撮像装置に適用される場合と比べて防振レンズ群の重量が何倍にもなり、防振駆動系(手ぶれ補正駆動系)の負荷が非常に大きくなるとともに、レンズ保持枠が大型化し、ひいては、レンズ系全体が大型化してしまう。また、手ぶれ発生時の応答も遅くなる。以上のことは、合焦レンズ群に関しても同様であり、合焦駆動系の負荷低減、およびオートフォーカスの高速化のためには、合焦時に移動するレンズを小型化、軽量化することが求められる。
一方、特許文献2に示されたズームレンズは、いずれの例も、防振レンズ群が2枚のレンズから構成されたものである。上述したように撮像サイズが大きい場合は、1枚1枚のレンズの重量が大きくなるため、この特許文献2の例のように、防振レンズは2枚程度まで削減されていることが好ましい。
特許文献2に示されたズームレンズは、上述の通り防振レンズ群については比較的小型、軽量化が図られているが、合焦方式に関して該特許文献2では、第1レンズ群全体、第2レンズ群全体、あるいは第1レンズ群および第2レンズ群を移動させることが好ましいとされており、十分な軽量化は図られていない。
特許文献3に示されたズームレンズも、防振レンズ群については十分な軽量化が図られているが、合焦方式は第2レンズ群全体を移動させるものであって、合焦レンズ群については十分な軽量化が図られていない。
また特許文献4に示されたズームレンズは、1枚のレンズを移動させて手ぶれの補正を行うものであって、防振レンズ群については十分な軽量化が図られていると言えるが、合焦レンズ群についてこの特許文献4には明確な記載がなされていない。
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、防振(手ぶれ補正)駆動系および合焦駆動系の負荷を共に小さくすることができ、そして光学系全体としても小型化、機構の簡略化がなされたズームレンズを提供することを目的とする。
また本発明は、上述のようなズームレンズを用いることにより、手ぶれ補正動作および合焦動作の応答が速く、そして小型軽量化を達成できる撮像装置を提供することを目的とする。
本発明のズームレンズは、第3レンズ群に配置された1枚のレンズのみを防振(手ぶれ補正)レンズ群とし、第4レンズ群の一部のレンズを合焦レンズ群とすることで、上記の目的を達成したものである。
すなわち本発明による第1のズームレンズは、
物体側より順に配置された、正の屈折力を有する第1レンズ群、負の屈折力を有する第2レンズ群、正の屈折力を有する第3レンズ群、および正または負の屈折力を有する第4レンズ群を有し、
広角端に対して望遠端において、前記第1レンズ群と前記第2レンズ群との間隔が増大する一方、前記第2レンズ群と前記第3レンズ群との間隔が減少するようにこれらの3つのレンズ群が移動するとともに、前記第4レンズ群が前記第3レンズ群と一体で移動することで変倍が行われ、
前記第3レンズ群が、正の屈折力を有するレンズおよび負の屈折力を有するレンズをそれぞれ少なくとも1枚備えて全体として正の屈折力を有する第3レンズ群固定群と、この第3レンズ群固定群よりも像側に配置され、手ぶれ発生時の像面補正のために光軸と直交する方向に移動する負の屈折力を有する単レンズからなる第3レンズ群可動群とから実質的に構成され、
前記第4レンズ群が実質的に、合焦時に光軸に沿って移動する第4レンズ群可動群と、合焦時に光軸方向に関して固定される第4レンズ群固定群とから実質的に構成されていることを特徴とするものである。
ここで、上記の「実質的に構成され」や、あるいは後述する「実質的になる」とは、挙げられた構成要素以外に、実質的にパワーを有さないレンズ、絞りやカバーガラスやフィルタ等のレンズ以外の光学要素、レンズフランジ、レンズバレル、手ぶれ補正機構等の機構部分、等を含んでもよいことを示すものである(以下、同様)。
また、本発明による第2のズームレンズは、
物体側より順に配置された、正の屈折力を有する第1レンズ群、負の屈折力を有する第2レンズ群、正の屈折力を有する第3レンズ群、および正または負の屈折力を有する第4レンズ群を有し、
広角端に対して望遠端において、前記第1レンズ群と前記第2レンズ群との間隔が増大する一方、前記第2レンズ群と前記第3レンズ群との間隔が減少するようにこれらの3つのレンズ群が移動するとともに、前記第4レンズ群が前記第3レンズ群と異なる軌跡で移動することで変倍が行われ、
前記第3レンズ群が、正の屈折力を有するレンズおよび負の屈折力を有するレンズをそれぞれ少なくとも1枚備えて全体として正の屈折力を有する第3レンズ群固定群と、この第3レンズ群固定群よりも像側に配置され、手ぶれ発生時の像面補正のために光軸と直交する方向に移動する負の屈折力を有する単レンズからなる第3レンズ群可動群とから実質的に構成され、
前記第4レンズ群が、合焦時に光軸に沿って移動する第4レンズ群可動群と、合焦時に光軸方向に関して固定される第4レンズ群固定群とから実質的に構成されていることを特徴とするものである。
なお以下では、上記第1のズームレンズおよび第2のズームレンズをまとめて指すときは、「本発明のズームレンズ」ということとする。
上記構成を有する本発明のズームレンズにおいては、第4レンズ群可動群と第4レンズ群固定群とが、互いに異なる符号の屈折力を有するものであることが望ましい。
また、本発明のズームレンズにおいて、第3レンズ群固定群は、正の屈折力を有するレンズを少なくとも2枚有していることが望ましい。
また、本発明のズームレンズにおいては、第3レンズ群可動群の焦点距離をf3IS、第3レンズ群の焦点距離をf3としたとき、下記条件式(1)
0.8<|f3IS/f3|<2.6 …(1)
を満足していることが望ましい。
その場合、より好ましくは下記条件式(1−2)を、さらに好ましくは下記条件式(1−3)
0.9<|f3IS/f3|<2.4 …(1−2)
1.0<|f3IS/f3|<2.3 …(1−3)
を満足していることが望ましい。
また、本発明のズームレンズにおいては、前記第3レンズ群可動群の焦点距離をf3IS、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としたとき、下記条件式(2)および(3)
1.2<|f3IS/fw|<3.5 …(2)
0.3<|f3IS/ft|<1.3 …(3)
を満足していることが望ましい。
その場合、より好ましくは下記条件式(2−2)を、さらに好ましくは下記条件式(2−3)
1.3<|f3IS/fw|<3.4 …(2−2)
1.4<|f3IS/fw|<3.3 …(2−3)
を満足していることが望ましい。
また、より好ましくは下記条件式(3−2)
0.4<|f3IS/ft|<1.1 …(3−2)
を満足していることが望ましい。
また、本発明のズームレンズにおいて、第1レンズ群は、物体側から順に配置された負の屈折力を有するレンズ、および正の屈折力を有するレンズの2枚より実質的に構成されていることが望ましい。
また、本発明のズームレンズにおいて、第4レンズ群は正の屈折力を有するとともに、前記第4レンズ群可動群は正の屈折力を有していることが望ましい。
また、本発明のズームレンズにおいては、前記第4レンズ群可動群の焦点距離をf4F、第4レンズ群の焦点距離をf4としたとき、下記条件式(4)
0.05<|f4F/f4|<1.00 …(4)
を満足していることが望ましい。
その場合、より好ましくは下記条件式(4−2)
0.08<|f4F/f4|<0.90 …(4−2)
を満足していることが望ましい。
また、本発明のズームレンズにおいて、第2レンズ群は、物体側より順に配置された負の屈折力を有するレンズ、負の屈折力を有するレンズ、および正の屈折力を有するレンズの3枚より実質的に構成されていることが望ましい。
また、本発明のズームレンズにおいて、第4レンズ群よりも像側に配置されるレンズ群としては、正の屈折力を有するレンズ1枚より実質的に構成され、変倍時および合焦点時に光軸方向に関して固定される第5レンズ群のみが配置されていることが望ましい。
また、本発明のズームレンズにおいて、前記第4レンズ群可動群は1枚のレンズより実質的に構成されていることが望ましい。
また、本発明のズームレンズにおいて、前記第3レンズ群固定群は、物体側より順に配置された正の屈折力を有するレンズ、負の屈折力を有するレンズ、および正の屈折力を有するレンズより実質的に構成されていることが望ましい。
また、本発明のズームレンズにおいては、広角端での画角が70度以上であり、第1レンズ群の焦点距離をf1、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としたとき、下記条件式(5)および(6)
3.6<f1/fw<7.2 …(5)
1.2<f1/ft<2.6 …(6)
