JP6355331B2 - ズームレンズおよびこれを用いた撮像装置 - Google Patents

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Description

本発明はズームレンズおよびこれを用いた撮像装置に関し、例えばビデオカメラ、デジタルカメラ、TVカメラ、監視用カメラ、銀塩写真用カメラなどに好適なものである。
近年、固体撮像素子を用いた撮像装置においては、撮像装置の高機能化とともに、装置全体の小型化がなされている。それに伴い、これらに用いる撮影光学系として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、しかも全系が小型なズームレンズが強く要求されている。
このような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、正の屈折力の第1レンズ群乃至第4レンズ群よりなり、各レンズ群を移動させてズーミングを行った4群ズームレンズが知られている(特許文献1,2)。
特許文献1では第2レンズ群を3つのレンズ、第3レンズ群を3つのレンズより構成したズーム比21、広角端の撮影画角80〜85度程度のズームレンズを開示している。特許文献2では第2レンズ群を3つのレンズ、第3レンズ群を4つのレンズより構成したズーム比17.8、広角端の撮影画角90度程度のズームレンズを開示している。
特開2009−098449号公報 特開2012−048033号公報
一般にズームレンズを小型化するためには、ズームレンズを構成する各レンズ群の屈折力を強めつつ、ズーミングに伴う各レンズ群の移動量を少なくし、かつ各レンズ群のレンズ枚数を削減するのが良い。しかしながら、このようにしたズームレンズはズーミングに伴う収差変動が増大し、全ズーム範囲にわたり、また画面全体にわたり高い光学性能を得るのが大変難しくなってくる。
このため、高い光学性能を維持しつつ、高ズーム比化と全系の小型化を図るためには、ズームレンズを構成する各レンズ群の変倍分担と屈折力(光学的パワー=焦点距離の逆数)そしてレンズ構成等を適切に設定することが重要となる。
例えば前述した4群ズームレンズではズーミングの際に移動する各レンズ群の屈折力やレンズ構成等を適切に設定することが重要となってくる。特に第3レンズ群のレンズ構成や広角端と望遠端における第3レンズ群の結像倍率(横倍率)等を適切に設定することが重要になってくる。これらの構成が不適切であると、高ズーム比を確保しつつ、高い光学性能を有した小型のズームレンズを得るのが困難になってくる。
特許文献1,2では、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レンズ群の間隔を大きく広げることで高ズーム比化を図っている。しかしながら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レンズ群の移動量が増大し、望遠端において全系が大型化する傾向があった。
本発明は、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小型の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、物体側より像側へ順に配置された、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、正の屈折力の第4レンズ群より構成され、広角端から望遠端へのズーミングに際して各レンズ群が移動し、隣り合うレンズ群の間隔が変化するズームレンズにおいて、
前記第1レンズ群は3枚以下のレンズより構成され、前記第2レンズ群は4枚以下のレンズより構成され、前記第3レンズ群は負レンズを含む4枚以下のレンズより構成され、前記第4レンズ群は2枚以下のレンズより構成され、
広角端における前記第3レンズ群の横倍率をβ3w、望遠端における前記第3レンズ群の横倍率をβ3t、前記第3レンズ群の焦点距離をf3、望遠端における全系の焦点距離をft、前記負レンズの材料の屈折率をN3nとするとき、
2.65<β3t/β3w<10.00
0.05<f3/ft<0.14
1.950<N3n<2.500
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、物体側より像側へ順に配置された、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、正の屈折力の第4レンズ群より構成され、広角端から望遠端へのズーミングに際し、前記第1レンズ群は像側へ凸状の軌跡で移動し、前記第2レンズ群は物体側へ移動し、前記第3レンズ群は物体側へ移動し、前記第4レンズ群は物体側に凸状の軌跡で移動し、隣り合うレンズ群の間隔が変化するズームレンズにおいて、
前記第1レンズ群は3枚以下のレンズより構成され、前記第2レンズ群は4枚以下のレンズより構成され、前記第3レンズ群は4枚以下のレンズより構成され、前記第4レンズ群は2枚以下のレンズより構成され、
広角端における前記第3レンズ群の横倍率をβ3w、望遠端における前記第3レンズ群の横倍率をβ3t、前記第3レンズ群の焦点距離をf3、望遠端における全系の焦点距離をftとするとき、
2.65<β3t/β3w<10.00
0.05<f3/ft<0.14
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、物体側より像側へ順に配置された、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、正の屈折力の第4レンズ群より構成され、広角端から望遠端へのズーミングに際して各レンズ群が移動し、隣り合うレンズ群の間隔が変化するズームレンズにおいて、
