JP6390147B2 - 超広角ズームレンズ - Google Patents
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Description
本発明は、スチルカメラ、ビデオカメラ等の撮像装置に用いる撮影レンズに好適な光学系に関し、オートフォーカスカメラに適したインナーフォーカス方式を採用し、またフォーカスレンズ群を光軸に沿う方向への微少な振動（ウオブリング）させた際の像高変化率が小さく、広角端での撮影画角が１２０度以上と広画角なズームレンズに関するものである。
ズームレンズのフォーカス方式は、物体側の第１群をそのまま繰出すフロントフォーカス方式が一般的である。しかしＡＦ化の要請から、第１群以外の比較的軽量なレンズ群でフォーカスを行うインナーフォーカス方式が望まれていた。このインナーフォーカス方式については近年数多く提案されているが、有限距離におけるズーミング時のピントずれを防ぐために補正カムを必要とし、機構が複雑になる問題を抱えていた。第１群以外のレンズ群でフォーカスを行うインナーフォーカス方式を採用した技術として特許文献１、２、３、４が開示されている。
負の屈折力のレンズ群が先行するズームタイプは、広角ズームや超広角ズームに適したタイプである。しかし、第１レンズ群でフォーカスすることが多く、フォーカス群が重いためＡＦに支障をきたしていた。
また、第１レンズ群の内部をフォーカスさせることにより、若干量の重量軽減を図っているものも見受けられるが、十分な軽量化はなされていない。このため、アクチュエータの縮小化や応答性・リアルタイム性の問題等を改善させるため、さらなるフォーカス群の重量軽減が必要とされていた。
また、近年台頭してきたミラーレス一眼カメラのオートフォーカスのように、フォーカスレンズ群を光軸に沿う方向へ微少な振動（ウオブリング）をさせ続けることで、常にフォーカス駆動方向を判断し続ける形式のインナーフォーカス方式が開発されてきた。その際、ウオブリング時の像高変化率が大きいと、鑑賞者が画面に映る被写体の倍率変動を認識し、目障りに感じてしまう。そのためフォーカス変化に対して像高変化率が小さいフォーカス形式が望まれていた。
ここで、所定の物体高を与えて、その物体に対応する合焦状態での像高をｙ、撮影距離と物体高とを変えずにフォーカスレンズ群を移動させて、ガウス像面が合焦状態の位置から光軸方向への移動をΔｓとするとΔｓ＝±０．０８ｍｍだけ移動した場合の像高をｙ′とする。Δｓ＝±０．０８ｍｍは、最小錯乱円の直径を０．０１ｍｍ、Ｆ値をＦ８とした場合の片側焦点深度に相当する。ここでは、次式で定義されるηを像高変化率と呼ぶことにする。
η＝（ｙ′−ｙ）／ｙ 参考式（１）
η＝（ｙ′−ｙ）／ｙ 参考式（１）
また、像高変化率ηの目標値に関しては、特開２００９−１２２６２０に以下の記述があり、本件発明はこの記述を参考に像高変化率ηの目標設定を行った。上記ガウス像面の移動量をΔｓとした時、段落［００６０］、［００６２］にて
「ここで、次のようにＥを定義する。
Ｅ＝η／Δｓ
種々の実験を行い、一般的な条件下で像高変化が目立たない条件は、
｜Ｅ｜＜１／８
であり、最も厳しい条件下で像高変化が目立たない条件は、
｜Ｅ｜＜１／８０
であることがわかった。」
と開示しており、この記述からすると、Δｓ＝０．０８とした時の像高変化率ηの許容は、
｜η｜＝Ｅ×Δｓ
より、最も厳しい条件下で像高変化が目立たない条件は、
｜η｜＜０．００１（０．１％）
となり、本件発明はこの記述を参考に像高変化率ηの目標設定を行った。
「ここで、次のようにＥを定義する。
Ｅ＝η／Δｓ
種々の実験を行い、一般的な条件下で像高変化が目立たない条件は、
｜Ｅ｜＜１／８
であり、最も厳しい条件下で像高変化が目立たない条件は、
｜Ｅ｜＜１／８０
であることがわかった。」
と開示しており、この記述からすると、Δｓ＝０．０８とした時の像高変化率ηの許容は、
｜η｜＝Ｅ×Δｓ
より、最も厳しい条件下で像高変化が目立たない条件は、
｜η｜＜０．００１（０．１％）
となり、本件発明はこの記述を参考に像高変化率ηの目標設定を行った。
特許文献１で開示されているズームレンズは、負の屈折力の第１群と正の屈折力の第２群より成り、双方のレンズ群を移動させて変倍を行う２群ズームレンズにおいて第１群を負の屈折力の２つのレンズ群に分け、このうち像面側の小型軽量の負の屈折力の第１２群を光軸上移動させてフォーカスを行うことにより、合焦操作の高速化を容易にした、広角端の撮影面角が約１１３度と広画角なズームレンズを達成するとされるが、フォーカス群は複数のレンズで構成される、全体として負の屈折力を持つレンズ群であるため、フォーカスレンズ群の重量軽減が十分ではない。
また、特許文献１の実施例１の広角端では、先に示した像高変化率ηの値は、最大像高２１．６３で０．５１％と大きく、さらに広角端の撮影画角が１１３度程しかない。
また、特許文献２で開示されているズームレンズは、物体側より順に負の屈折力の第１群、負の屈折力の第２群、そして正の屈折力の第３群の３つのレンズ群を有し、フォーカス群は小型軽量の第２群で行うことで、オートフォーカスを容易にしているが、この技術も特許文献１と同様にフォーカス群は複数のレンズで構成される全体として負の屈折力を持つレンズ群であるため、フォーカスレンズ群の重量軽減が十分ではない。
また、特許文献２の実施例１では、広角端での像高変化率ηは、最大像高２１．６３で０．２０％と大きく、さらに広角端の撮影画角が９３度程しかない。
さらに、特許文献３で開示されているズームレンズは、物体側から順に負負正正の４群で構成し、物体距離無限遠から近距離物体へフォーカシングする際、第３レンズ群Ｌ３が像面方向へ移動し、第３群のパワー、および第３、４群の倍率を適切に設定することで、インナーフォーカスに最適な広画角なズームレンズを得ることができるが、広角端の撮影画角が７８度程しかなく、撮影画角が十分ではない。