を満足していることが望ましい。
その場合、より好ましくは下記条件式(5−2)を、さらに好ましくは下記条件式(5−3)
3.9<f1/fw<6.7 …(5−2)
4.2<f1/fw<6.4 …(5−3)
を満足していることが望ましい。
また、より好ましくは下記条件式(6−2)を、さらに好ましくは下記条件式(6−3)
1.3<f1/ft<2.4 …(6−2)
1.4<f1/ft<2.3 …(6−3)
を満足していることが望ましい。
また、本発明のズームレンズにおいては、広角端における最も物体側のレンズ面から最も像側のレンズ面までの光軸上の距離をTLw、広角端における最も像側のレンズ面から像面までの間の空気換算長でのバックフォーカスをBFwとしたとき、下記条件式(7)
0.15<BFw/TLw<0.42 …(7)
を満足していることが望ましい。
その場合、より好ましくは下記条件式(7−2)を、さらに好ましくは下記条件式(7−3)
0.18<BFw/TLw<0.40 …(7−2)
0.20<BFw/TLw<0.37 …(7−3)
を満足していることが望ましい。
一方、本発明による撮像装置は、以上説明した本発明による第1のズームレンズ、あるいは第2のズームレンズを備えたことを特徴とするものである。
本発明のズームレンズは上述した通り、防振用の第3レンズ群可動群を1枚のレンズのみで構成したものであるので、防振駆動系の負荷を小さくすることができる。またこの第3レンズ群可動群を、第3レンズ群固定群に対して逆符号となる負の屈折力を有するものとしたので、防振レンズ群としてのパワーを稼ぐことができ、手ぶれ補正の敏感度を適切に設定することができる。
さらに、上記の通り、第3レンズ群可動群と第3レンズ群固定群とを互いに逆符号の屈折力を有するものとしたことにより、それぞれの群で発生する諸収差を互いに打ち消し合う効果も得られる。
また、第4レンズ群の一部のレンズ群のみ(第4レンズ群可動群)を合焦レンズ群としたので、合焦駆動系の負荷も小さくすることができ、オートフォーカスを適用する場合はその作動を高速化することができる。
他方、本発明による撮像装置は、以上説明した効果を奏する本発明のズームレンズを備えたものであるから、手ぶれ補正動作および合焦動作の応答が速く、そして小型軽量化を達成できるものとなる。
本発明の実施例1に係るズームレンズのレンズ構成を示す断面図 本発明の実施例2に係るズームレンズのレンズ構成を示す断面図 本発明の実施例3に係るズームレンズのレンズ構成を示す断面図 本発明の実施例4に係るズームレンズのレンズ構成を示す断面図 本発明の実施例5に係るズームレンズのレンズ構成を示す断面図 本発明の実施例6に係るズームレンズのレンズ構成を示す断面図 本発明の実施例7に係るズームレンズのレンズ構成を示す断面図 本発明の実施例8に係るズームレンズのレンズ構成を示す断面図 本発明の実施例9に係るズームレンズのレンズ構成を示す断面図 本発明の実施例10に係るズームレンズのレンズ構成を示す断面図 本発明のズームレンズの変倍時のレンズ移動軌跡の一例を示す概略図 本発明のズームレンズの変倍時のレンズ移動軌跡の別例を示す概略図 (A)〜(L)は本発明の実施例1に係るズームレンズの各収差図 (A)〜(L)は本発明の実施例2に係るズームレンズの各収差図 (A)〜(L)は本発明の実施例3に係るズームレンズの各収差図 (A)〜(L)は本発明の実施例4に係るズームレンズの各収差図 (A)〜(L)は本発明の実施例5に係るズームレンズの各収差図 (A)〜(L)は本発明の実施例6に係るズームレンズの各収差図 (A)〜(L)は本発明の実施例7に係るズームレンズの各収差図 (A)〜(L)は本発明の実施例8に係るズームレンズの各収差図 (A)〜(L)は本発明の実施例9に係るズームレンズの各収差図 (A)〜(L)は本発明の実施例10に係るズームレンズの各収差図 (A)〜(E)は本発明の実施例1に係るズームレンズの広角端における手ぶれ補正なしの時の横収差図、(F)〜(J)は広角端における手ぶれ補正時の横収差図 (A)〜(E)は本発明の実施例1に係るズームレンズの中間位置における手ぶれ補正なしの時の横収差図、(F)〜(J)は中間位置における手ぶれ補正時の横収差図 (A)〜(E)は本発明の実施例1に係るズームレンズの望遠端における手ぶれ補正なしの時の横収差図、(F)〜(J)は望遠端における手ぶれ補正時の横収差図 (A)〜(E)は本発明の実施例2に係るズームレンズの広角端における手ぶれ補正なしの時の横収差図、(F)〜(J)は広角端における手ぶれ補正時の横収差図 (A)〜(E)は本発明の実施例2に係るズームレンズの中間位置における手ぶれ補正なしの時の横収差図、(F)〜(J)は中間位置における手ぶれ補正時の横収差図 (A)〜(E)は本発明の実施例2に係るズームレンズの望遠端における手ぶれ補正なしの時の横収差図、(F)〜(J)は望遠端における手ぶれ補正時の横収差図 (A)〜(E)は本発明の実施例3に係るズームレンズの広角端における手ぶれ補正なしの時の横収差図、(F)〜(J)は広角端における手ぶれ補正時の横収差図 (A)〜(E)は本発明の実施例3に係るズームレンズの中間位置における手ぶれ補正なしの時の横収差図、(F)〜(J)は中間位置における手ぶれ補正時の横収差図 (A)〜(E)は本発明の実施例3に係るズームレンズの望遠端における手ぶれ補正なしの時の横収差図、(F)〜(J)は望遠端における手ぶれ補正時の横収差図 (A)〜(E)は本発明の実施例4に係るズームレンズの広角端における手ぶれ補正なしの時の横収差図、(F)〜(J)は広角端における手ぶれ補正時の横収差図 (A)〜(E)は本発明の実施例4に係るズームレンズの中間位置における手ぶれ補正なしの時の横収差図、(F)〜(J)は中間位置における手ぶれ補正時の横収差図 (A)〜(E)は本発明の実施例4に係るズームレンズの望遠端における手ぶれ補正なしの時の横収差図、(F)〜(J)は望遠端における手ぶれ補正時の横収差図 (A)〜(E)は本発明の実施例5に係るズームレンズの広角端における手ぶれ補正なしの時の横収差図、(F)〜(J)は広角端における手ぶれ補正時の横収差図 (A)〜(E)は本発明の実施例5に係るズームレンズの中間位置における手ぶれ補正なしの時の横収差図、(F)〜(J)は中間位置における手ぶれ補正時の横収差図 (A)〜(E)は本発明の実施例5に係るズームレンズの望遠端における手ぶれ補正なしの時の横収差図、(F)〜(J)は望遠端における手ぶれ補正時の横収差図 (A)〜(E)は本発明の実施例6に係るズームレンズの広角端における手ぶれ補正なしの時の横収差図、(F)〜(J)は広角端における手ぶれ補正時の横収差図 (A)〜(E)は本発明の実施例6に係るズームレンズの中間位置における手ぶれ補正なしの時の横収差図、(F)〜(J)は中間位置における手ぶれ補正時の横収差図 (A)〜(E)は本発明の実施例6に係るズームレンズの望遠端における手ぶれ補正なしの時の横収差図、(F)〜(J)は望遠端における手ぶれ補正時の横収差図 (A)〜(E)は本発明の実施例7に係るズームレンズの広角端における手ぶれ補正なしの時の横収差図、(F)〜(J)は広角端における手ぶれ補正時の横収差図 (A)〜(E)は本発明の実施例7に係るズームレンズの中間位置における手ぶれ補正なしの時の横収差図、(F)〜(J)は中間位置における手ぶれ補正時の横収差図 (A)〜(E)は本発明の実施例7に係るズームレンズの望遠端における手ぶれ補正なしの時の横収差図、(F)〜(J)は望遠端における手ぶれ補正時の横収差図 (A)〜(E)は本発明の実施例8に係るズームレンズの広角端における手ぶれ補正なしの時の横収差図、(F)〜(J)は広角端における手ぶれ補正時の横収差図 (A)〜(E)は本発明の実施例8に係るズームレンズの中間位置における手ぶれ補正なしの時の横収差図、(F)〜(J)は中間位置における手ぶれ補正時の横収差図 (A)〜(E)は本発明の実施例8に係るズームレンズの望遠端における手ぶれ補正なしの時の横収差図、(F)〜(J)は望遠端における手ぶれ補正時の横収差図 (A)〜(E)は本発明の実施例9に係るズームレンズの広角端における手ぶれ補正なしの時の横収差図、(F)〜(J)は広角端における手ぶれ補正時の横収差図 (A)〜(E)は本発明の実施例9に係るズームレンズの中間位置における手ぶれ補正なしの時の横収差図、(F)〜(J)は中間位置における手ぶれ補正時の横収差図 (A)〜(E)は本発明の実施例9に係るズームレンズの望遠端における手ぶれ補正なしの時の横収差図、(F)〜(J)は望遠端における手ぶれ補正時の横収差図 (A)〜(E)は本発明の実施例10に係るズームレンズの広角端における手ぶれ補正なしの時の横収差図、(F)〜(J)は広角端における手ぶれ補正時の横収差図 (A)〜(E)は本発明の実施例10に係るズームレンズの中間位置における手ぶれ補正なしの時の横収差図、(F)〜(J)は中間位置における手ぶれ補正時の横収差図 (A)〜(E)は本発明の実施例10に係るズームレンズの望遠端における手ぶれ補正なしの時の横収差図、(F)〜(J)は望遠端における手ぶれ補正時の横収差図 本発明の一実施形態による撮像装置の前面側を示す斜視図 図53の撮像装置の背面側を示す斜視図