前記第1レンズ群は3枚以下のレンズより構成され、前記第2レンズ群は4枚以下のレンズより構成され、前記第3レンズ群は、物体側から像側へ順に配置された、正レンズ、正レンズと負レンズを接合した接合レンズより構成され、前記第4レンズ群は2枚以下のレンズより構成され、
広角端における前記第3レンズ群の横倍率をβ3w、望遠端における前記第3レンズ群の横倍率をβ3t、前記第3レンズ群の焦点距離をf3、望遠端における全系の焦点距離をftとするとき、
2.65<β3t/β3w<10.00
0.05<f3/ft<0.14
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、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小型のズームレンズが得られる。
本発明の数値実施例1のレンズ断面図 (A),(B),(C) 本発明の数値実施例1の広角端,中間のズーム位置,望遠端における収差図 本発明の数値実施例2のレンズ断面図 (A),(B),(C) 本発明の数値実施例2の広角端,中間のズーム位置,望遠端における収差図 本発明の数値実施例3のレンズ断面図 (A),(B),(C) 本発明の数値実施例3の広角端,中間のズーム位置,望遠端における収差図 本発明の数値実施例4のレンズ断面図 (A),(B),(C) 本発明の数値実施例4の広角端,中間のズーム位置,望遠端における収差図 本発明の数値実施例5のレンズ断面図 (A),(B),(C) 本発明の数値実施例5の広角端,中間のズーム位置,望遠端における収差図 本発明の数値実施例6のレンズ断面図 (A),(B),(C) 本発明の数値実施例6の広角端,中間のズーム位置,望遠端における収差図 本発明の光学機器の要部概略図
以下に本発明の好ましい実施形態を添付の図面に基いて詳細に説明する。本発明のズームレンズは、物体側より像側へ順に配置された、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、正の屈折力の第4レンズ群より構成されている。広角端から望遠端へのズーミングに際して、各レンズ群が移動し、隣り合うレンズ群の間隔が変化する。第1レンズ群は3以下のレンズより構成され、第2レンズ群は3以下のレンズより構成され、第3レンズ群は負レンズを含む4以下のレンズより構成され、第4レンズ群は2以下のレンズより構成されている。
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),(C)はそれぞれ実施例1のズームレンズの広角端、中間のズーム位置、望遠端(長焦点距離端)における収差図である。実施例1はズーム比17.0、開口比3.92〜7.10のズームレンズである。
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),(C)はそれぞれ実施例2のズームレンズの広角端、中間のズーム位置、望遠端における収差図である。実施例2はズーム比21.3、開口比3.23〜7.10のズームレンズである。
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),(C)はそれぞれ実施例3のズームレンズの広角端、中間のズーム位置、望遠端における収差図である。実施例3はズーム比23.1、開口比3.13〜7.10のズームレンズである。
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),(C)はそれぞれ実施例4のズームレンズの広角端、中間のズーム位置、望遠端における収差図である。実施例4はズーム比23.7、開口比3.11〜7.10のズームレンズである。
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),(C)はそれぞれ実施例5のズームレンズの広角端、中間のズーム位置、望遠端における収差図である。実施例5はズーム比22.2、開口比3.40〜7.10のズームレンズである。
図11は本発明の実施例6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12(A),(B),(C)はそれぞれ実施例6のズームレンズの広角端、中間のズーム位置、望遠端における収差図である。実施例6はズーム比18.7、開口比3.53〜7.10のズームレンズである。
図13は本発明のズームレンズを備えるカメラ(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ビデオカメラや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、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。
レンズ断面図において、L1は正の屈折力の第1レンズ群、L2は負の屈折力の第2レンズ群、L3は正の屈折力の第3レンズ群、L4は負の屈折力の第4レンズ群である。各実施例のズームレンズは4群ズームレンズである。レンズ断面図において、SPは開放Fナンバー(Fno)光束を決定(制限)する開口絞りの作用をするFナンバー決定部材(以下「開口絞り」と呼ぶ)である。開口絞りSPは、光軸方向において第3レンズ群L3の最も物体側のレンズ31の物体側頂点からレンズ31の物体側の面と外周部(コバ部)との交点までの間に配置されている。
Gは光学フィルタ、フェースプレート、水晶ローパスフィルタ、赤外カットフィルタ等に相当する光学ブロックである。IPは像面であり、ビデオカメラやデジタルスチルカメラの撮影光学系として使用する際にはCCDセンサやCMOSセンサ等の固体撮像素子(光電変換素子)の撮像面が置かれる。又、銀塩フィルム用カメラの撮影光学系として使用する際にはフィルム面に相当する感光面が置かれている。