また、特許文献４で開示されているレンズは、物体側より順に、負の屈折力の第１レンズ群Ｇ１、正の屈折力の第２レンズ群Ｇ２からなり、第１レンズ群Ｇ１は、負の屈折力の第１Ａレンズ群Ｇ１Ａ、負の屈折力の第１Ｂレンズ群Ｇ１Ｂで構成され、フォーカシングの際、第１Ｂレンズ群Ｇ１Ｂを物体側に移動させ、所定の条件式を満足させることにより、撮影画角が１２０度を超える超広角レンズ系でありながら、バックフォーカスが長く、イメージサークルが大きな３５ｍｍフォーマットの交換レンズに適した、フォーカシングによる収差変動が少なく、高性能な超広角レンズ系を提供している。
しかしこの技術も特許文献１、２と同様にフォーカス群は複数のレンズで構成される全体として負の屈折力を持つレンズ群であるため、フォーカスレンズ群の重量軽減が十分ではない。
特許文献４の実施例１は単焦点レンズであるが、像高変化率ηは最大像高２１．６３で−０．３７％と大きい。
また、特許文献４のズームレンズである実施例２では、広角端での像高変化率ηは、最大像高２１．６３で−０．７％とさらに大きい課題がある。
本発明は上述した従来技術の課題に対してなされたものであり、パワー配置を適切に設定することによりフォーカスレンズ群を軽量化し、像高変化率の小さいインナーフォーカスに最適な、画角が１２０度を超える広画角なズームレンズの提供を目的とする。
上記課題を解決するために第１の発明の超広角ズームレンズでは、物体側より順に負パワーの第１レンズ群Ｇ１、負パワーの第２レンズ群Ｇ２、正パワーの単レンズからなる第３レンズ群Ｇ３、正パワーの第４レンズ群Ｇ４、正パワーの第５レンズ群Ｇ５、正パワーの第６レンズ群Ｇ６で構成し、物体側無限遠から近距離物体へフォーカシングする際、第３レンズ群Ｇ３が像面方向へ移動し、変倍する際、少なくとも、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４、第４レンズ群Ｇ４と第５レンズ群Ｇ５、及び、第５レンズ群Ｇ５と第６レンズ群Ｇ６の各レンズ群の成すレンズ群間隔が変化し、以下の条件を満足することとした。
（１）１０．０＜ｆ３／ｆｗ＜４０．０
（２）１．０＜１／（ＭＲＴ＾２×（Ｍ３Ｔ＾２−１））
ただし、
ｆｗ：ワイド端無限遠時の焦点距離
ｆ３：第３レンズ群の焦点距離
Ｍ３Ｔ：物体距離無限遠時の望遠端の第３レンズ群の倍率負担
ＭＲＴ：物体距離無限遠時の望遠端の第４レンズ群から第６レンズ群までの合成倍率負担
（１）１０．０＜ｆ３／ｆｗ＜４０．０
（２）１．０＜１／（ＭＲＴ＾２×（Ｍ３Ｔ＾２−１））
ただし、
ｆｗ：ワイド端無限遠時の焦点距離
ｆ３：第３レンズ群の焦点距離
Ｍ３Ｔ：物体距離無限遠時の望遠端の第３レンズ群の倍率負担
ＭＲＴ：物体距離無限遠時の望遠端の第４レンズ群から第６レンズ群までの合成倍率負担
また、第２の発明の超広角ズームレンズでは、第１の発明においてさらに、第３レンズ群Ｇ３の物体側の面を基準とし、広角端の第３レンズ群Ｇ３から絞りの前までの面の合成光学系による絞りの像位置をＦｃＥｎｔｐとした時、以下の条件を満足することとした。
（３）０．１＜ＦｃＥｎｔｐ／ｆ３＜０．５
（４）２．５＜ＦｃＥｎｔｐ／ｆｗ
（３）０．１＜ＦｃＥｎｔｐ／ｆ３＜０．５
（４）２．５＜ＦｃＥｎｔｐ／ｆｗ
また、第２の発明の超広角ズームレンズでは、第１乃至第２の発明においてさらに、変倍時において第１レンズ群Ｇ１が像面に対し固定であることとした。
本発明によれば、パワー配置を適切に設定することによりフォーカスレンズ群を軽量化し、像高変化率の小さいインナーフォーカスに最適な、画角が１２０度を超える広画角なズームレンズの提供することができる。
本発明に係る超広角ズームレンズは、物体側より順に負パワーの第１レンズ群Ｇ１、負パワーの第２レンズ群Ｇ２、正パワーの単レンズからなる第３レンズ群Ｇ３、正パワーの第４レンズ群Ｇ４、正パワーの第５レンズ群Ｇ５、正パワーの第６レンズ群Ｇ６で構成され、物体側無限遠から近距離物体へフォーカシングする際、第３レンズ群Ｇ３が像面方向へ移動する構成となっている。
本実施形態に係る超広角ズームレンズでは、物体側無限遠から近距離物体へフォーカシングする際、単レンズである第３レンズ群Ｇ３が像面方向へ移動することで、フォーカシングに係るアクチュエータへの負荷が少なく、高速なフォーカシング動作を実現し、またフォーカシングによる像高変動を微小にすることができる。また、第３レンズ群Ｇ３を正パワーの単レンズにすることにより、フォーカシングに係るアクチュエータを小型にすることができ、全体の光学系をコンパクトにすることが可能となる。
また、高速な合焦動作、光学系の小型化を実現するため、ワイド端無限遠時の焦点距離をｆｗ、第３レンズ群の焦点距離をｆ３とした時、以下の条件式を満足することを特徴とする。
（１）１０．０＜ｆ３／ｆｗ＜４０．０
ただし、
ｆｗ：ワイド端無限遠時の焦点距離
ｆ３：第３レンズ群の焦点距離
（１）１０．０＜ｆ３／ｆｗ＜４０．０
ただし、
ｆｗ：ワイド端無限遠時の焦点距離
ｆ３：第３レンズ群の焦点距離
また、ＡＦ合焦範囲内にフォーカスレンズ群である第３レンズ群を駆動制御するためには、第３レンズ群、および、第３レンズ群以降の倍率負担を規定することが重要になり、物体距離無限遠時の望遠端の第３レンズ群の倍率負担をＭ３Ｔ、物体距離無限遠時の望遠側の第４レンズ群から第６レンズ群までの合成倍率負担ＭＲＴとした時、以下の条件式を満足することを特徴としている。
（２）１．０＜１／（ＭＲＴ＾２×（Ｍ３Ｔ＾２−１））
ただし、
Ｍ３Ｔ： 物体距離無限遠時の望遠端の第３レンズ群の倍率負担
ＭＲＴ： 物体距離無限遠時の望遠端の第４レンズ群から第６レンズ群までの合成倍率負担
（２）１．０＜１／（ＭＲＴ＾２×（Ｍ３Ｔ＾２−１））
ただし、
Ｍ３Ｔ： 物体距離無限遠時の望遠端の第３レンズ群の倍率負担
ＭＲＴ： 物体距離無限遠時の望遠端の第４レンズ群から第６レンズ群までの合成倍率負担
また、第２の発明では、ウオブリングによる像高変動を抑制することを目的としている。ウオブリングによる像高変動は、ウオブリングによる歪曲収差の変動で表すことができる。
松居吉哉著、レンズ設計法、共立出版Ｐ８８によれば３次の歪曲収差係数Ｖは以下の式であらわされる。
Ｖ＝Ｊ・ＩＶ
これを展開すると以下になり、
Ｖ＝（Ｈ’・Ｑ’）＾３／（Ｈ・Ｑ）・Ｈ＾２・Δ（１／（ｎ・ｓ））＋Ｐ・（Ｈ’ｈ・Ｑ’）／（Ｈ・Ｑ） 参考式（２）