以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。図1は、本発明の実施形態に係るズームレンズの構成例を示す断面図であり、後述する実施例1のズームレンズに対応している。また、図2〜図10は、本発明の実施形態に係る別の構成例を示す断面図であり、それぞれ後述する実施例2〜10のズームレンズに対応している。図1〜図10に示す例の基本的な構成は、特に違いを述べている点を除いて互いに同様であり、図示方法も同様であるので、ここでは主に図1を参照しながら、本発明の実施形態に係るズームレンズについて説明する。
図1では、左側が物体側、右側が像側として、上段に無限遠合焦状態でかつ広角端(最短焦点距離状態)での光学系配置を、中段に無限遠合焦状態でかつ中間位置での光学系配置を、そして下段に無限遠合焦状態でかつ望遠端(最長焦点距離状態)での光学系配置をそれぞれ示している。これは、後述する図2〜図10においても同様である。
本発明の実施形態に係るズームレンズは、物体側から順に配置された、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、正の屈折力を有する第5レンズ群G5とから実質的に構成されている。
このズームレンズは、デジタルカメラ、映画撮影用カメラ、放送用カメラ等の撮像装置に搭載可能である。撮像装置においては、例えば、ズームレンズの像面Simに、CCD(Charge Coupled Device)やCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)等の撮像素子の撮像面が位置するように配置される。このズームレンズと撮像面の間には、撮像素子の撮像面を保護するカバーガラスや、撮像装置の仕様に応じたローパスフィルタや赤外線カットフィルタ等の各種フィルタを備えることが好ましい。図1では、これらを想定した平行平板状の光学部材PPをレンズ系と像面Simとの間に配置した例を示している。
第1レンズ群G1は、光軸Zに沿って物体側から順に配置された、負の屈折力を有するレンズL11、および正の屈折力を有するレンズL12から実質的に構成されて、全体として正の屈折力を有するレンズ群とされている。なおレンズL11およびレンズL12は互いに接合されている。ここで、例えば図1に示す例のように、レンズL11は負メニスカス形状のレンズとし、レンズL12は正メニスカス形状のレンズとすることができる。
第1レンズ群G1は通常大口径のレンズから構成されるが、該第1レンズ群G1が上述のように2枚のレンズL11およびL12から実質的に構成されていれば、ズームレンズの小型化および軽量化が実現される。
第2レンズ群G2は、光軸Zに沿って物体側から順に配置された、負の屈折力を有するレンズL21、負の屈折力を有するレンズL22、正の屈折力を有するレンズL23から構成されて、全体として負の屈折力を有するレンズ群とされている。ここで、例えば図1に示す例のように、レンズL21は負メニスカス形状のレンズとし、レンズL22は物体側面および像側面が共に非球面形状のレンズとし、レンズL23は正メニスカス形状のレンズとすることができる。
第2レンズ群G2が、上記の通りの屈折力を有するレンズL21、L22、およびL23から実質的に構成されていれば、ズームレンズを小型化、低コスト化することができる。すなわち、ズームレンズの小型化、および広角端での像面湾曲補正のためには、少なくとも2枚の負レンズと1枚の正レンズを配置することが好ましいが、本実施形態ではそれを超える枚数のレンズを用いていないので、ズームレンズの小型化および低コスト化が実現される。
第3レンズ群G3は、光軸Zに沿って物体側から順に配置された、正の屈折力を有するレンズL31、負の屈折力を有するレンズL32、正の屈折力を有するレンズL33、および負の屈折力を有するレンズL34から実質的に構成されて、全体として正の屈折力を有するレンズ群とされている。なおレンズL32とレンズL33とは互いに接合されている。ここで、例えば図1に示す例のように、レンズL31は物体側面および像側面が共に非球面形状のレンズとし、レンズL32は平凹レンズとし、レンズL33は両凸レンズとし、レンズL34は物体側面および像側面が共に非球面形状のレンズとすることができる。
上記のレンズL31、L32、およびL33は、本発明における第3レンズ群固定群(すなわち、正の屈折力を有するレンズおよび負の屈折力を有するレンズをそれぞれ少なくとも1枚備えて全体として正の屈折力を有する固定レンズ群)を実質的に構成している。また、この第3レンズ群固定群よりも像側に配置された、負の屈折力を有する単レンズであるレンズL34は、本発明における第3レンズ群可動群を実質的に構成している。
第2レンズ群G2と第3レンズ群G3との間には、変倍の際に第3レンズ群G3と共に光軸Zに沿って移動する開口絞りStが配設されている。なお、図1に示す開口絞りStは大きさや形状を表すものではなく、光軸上での位置を示すものである。
本発明のズームレンズにおいて、開口絞りStはこのように第3レンズ群G3の最も物体側に配置するのが好ましい。つまりそのようにすれば、絞り機構と手ぶれ補正機構の機械的な干渉を防止することができる。
第4レンズ群G4は、光軸Zに沿って物体側から順に配置された、正の屈折力を有するレンズL41、および負の屈折力を有するレンズL42から実質的に構成されて、全体として正の屈折力を有するレンズ群とされている。ここで、例えば図1に示す例のように、レンズL41は両凸レンズとし、レンズL42は平凹レンズとすることができる。
第5レンズ群G5は、正の屈折力を有するレンズL5から実質的に構成されて、正の屈折力を有するレンズ群とされている。ここで、例えば図1に示す例のように、レンズL5は平凸レンズとすることができる。
上記レンズL41は合焦時に光軸Zに沿って移動するものであり、本発明における第4レンズ群可動群を実質的に構成している。また上記レンズL42は合焦時に光軸方向に関して固定されるものであり、本発明における第4レンズ群固定群を実質的に構成している。
図11に、本実施形態のズームレンズが広角端から望遠端に向かって変倍する際のレンズ群の移動軌跡を、上段に示した広角端状態での断面図と、下段に示した望遠端状態での断面図との間に付した曲線によって模式的に示す。なお、この図11および後述する図12に示すレンズ群の移動軌跡は、本発明のズームレンズにおける一例であって、その他の移動軌跡とされてもよい。
図11に示される通り本実施形態のズームレンズにおいては、広角端に対して望遠端において、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との間隔が増大する一方、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3との間隔が減少するようにこれらの3つのレンズ群が光軸Zに沿って移動するとともに、第4レンズ群G4が第3レンズ群G3と一体で移動することで変倍が行われる。
なお、第4レンズ群G4が第3レンズ群G3と一体で移動することで変倍がなされるのは実施例1および8〜9に共通であり、実施例2〜7では、第4レンズ群G4が第3レンズ群G3と異なる軌跡で移動することで変倍が行われる。図12には、第4レンズ群G4が第3レンズ群G3と異なる軌跡で移動する場合の各レンズ群の移動軌跡を、図11におけるのと同様にして示す。
上記のように第4レンズ群G4が第3レンズ群G3と一体で移動する構成を採用した場合は、ズームレンズの構成部品を少なくして低コスト化を実現できる。
本実施形態のズームレンズは上述した通り、防振用の第3レンズ群可動群が1枚のレンズL34のみで構成されたものであるので、防振駆動系(手ぶれ補正駆動系)の負荷を小さくすることができる。またレンズL31、L32、およびL33からなる第3レンズ群固定群が全体として正の屈折力を有するものとされ、防振用のレンズL34が負の屈折力を有するものとされているので、防振用のレンズ群としてのパワーを稼ぐことができ、手ぶれ補正の敏感度を適切に設定することができる。
また、上記第3レンズ群固定群と、防振用の第3レンズ群可動群としてのレンズL34とが、互いに逆符号の屈折力を有するものとされているので、それぞれの群で発生する諸収差を互いに打ち消し合う効果も得られる。
