JP6391315B2 - 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に関し、例えばデジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ、ＴＶカメラ、監視用カメラ等の撮像装置に用いられる撮像光学系に好適なものである。
従来より、撮像装置に用いられる撮像光学系には高い光学性能を有し、かつ全系が小型軽量であることが要望されている。撮像光学系の光学性能を高め、全系の小型、軽量化を図る方法として、硝子を用いた非球面レンズの代わりに製作が容易な樹脂材料よりなる非球面レンズ（樹脂レンズ）を用いる方法がある。
非球面形状のレンズ面を含む樹脂レンズを用いて高ズーム比で高い光学性能を有したズームレンズが知られている（特許文献１）。樹脂材料は、一般に硝子材料に比べて温度変化に対する屈折率の変化が大きい。従来より、温度変化があったときの樹脂材料の屈折率変化の影響を少なくするために、複数の樹脂レンズを用いて、各樹脂レンズの屈折力（パワー）を適切に設定したズームレンズが知られている（特許文献２）。
樹脂材料よりなる樹脂レンズは、製造が容易で、かつ非球面効果を得ることが比較的容易である。このため、樹脂レンズを用いると高い光学性能の光学系が容易に得られる。しかしながら、樹脂材料は温度変化により屈折率が大きく変化するため、例えば樹脂レンズをフォーカシングに際して移動するレンズ群に用いると、その使用環境の変化により結像性能やピント位置が大きく変化してくる。このため、樹脂レンズを用いるときは、温度変化による光学性能の低下やピント位置の変動等がなるべく少なくなるように構成することが重要となる。
特にズームレンズを構成するレンズ群に複数の樹脂レンズを用いて全系の小型軽量化を図りつつ高い光学性能を得るには、各レンズ群の屈折力や樹脂レンズが含まれるレンズ群の屈折力、樹脂レンズの屈折力等を適切に設定することが重要になってくる。例えば樹脂レンズを含むレンズ群でフォーカシングをするときは、フォーカシングに際して移動するレンズ群の物体側のレンズ群に含まれる樹脂レンズ又は像側のレンズ群に含まれる樹脂レンズ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。
本発明は、複数の樹脂レンズを適切に用いることにより、環境温度が変化しても高い光学性能が容易に得られ、特にフォーカシングに際しての収差変動が少なく、全物体距離にわたり高い光学性能が容易に得られるズームレンズの提供を目的とする。
本発明のズームレンズは、複数のレンズ群と、開口絞りを有し、ズーミングに際して隣り合うレンズ群の間隔が変化するズームレンズであって、
前記開口絞りの物体側に配置されフォーカシングに際して移動する樹脂レンズP0を有し、広角端における前記ズームレンズの光学全長をLwとするとき、前記樹脂レンズP0の物体側頂点から物体側にLw/4だけ離れた位置から、前記樹脂レンズP0の像側頂点から像側にLw/4だけ離れた位置の範囲内にn枚(n≧1)の樹脂レンズを有し、
前記n枚の樹脂レンズを物体側から像側へ順に樹脂レンズPi(i=1〜n)としたときの前記樹脂レンズPi(i=0〜n)の屈折力をφPi(i=0〜n)、広角端における全系の焦点距離をfw、前記樹脂レンズP i (i=1〜n)の中で屈折力の絶対値が最も大きい樹脂レンズを樹脂レンズPmaxとするとき、樹脂レンズPmaxは前記樹脂レンズP 0 の像側に配置されており、広角端と望遠端における前記樹脂レンズP 0 と前記樹脂レンズPmaxの間隔を各々Dw、Dtとするとき、
0.01 < | Dt / Dw | < 0.8
なる条件式を満足することを特徴としている。
前記開口絞りの物体側に配置されフォーカシングに際して移動する樹脂レンズP0を有し、広角端における前記ズームレンズの光学全長をLwとするとき、前記樹脂レンズP0の物体側頂点から物体側にLw/4だけ離れた位置から、前記樹脂レンズP0の像側頂点から像側にLw/4だけ離れた位置の範囲内にn枚(n≧1)の樹脂レンズを有し、