３次の歪曲収差係数Ｖは近軸主光線高Ｈ’の３乗に比例する。
Ｖ＝Ｊ・ＩＶ
これを展開すると以下になり、
Ｖ＝（Ｈ’・Ｑ’）＾３／（Ｈ・Ｑ）・Ｈ＾２・Δ（１／（ｎ・ｓ））＋Ｐ・（Ｈ’ｈ・Ｑ’）／（Ｈ・Ｑ） 参考式（２）
３次の歪曲収差係数Ｖは近軸主光線高Ｈ’の３乗に比例する。
これより、ウオブリングによる歪曲収差の変動を少なくするには、ウオブリングによるフォーカスレンズ群の主光線高の変動を少なくすればよい。
ここで、物体距離無限遠時のフォーカスレンズ群による絞りの像の位置、およびフォーカスレンズ群である第３レンズ群の倍率負担、フォーカスレンズ群より後方のレンズ群である第４レンズ群から第６レンズ群までの合成倍率負担、およびフォーカスレンズ群における主光線高から、ウオブリングによるフォーカスレンズ群の主光線高の変動Δｈは以下の式で表される。
Δｈ＝ｈ’−ｈ＝ｈ・Δｓ／（ＦｃＥｎｔｐ×ＭＲ＾２×（Ｍ３＾２−１）） 参考式（３）
ただし、
ＦｃＥｎｔｐ：物体距離無限遠時の広角端の第３レンズ群Ｇ３から絞りの前までの面の合成光学系による絞りの像位置
Δｓ：ウオブリング時の像面移動量
ｈ：物体距離無限遠時のフォーカスレンズ群における主光線高
ｈ’：ウオブリング時のフォーカスレンズ群における主光線高
Ｍ３：物体距離無限遠時の第３レンズ群の倍率負担
ＭＲ：物体距離無限遠時の第４レンズ群から第６レンズ群までの合成倍率負担
Δｈ＝ｈ’−ｈ＝ｈ・Δｓ／（ＦｃＥｎｔｐ×ＭＲ＾２×（Ｍ３＾２−１）） 参考式（３）
ただし、
ＦｃＥｎｔｐ：物体距離無限遠時の広角端の第３レンズ群Ｇ３から絞りの前までの面の合成光学系による絞りの像位置
Δｓ：ウオブリング時の像面移動量
ｈ：物体距離無限遠時のフォーカスレンズ群における主光線高
ｈ’：ウオブリング時のフォーカスレンズ群における主光線高
Ｍ３：物体距離無限遠時の第３レンズ群の倍率負担
ＭＲ：物体距離無限遠時の第４レンズ群から第６レンズ群までの合成倍率負担
このため、主光線高の変動を少なくするには、物体距離無限遠時のフォーカスレンズ群による絞りの像の位置を大きくすればよいことがわかる。
したがって、第２の発明では、フォーカスレンズ群である第３レンズ群Ｇ３の物体側の面を基準とし、広角端の第３レンズ群Ｇ３から絞りの前までの面の合成光学系による絞りの像位置をＦｃＥｎｔｐとした時、以下の条件を満足することで達成される。
（３）０．１＜ＦｃＥｎｔｐ／ｆ３＜０．５
（４）２．５＜ＦｃＥｎｔｐ／ｆｗ
（３）０．１＜ＦｃＥｎｔｐ／ｆ３＜０．５
（４）２．５＜ＦｃＥｎｔｐ／ｆｗ
また、変倍時において第１レンズ群が像面に対し固定であっても、移動してもよい。
以下、本発明の条件式について説明する。
条件式（１）は、フォーカスレンズ群である第３レンズ群の焦点距離を規定し、高速な合焦動作、光学系の小型化を実現するための条件である。条件式（１）の下限を超え第３レンズ群Ｇ３の焦点距離ｆ３が短くなると、フォーカスのための繰出し量が短くなりすぎ、正確な合焦位置でフォーカスレンズ群を停止させることが困難になる。
また条件式（１）の上限を超え第３レンズ群Ｇ３の焦点距離ｆ３が長くなると、フォーカスのための繰出し量が長くなり、第３レンズ群と第４レンズ群との間のスペース確保が困難になりズーム比がかせげない。またコンパクト化に不利なため、フィルター径が大きくなる。なお、条件式（１）について、その下限値をさらに１６に、また、上限値をさらに２１とすることで、前述の効果をより確実にすることができる。
条件式（２）は第３レンズ群Ｇ３がフォーカス時に移動した時の結像面の敏感度を規定する。条件式（２）の下限を超えると、フォーカスレンズ群の移動量が少なくなるため、フォーカスレンズ群の微少な動きで結像面が大きく動き、ＡＦ合焦範囲内にフォーカスレンズ群である第３レンズ群Ｇ３を駆動制御することが困難になる。なお、条件式（２）について、その下限値をさらに１．２とすることで、前述の効果をより確実にすることができる。
条件式（３）、（４）は、併せてウオブリング時の像高変動を抑制させるための条件である。条件式（３）の下限を超え、広角端の第３レンズ群Ｇ３から絞りの前までの面の合成光学系による絞りの像位置までの距離が小さくなると、ウオブリング時のフォーカスレンズ群の主光線高の変動が大きくなるため、ウオブリング時の像高変動を抑制することが困難になる。
また、条件式（３）の上限を超え、広角端の第３レンズ群Ｇ３から絞りの前までの面の合成光学系による絞りの像位置までの距離が大きくなると、フォーカスレンズ群から絞りまでの距離が大きくなるため、広角端の光学全長が長くなり、フィルター径の増大や周辺光量を確保することが困難になる。また第３レンズ群Ｇ３の焦点距離が短くなると、第１乃至第３レンズ群の合成系の負の屈折力が弱くなるため、バックフォーカスが短くなり、一眼レフレックスカメラに装着使用する際のクイックリターンミラーへの干渉抑制が困難になる。なお、条件式（３）について、その下限値をさらに０．１４に、また、上限値をさらに０．２２とすることで、前述の効果をより確実にすることができる。
また、条件式（４）の下限を超え、広角端の第３レンズ群Ｇ３から絞りの前までの面の合成光学系による絞りの像位置までの距離が小さくなると、ウオブリング時のフォーカスレンズ群の主光線高の変動が大きくなるため、ウオブリング時の像高変動を抑制することが困難になる。なお、条件式（４）について、その下限値をさらに２．９とすることで、前述の効果をより確実にすることができる。
次に、本発明の結像光学系に係る実施例のレンズ構成について説明する。なお、以下の説明ではレンズ構成を物体側から像側の順番で記載する。
図１は、本発明の実施例１の結像光学系の広角端で無限遠合焦時のレンズ構成図である。物体側より順に負パワーの第１レンズ群Ｇ１、負パワーの第２レンズ群Ｇ２、正パワーの単レンズからなる第３レンズ群Ｇ３、正パワーの第４レンズ群Ｇ４、正パワーの第５レンズ群Ｇ５、正パワーの第６レンズ群Ｇ６で構成され、変倍時に第１レンズ群Ｇ１は像面に対し固定である。