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を示している。球面収差図において、実線のd−lineはd線、二点鎖線のg−lineはg線である。非点収差図において点線のΔMはメリディオナル像面、実線のΔSはサジタル像面である。倍率色収差はg線によって表している。ωは半画角(度)(撮影画角の半分の値)、FnoはFナンバーである。尚、以下の各実施例において広角端と望遠端は変倍用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。
各実施例では、広角端から望遠端へのズーミングに際して第1、第2、第3、第4レンズ群L1、L2、L3、L4は矢印のように移動している。具体的には、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L1は像側へ凸状の軌跡を描いて(非直線的に)移動する。第2レンズ群L2は像側へ、又は物体側へ移動する。第3レンズ群L3は物体側へ移動する。第4レンズ群L4は物体側へ凸状の軌跡を描いて移動する。フォーカシングは第1レンズ群L1又は第4レンズ群L4で行っている。
各実施例において、第1レンズ群L1が3枚以下のレンズを有し、第2レンズ群L2が4枚以下のレンズを有し、第3レンズ群L3が4枚以下のレンズを有し、第4レンズ群L4が2枚以下のレンズを有して構成されている。そして広角端における第3レンズ群L3の横倍率をβ3w、望遠端における第3レンズ群L3の横倍率をβ3t、第3レンズ群L3の焦点距離をf3、望遠端における全系の焦点距離をftとする。このとき、
2.65<β3t/β3w<10.00 ・・・(1)
0.05<f3/ft<0.14 ・・・(2)
なる条件式を満足する。
本発明のズームレンズでは、第3レンズ群L3の変倍比を高めることで、第1レンズ群L1と第2レンズ群L2の間隔を広げることで負担していた変倍分担を軽減し、ズーミングに際して第1レンズ群L1と第2レンズ群L2の移動量を短縮している。また、第3レンズ群L3の焦点距離(屈折力の逆数)を適切に設定することで、第3レンズ群L3のズーミングに際しての変倍比を高めた際の移動量を軽減し、望遠端におけるレンズ全長の小型化を図っている。
条件式(1)は、ズーミングに際しての第3レンズ群L3の変倍比(横倍率の比)を規定する。条件式(1)の上限を超えて、第3レンズ群L3の変倍比が大きくなり過ぎると、第3レンズ群L3より非点収差が多く発生し、ズーミングに際して非点収差の変動が増大し、ズーム全域で良好な光学性能を得るのが難しくなる。下限を超えて、第3レンズ群L3の変倍比が小さくなり過ぎると、高ズーム比化を図る際の第1レンズ群L1と第2レンズ群L2の変倍分担が大きくなる。このため、同じズーム比を維持しようとすると、望遠端におけるレンズ全長が長くなってくるので良くない。
条件式(2)は、第3レンズ群L3の焦点距離を規定する。条件式(3)の上限を超えると、第3レンズ群L3の変倍比を高める際に、第3レンズ群L3の移動量が大きくなり過ぎてくる。このときの第3レンズ群L3の移動スペースを確保しようとすると、レンズ全長が長くなってくる。下限を超えて、第3レンズ群L3の屈折力が強くなると、広角端において球面収差がアンダー方向に多く発生してくる。
上記の構成と、条件式(1)、(2)を満たすことによって高ズーム比化を図りつつ、望遠端におけるレンズ全長を短くし、かつズーム全域で高い解像力を得ている。なお更に好ましくは、条件式(1),(2)の数値範囲を以下の如く設定することが好ましい。
2.7<β3t/β3w<8.0 ・・・(1a)
0.050<f3/ft<0.135 ・・・(2a)
更に好ましくは、条件式(1a),(2a)の数値範囲を以下の如く設定することが好ましい。
2.75<β3t/β3w<6.00 ・・・(1b)
0.060<f3/ft<0.135 ・・・(2b)
以上のように各実施例によれば、4群構成のズームレンズにおいて、高ズーム比でありながらも、望遠端におけるレンズ全長が短く、高い解像力を有するズームレンズが得られる。
本発明のズームレンズにおいて、更に好ましくは次の条件式のうち1以上を満足するのが良い。第3レンズ群L3に含まれる負レンズの焦点距離(負レンズが他のレンズと接合されているときは分離し空気中に配置したときの焦点距離)をf3nとする。
第3レンズ群L3は、負レンズを有し、負レンズの材料の屈折率をN3nとする。第3レンズ群L3は、2枚以上の正レンズを有し、第3レンズ群L3に含まれる正レンズの焦点距離の平均値をf3paveとする。第3レンズ群L3は、2枚以上の正レンズを有し、第3レンズ群L3に含まれる正レンズの材料の屈折率の平均値をN3paveとする。
第1レンズ群L1の焦点距離をf1とする。第2レンズ群L2の焦点距離をf2、第4レンズ群L4の焦点距離をf4、広角端における全系の焦点距離をfwとする。このとき、次の条件式のうち1以上を満足するのが良い。
0.20<|f3n|/f3<0.55 ・・・(3)
1.950<N3n<2.500 ・・・(4)
0.50<f3pave/f3<1.55 ・・・(5)
1.690<N3pave<2.500 ・・・(6)
0.30<f1/ft<0.50 ・・・(7)
0.50<|f2|/fw<1.35 ・・・(8)
3.0<f4/fw<5.0 ・・・(9)
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)の上限を超えて、第3レンズ群L3の負レンズの屈折力が弱くなり過ぎると(負の屈折力の絶対値が小さくなると)、ズーム全域において像面彎曲が負の方向に増大してくる。下限を超えて、第3レンズ群L3の負レンズの屈折力が強くなり過ぎると、(負の屈折力の絶対値が大きくなると)第3レンズ群L3の正の屈折力が低下し、ズーミングに際して第3レンズ群L3の移動量が増大し、望遠端におけるレンズ全長が長くなってくる。