前記n枚の樹脂レンズを物体側から像側へ順に樹脂レンズPi(i=1〜n)としたときの前記樹脂レンズPi(i=0〜n)の屈折力をφPi(i=0〜n)、広角端における全系の焦点距離をfw、前記樹脂レンズP i (i=1〜n)の中で屈折力の絶対値が最も大きい樹脂レンズを樹脂レンズPmaxとするとき、樹脂レンズPmaxは前記樹脂レンズP 0 の像側に配置されており、広角端と望遠端における前記樹脂レンズP 0 と前記樹脂レンズPmaxの間隔を各々Dw、Dtとするとき、
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、複数の樹脂レンズを適切に用いることにより、環境温度が変化しても高い光学性能が容易に得られ、特にフォーカシングに際しての収差変動が少なく、全物体距離にわたり高い光学性能が容易に得られるズームレンズが得られる。
以下に本発明の好ましい実施の形態を添付の図面に基づいて詳細に説明する。本発明のズームレンズは、複数のレンズ群と、開口絞りを有し、ズーミングに際して隣り合うレンズ群の間隔が変化する。開口絞りの物体側にフォーカシングに際して移動する樹脂レンズP0を有する。
広角端（短焦点距離端）における光学全長をLwとする。ここで光学全長とは第１レンズ面から最終レンズ面までの距離である。このとき樹脂レンズP0の物体側頂点から物体側にLw/4だけ離れた位置から、樹脂レンズP0の像側頂点から像側にLw/4だけ離れた位置の範囲内に、n枚(n≧1)の樹脂レンズを有する。
図１は、本発明の実施例１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２（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は、本発明の実施例１の広角端，中間のズーム位置，望遠端（長焦点距離端）における無限遠にフォーカスしたときの収差図である。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），（Ｃ）は、本発明の実施例２の広角端，中間のズーム位置，望遠端における無限遠にフォーカスしたときの収差図である。
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），（Ｃ）は、本発明の実施例３の広角端，中間のズーム位置，望遠端における無限遠にフォーカスしたときの収差図である。図７は本発明の撮像装置の要部概略図である。
本発明のズームレンズはデジタルカメラ、ビデオカメラ、銀塩フィルムカメラ等の撮像装置や望遠鏡、双眼鏡の観察装置、複写機、プロジェクター等の光学機器に用いられるものである。レンズ断面図において、左方が前方（物体側、拡大側）で右方が後方（像側、縮小側）である。レンズ断面図において、L0はズームレンズである。iは物体側から像側へ各レンズ群の順序を示し、Liは第ｉレンズ群である。
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」ともいう。）である。FSはフレアーカット絞りである。IPは像面であり、ビデオカメラやデジタルスチルカメラ等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再には、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。フォーカスに関する矢印は無限遠物体から近距離物体へのフォーカシングに際してのレンズ群の移動方向を示している。それぞれの収差図は、左から順に、球面収差（軸上色収差）、非点収差、歪曲、倍率色収差を表している。球面収差と倍率色収差を示す収差図において、実線はｄ線（５８７．６ｎｍ）、破線はｇ線（４３５．８ｎｍ）を表している。
また、非点収差を示す収差図において、実線（ΔＳ）はｄ線のサジタル方向、破線（ΔＭ）はｄ線のメリディオナル方向を表している。また、歪曲を示す収差図は、ｄ線における歪曲を表している。
本発明のズームレンズは、複数のレンズ群と、開口絞りSPとを有し、開口絞りSPより物体側にフォーカシングに際して移動する樹脂材料よりなる樹脂レンズP0を有している。
一般に大きな寸法の撮像素子を用いたとき、開口絞りより像面側のレンズ径が大きくなりやすくなる。これに対して本発明では前述の如く構成することにより、フォーカシングに際して移動するレンズ群の有効径が大型化するのを軽減している。またフォーカシングに際して移動するレンズ枚数を最小とした上で、ガラスに比べて一般的に比重の小さい樹脂レンズを用いることで、フォーカス時に駆動するレンズの重量を軽減している。これにより、例えばオートフォーカスを行ったときの高速化及び機構の小型化を図っている。