さらに、上記第3レンズ群固定群は、正の屈折力を有するレンズを少なくとも2枚(レンズL31およびL33)有しているので、以下の効果も得られる。すなわち、ズームレンズ全体の小型化のために第3レンズ群G3のパワーを大きくしつつ、防振用のレンズL34の負のパワーを大きくするためには、第3レンズ群固定群のパワーを大きくする必要があるが、そうする場合に発生しやすい諸収差を、正の屈折力を有する2枚のレンズL31およびL33を配置することによって良好に補正可能となる。
また上記第3レンズ群固定群は、より詳しくは、物体側より順に正の屈折力を有するレンズL31、負の屈折力を有するレンズL32、および正の屈折力を有するレンズL33を配置して構成されているので、色収差、および手ぶれ補正時の色収差の変動を小さく抑え、その一方でズームレンズの小型化、低コスト化が実現される。すなわち、ズームレンズを小型化する上で第3レンズ群G3は強いパワーが必要であり、そのためには、少なくとも2枚の正の屈折力を有するレンズが必要となるが、その場合に第3レンズ群G3で発生する色収差、および手ぶれ補正時の色収差の変動を、負の屈折力を有するレンズL32によって抑えることが可能になる。そして、上記の理由から必要になる最小限の3枚のレンズのみで第3レンズ群固定群が構成されれば、ズームレンズの小型化、低コスト化が実現されることとなる。
また、本実施形態のズームレンズにおいては、第3レンズ群可動群としてのレンズL34の焦点距離をf3IS、第3レンズ群G3の焦点距離をf3としたとき、前述した条件式
0.8<|f3IS/f3|<2.6 …(1)
が満足されている。
なお表31に、上記条件式(1)および、先に述べたその他の条件式(2)〜(7)に関する値を実施例毎に示してある。そこに示される通り上記条件式(1)は、全ての実施例1〜10において満足されている。このように条件式(1)が満足されていることにより、球面収差やコマ収差の補正が容易になり、また防振用の構成を小型化することができるので、手ぶれ補正の応答性を高め、さらには省電力の効果も得られる。以下、その理由を説明する。
条件式(1)は、防振用の第3レンズ群可動群と、第3レンズ群G3の焦点距離の比を規定しており、この条件式(1)の下限以下となるほどに第3レンズ群可動群のパワーが強過ぎると、それに合わせて第3レンズ群固定群のパワーを強くする必要があり、球面収差やコマ収差の補正が困難になる。逆に、条件式(1)の上限以上となるほどに第3レンズ群可動群のパワーが弱過ぎると、第3レンズ群可動群の手ぶれ補正のための移動量が増大し、周辺光量確保のために有効径が増大することで、防振用の構成が大型化してしまう。
本実施形態では、表31に示されている通り、下記条件式
0.9<|f3IS/f3|<2.4 …(1−2)
1.0<|f3IS/f3|<2.3 …(1−3)
も満足されている。これは、全ての実施例1〜10において同様である。それにより本実施形態では、条件式(1)を満足することによって得られる上記の効果が、より顕著なものとなる。
また、本実施形態のズームレンズにおいては、第3レンズ群可動群としてのレンズL34の焦点距離をf3IS、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としたとき、表31に示されている通り、前述した条件式
1.2<|f3IS/fw|<3.5 …(2)
0.3<|f3IS/ft|<1.3 …(3)
が満足されている。これは、全ての実施例1〜10において同様である。それにより手ぶれ補正時の収差変動を小さく抑え、また防振用の構成を小型化することができるので、手ぶれ補正の応答性を高め、さらには省電力の効果も得られる。以下、その理由を説明する。
条件式(2)および条件式(3)は、防振用の第3レンズ群可動群の焦点距離と、広角端および望遠端における全系の焦点距離の関係をそれぞれ規定しており、条件式(2)および条件式(3)の下限以下となるほどに第3レンズ群可動群のパワーが強過ぎると、手ぶれ補正時の収差変動が大きくなってしまう。逆に、条件式(2)および条件式(3)の上限以上となるほどに第3レンズ群可動群のパワーが弱過ぎると、第3レンズ群可動群の手ぶれ補正のための移動量が増大し、周辺光量確保のために有効径が増大することで、防振用の構成が大型化してしまう。
本実施形態では、表31に示されている通り、下記条件式
1.3<|f3IS/fw|<3.4 …(2−2)
1.4<|f3IS/fw|<3.3 …(2−3)
0.4<|f3IS/ft|<1.1 …(3−2)
も全て満足されている。これは、全ての実施例1〜10において同様である。それにより本実施形態では、条件式(2)および条件式(3)を満足することによって得られる上記の効果が、より顕著なものとなる。
また本実施形態では、第4レンズ群G4の一部のレンズ群のみが合焦レンズ群とされているので、合焦駆動系の負荷を小さくすることができ、オートフォーカスを適用する場合はその作動を高速化できるという効果が得られる。特に本実施形態では、上記一部のレンズ群が1枚のレンズL41のみから構成されているので、上記の効果がより顕著なものとなる。
また、第4レンズ群G4の上記レンズL41と、合焦時固定されるレンズL42とは、互いに異なる符号の屈折力を有するものとされているので、合焦レンズ群としてのパワーを稼ぐことができ、合焦時のレンズの移動量を小さく抑えることができる。また、それぞれの群で発生する収差を互いに打ち消し合う効果も得られる。
また、本実施形態のズームレンズにおいて、第4レンズ群G4は正の屈折力を有するとともに、第4レンズ群可動群としてのレンズL41は正の屈折力を有しているので、ズームレンズの小型化が実現され、また合焦時のレンズL41の移動量を小さくすることができる。つまり、レンズ系を小型化する上では、第4レンズ群G4全体の屈折力を正とすることがより好ましく、また、第4レンズ群G4の一部のレンズ群で合焦を行うためには、正の屈折力を有するレンズ群を移動させる方がパワーを強くすることができるので、合焦時のレンズ移動量を小さくすることができる。なお以上は、実施例2および4を除く全ての実施例において同様である。
また、本実施形態のズームレンズにおいては、第4レンズ群可動群としてのレンズL41の焦点距離をf4F、第4レンズ群G4の焦点距離をf4としたとき、表31に示されている通り、前述した条件式
0.05<|f4F/f4|<1.00 …(4)
が満足されている。これは、全ての実施例1〜10において同様である。
それにより、合焦時の球面収差やコマ収差の変動を抑えることができ、またズームレンズの小型化が達成される。以下、その理由を説明する。条件式(4)は、第4レンズ群可動群の焦点距離と第4レンズ群G4全体の焦点距離の比を規定しており、条件式(4)の下限以下となるほどに第4レンズ群可動群のパワーが強過ぎると、合焦時の球面収差やコマ収差の変動を抑えることが困難になる。逆に、条件式(4)の上限以上となるほどに第4レンズ群可動群のパワーが弱過ぎると、合焦のための第4レンズ群可動群の移動量が増大し、レンズ系が大型化してしまう。
本実施形態では、表31に示されている通り、下記条件式
0.08<|f4F/f4|<0.90 …(4−2)
も満足されている。これは、全ての実施例1〜10において同様である。それにより本実施形態では、条件式(4)を満足することによって得られる上記の効果が、より顕著なものとなる。
また、本実施形態のズームレンズにおいては、第4レンズ群G4よりも像側に配置されるレンズ群として、正の屈折力を有するレンズL5のみから構成され、変倍時および合焦点時に光軸方向に関して固定される第5レンズ群G5だけが配置されている。この構成により、テレセントリック性を維持しつつ、ズームレンズの小型化を実現できる。また、レンズL5は変倍時および合焦点時に光軸方向に関して固定されるので、レンズ系の内部にゴミ、埃等が入り込むのをこのレンズL5によって防止することもできる。
また、本実施形態のズームレンズにおいては、広角端での画角(2ω)が70度以上であり(これは、後述する表2、5、8、11、14、17、20、23、26、および29に示される通り実施例1〜10において共通である)、その上で第1レンズ群G1の焦点距離をf1、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としたとき、表31に示されている通り、前述した条件式
3.6<f1/fw<7.2 …(5)
1.2<f1/ft<2.6 …(6)
が満足されている。それにより、望遠側での球面収差を小さく抑え、そしてズームレンズの小型化を実現することができる。以下、その理由を説明する。