第１レンズ群Ｇ１は、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズ、物体側の面は非球面形状で物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズから成る。
また、第２レンズ群Ｇ２は、物体側の面は非球面形状で物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズ、物体側の面は非球面形状で両凹の負レンズ、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズから成る。
また、第３レンズ群Ｇ３は、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズで構成される。
また、第４レンズ群Ｇ４は、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズ、開口絞り、両凸レンズと両凹レンズとから成る接合の負レンズ、両凸レンズと物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズとから成る接合の正レンズから成る。
また、第５レンズ群Ｇ５は、両凸レンズと物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズとから成る接合の正レンズ、両凸レンズから成る。
また、第６レンズ群Ｇ６は、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズとから成る接合の負レンズ、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズ、物体側に凹面を向け、物体側の面に樹脂の層が形成されており、その物体側の面は非球面からなる正メニスカスレンズから成る。
図６は、本発明の実施例２の結像光学系の広角端で無限遠合焦時のレンズ構成図である。物体側より順に負パワーの第１レンズ群Ｇ１、負パワーの第２レンズ群Ｇ２、正パワーの単レンズからなる第３レンズ群Ｇ３、正パワーの第４レンズ群Ｇ４、正パワーの第５レンズ群Ｇ５、正パワーの第６レンズ群Ｇ６で構成され、変倍時に第１レンズ群は像面に対し固定である。
第１レンズ群Ｇ１は、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズ、物体側の面は非球面形状で物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズから成る。
また、第２レンズ群Ｇ２は、物体側の面は非球面形状で両凹の負レンズ、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズから成る。
また、第３レンズ群Ｇ３は、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズで構成される。
また、第４レンズ群Ｇ４は、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズ、開口絞り、両凸レンズと両凹レンズとから成る接合の負レンズ、両凸レンズと物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズとから成る接合の正レンズから成る。
また、第５レンズ群Ｇ５は、両凸レンズと物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズとから成る接合の正レンズ、両凸レンズから成る。
また、第６レンズ群Ｇ６は、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズレンズとから成る接合の負レンズ、両凸レンズ、物体側に凹面を向け、その物体側の面は非球面からなる正メニスカスレンズから成る。
図１１は、本発明の実施例３の結像光学系の広角端で無限遠合焦時のレンズ構成図である。物体側より順に負パワーの第１レンズ群Ｇ１、負パワーの第２レンズ群Ｇ２、正パワーの単レンズからなる第３レンズ群Ｇ３、正パワーの第４レンズ群Ｇ４、正パワーの第５レンズ群Ｇ５、正パワーの第６レンズ群Ｇ６で構成され、変倍時に第１レンズ群は像面に対し固定である。
第１レンズ群Ｇ１は、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズ、物体側の面は非球面形状で物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズから成る。
また、第２レンズ群Ｇ２は、物体側の面は非球面形状で物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズ、物体側の面は非球面形状で両凹の負レンズ、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズから成る。
また、第３レンズ群Ｇ３は、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズで構成される。
また、第４レンズ群Ｇ４は、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズ、開口絞り、両凸レンズと両凹レンズとから成る接合の負レンズ、両凸レンズと物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズとから成る接合の正レンズから成る。
また、第５レンズ群Ｇ５は、両凸レンズと物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズとから成る接合の正レンズ、両凸レンズから成る。
また、第６レンズ群Ｇ６は、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズレンズとから成る接合の負レンズ、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズ、物体側に凹面を向け、物体側の面に樹脂の層が形成されており、その物体側の面は非球面からなる正メニスカスレンズから成る。