さらに、本発明のズームレンズは、広角端における全系のレンズ全長をLwとする。このときに、樹脂レンズP0の物体側頂点から物体側にLw/4の位置から、樹脂レンズP0の像側頂点から像側にLw/4の範囲に、n枚( n ≧ 1 )の別の樹脂レンズPi ( i=1〜n )を有している。ここでｎ枚の樹脂レンズを物体側から像側へ順に、樹脂レンズPi(i=1〜n)とする。樹脂レンズPi(i=0〜n)の屈折力をφPi(i=0〜n)、広角端における全系の焦点距離をfwとする。このとき、
なる条件式を満足する。条件式（１）は、フォーカシングに際して移動する樹脂レンズP0とその近傍の所定の範囲内に配置された１つ以上の樹脂レンズPi ( i=1〜n )の屈折力の和を規定している。条件式（１）の上限値を超えると、環境温度（以下「温度」と称する。）が変化した時に正の屈折力を持つ樹脂レンズの光学性能の変化が支配的となり、例えば高温下では球面収差が補正過剰となる。またバックフォーカスが伸びすぎてフォーカシングが困難になってくる。
条件式（１）の下限を超えると、環境温度が変化した際に負の屈折力を持つ樹脂レンズの光学性能の変化が支配的となり、例えば高温化では球面収差が補正不足となったり、バックフォーカスが短くなりすぎてフォーカシングが困難になってくる。さらに好ましくは、条件式（１）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。
以上のように本発明によれば、フォーカシングに際して移動するレンズ群が小型軽量でありながら、温度変化による光学性能の劣化を抑制したズームレンズを得ることができる。
各実施例において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。20℃における樹脂レンズPi(i=0〜n)の材料のd線に対する屈折率をNdi、アッベ数をνdiとする。樹脂レンズPi(i=1〜n)の中で屈折力の絶対値が最も大きい樹脂レンズを樹脂レンズPmaxとする。樹脂レンズPmaxは樹脂レンズP 0 の像側に配置されている。広角端と望遠端における樹脂レンズP 0 と樹脂レンズPmaxの間隔を、各々Dw，Dtとする。樹脂レンズP0の屈折力をφP0とする。樹脂レンズP0が含まれるレンズ群よりも物体側に位置する光学系の広角端における合成焦点距離をfow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。
1.45 < Ndi < 0.000259×νdi 2 -0.0264×νdi＋ 2.213 ・・・（２）
15.0 < νdi< 60.0 ・・・（３）
0.01 < | Dt / Dw | < 0.8 ・・・（４）
0.23 < | fw × φP0 | < 5.0 ・・・（５）
-0.70 < fw / fow < 0.10 ・・・（６）
次に前述の各条件式の技術的意味について説明する。
15.0 < νdi< 60.0 ・・・（３）
0.01 < | Dt / Dw | < 0.8 ・・・（４）
0.23 < | fw × φP0 | < 5.0 ・・・（５）
-0.70 < fw / fow < 0.10 ・・・（６）
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（２）および条件式（３）は、樹脂レンズの材料の存在範囲を規定したものである。条件式（２），（３）の範囲内の材料であれば、成形性・透過率などの点で、光学レンズとして良好に用いることができる。
条件式（４）は、フォーカシングに際して移動する樹脂レンズP0と、温度変化による樹脂レンズP0のフォーカシングに際しての光学性能の変化を軽減するための他の樹脂レンズとの位置関係を規定する。温度変化によるピント変動や球面収差の変動等は、主に光線の入射高さとレンズ面の屈折力によって発生量が決まる。このため、広角端の光線状態に合わせて各レンズの配置と屈折力の比率を決めれば、広角端では温度変化による光学性能の低下を軽減することができる。