条件式(4)の上限を超えて負レンズの材料の屈折率が大きくなると、ペッツバール和が正方向に増加し、このときのペッツバール和をキャンセルする量が不足してしまい、ズーム全域で像面湾曲がアンダー方向に増大してくる。また下限を超えて負レンズの屈折率が小さくなると、負レンズのレンズ面の曲率がきつくなり過ぎてしまい、ズーム全域でコマ収差が増大し、コマ収差の補正が困難となる。
条件式(5)の上限を超えると、第3レンズ群L3に含まれる正レンズの屈折力が弱くなり過ぎてしまい、ズーミングに際して第3レンズ群L3の移動量が大きくなり、望遠端においてレンズ全長が長くなってくるので良くない。また下限を超えると、第3レンズ群L3に含まれる正レンズの屈折力が強まり過ぎてしまい、広角端においてアンダー方向に球面収差が増大し、この球面収差の補正が困難となる。
条件式(6)の上限を超えると、ペッツバール和が負の方向に増加し、このときのペッツバール和をキャンセルする量が不足してしまい、ズーム全域で像面湾曲がアンダー方向に増大し、この像面彎曲の補正が困難になる。下限を超えると、各正レンズのレンズ面の曲率がきつくなり、ズーム全域で球面収差がアンダー方向に増大し、この球面収差の補正が困難となる。
条件式(7)の上限を超えて、第1レンズ群L1の屈折力が弱まり過ぎると、高ズーム比化を図る際に第1レンズ群L1の移動量が大きくなる。この結果、望遠端におけるレンズ全長が増大してくる。また下限を超えて、第1レンズ群L1の屈折力が強まり過ぎると、望遠端において球面収差と像面湾曲がアンダー方向に増大し、球面収差と像面彎曲の補正が困難となる。
条件式(8)の上限を超えて、第2レンズ群L2の負の屈折力が弱まり過ぎると(負の屈折力の絶対値が小さくなると)高ズーム比化を図る際の第2レンズ群L2の移動量が大きくなり過ぎてくる。その結果、望遠端におけるレンズ全長が増大してくる。また下限を超えて、第2レンズ群L2の負の屈折力が強まり過ぎると(負の屈折力の絶対値が大きくなると)、広角端においてg線の倍率色収差がアンダー方向に増大し、このg線の倍率色収差の補正が困難となる。
条件式(9)の上限を超えて、第4レンズ群L4の正の屈折力が弱まり過ぎると、バックフォーカスが長くなり、レンズ全長が増大してくる。また下限を超えて、第4レンズ群L4の屈折力が強まり過ぎると、撮像面に入射する光線の入射角がズーミングによって大きく変動してしまうため、色シェーディングが増大してくる。更に好ましくは、条件式(3)乃至条件式(9)の数値範囲を以下の範囲に設定することが好ましい。
0.35<|f3n|/f3<0.55 ・・・(3a)
1.950<N3n<2.300 ・・・(4a)
0.600<f3pave/f3<1.540 ・・・(5a)
1.695<N3pave<2.300 ・・・(6a)
0.35<f1/ft<0.45 ・・・(7a)
0.6<|f2|/fw<1.3 ・・・(8a)
3.5<f4/fw<4.5 ・・・(9a)
以上のように各実施例によれば、レンズ構成枚数を少なくしつつ、各レンズ群の変倍比と屈折力を適切に設定することで、高ズーム比化を実現しながらも、望遠端におけるレンズ全長を短縮し、高い解像性能を有するズームレンズが得られる。
本発明のズームレンズを撮像素子を有する撮像装置に用いたときには、歪曲収差と倍率色収差を含んだ電気信号を画像処理によって補正するシステムと合わせて使用するのが良く、これによれば全ズーム領域でさらに高い性能を得るのが容易になる。
次に、本発明のズームレンズの各実施例について述べる。本発明の各実施例のズームレンズは、広角端から望遠端へズーミングに際して、各レンズ群が移動している。
具体的には、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L1は像側へ凸状の軌跡を描くように移動し、望遠端で広角端に比べて物体側に位置する。第2レンズ群L2は実施例1,2では像側へ移動し、実施例3乃至6では物体側へ移動する。第3レンズ群L3は、物体側へ移動する。第4レンズ群L4は物体側に凸状の軌跡を描くように移動する。このとき第4レンズ群L4は実施例1,3乃至6では広角端に比べて望遠端で物体側に位置する。実施例2では広角端に比べて望遠端で像側に位置する。
このとき、広角端に比べて望遠端において第1レンズ群L1と第2レンズ群L2の間隔、第3レンズ群L3と第4レンズ群L4の間隔が大きくなるように移動している。また第2レンズ群L2と第3レンズ群L3の間隔が小さくなるように移動している。
各実施例のズームレンズでは、第2レンズ群L2と第3レンズ群L3の間にFナンバー決定部材(開口絞り)SPを設けている。各実施例においてFナンバー決定部材SPは、変倍時第3レンズ群L3と一体(同じ軌跡)で移動する。このような構成とすることで、広角端およびその近傍のズーム位置における中間像高からの画面周辺での光量の急峻な落ちを改善している。尚、Fナンバー決定部材SPはズーミングに際して、第3レンズ群L3と独立に(異なった軌跡で)移動してもよい。
ズーミングに際しての変倍作用は、主に第1レンズ群L1から第3レンズ群L3の移動で実現している。変倍に伴うピント変動は主に第4レンズ群L4の移動で補正している。フォーカシングは第4レンズ群L4もしくは第1レンズ群L1を光軸方向に移動させて行っている。
各実施例のズームレンズでは各レンズ群の焦点距離(=屈折力の逆数)と変倍分担をバランス良く実現するために最大構成レンズ枚数を、第1レンズ群L1が3枚以下、第2レンズ群L2が4枚以下としている。また第3レンズ群L3が4枚以下、第4レンズ群が2枚以下としている。これにより高ズーム比化を実現しつつ、望遠端におけるレンズ全長の小型化を図っている。
以下、各実施例のレンズ群の構成について説明する。第1レンズ群L1は、物体側より像側へ順に配置された、負レンズ11と正レンズ12を接合した接合レンズ14、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズ13で構成している。このように構成することで、第1レンズ群L1の正の屈折力を接合レンズ14と正レンズ13とで分担し、第1レンズ群L1で発生する諸収差、特に望遠側における球面収差の発生を低減している。