なお、本発明ではフォーカスレンズ群を正の屈折力を持つ単レンズで構成しているが、そのレンズの片面あるいは両面を非球面化し球面収差、非点収差等の補正能力を上げる、あるいは回折光学素子を付加し色収差補正能力を上げることも可能である。また、フォーカスレンズ群の重量増にはなるが、フォーカス時の色収差変動の抑制を重要視する場合は、フォーカスレンズ群に負レンズを接合し色収差能力を向上させることも可能である。
また、フォーカスレンズを変倍時に光軸方向に移動させ、収差補正に自由度を与え、より高性能化、コンパクト化を行うことも可能である。
以下に、前述した本発明の結像光学系の各実施例の具体的な数値データを示す。
［面データ］において、面番号は物体側から数えたレンズ面又は開口絞りの番号、ｒは各面の曲率半径、ｄは各面の間隔、ｎｄはｄ線（波長５８７．５６ｎｍ）に対する屈折率、ｖｄはｄ線に対するアッベ数を示している。
面番号に付した＊（アスタリスク）は、そのレンズ面形状が非球面であることを示している。また、ＢＦはバックフォーカスを表している。
面番号に付した（絞り）は、その位置に開口絞りが位置していることを示している。平面又は開口絞りに対する曲率半径には∞（無限大）を記入している。
［非球面データ］には、［面データ］において＊を付したレンズ面の非球面形状を与える各係数値を示している。非球面の形状は、非球面の形状は、光軸に直行する方向への光軸からの変位をｙ、非球面と光軸の交点から光軸方向への変位（サグ量）をｚ、基準球面の曲率半径をｒ、コーニック係数をＫ、４、６、８、１０、１２次の非球面係数をそれぞれＡ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０、Ａ１２と置くとき、非球面の座標が以下の式で表されるものとする。
［各種データ］には、ズーム比及び各焦点距離状態における焦点距離等の値を示している。
［可変間隔データ］には、各焦点距離状態における、無限遠及び物体距離４００ｍｍでの可変間隔及びＢＦの値を示している。
［レンズ群データ］には、各レンズ群を構成する最も物体側の面番号及び群全体の合成焦点距離を示している。
なお、以下の全ての諸元の値において、記載している焦点距離ｆ、曲率半径ｒ、レンズ面間隔ｄ、その他の長さの単位は特記のない限りミリメートル（ｍｍ）を使用するが、光学系では比例拡大と比例縮小とにおいても同等の光学性能が得られるので、これに限られるものではない。
また、これらの各実施例における条件式の対応値の一覧を示す。
また、各実施例に対応する収差図において、ｄ、ｇ、Ｃはそれぞれｄ線、ｇ線、Ｃ線を表しており、△Ｓ、△Ｍはそれぞれサジタル像面、メリジオナル像面を表している。
数値実施例1
単位：mm
[面データ]
面番号 r d nd vd
物面 ∞ (d0)
1 41.7797 1.9297 1.91082 35.25
2 23.7575 10.4077
3* 168.5123 2.5391 1.69350 53.20
4 25.2821 (d4)
5* 51.7926 1.5234 1.69350 53.20
6 25.5340 8.5498
7* -42.4664 1.4219 1.69350 53.20
8 38.3589 0.1523
9 35.7051 4.7917 2.00100 29.13
10 1039.8702 (d10)
11 63.9682 2.5239 1.43700 95.10
12 235.7353 (d12)
13 15.9458 1.7255 1.58144 40.89
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像面 ∞
[非球面データ]
3面 5面 7面 32面
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[各種データ]
ズーム比 1.70
広角 中間 望遠
焦点距離 12.39 16.63 21.07
Fナンバー 4.60 5.24 5.83
全画角2ω 122.63 104.46 89.57
像高Y 21.63 21.63 21.63
レンズ全長 155.48 155.41 155.51
[可変間隔データ]
広角 中間 望遠
d0 ∞ ∞ ∞
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BF 37.4906 37.8259 46.0902
広角 中間 望遠
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d4 6.8523 10.7582 9.4709
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d21 8.1179 6.8057 3.3637
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BF 37.4905 37.8259 46.0901
[レンズ群データ]
群 始面 焦点距離
G1 1 -23.39
G2 5 -47.33
G3 11 200.00
G4 13 53.23
G5 22 46.24
G6 27 266.96
単位：mm
[面データ]
面番号 r d nd vd
物面 ∞ (d0)
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12 235.7353 (d12)
13 15.9458 1.7255 1.58144 40.89
14 150.7163 5.9312
15(絞り) ∞ 1.7855
16 39.7926 3.2069 1.43700 95.10
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34 -32.3994 (BF)
像面 ∞
[非球面データ]
3面 5面 7面 32面
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[各種データ]