しかしながら、望遠端へズーミングを行うと、広角端に比べて各レンズ間での光線の入射高さが近づくために、これらの補正関係が崩れてしまう。このため、ズーミングに際しては適切にレンズ間隔を変更する必要がある。
条件式（４）の上限値を超えると、望遠端で光線の入射高さが変化する量に対してレンズ間隔の変化が少なすぎるため、補正関係を保つことが困難になる。条件式（４）の下限値を超えると、レンズ間隔の変化が過剰となり、補正関係が過剰となってしまうので良くない。
条件式（５）は、フォーカシングに際して移動する樹脂レンズP0と広角端における全系の屈折力の比率を規定している。条件式（５）の上限値を超えると、フォーカシングに際して移動する樹脂レンズP0の屈折力の絶対値が大きくなりすぎる。このため、温度変化による光学性能の劣化が大きくなり、全ズーム領域に亘って他の樹脂レンズで軽減することが困難となる。
条件式（５）の下限値を超えると、フォーカシングに際して移動する樹脂レンズP0の屈折力の絶対値が小さくなりすぎるため、フォーカシングに際しての移動範囲が広くなりすぎてしまい、最短撮影距離の短縮が困難となり、更にレンズ全長が増大してくる。
条件式（６）は、広角端における樹脂レンズP0が含まれるレンズ群よりも物体側に位置する全てのレンズ群の合成焦点距離の好ましい範囲を規定している。条件式（６）の上限又は下限を超えると、樹脂レンズP0を通過する軸上光線が過度に収斂または発散することになり、フォーカシングに伴う収差変動の補正が困難になる。更に、Fナンバーや周辺光量比の変動も発生しやすくなるので良くない。なお、好ましくは、条件式（２）乃至（６）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。
1.50 < Ndi < 0.000259×νdi 2 -0.0264×νdi＋ 2.213・・・（２ａ）
40.0 < νdi< 53.0 ・・・（３ａ）
0.30 < | Dt / Dw | < 0.85 ・・・（４ａ）
0.27 < | fw × φP0 | < 0.90 ・・・（５ａ）
-0.68 < fw / fow < 0.00 ・・・（６ａ）
以上のように各要素を特定することにより、十分な倍率を確保しながら、ズーム全域でレンズ全長が短く、収納性に優れたズームレンズを得ている。尚、各実施例では樹脂材料として、商品名ZEONEXを用いているが、その他の樹脂材料を用いても良い。
40.0 < νdi< 53.0 ・・・（３ａ）
0.30 < | Dt / Dw | < 0.85 ・・・（４ａ）
0.27 < | fw × φP0 | < 0.90 ・・・（５ａ）
-0.68 < fw / fow < 0.00 ・・・（６ａ）
以上のように各要素を特定することにより、十分な倍率を確保しながら、ズーム全域でレンズ全長が短く、収納性に優れたズームレンズを得ている。尚、各実施例では樹脂材料として、商品名ZEONEXを用いているが、その他の樹脂材料を用いても良い。
以下、図１を参照して、本発明の実施例１のズームレンズL0のレンズ構成について説明する。実施例１のズームレンズは、物体側から像側へ順に配置された次のレンズ群より構成されている。
負の屈折力の第1レンズ群Ｌ１、正の屈折力の第２レンズ群Ｌ２、負の屈折力の第３レンズ群Ｌ３、正の屈折力の第４レンズ群Ｌ４、負の屈折力の第５レンズ群Ｌ５、正の屈折力の第６レンズ群Ｌ６より構成されている。ズーミングに際して隣り合うレンズ群の間隔が変化する。この構成により、大きなズーム比を確保しつつ、レンズ全長を短縮し、レンズ有効径の小型化を図っている。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は像側へ凸状の軌跡で移動し、第２レンズ群Ｌ２乃至第６レンズ群Ｌ６は物体側へ移動する。
第１レンズ群Ｌ１はズーミングに際して像側に凸状の軌跡で移動することで、前玉有効径の小型化を測っている。また、非球面レンズを有することで、ズーミング時の像面湾曲の変動等を効果的に補正している。第２レンズ群Ｌ２は樹脂よりなる単一の正レンズで構成している。像ぶれ補正に際して樹脂レンズP i のうちの１つの樹脂レンズである。第２レンズ群Ｌ２は、光軸に対して垂直方向の成分を持つように移動する。即ち、第２レンズ群Ｌ２で像変移を行っている。この構成により、防振時に駆動するレンズの総重量を軽減している。