実施例1から5において、第2レンズ群L2は物体側より像側へ順に配置された、屈折力の絶対値が物体側に比べ像側に強い凹面を像側に向けた負レンズ21、両凹形状の負レンズ22、物体側に凸面を向けた正レンズ23で構成している。このように構成することで、第2レンズ群L2の負の屈折力を2つの負レンズで分担し、第2レンズ群L2で発生する諸収差、特に、広角側における像面湾曲、望遠側における球面収差を良好に補正している。
実施例6において、第2レンズ群L2は物体側より像側へ順に配置された、負レンズ21、負レンズ22、負レンズ23、正レンズ24から構成される。このように構成することで、第2レンズ群L2の負の屈折力を3つの負レンズで分担し、第2レンズ群L2で発生する諸収差、特に、広角側における像面湾曲、望遠側における球面収差を良好に補正している。実施例1,2,6において第3レンズ群L3は、物体側より像側へ順に、物体側に凸面を向けた正レンズ31、物体側に凸面を向けた正レンズ32と像側に凹面を向けた負レンズ33を接合した接合レンズ34で構成している。
また、実施例3乃至5において第3レンズ群L3は、物体側より像側へ順に配置された、物体側に凸面を向けた正レンズ31、物体側に凸面を向けた正レンズ32と像側に凹面を向けた負レンズ33を接合した接合レンズ34、正レンズ35より構成している。実施例3乃至5では実施例1,2に比べて接合レンズ34の像側に、正レンズ35を配置して構成している。
このように構成することで、第3レンズ群L3の正の屈折力を2つの正レンズで分担し、第3レンズ群L3で発生する諸収差、特にズーム全域に渡り球面収差、コマ収差、軸上色収差等を良好に補正している。第4レンズ群L4は物体側より像側へ順に配置された、正レンズ41と負レンズ42を接合した接合レンズ43で構成している。接合レンズ43で構成することで、第4レンズ群L4の屈折力を強めた場合でもズーム全域にて倍率色収差を良好に補正するのを容易にしている。
なお各実施例では像ぶれ補正に際して任意のレンズ群を光軸に対して垂直な方向の成分を持つように移動させても良い。これによれば像ぶれ補正を良好に行うことができる。
次に本発明のズームレンズを撮影光学系として用いたデジタルカメラ(撮像装置)の実施形態について、図13を用いて説明する。
図13において、50はデジタルカメラ本体、51は上述の実施例のズームレンズによって構成された撮影光学系、52は撮影光学系51によって被写体像を受光するCCD等の撮像素子である。53は撮像素子52が受光した被写体像を記録する記録手段、54は不図示の表示素子に表示された被写体像を観察するための液晶表示パネルである。このように本発明のズームレンズをデジタルカメラやビデオカメラ等の撮像装置に適用することにより、小型で高い光学性能を有する撮像装置を実現している。本発明のズームレンズはミラーレスの一眼レフカメラにも同様に適用することができる。
次に本発明の実施例1乃至6に各々対応する数値実施例1乃至6を示す。各数値実施例においてiは物体側からの光学面の順序を示す。riは第i番目の光学面(第i面)の曲率半径、diは第i面と第i+1面との間の間隔、ndiとνdiはそれぞれd線に対する第i番目の光学部材の材料の屈折率とアッベ数を示す。
数値実施例1乃至5におけるd12の値及び数値実施例6におけるd14の値がマイナスとなっているがこれは物体側から像側へ順に開口絞りSP、第3レンズ群L3と数えたためである。またkを離心率A4、A6、A8、A10を非球面係数、光軸からの高さhの位置での光軸方向の変位を面頂点を基準にしてxとするとき、非球面形状は、
x=(h2/R)/[1+[1−(1+k)(h/R)21/2]+A4h4+A6h6+A8h8+A10h10
で表示される。
但しRは近軸曲率半径である。また例えば「E−Z」の表示は「10-Z」を意味する。数値実施例において最後の2つの面は、フィルター、フェースプレート等の光学ブロックの面である。各実施例において、バックフォーカス(BF)はレンズ最終面から近軸像面までの距離を空気換算長により表したものである。レンズ全長は最も物体側のレンズ面から最終レンズ面までの距離にバックフォーカスを加えたものである。また、各数値実施例における上述した条件式との対応を表1に示す。
[数値実施例1]
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd
1 38.571 0.82 2.00100 29.1
2 21.791 3.50 1.49700 81.5
3 409.083 0.05
4 22.576 2.90 1.71300 53.9
5 153.948 (可変)
6* 269.023 0.40 1.85135 40.1
7* 6.049 2.80
8 -16.326 0.30 1.83481 42.7
9 16.326 0.17
10 11.471 1.40 1.95906 17.5
11 126.251 (可変)
12(絞り) ∞ -0.20
13* 7.247 1.60 1.80610 40.7
14* -18.505 0.05
15 5.027 1.40 1.59282 68.6
16 32.322 0.30 2.00069 25.5
17 3.749 (可変)
18 11.933 2.35 1.63854 55.4
19 -46.451 0.40 1.92286 18.9
20 -125.623 (可変)
21 ∞ 0.80 1.51633 64.1
22 ∞ 0.94
像面 ∞
非球面データ
第6面
K =-4.98796e+003 A 4=-3.44592e-005 A 6= 8.97220e-006
A 8=-1.74458e-007 A10= 8.04728e-010