条件式(5)および条件式(6)は、第1レンズ群G1の焦点距離と、広角端および望遠端における全系の焦点距離の関係をそれぞれ規定しており、条件式(5)および条件式(6)の下限以下となるほどに第1レンズ群G1のパワーが強過ぎると、望遠側での球面収差が悪化する。逆に、条件式(5)および条件式(6)の上限以上となるほどに第1レンズ群G1のパワーが弱過ぎると、光学全長が大きくなってレンズ系が大型化してしまう。
なお本実施形態では、表31に示されている通り、下記条件式
3.9<f1/fw<6.7 …(5−2)
4.2<f1/fw<6.4 …(5−3)
1.3<f1/ft<2.4 …(6−2)
1.4<f1/ft<2.3 …(6−3)
も全て満足されている。これは、全ての実施例1〜10において同様である。それにより本実施形態では、条件式(5)および条件式(6)を満足することによって得られる上記の効果が、より顕著なものとなる。
また、本実施形態のズームレンズにおいては、広角端における最も物体側のレンズ面(レンズL11の物体側面)から最も像側のレンズ面(レンズL5の像側面)までの光軸Z上の距離をTLw、広角端における最も像側のレンズ面から像面Simまでの間の空気換算長でのバックフォーカスをBFwとしたとき、表31に示されている通り、前述した条件式
0.15<BFw/TLw<0.42 …(7)
が満足されている。それにより、本ズームレンズがいわゆるミラーレスタイプカメラの交換レンズ用等として適用される場合は、必要な機械系配置用スペースを十分確保する一方で、ズームレンズの小型化も達成される。すなわち、条件式(7)は、広角端における最も物体側のレンズから最も像側のレンズまでの距離とバックフォーカスとの関係を規定しているものであり、条件式(7)の下限を下回ると、必要な機械系配置用スペースを確保することが困難になり、逆に上限を上回ると、レンズ系が大型化してしまう。
本実施形態では、表31に示されている通り、下記条件式
0.18<BFw/TLw<0.40 …(7−2)
0.20<BFw/TLw<0.37 …(7−3)
も満足されている。これは、全ての実施例1〜10において同様である。それにより本実施形態では、条件式(7)を満足することによって得られる上記の効果が、より顕著なものとなる。
図1には、レンズ系と像面Simとの間に光学部材PPを配置した例を示したが、ローパスフィルタや特定の波長域をカットするような各種フィルタ等を配置する代わりに、各レンズの間にこれらの各種フィルタを配置してもよく、あるいは、いずれかのレンズのレンズ面に、各種フィルタと同様の作用を有するコートを施してもよい。
また以上は、主に図1に示す例を参照して説明したが、本発明のズームレンズの各レンズ群を構成するレンズ枚数やレンズ形状は図1に示す例に限定されず、他の構成のものも採用可能である。また、上述した好ましい構成や可能な構成は、任意の組合せが可能であり、ズームレンズに要求される仕様に応じて適宜選択的に採用されることが好ましい。
次に、本発明のズームレンズの数値実施例について説明する。
<実施例1>
実施例1のズームレンズは、図1に示した構成を有するものである。本実施例のズームレンズは、物体側から順に配置された第1レンズ群G1、第2レンズ群G2、第3レンズ群G3、第4レンズ群G4、および第5レンズ群G5から実質的になる5群構成のものであり、それらの屈折力の符号は第1レンズ群G1から順に正、負、正、正、正となっている。変倍に際しては第1レンズ群G1〜第4レンズ群G4が光軸Zに沿って移動し、第3レンズ群G3と第4レンズ群G4とは一体で移動する。また防振用のレンズ(第3レンズ群可動群)は第3レンズ群G3のレンズL34で、合焦用のレンズ(第4レンズ群可動群)は第4レンズ群G4の正の屈折力を有するレンズL41である。
実施例1のズームレンズの基本レンズデータを表1に、諸元と可変面間隔を表2に、そして非球面係数を表3に示す。
表1の基本レンズデータにおいて、Siの欄には最も物体側の構成要素の物体側の面を1番目として像側に向かうに従い順次増加するi番目(i=1、2、3、…)の面番号を示し、Riの欄にはi番目の面の曲率半径を示し、Diの欄にはi番目の面とi+1番目の面との光軸Z上の面間隔を示している。なお、曲率半径の符号は、面形状が物体側に凸の場合を正、像側に凸の場合を負としている。また、Ndjの欄には最も物体側のレンズを1番目として像側に向かうに従い順次増加するj番目(j=1、2、3、…)の構成要素のd線(波長587.56nm)に対する屈折率を示し、νdjの欄にはj番目の構成要素のd線に対するアッベ数を示している。なお、基本レンズデータには、開口絞りStも含めて示しており、開口絞りStに相当する面の曲率半径の欄には、∞と記載している。
表1のDiの欄に記載されている、DD[3]、DD[9]、DD[21]は変倍の際に間隔が変化する可変面間隔であり、それぞれ第1レンズ群G1と第2レンズ群G2の間隔、第2レンズ群G2と開口絞りStの間隔、第4レンズ群G4と第5レンズ群G5の間隔に対応する。
表2に、広角端、中間焦点距離状態(表2等では中間と略して記載)、望遠端それぞれにおけるd線に対する諸元と上記可変面間隔の値を示す。表2の「焦点距離」は全系の焦点距離、「FNo.」はFナンバー、「2ω」は全画角(単位は度)である。
表1のレンズデータでは、非球面の面番号に*印を付しており、非球面の曲率半径として近軸の曲率半径の数値を示している。表3には、これらの非球面の面番号と、各非球面の非球面係数を示す。表3の非球面データの数値の「E−n」(n:整数)は、「×10−n」を意味する。なお、非球面係数は、下記非球面式における各係数KA、Am(m=3、4、5、…20)の値である。
Zd=C・h/{1+(1−KA・C・h1/2}+ΣAm・h
ただし、
Zd:非球面深さ(高さhの非球面上の点から、非球面頂点が接する光軸に垂直な平面に下ろした垂線の長さ)
h:高さ(光軸からのレンズ面までの距離)
C:近軸曲率半径の逆数
KA、Am:非球面係数(m=3、4、5、…20)
である。
表1〜表3では、所定の桁でまるめた数値を記載している。また表1〜表3において、長さの単位としてmmを用いているが、光学系は比例拡大又は比例縮小しても使用可能であるため、他の適当な単位を用いることもできる。
図13(A)〜図13(D)にそれぞれ、広角端における実施例1のズームレンズの球面収差、非点収差、歪曲収差(ディストーション)、倍率色収差(倍率の色収差)の各収差図を示す。図13(E)〜図13(H)にそれぞれ、中間焦点距離状態における実施例1のズームレンズの球面収差、非点収差、歪曲収差(ディストーション)、倍率色収差(倍率の色収差)の各収差図を示す。図13(I)〜図13(L)にそれぞれ、望遠端における実施例1のズームレンズの球面収差、非点収差、歪曲収差(ディストーション)、倍率色収差(倍率の色収差)の各収差図を示す。図13(A)〜図13(L)に示す収差は全て無限遠物体合焦時のものである。
各収差図には、d線を基準波長とした収差を示すが、球面収差図にはC線(波長656.27nm)、F線(波長486.13nm)、g線(波長435.84nm)についての収差も示し、倍率色収差図ではC線、F線、g線についての収差を示している。非点収差図ではサジタル方向、タンジェンシャル方向それぞれに関する収差を実線、破線で示しており、線種の説明にそれぞれ(S)、(T)という記号を記入している。球面収差図のFNo.はFナンバー、その他の収差図のωは半画角を意味する。
図23(A)〜図23(J)にそれぞれ、実施例1のズームレンズの広角端における横収差図を示す。ここでは左右2列に収差を示しているが、左列のものがタンジェンシャル方向に関する収差、右列のものがサジタル方向に関する収差である。また、上半分は手ぶれ補正なしの時の収差、下半分は光軸が0.3度傾く手ぶれを補正した時の収差である。手ぶれ補正なしの時の収差は、像面の中心における収差を(A)に、像高が+側最大像高の80%となる位置における収差を(B)および(C)に、そして像高が−側最大像高の80%となる位置における収差を(D)および(E)に示している。そして手ぶれ補正時の収差は、像面の中心における収差を(F)に、像高が+側最大像高の80%となる位置における収差を(G)および(H)に、そして像高が−側最大像高の80%となる位置における収差を(I)および(J)に示している。
また図24(A)〜図24(J)にそれぞれ、実施例1のズームレンズの中間焦点距離状態における横収差図を示す。そして図25(A)〜図25(J)にそれぞれ、実施例1のズームレンズの望遠端における横収差図を示す。これらの図における収差の表記の仕方は、上に説明した図23(A)〜図23(J)におけるものと同じである。