ズーム比 1.70
広角 中間 望遠
焦点距離 12.39 16.63 21.07
Fナンバー 4.60 5.24 5.83
全画角2ω 122.63 104.46 89.57
像高Y 21.63 21.63 21.63
レンズ全長 155.48 155.41 155.51
[可変間隔データ]
広角 中間 望遠
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BF 37.4906 37.8259 46.0902
広角 中間 望遠
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d4 6.8523 10.7582 9.4709
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d21 8.1179 6.8057 3.3637
d26 0.9141 12.5684 15.1640
BF 37.4905 37.8259 46.0901
[レンズ群データ]
群 始面 焦点距離
G1 1 -23.39
G2 5 -47.33
G3 11 200.00
G4 13 53.23
G5 22 46.24
G6 27 266.96
数値実施例2
単位：mm
[面データ]
面番号 r d nd vd
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像面
[非球面データ]
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A12 1.63423E-16 0.00000E+00 0.00000E+00
[各種データ]
ズーム比 1.76
広角 中間 望遠
焦点距離 12.47 16.16 21.91
Fナンバー 4.60 5.07 5.82
全画角2ω 122.35 106.78 88.43
像高Y 21.63 21.63 21.63
レンズ全長 152.00 151.97 151.99
[可変間隔データ]
広角 中間 望遠
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d8 1.0156 1.0156 1.0156
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d24 0.9141 10.0516 15.8088
BF 38.1804 38.9025 47.3476
広角 中間 望遠
d0 248.0000 248.0339 248.0125
d4 16.6814 14.6025 13.3680
d8 3.8883 4.0655 4.1799
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d19 7.9685 8.3792 3.3637
d24 0.9141 10.0516 15.8088
BF 38.1804 38.9025 47.3476
[レンズ群データ]
群 始面 焦点距離
G1 1 -18.12
G2 5 -115.76
G3 9 257.53
G4 11 55.66
G5 20 52.04
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単位：mm
[面データ]
面番号 r d nd vd
物面 ∞ (d0)
1 41.7797 1.9297 1.91082 35.25
2 23.7575 10.6613
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4 20.5319 (d4)
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13(絞り) ∞ 1.7855
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31 -32.3994 (BF)
像面
[非球面データ]
3面 5面 30面
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A12 1.63423E-16 0.00000E+00 0.00000E+00
[各種データ]
ズーム比 1.76
広角 中間 望遠
焦点距離 12.47 16.16 21.91
Fナンバー 4.60 5.07 5.82
全画角2ω 122.35 106.78 88.43
像高Y 21.63 21.63 21.63
レンズ全長 152.00 151.97 151.99
[可変間隔データ]
広角 中間 望遠
d0 ∞ ∞ ∞
d4 16.6814 14.6025 13.3680
d8 1.0156 1.0156 1.0156
d10 21.2970 13.0721 5.1422
d19 7.9685 8.3792 3.3637
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BF 38.1804 38.9025 47.3476
広角 中間 望遠
d0 248.0000 248.0339 248.0125
d4 16.6814 14.6025 13.3680
d8 3.8883 4.0655 4.1799
d10 18.4244 10.0223 1.9779
d19 7.9685 8.3792 3.3637
d24 0.9141 10.0516 15.8088
BF 38.1804 38.9025 47.3476
[レンズ群データ]
群 始面 焦点距離
G1 1 -18.12
G2 5 -115.76
G3 9 257.53
G4 11 55.66
G5 20 52.04
G6 25 189.69
数値実施例3
単位：mm
[面データ]
面番号 r d nd vd
物面 ∞ (d0)
1 41.7797 1.9297 1.91082 35.25
2 23.7575 10.5646
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15(絞り) ∞ 1.7855