第7面
K = 3.33333e-001 A 4=-2.50036e-004 A 6= 3.67516e-005
A 8=-1.84990e-006 A10= 8.76148e-008

第13面
K = 1.20904e+000 A 4=-1.42435e-003 A 6=-2.45519e-005
A 8=-6.59501e-006 A10=-9.74137e-007

第14面
K = 2.48242e+001 A 4=-2.09231e-004 A 6= 3.82963e-005
A 8=-1.48471e-005

各種データ
ズーム比 17.04
広角 中間 望遠
焦点距離 4.63 20.58 78.97
Fナンバー 3.92 5.39 7.10
半画角(度) 35.40 10.66 2.75
BF 3.48 11.36 4.04
像高 3.29 3.88 3.80
レンズ全長 46.14 54.66 65.68

d 5 0.47 13.16 22.04
d11 16.24 4.22 0.50
d17 7.71 7.69 20.86
d20 2.01 9.89 2.57

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 34.96
2 6 -5.88
3 12 10.38
4 18 18.33
[数値実施例2]
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd
1 40.461 0.82 1.85478 24.8
2 22.944 3.60 1.49700 81.5
3 254.593 0.05
4 23.445 2.90 1.77250 49.6
5 90.522 (可変)
6* 419.262 0.40 1.85135 40.1
7* 5.820 2.90
8 -17.299 0.30 1.80400 46.6
9 17.299 0.17
10 11.783 1.40 1.95906 17.5
11 84.857 (可変)
12(絞り) ∞ -0.20
13* 6.536 1.60 1.76802 49.2
14* -29.454 0.05
15 6.013 1.40 1.71300 53.9
16 15.587 0.30 2.00069 25.5
17 4.008 (可変)
18 11.730 2.35 1.63854 55.4
19 -13.615 0.40 1.85026 32.3
20 -76.480 (可変)
21 ∞ 0.50 1.51633 64.1
22 ∞ 0.24
像面 ∞
非球面データ
第6面
K = 5.34263e+003 A 4=-2.06480e-005 A 6= 5.25368e-007
A 8= 6.34498e-008 A10=-2.15677e-009

第7面
K = 4.17379e-002 A 4=-2.64028e-005 A 6= 1.12311e-005
A 8= 1.28046e-007 A10= 6.42672e-009

第13面
K =-4.17957e-001 A 4=-2.59838e-004 A 6= 2.92481e-005
A 8=-4.08923e-007 A10= 1.14646e-008

第14面
K =-2.80658e+000 A 4= 1.00177e-004 A 6= 4.37570e-005
A 8=-1.42559e-006

各種データ
ズーム比 21.30
広角 中間 望遠
焦点距離 4.60 18.41 98.00
Fナンバー 3.23 4.03 7.10
半画角(度) 35.61 11.89 2.22
BF 2.62 10.36 1.07
像高 3.29 3.88 3.80
レンズ全長 47.58 53.38 68.71

d 5 0.93 13.67 22.36
d11 16.88 5.02 0.43
d17 8.71 5.88 26.42
d20 2.05 9.79 0.50

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 35.56
2 6 -5.76
3 12 10.30
4 18 19.90
[数値実施例3]
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd
1 55.002 0.82 1.85478 24.8
2 29.876 3.60 1.49700 81.5
3 -334.698 0.05
4 26.982 2.90 1.71300 53.9
5 106.737 (可変)
6* -1094.207 0.40 1.85135 40.1
7* 6.594 2.40
8 -13.000 0.30 1.77250 49.6
9 13.000 0.17
10 10.759 1.40 1.95906 17.5
11 85.092 (可変)
12(絞り) ∞ -0.20
13* 6.278 1.60 1.69350 53.2
14* -44.532 0.05
15 5.782 1.40 1.60311 60.6
16 30.003 0.30 2.00100 29.1
17 4.300 0.50
18 24.279 1.00 1.88300 40.8
19 -1641.733 (可変)
20 14.915 2.80 1.77250 49.6
21 -23.489 0.40 1.92286 18.9
22 -74.700 (可変)
23 ∞ 0.80 1.51633 64.1
24 ∞ 0.90
像面 ∞
非球面データ
第6面
K =-1.39705e+004 A 4=-4.95556e-005 A 6=-2.50476e-006
A 8= 2.02767e-007 A10=-3.64046e-009

第7面
K = 1.26654e-001 A 4=-3.53172e-005 A 6= 1.92356e-005
A 8=-1.37625e-006 A10= 6.70369e-008

第13面
K =-3.51671e-001 A 4=-2.41334e-004 A 6= 5.98944e-006
A 8=-1.19893e-006 A10= 1.99390e-008

第14面
K = 4.98579e+000 A 4= 4.10472e-005 A 6= 1.69715e-006
A 8=-6.96534e-007

各種データ
ズーム比 23.13
広角 中間 望遠
焦点距離 4.63 20.90 107.00
Fナンバー 3.13 4.24 7.10
半画角(度) 33.65 10.51 2.03
BF 4.30 13.12 6.26
像高 3.08 3.88 3.80
レンズ全長 46.77 60.16 87.13

d 5 0.89 16.12 26.60
d11 14.64 3.69 0.48
d19 7.04 7.35 33.89
d22 2.87 11.69 4.83

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 40.17
2 6 -5.54
3 12 10.56
4 20 17.50
[数値実施例4]
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd
1 54.692 0.82 1.85478 24.8
2 29.862 3.60 1.49700 81.5
3 -318.141 0.05
4 26.991 2.90 1.71300 53.9
5 105.366 (可変)
6* -590.002 0.40 1.85135 40.1
7* 6.604 2.40
8 -13.000 0.30 1.77250 49.6
9 13.000 0.17
10 10.740 1.40 1.95906 17.5
11 79.954 (可変)
12(絞り) ∞ -0.20
13* 6.255 1.60 1.69350 53.2
14* -43.194 0.05
15 5.805 1.40 1.60311 60.6
16 28.065 0.30 2.00100 29.1
17 4.300 0.50
18 24.758 1.00 1.88300 40.8
19 1095.879 (可変)
20 14.970 2.80 1.77250 49.6
21 -23.727 0.40 1.92286 18.9
22 -73.845 (可変)
23 ∞ 0.80 1.51633 64.1
24 ∞ 0.91
像面 ∞
非球面データ
第6面
K = 5.57886e+003 A 4=-8.88296e-005 A 6=-1.90185e-006
A 8= 2.67477e-007 A10=-5.05020e-009