なお図23〜図25では、d線、C線、F線、およびg線についての横収差を示している。またこれらの横収差は全て無限遠物体合焦時のものである。各収差図中のωは半画角を意味する。
上記の実施例1の説明で述べた各データの記号、意味、記載方法は、特に断りがない限り以下の実施例のものについても同様であるので、以下では重複説明を省略する。
<実施例2>
実施例2のズームレンズは、図2に示した構成を有するものである。本実施形態のズームレンズは、物体側から順に配置された第1レンズ群G1、第2レンズ群G2、第3レンズ群G3、および第4レンズ群G4から実質的になる4群構成のものであり、それらの屈折力の符号は第1レンズ群G1から順に正、負、正、正となっている。変倍に際しては第1レンズ群G1〜第4レンズ群G4が光軸Zに沿って移動し、第3レンズ群G3と第4レンズ群G4とは異なる軌跡で移動する。また防振用のレンズは第3レンズ群G3のレンズL34で、合焦用のレンズは第4レンズ群G4の、互いに接合されて全体で負の屈折力を有するレンズL42およびL43である。
この実施例2のズームレンズは、実施例1のものと異なって、上述のように4群構成とされると共に、第4レンズ群G4が3枚のレンズすなわち、正の屈折力を有するレンズL41、負の屈折力を有するレンズL42、および正の屈折力を有するレンズL43から構成されている。そして上記の通り、レンズL42およびL43が合焦時に光軸Zに沿って移動する第4レンズ群可動群を構成し、レンズL41が合焦時に光軸Z方向に関して固定される第4レンズ群固定群を構成している。なお上記第4レンズ群可動群は、実施例1におけるのと異なって、負の屈折力を有するものとされている。
実施例2のズームレンズの基本レンズデータを表4に、諸元と可変面間隔を表5に、そして非球面係数を表6に示す。
図14(A)〜図14(L)にそれぞれ、実施例2のズームレンズの各収差図(収差の種類は実施例1の場合と同じ)を示す。また図26〜図28に実施例2のズームレンズの横収差図を示す。
<実施例3>
実施例3のズームレンズは、図3に示した構成を有するものである。本実施形態のズームレンズは、物体側から順に配置された第1レンズ群G1、第2レンズ群G2、第3レンズ群G3、第4レンズ群G4、および第5レンズ群G5から実質的になる5群構成のものであり、それらの屈折力の符号は第1レンズ群G1から順に正、負、正、正、正となっている。変倍に際しては第1レンズ群G1〜第4レンズ群G4が光軸Zに沿って移動し、第3レンズ群G3と第4レンズ群G4とは互いに異なる軌跡で移動する。また防振用のレンズは第3レンズ群G3のレンズL34で、合焦用のレンズは第4レンズ群G4の正の屈折力を有するレンズL41である。
この実施例3のズームレンズは、実施例1のものと異なって、第4レンズ群G4が3枚のレンズすなわち、正の屈折力を有するレンズL41、負の屈折力を有するレンズL42、および正の屈折力を有するレンズL43から構成されている。なおレンズL42とレンズL43は互いに接合されている。そして上記の通り、レンズL41が合焦時に光軸Zに沿って移動する第4レンズ群可動群を構成し、レンズL42およびレンズL43が合焦時に光軸Z方向に関して固定される第4レンズ群固定群を構成している。
実施例3のズームレンズの基本レンズデータを表7に、諸元と可変面間隔を表8に、そして非球面係数を表9に示す。
図15(A)〜図15(L)にそれぞれ、実施例3のズームレンズの各収差図(収差の種類は実施例1の場合と同じ)を示す。また図29〜図31に実施例3のズームレンズの横収差図を示す。
<実施例4>
実施例4のズームレンズは、図4に示した構成を有するものである。本実施形態のズームレンズは、物体側から順に配置された第1レンズ群G1、第2レンズ群G2、第3レンズ群G3、第4レンズ群G4、および第5レンズ群G5から実質的になる5群構成のものであり、それらの屈折力の符号は第1レンズ群G1から順に正、負、正、負、正となっている。変倍に際しては第1レンズ群G1〜第4レンズ群G4が光軸Zに沿って移動し、第3レンズ群G3と第4レンズ群G4とは互いに異なる軌跡で移動する。また防振用のレンズは第3レンズ群G3のレンズL34で、合焦用のレンズは第4レンズ群G4の正の屈折力を有するレンズL41である。
この実施例4のズームレンズは、実施例1のものと異なって、第4レンズ群G4が3枚のレンズすなわち、正の屈折力を有するレンズL41、負の屈折力を有するレンズL42、および正の屈折力を有するレンズL43から構成されている。またこの実施例4のズームレンズは、第4レンズ群G4が負の屈折力を有する点においても、実施例1のズームレンズと異なっている。なおレンズL42とレンズL43は互いに接合されている。そして上記の通り、レンズL41が合焦時に光軸Zに沿って移動する第4レンズ群可動群を構成し、レンズL42およびレンズL43が合焦時に光軸Z方向に関して固定される第4レンズ群固定群を構成している。
実施例4のズームレンズの基本レンズデータを表10に、諸元と可変面間隔を表11に、そして非球面係数を表12に示す。
図16(A)〜図16(L)にそれぞれ、実施例4のズームレンズの各収差図(収差の種類は実施例1の場合と同じ)を示す。また図32〜図34に実施例4のズームレンズの横収差図を示す。
<実施例5>
実施例5のズームレンズは、図5に示した構成を有するものである。本実施形態のズームレンズは、物体側から順に配置された第1レンズ群G1、第2レンズ群G2、第3レンズ群G3、第4レンズ群G4、および第5レンズ群G5から実質的になる5群構成のものであり、それらの屈折力の符号は第1レンズ群G1から順に正、負、正、正、正となっている。変倍に際しては第1レンズ群G1〜第4レンズ群G4が光軸Zに沿って移動し、第3レンズ群G3と第4レンズ群G4とは互いに異なる軌跡で移動する。また防振用のレンズは第3レンズ群G3のレンズL34で、合焦用のレンズは第4レンズ群G4の正の屈折力を有するレンズL41である。
この実施例5のズームレンズは、実施例1のものと異なって、第4レンズ群G4が3枚のレンズすなわち、正の屈折力を有するレンズL41、負の屈折力を有するレンズL42、および正の屈折力を有するレンズL43から構成されている。なおレンズL42とレンズL43は互いに接合されている。そして上記の通り、レンズL41が合焦時に光軸Zに沿って移動する第4レンズ群可動群を構成し、レンズL42およびレンズL43が合焦時に光軸Z方向に関して固定される第4レンズ群固定群を構成している。
実施例5のズームレンズの基本レンズデータを表13に、諸元と可変面間隔を表14に、そして非球面係数を表15に示す。
図17(A)〜図17(L)にそれぞれ、実施例5のズームレンズの各収差図(収差の種類は実施例1の場合と同じ)を示す。また図35〜図37に実施例5のズームレンズの横収差図を示す。
<実施例6>
実施例6のズームレンズは、図6に示した構成を有するものである。本実施形態のズームレンズは、物体側から順に配置された第1レンズ群G1、第2レンズ群G2、第3レンズ群G3、第4レンズ群G4、および第5レンズ群G5から実質的になる5群構成のものであり、それらの屈折力の符号は第1レンズ群G1から順に正、負、正、正、正となっている。変倍に際しては第1レンズ群G1〜第4レンズ群G4が光軸Zに沿って移動し、第3レンズ群G3と第4レンズ群G4とは互いに異なる軌跡で移動する。また防振用のレンズは第3レンズ群G3のレンズL34で、合焦用のレンズは第4レンズ群G4の正の屈折力を有するレンズL41である。
この実施例6のズームレンズは、実施例1のものと異なって、第4レンズ群G4が3枚のレンズすなわち、正の屈折力を有するレンズL41、負の屈折力を有するレンズL42、および正の屈折力を有するレンズL43から構成されている。なおレンズL42とレンズL43は互いに接合されている。そして上記の通り、レンズL41が合焦時に光軸Zに沿って移動する第4レンズ群可動群を構成し、レンズL42およびレンズL43が合焦時に光軸Z方向に関して固定される第4レンズ群固定群を構成している。
実施例6のズームレンズの基本レンズデータを表16に、諸元と可変面間隔を表17に、そして非球面係数を表18に示す。
図18(A)〜図18(L)にそれぞれ、実施例6のズームレンズの各収差図(収差の種類は実施例1の場合と同じ)を示す。また図38〜図40に実施例6のズームレンズの横収差図を示す。
<実施例7>
実施例7のズームレンズは、図7に示した構成を有するものである。本実施形態のズームレンズは、物体側から順に配置された第1レンズ群G1、第2レンズ群G2、第3レンズ群G3、および第4レンズ群G4から実質的になる4群構成のものであり、それらの屈折力の符号は第1レンズ群G1から順に正、負、正、正となっている。変倍に際しては第1レンズ群G1〜第4レンズ群G4が光軸Zに沿って移動し、第3レンズ群G3と第4レンズ群G4とは互いに異なる軌跡で移動する。また防振用のレンズは第3レンズ群G3のレンズL34で、合焦用のレンズは第4レンズ群G4の正の屈折力を有するレンズL41である。