16 31.4073 3.3175 1.43700 95.10
17 -15.3420 0.8125 2.00100 29.13
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34 -32.3994 (BF)
像面 ∞
[非球面データ]
3面 5面 7面 32面
K 0.0000 7.7781 0.0000 0.0000
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A8 2.54048E-10 -8.52927E-10 4.19002E-10 8.24363E-11
A10 -3.12951E-13 1.75095E-12 -1.39703E-12 4.76493E-15
A12 1.63423E-16 -1.56581E-15 0.00000E+00 0.00000E+00
[各種データ]
ズーム比 1.71
広角 中間 望遠
焦点距離 12.33 16.69 21.13
Fナンバー 4.61 5.25 5.82
全画角2ω 122.97 105.05 90.85
像高Y 21.63 21.63 21.63
レンズ全長 153.94 153.85 153.98
[可変間隔データ]
広角 中間 望遠
d0 ∞ ∞ ∞
d4 6.6364 9.5914 8.0759
d10 1.0156 1.0156 1.0156
d12 23.5371 9.5734 3.9341
d21 8.1179 6.8057 3.3637
d26 0.9141 10.7966 11.9148
BF 37.3124 39.6644 49.2700
広角 中間 望遠
d0 246.0629 246.1498 246.0233
d4 6.6364 9.5914 8.0759
d10 3.2140 3.0159 3.1146
d12 21.3387 7.5731 1.8352
d21 8.1179 6.8057 3.3637
d26 0.9141 10.7966 11.9148
BF 37.3124 39.6644 49.2699
[レンズ群データ]
群 始面 焦点距離
G1 1 -23.37
G2 5 -44.87
G3 11 207.33
G4 13 51.61
G5 22 48.47
G6 27 343.02
単位：mm
[面データ]
面番号 r d nd vd
物面 ∞ (d0)
1 41.7797 1.9297 1.91082 35.25
2 23.7575 10.5646
3* 179.0289 2.5391 1.69350 53.20
4 25.5334 (d4)
5* 51.6581 1.5234 1.69350 53.20
6 24.8038 8.6599
7* -44.0528 1.4219 1.69350 53.20
8 28.3079 0.1523
9 29.4864 4.7917 2.00100 29.13
10 722.7940 (d10)
11 59.9512 2.4572 1.43700 95.10
12 174.9908 (d12)
13 15.8930 1.7255 1.58144 40.89
14 75.4422 6.0765
15(絞り) ∞ 1.7855
16 31.4073 3.3175 1.43700 95.10
17 -15.3420 0.8125 2.00100 29.13
18 38.8415 1.7733
19 62.3213 3.7099 1.84666 23.78
20 -13.7295 0.8125 1.91082 35.25
21 -39.6581 (d21)
22 118.1767 4.5708 1.43700 95.10
23 -15.6334 0.8633 1.91082 35.25
24 -26.7864 0.1523
25 65.7918 3.1687 1.43700 95.10
26 -67.6896 (d26)
27 100.5007 0.9141 1.88300 40.80
28 21.2695 4.6540 1.43700 95.10
29 114.9352 0.8734
30 -541.9209 3.7568 1.43700 95.10
31 -35.1203 0.7038
32* -49.8367 0.1016 1.51840 52.09
33 -46.9696 2.5939 1.48749 70.44
34 -32.3994 (BF)
像面 ∞
[非球面データ]
3面 5面 7面 32面
K 0.0000 7.7781 0.0000 0.0000
A4 3.51234E-05 -2.03898E-05 -4.84558E-06 -7.55234E-06
A6 -1.12105E-07 1.99754E-07 -5.08864E-08 1.72487E-09
A8 2.54048E-10 -8.52927E-10 4.19002E-10 8.24363E-11
A10 -3.12951E-13 1.75095E-12 -1.39703E-12 4.76493E-15
A12 1.63423E-16 -1.56581E-15 0.00000E+00 0.00000E+00
[各種データ]
ズーム比 1.71
広角 中間 望遠
焦点距離 12.33 16.69 21.13
Fナンバー 4.61 5.25 5.82
全画角2ω 122.97 105.05 90.85
像高Y 21.63 21.63 21.63
レンズ全長 153.94 153.85 153.98
[可変間隔データ]
広角 中間 望遠
d0 ∞ ∞ ∞
d4 6.6364 9.5914 8.0759
d10 1.0156 1.0156 1.0156
d12 23.5371 9.5734 3.9341
d21 8.1179 6.8057 3.3637
d26 0.9141 10.7966 11.9148
BF 37.3124 39.6644 49.2700
広角 中間 望遠
d0 246.0629 246.1498 246.0233
d4 6.6364 9.5914 8.0759