第7面
K = 8.84203e-002 A 4=-7.78893e-005 A 6= 2.12481e-005
A 8=-1.56802e-006 A10= 8.39696e-008

第13面
K =-3.20690e-001 A 4=-2.28541e-004 A 6= 1.05204e-005
A 8=-6.69298e-007 A10= 5.79791e-008

第14面
K =-1.43667e+001 A 4= 7.08432e-005 A 6= 6.75386e-006
A 8= 3.44794e-007

各種データ
ズーム比 23.73
広角 中間 望遠
焦点距離 4.63 21.13 110.00
Fナンバー 3.11 4.21 7.10
半画角(度) 33.60 10.39 1.98
BF 4.22 13.27 6.35
像高 3.08 3.88 3.80
レンズ全長 47.03 60.55 87.99

d 5 0.94 16.20 26.62
d11 14.75 3.73 0.48
d19 7.22 7.46 34.65
d22 2.78 11.83 4.91

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 40.07
2 6 -5.50
3 12 10.56
4 20 17.50
[数値実施例5]
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd
1 54.206 0.82 1.85478 24.8
2 29.470 3.60 1.49700 81.5
3 -645.372 0.05
4 27.731 2.90 1.71300 53.9
5 128.042 (可変)
6* -391.885 0.40 1.85135 40.1
7* 6.672 2.08
8 -13.000 0.30 1.77250 49.6
9 13.000 0.17
10 10.234 1.40 1.95906 17.5
11 63.213 (可変)
12(絞り) ∞ -0.20
13* 5.750 1.60 1.69350 53.2
14* -44.565 0.05
15 6.656 1.40 1.60311 60.6
16 158.946 0.30 2.00100 29.1
17 4.300 0.50
18 11.565 1.00 1.91082 35.3
19 40.961 (可変)
20 13.827 2.80 1.77250 49.6
21 -32.346 0.40 1.92286 18.9
22 -211.750 (可変)
23 ∞ 0.80 1.51633 64.1
24 ∞ 0.90
像面 ∞
非球面データ
第6面
K = 3.14733e+003 A 4=-3.99973e-005 A 6=-1.03888e-007
A 8= 1.75141e-007 A10=-4.16277e-009

第7面
K = 7.21190e-001 A 4=-1.57580e-004 A 6= 6.67071e-006
A 8=-4.34025e-007 A10= 3.41279e-008

第13面
K =-3.56960e-001 A 4=-2.76368e-004 A 6= 5.94185e-006
A 8=-5.23976e-007 A10=-3.97152e-008

第14面
K = 4.38280e+001 A 4= 4.41443e-005 A 6= 1.38683e-005
A 8=-1.28696e-006

各種データ
ズーム比 22.20
広角 中間 望遠
焦点距離 4.50 19.70 100.00
Fナンバー 3.40 4.62 7.10
半画角(度) 34.36 11.13 2.18
BF 3.56 12.03 4.28
像高 3.08 3.88 3.80
レンズ全長 45.54 57.28 77.76

d 5 0.73 15.85 27.33
d11 14.72 3.86 0.47
d19 6.95 5.96 26.10
d22 2.13 10.60 2.85

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 40.70
2 6 -5.61
3 12 10.10
4 20 18.00
[数値実施例6]
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd
1 47.703 0.82 1.85478 24.8
2 24.829 3.60 1.49700 81.5
3 3256.582 0.05
4 24.063 2.90 1.77250 49.6
5 100.673 (可変)
6* 399.368 0.40 1.85135 40.1
7* 6.096 2.90
8 -16.292 0.30 1.80400 46.6
9 ∞ 0.20
10 17.024 0.30 1.80400 46.6
11 8.821 0.17
12 8.485 1.40 1.95906 17.5
13 21.596 (可変)
14(絞り) ∞ -0.20
15* 6.582 1.60 1.76802 49.2
16* -28.693 0.05
17 6.200 1.40 1.71300 53.9
18 18.070 0.30 2.00069 25.5
19 4.133 (可変)
20 12.479 2.60 1.63854 55.4
21 -11.039 0.40 1.85026 32.3
22 -55.083 (可変)
23 ∞ 0.80 1.51633 64.1
24 ∞ 0.78
像面 ∞
非球面データ
第6面
K = 4.74145e+003 A 4=-4.72041e-005 A 6= 5.42535e-006 A 8=-6.94159e-008 A10=-9.97289e-010

第7面
K = 2.29998e-001 A 4=-1.12692e-004 A 6=-4.94748e-007 A 8= 1.37221e-006 A10=-2.97801e-008

第15面
K =-3.45690e-001 A 4=-2.01393e-004 A 6= 1.58506e-005 A 8=-1.92140e-007 A10= 8.47030e-008

第16面
K =-1.51399e+001 A 4= 1.44040e-004 A 6= 3.12039e-005 A 8=-2.25001e-006 A10= 2.17456e-007

各種データ
ズーム比 18.68
広角 中間 望遠
焦点距離 4.70 51.01 87.77
Fナンバー 3.53 4.73 7.10
半画角(度) 35.03 4.34 2.48
像高 3.29 3.88 3.80
レンズ全長 48.64 61.91 69.77
BF 2.65 8.40 2.91

d 5 0.93 21.74 22.36
d13 16.88 1.43 0.43
d19 8.71 10.88 24.61
d22 1.35 7.10 1.61

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 35.80
2 6 -5.86
3 14 10.42
4 20 21.00