この実施例7のズームレンズは、実施例1のものと異なって、上述のように4群構成とされると共に、第4レンズ群G4が3枚のレンズすなわち、正の屈折力を有するレンズL41、負の屈折力を有するレンズL42、および正の屈折力を有するレンズL43から構成されている。なおレンズL42とレンズL43は互いに接合されている。そして上記の通り、レンズL41が合焦時に光軸Zに沿って移動する第4レンズ群可動群を構成し、レンズL42およびレンズL43が合焦時に光軸Z方向に関して固定される第4レンズ群固定群を構成している。
実施例7のズームレンズの基本レンズデータを表19に、諸元と可変面間隔を表20に、そして非球面係数を表21に示す。
図19(A)〜図19(L)にそれぞれ、実施例7のズームレンズの各収差図(収差の種類は実施例1の場合と同じ)を示す。また図41〜図43に実施例7のズームレンズの横収差図を示す。
<実施例8>
実施例8のズームレンズは、図8に示した構成を有するものである。本実施形態のズームレンズは、物体側から順に配置された第1レンズ群G1、第2レンズ群G2、第3レンズ群G3、および第4レンズ群G4から実質的になる4群構成のものであり、それらの屈折力の符号は第1レンズ群G1から順に正、負、正、正となっている。変倍に際しては第1レンズ群G1〜第4レンズ群G4が光軸Zに沿って移動し、第3レンズ群G3と第4レンズ群G4とは一体で移動する。また防振用のレンズは第3レンズ群G3のレンズL34で、合焦用のレンズは第4レンズ群G4の正の屈折力を有するレンズL41である。
この実施例8のズームレンズは、実施例1のものと異なって、上述のように4群構成とされると共に、第4レンズ群G4が4枚のレンズすなわち、正の屈折力を有するレンズL41、負の屈折力を有するレンズL42、正の屈折力を有するレンズL43、および正の屈折力を有するレンズL44から構成されている。なおレンズL42とレンズL43は互いに接合されている。そして上記の通り、レンズL41が合焦時に光軸Zに沿って移動する第4レンズ群可動群を構成し、レンズL42、レンズL43およびレンズ44が合焦時に光軸Z方向に関して固定される第4レンズ群固定群を構成している。
実施例8のズームレンズの基本レンズデータを表22に、諸元と可変面間隔を表23に、そして非球面係数を表24に示す。
図20(A)〜図20(L)にそれぞれ、実施例8のズームレンズの各収差図(収差の種類は実施例1の場合と同じ)を示す。また図44〜図46に実施例8のズームレンズの横収差図を示す。
<実施例9>
実施例9のズームレンズは、図9に示した構成を有するものである。本実施形態のズームレンズは、物体側から順に配置された第1レンズ群G1、第2レンズ群G2、第3レンズ群G3、第4レンズ群G4および第5レンズ群G5から実質的になる5群構成のものであり、それらの屈折力の符号は第1レンズ群G1から順に正、負、正、正、正となっている。変倍に際しては第1レンズ群G1〜第4レンズ群G4が光軸Zに沿って移動し、第3レンズ群G3と第4レンズ群G4とは一体で移動する。また防振用のレンズは第3レンズ群G3のレンズL34で、合焦用のレンズは第4レンズ群G4の正の屈折力を有するレンズL41である。
実施例9のズームレンズの基本レンズデータを表25に、諸元と可変面間隔を表26に、そして非球面係数を表27に示す。
図21(A)〜図21(L)にそれぞれ、実施例9のズームレンズの各収差図(収差の種類は実施例1の場合と同じ)を示す。また図47〜図49に実施例9のズームレンズの横収差図を示す。
<実施例10>
実施例10のズームレンズは、図10に示した構成を有するものである。本実施形態のズームレンズは、物体側から順に配置された第1レンズ群G1、第2レンズ群G2、第3レンズ群G3、第4レンズ群G4および第5レンズ群G5から実質的になる5群構成のものであり、それらの屈折力の符号は第1レンズ群G1から順に正、負、正、正、正となっている。変倍に際しては第1レンズ群G1〜第4レンズ群G4が光軸Zに沿って移動し、第3レンズ群G3と第4レンズ群G4とは一体で移動する。また防振用のレンズは第3レンズ群G3のレンズL34で、合焦用のレンズは第4レンズ群G4の正の屈折力を有するレンズL41である。
実施例10のズームレンズの基本レンズデータを表28に、諸元と可変面間隔を表29に、そして非球面係数を表30に示す。
図22(A)〜図22(L)にそれぞれ、実施例10のズームレンズの各収差図(収差の種類は実施例1の場合と同じ)を示す。また図50〜図52に実施例10のズームレンズの横収差図を示す。
また表31に、実施例1〜10のズームレンズの条件式(1)〜(7)に対応する値を示す。ここに示す値は、各条件式が規定している条件つまり文字式の部分の値であり、それぞれd線に関するものである。
表32に、実施例1〜10のズームレンズにおいて、前述のように光軸が0.3度傾く手ぶれを補正した時の第3レンズ群可動群(レンズL34)の移動量を示す。ここでは、実施例毎に広角端、中間焦点距離状態、および望遠端における移動量を示してある。なおこの移動量は、光軸と直交する方向の移動の量であり、単位はmmである。
次に、図53および図54を参照して本発明に係る撮像装置の一実施形態について説明する。図53、図54にそれぞれ前面側、背面側の斜視形状を示すカメラ30は、本発明の実施形態によるズームレンズ1を鏡筒内に収納した交換レンズ20が取り外し自在に装着される、ノンレフレックス方式のデジタルカメラである。
このカメラ30はカメラボディ31を備え、その上面にはシャッターボタン32と電源ボタン33とが設けられている。またカメラボディ31の背面には、操作部34、35と表示部36とが設けられている。表示部36は、撮像された画像や、撮像される前の画角内にある画像を表示するためのものである。
カメラボディ31の前面中央部には、撮影対象からの光が入射する撮影開口が設けられ、その撮影開口に対応する位置にマウント37が設けられ、このマウント37を介して交換レンズ20がカメラボディ31に装着されるようになっている。
そしてカメラボディ31内には、交換レンズ20によって形成された被写体像を受け、それに応じた撮像信号を出力するCCD等の撮像素子(不図示)、その撮像素子から出力された撮像信号を処理して画像を生成する信号処理回路、およびその生成された画像を記録するための記録媒体等が設けられている。このカメラ30では、シャッターボタン32を押すことにより静止画または動画の撮影が可能であり、この撮影で得られた画像データが上記記録媒体に記録される。
本実施形態のカメラ30は、本発明のズームレンズ1を備えたものであるから、手ぶれ補正動作および合焦動作の応答が速く、そして小型軽量化を達成できるものとなる。
以上、実施形態および実施例を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施形態および実施例に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、各レンズの曲率半径、面間隔、屈折率、アッベ数、非球面係数の値は、上記各実施例で示した値に限定されず、他の値をとり得るものである。
また、撮像装置の実施形態では、ノンレフレックス(いわゆるミラーレス)方式のデジタルカメラを例に挙げ図を示して説明したが、本発明の撮像装置はこれに限定されるものではなく、例えば、ビデオカメラ、デジタルカメラ、映画撮影用カメラ、放送用カメラ等の撮像装置に本発明を適用することも可能である。
1 ズームレンズ
20 交換レンズ
30 カメラ
31 カメラボディ
32 シャッターボタン
33 電源ボタン
34、35 操作部
36 表示部
37 マウント
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
PP 光学部材
L11〜L12、L21〜L23、L31〜L34、L41〜L43、L5 レンズ
Sim 像面
St 開口絞り
Z 光軸

Claims (29)

  1. 物体側より順に配置された、正の屈折力を有する第1レンズ群、負の屈折力を有する第2レンズ群、正の屈折力を有する第3レンズ群、および正の屈折力を有する第4レンズ群を有し、
    広角端に対して望遠端において、前記第1レンズ群と前記第2レンズ群との間隔が増大する一方、前記第2レンズ群と前記第3レンズ群との間隔が減少するようにこれらの3つのレンズ群が移動するとともに、前記第4レンズ群が前記第3レンズ群と一体で移動することで変倍が行われ、