d10 3.2140 3.0159 3.1146
d12 21.3387 7.5731 1.8352
d21 8.1179 6.8057 3.3637
d26 0.9141 10.7966 11.9148
BF 37.3124 39.6644 49.2699
[レンズ群データ]
群 始面 焦点距離
G1 1 -23.37
G2 5 -44.87
G3 11 207.33
G4 13 51.61
G5 22 48.47
G6 27 343.02
[条件式対応値]
条件式／実施例 1 2 3
(1) 10.0＜f3/fw＜40.0 16.15 20.66 16.82
(2) 1.0＜1/(MRT^2×(M3T^2-1)) 1.26 1.87 1.31
(3) 0.1＜FcEntpW/f3＜0.5 0.22 0.14 0.20
(4) 2.5＜FcEntpW/fw 3.55 2.99 3.38
条件式／実施例 1 2 3
(1) 10.0＜f3/fw＜40.0 16.15 20.66 16.82
(2) 1.0＜1/(MRT^2×(M3T^2-1)) 1.26 1.87 1.31
(3) 0.1＜FcEntpW/f3＜0.5 0.22 0.14 0.20
(4) 2.5＜FcEntpW/fw 3.55 2.99 3.38
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
Ｇ６ 第６レンズ群
Ｓ 開口絞り
Ｉ 像面
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
Ｇ６ 第６レンズ群
Ｓ 開口絞り
Ｉ 像面
Claims (3)
- 物体側より順に負パワーの第１レンズ群Ｇ１、負パワーの第２レンズ群Ｇ２、正パワーの単レンズからなる第３レンズ群Ｇ３、正パワーの第４レンズ群Ｇ４、正パワーの第５レンズ群Ｇ５、正パワーの第６レンズ群Ｇ６で構成され、物体側無限遠から近距離物体へフォーカシングする際、前記第３レンズ群Ｇ３が像面方向へ移動し、変倍する際、少なくとも、前記第１レンズ群Ｇ１と前記第２レンズ群Ｇ２、前記第３レンズ群Ｇ３と前記第４レンズ群Ｇ４、前記第４レンズ群Ｇ４と前記第５レンズ群Ｇ５、及び、前記第５レンズ群Ｇ５と前記第６レンズ群Ｇ６の各レンズ群の成すレンズ群間隔が変化し、以下の条件を満足することを特徴とする超広角ズームレンズ。
（１）１０．０＜ｆ３／ｆｗ＜４０．０
（２）１．０＜１／（ＭＲＴ＾２×（Ｍ３Ｔ＾２−１））
ただし、
ｆｗ：ワイド端無限遠時の焦点距離
ｆ３：第３レンズ群の焦点距離
Ｍ３Ｔ：物体距離無限遠時の望遠端の第３レンズ群の倍率負担
ＭＲＴ：物体距離無限遠時の望遠端の第４レンズ群から第６レンズ群までの合成倍率負担
- 前記第３レンズ群Ｇ３の物体側の面を基準とし、広角端の前記第３レンズ群Ｇ３から絞りの前までの面の合成光学系による絞りの像位置をＦｃＥｎｔｐとした時、以下の条件を満足することを特徴とする請求項１に記載の超広角ズームレンズ。
（３）０．１＜ＦｃＥｎｔｐ／ｆ３＜０．５
（４）２．５＜ＦｃＥｎｔｐ／ｆｗ - 変倍時において前記第１レンズ群Ｇ１が像面に対し固定であることを特徴とする請求項１乃至請求項２に記載の超広角ズームレンズ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2014082216A JP6390147B2 (ja) | 2014-04-11 | 2014-04-11 | 超広角ズームレンズ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2014082216A JP6390147B2 (ja) | 2014-04-11 | 2014-04-11 | 超広角ズームレンズ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2015203736A JP2015203736A (ja) | 2015-11-16 |
| JP6390147B2 true JP6390147B2 (ja) | 2018-09-19 |
Family
ID=54597230
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2014082216A Active JP6390147B2 (ja) | 2014-04-11 | 2014-04-11 | 超広角ズームレンズ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP6390147B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP6672015B2 (ja) * | 2016-03-03 | 2020-03-25 | キヤノン株式会社 | ズームレンズ及びそれを有する撮像装置 |
| CN108535851B (zh) * | 2018-06-12 | 2023-11-10 | 安徽长庚光学科技有限公司 | 无反超广角变焦镜头 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2932603B2 (ja) * | 1990-05-09 | 1999-08-09 | キヤノン株式会社 | ズームレンズ |
| JP5833357B2 (ja) * | 2011-07-01 | 2015-12-16 | 株式会社シグマ | 超広角レンズ系 |
| JP5803840B2 (ja) * | 2012-08-09 | 2015-11-04 | コニカミノルタ株式会社 | 変倍機能を有する投影レンズ及びプロジェクター |
-
2014
- 2014-04-11 JP JP2014082216A patent/JP6390147B2/ja active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2015203736A (ja) | 2015-11-16 |
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