L1 第1レンズ群 L2 第2レンズ群 L3 第3レンズ群
L4 第4レンズ群

Claims (18)

  1. 物体側より像側へ順に配置された、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、正の屈折力の第4レンズ群より構成され、広角端から望遠端へのズーミングに際して各レンズ群が移動し、隣り合うレンズ群の間隔が変化するズームレンズにおいて、
    前記第1レンズ群は3枚以下のレンズより構成され、前記第2レンズ群は4枚以下のレンズより構成され、前記第3レンズ群は負レンズを含む4枚以下のレンズより構成され、前記第4レンズ群は2枚以下のレンズより構成され、
    広角端における前記第3レンズ群の横倍率をβ3w、望遠端における前記第3レンズ群の横倍率をβ3t、前記第3レンズ群の焦点距離をf3、望遠端における全系の焦点距離をft、前記負レンズの材料の屈折率をN3nとするとき、
    2.65<β3t/β3w<10.00
    0.05<f3/ft<0.14
    1.950<N3n<2.500
    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. 記負レンズの焦点距離をf3nとするとき、
    0.20<|f3n|/f3<0.55
    なる条件式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。
  3. 前記第3レンズ群は、2枚以上の正レンズを有し、前記第3レンズ群に含まれる正レンズの焦点距離の平均値をf3paveとするとき、
    0.50<f3pave/f3<1.55
    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. 前記第3レンズ群は、2枚以上の正レンズを有し、前記第3レンズ群に含まれる正レンズの材料の屈折率の平均値をN3paveとするとき、
    1.690<N3pave<2.500
    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。
  5. 前記第1レンズ群の焦点距離をf1とするとき、
    0.30<f1/ft<0.50
    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。
  6. 前記第2レンズ群の焦点距離をf2、広角端における全系の焦点距離をfwとするとき、
    0.50<|f2|/fw<1.35
    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4レンズ群の焦点距離をf4、広角端における全系の焦点距離をfwとするとき、
    3.0<f4/fw<5.0
    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。
  8. 広角端から望遠端へのズーミングに際し、前記第1レンズ群は像側へ凸状の軌跡で移動し、前記第2レンズ群は像側へ移動し、前記第3レンズ群は物体側へ移動し、前記第4レンズ群は物体側に凸状の軌跡で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。
  9. 広角端から望遠端へのズーミングに際し、前記第1レンズ群は像側へ凸状の軌跡で移動し、前記第2レンズ群は物体側へ移動し、前記第3レンズ群は物体側へ移動し、前記第4レンズ群は物体側に凸状の軌跡で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。
  10. 前記第3レンズ群は、物体側から像側へ順に配置された、正レンズ、正レンズと負レンズを接合した接合レンズより構成され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。
  11. 前記第3レンズ群は、物体側から像側へ順に配置された、正レンズ、正レンズと負レンズを接合した接合レンズ、正レンズより構成され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。
  12. 前記第2レンズ群は、物体側より像側へ順に配置された、負レンズ、負レンズ、正レンズより構成され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。
  13. 前記第2レンズ群は、物体側より像側へ順に配置された、負レンズ、負レンズ、負レンズ、正レンズより構成され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。
  14. 前記第4レンズ群は、正レンズと負レンズを接合した接合レンズより構成されることを特徴とする請求項1乃至13のいずれか1項に記載のズームレンズ。
  15. 前記第1レンズ群は、物体側から像側へ順に配置された、負レンズと正レンズを接合した接合レンズ、正レンズより構成されることを特徴とする請求項1乃至13のいずれか1項に記載のズームレンズ。
  16. 物体側より像側へ順に配置された、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、正の屈折力の第4レンズ群より構成され、広角端から望遠端へのズーミングに際し、前記第1レンズ群は像側へ凸状の軌跡で移動し、前記第2レンズ群は物体側へ移動し、前記第3レンズ群は物体側へ移動し、前記第4レンズ群は物体側に凸状の軌跡で移動し、隣り合うレンズ群の間隔が変化するズームレンズにおいて、
    前記第1レンズ群は3枚以下のレンズより構成され、前記第2レンズ群は4枚以下のレンズより構成され、前記第3レンズ群は4枚以下のレンズより構成され、前記第4レンズ群は2枚以下のレンズより構成され、
    広角端における前記第3レンズ群の横倍率をβ3w、望遠端における前記第3レンズ群の横倍率をβ3t、前記第3レンズ群の焦点距離をf3、望遠端における全系の焦点距離をftとするとき、
    2.65<β3t/β3w<10.00
    0.05<f3/ft<0.14
    なる条件式を満足することを特徴とするズームレンズ。
  17. 物体側より像側へ順に配置された、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、正の屈折力の第4レンズ群より構成され、広角端から望遠端へのズーミングに際して各レンズ群が移動し、隣り合うレンズ群の間隔が変化するズームレンズにおいて、
    前記第1レンズ群は3枚以下のレンズより構成され、前記第2レンズ群は4枚以下のレンズより構成され、前記第3レンズ群は、物体側から像側へ順に配置された、正レンズ、正レンズと負レンズを接合した接合レンズより構成され、前記第4レンズ群は2枚以下のレンズより構成され、
    広角端における前記第3レンズ群の横倍率をβ3w、望遠端における前記第3レンズ群の横倍率をβ3t、前記第3レンズ群の焦点距離をf3、望遠端における全系の焦点距離をftとするとき、
    2.65<β3t/β3w<10.00
    0.05<f3/ft<0.14
    なる条件式を満足することを特徴とするズームレンズ。
  18. 請求項1乃至17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受光される像を受光する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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