    前記第3レンズ群が、正の屈折力を有するレンズおよび負の屈折力を有するレンズをそれぞれ少なくとも1枚備えて全体として正の屈折力を有する第3レンズ群固定群と、この第3レンズ群固定群よりも像側に配置され、手ぶれ発生時の像面補正のために光軸と直交する方向に移動する負の屈折力を有する単レンズからなる第3レンズ群可動群とから実質的に構成され、
    前記第4レンズ群が、合焦時に光軸に沿って移動する第4レンズ群可動群と、合焦時に光軸方向に関して固定される第4レンズ群固定群とから実質的に構成されていることを特徴とするズームレンズ。
  2. 物体側より順に配置された、正の屈折力を有する第1レンズ群、負の屈折力を有する第2レンズ群、正の屈折力を有する第3レンズ群、および正または負の屈折力を有する第4レンズ群を有し、
    広角端に対して望遠端において、前記第1レンズ群と前記第2レンズ群との間隔が増大する一方、前記第2レンズ群と前記第3レンズ群との間隔が減少するようにこれらの3つのレンズ群が移動するとともに、前記第4レンズ群が前記第3レンズ群と異なる軌跡で移動することで変倍が行われ、
    前記第3レンズ群が、正の屈折力を有するレンズおよび負の屈折力を有するレンズをそれぞれ少なくとも1枚備えて全体として正の屈折力を有する第3レンズ群固定群と、この第3レンズ群固定群よりも像側に配置され、手ぶれ発生時の像面補正のために光軸と直交する方向に移動する負の屈折力を有する単レンズからなる第3レンズ群可動群とから実質的に構成され、
    前記第4レンズ群が、合焦時に光軸に沿って移動する第4レンズ群可動群と、合焦時に光軸方向に関して固定される第4レンズ群固定群とから実質的に構成されたものであり、前記第4レンズ群可動群と前記第4レンズ群固定群とが、互いに異なる符号の屈折力を有していることを特徴とするズームレンズ。
  3. 物体側より順に配置された、正の屈折力を有する第1レンズ群、負の屈折力を有する第2レンズ群、正の屈折力を有する第3レンズ群、および正または負の屈折力を有する第4レンズ群を有し、
    広角端に対して望遠端において、前記第1レンズ群と前記第2レンズ群との間隔が増大する一方、前記第2レンズ群と前記第3レンズ群との間隔が減少するようにこれらの3つのレンズ群が移動するとともに、前記第4レンズ群が前記第3レンズ群と異なる軌跡で移動することで変倍が行われ、
    前記第3レンズ群が、正の屈折力を有するレンズおよび負の屈折力を有するレンズをそれぞれ少なくとも1枚備えて全体として正の屈折力を有する第3レンズ群固定群と、この第3レンズ群固定群よりも像側に配置され、手ぶれ発生時の像面補正のために光軸と直交する方向に移動する負の屈折力を有する単レンズからなる第3レンズ群可動群とから実質的に構成され、
    前記第4レンズ群が、合焦時に光軸に沿って移動する第4レンズ群可動群と、合焦時に光軸方向に関して固定される第4レンズ群固定群とから実質的に構成されたものであり、前記第4レンズ群可動群の焦点距離をf4F、前記第4レンズ群の焦点距離をf4としたとき、下記条件式(4−2)を満足することを特徴とするズームレンズ。
    0.08<|f4F/f4|<0.90 …(4−2)
  4. 前記第4レンズ群可動群と前記第4レンズ群固定群とが、互いに異なる符号の屈折力を有するものである請求項1または3に記載のズームレンズ。
  5. 前記第3レンズ群固定群が、正の屈折力を有するレンズを少なくとも2枚有している請求項1からのいずれか1項に記載のズームレンズ。
  6. 前記第3レンズ群可動群の焦点距離をf3IS、前記第3レンズ群の焦点距離をf3としたとき、下記条件式(1)を満足する請求項1からのいずれか1項に記載のズームレンズ。
    0.8<|f3IS/f3|<2.6 …(1)
  7. 下記条件式(1−2)を満足する請求項に記載のズームレンズ。
    0.9<|f3IS/f3|<2.4 …(1−2)
  8. 下記条件式(1−3)を満足する請求項に記載のズームレンズ。
    1.0<|f3IS/f3|<2.3 …(1−3)
  9. 前記第3レンズ群可動群の焦点距離をf3IS、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としたとき、下記条件式(2)および(3)を満足する請求項1からのいずれか1項に記載のズームレンズ。
    1.2<|f3IS/fw|<3.5 …(2)
    0.3<|f3IS/ft|<1.3 …(3)
  10. 下記条件式(2−2)を満足する請求項に記載のズームレンズ。
    1.3<|f3IS/fw|<3.4 …(2−2)
  11. 下記条件式(2−3)を満足する請求項に記載のズームレンズ。
    1.4<|f3IS/fw|<3.3 …(2−3)
  12. 下記条件式(3−2)を満足する請求項9から11のいずれか1項に記載のズームレンズ。
    0.4<|f3IS/ft|<1.1 …(3−2)
  13. 前記第1レンズ群が、物体側から順に配置された負の屈折力を有するレンズ、および正の屈折力を有するレンズの2枚より実質的に構成されている請求項1から12のいずれか1項に記載のズームレンズ。
  14. 前記第4レンズ群が正の屈折力を有するとともに、前記第4レンズ群可動群が正の屈折力を有する請求項1から13のいずれか1項に記載のズームレンズ。
  15. 前記第4レンズ群可動群の焦点距離をf4F、前記第4レンズ群の焦点距離をf4としたとき、下記条件式(4)を満足する請求項1または2に記載のズームレンズ。
    0.05<|f4F/f4|<1.00 …(4)
  16. 下記条件式(4−2)を満足する請求項15に記載のズームレンズ。
    0.08<|f4F/f4|<0.90 …(4−2)
  17. 前記第2レンズ群が、物体側より順に配置された負の屈折力を有するレンズ、負の屈折力を有するレンズ、および正の屈折力を有するレンズの3枚より実質的に構成されていることを特徴とする請求項1から15のいずれか1項に記載のズームレンズ。
  18. 前記第4レンズ群よりも像側に配置されるレンズ群として、正の屈折力を有するレンズ1枚より構成され、変倍時および合焦点時に光軸方向に関して固定される第5レンズ群のみが配置されている請求項1から17のいずれか1項に記載のズームレンズ。
  19. 前記第4レンズ群可動群が1枚のレンズより実質的に構成されている請求項1から18のいずれか1項に記載のズームレンズ。
  20. 前記第3レンズ群固定群が、物体側より順に配置された正の屈折力を有するレンズ、負の屈折力を有するレンズ、および正の屈折力を有するレンズより実質的に構成されている請求項1から19のいずれか1項に記載のズームレンズ。
  21. 広角端での画角が70度以上であり、前記第1レンズ群の焦点距離をf1、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としたとき、下記条件式(5)および(6)を満足する請求項1から20のいずれか1項に記載のズームレンズ。
    3.6<f1/fw<7.2 …(5)
    1.2<f1/ft<2.6 …(6)
  22. 下記条件式(5−2)を満足する請求項21に記載のズームレンズ。
    3.9<f1/fw<6.7 …(5−2)
  23. 下記条件式(5−3)を満足する請求項21に記載のズームレンズ。
    4.2<f1/fw<6.4 …(5−3)
  24. 下記条件式(6−2)を満足する請求項21から23のいずれか1項に記載のズームレンズ。
    1.3<f1/ft<2.4 …(6−2)
  25. 下記条件式(6−3)を満足する請求項21から23のいずれか1項に記載のズームレンズ。
    1.4<f1/ft<2.3 …(6−3)
  26. 広角端における最も物体側のレンズ面から最も像側のレンズ面までの光軸上の距離をTLw、広角端における最も像側のレンズ面から像面までの間の空気換算長でのバックフォーカスをBFwとしたとき、下記条件式(7)を満足する請求項1から25のいずれか1項に記載のズームレンズ。
    0.15<BFw/TLw<0.42 …(7)
  27. 下記条件式(7−2)を満足する請求項26に記載のズームレンズ。
    0.18<BFw/TLw<0.40 …(7−2)
  28. 下記条件式(7−3)を満足する請求項26に記載のズームレンズ。
    0.20<BFw/TLw<0.37 …(7−3)
  29. 請求項1から3のいずれか1項に記載のズームレンズを備えたことを特徴とする撮像装置。
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