第３レンズ群Ｌ３は樹脂よりなる単一の負レンズで構成している。第３レンズ群Ｌ３は無限遠物体から近距離物体へのフォーカシングに際して物体側へ移動する。この構成により、フォーカシングに際して駆動するレンズ群の総重量を軽減している。第４レンズ群Ｌ４は、最も物体側にフォーカス用の第３レンズ群Ｌ３の樹脂よりなる負レンズと符号が反対で、かつ焦点距離の短い樹脂よりなる正レンズを有しており、これによって全ズーム範囲にわたり温度変化時の収差変動を、軽減している。
第５レンズ群Ｌ５は負レンズと正レンズを接合した負の接合レンズで構成しており、広角端から望遠端へのズーミングに際して第４レンズ群Ｌ４との間隔を広げるように移動することで、所定の変倍効果を得つつ、レンズ全長の増大を軽減している。第６レンズ群Ｌ６は非球面レンズを有しており、像面湾曲等を効果的に補正している。実施例１では第３レンズ群Ｌ３が樹脂レンズP0、第２レンズ群Ｌ２が樹脂レンズP1、第４レンズ群Ｌ４の物体側の正レンズが樹脂レンズP2(Pmax)である。樹脂レンズP0と樹脂レンズPmaxは空気を介して隣接して配置されている。樹脂レンズP 0 が含まれる第３レンズ群Ｌ３よりも物体側に負の屈折力の第１レンズ群Ｌ１が配置されている。
以下、図３を参照して、本発明の実施例２のズームレンズのレンズ構成について説明する。実施例２のズームレンズは、物体側から像側へ順に配置された次のレンズ群より構成されている。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、正の屈折力の第３レンズ群Ｌ３、
負の屈折力の第４レンズ群Ｌ４、正の屈折力の第５レンズ群Ｌ５、負の屈折力の第６レンズ群Ｌ６、正の屈折力の第７レンズ群Ｌ７より構成されている。ズーミングに際して隣り合うレンズ群の間隔が変化する。この構成により、大きなズーム比を確保しつつ、レンズ全長を短縮し、レンズ有効径の小型化を図っている。
負の屈折力の第４レンズ群Ｌ４、正の屈折力の第５レンズ群Ｌ５、負の屈折力の第６レンズ群Ｌ６、正の屈折力の第７レンズ群Ｌ７より構成されている。ズーミングに際して隣り合うレンズ群の間隔が変化する。この構成により、大きなズーム比を確保しつつ、レンズ全長を短縮し、レンズ有効径の小型化を図っている。
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は像側に凸状の軌跡で移動し、第３レンズ群Ｌ３乃至第７レンズ群Ｌ７は物体側へ移動する。第１レンズ群Ｌ１は負レンズと正レンズを接合した正の接合レンズからなり、望遠端における全系の焦点距離を伸ばしつつ、色収差を低減している。第２レンズ群Ｌ２は２つの負レンズと１つの正レンズで構成しており、ズーミングに際しての像面湾曲の変動等を良好に補正している。
第３レンズ群Ｌ３は樹脂よりなる単一の正レンズで構成している。像ぶれ補正に際して第３レンズ群Ｌ３は光軸に対して垂直方向の成分を持つように移動する。この構成により、防振時に駆動するレンズ群の総重量を軽減している。第４レンズ群Ｌ４は樹脂よりなる単一の負レンズで構成している。第４レンズ群Ｌ４は無限遠物体から近距離物体へのフォーカシングに際して移動する。この構成により、フォーカシングに際して駆動するレンズ群の総重量を軽減している。
第５レンズ群Ｌ５は、フォーカス用の第４レンズ群Ｌ４の樹脂よりなる負レンズと符号が反対で、かつ焦点距離の短い樹脂よりなる正レンズを有しており、これによって全ズーム範囲にわたり温度変化時の収差変動を、軽減している。第６レンズ群Ｌ６は１つの負レンズで構成しており、広角端から望遠端へのズーミングに際して第５レンズ群Ｌ５との間隔を広げることで、所定の変倍効果を得つつ、レンズ全長の短縮化を図っている。第７レンズ群Ｌ７は非球面レンズを有しており、像面湾曲等を効果的に補正している。
実施例２では第４レンズ群Ｌ４が樹脂レンズP0、第３レンズ群Ｌ３が樹脂レンズP1、第５レンズ群Ｌ５の像側の正レンズが樹脂レンズP2(Pmax)である。
以下、図５を参照して、本発明の実施例３のズームレンズのレンズ構成について説明する。実施例３のズームレンズは、レンズ群の数、各レンズ群の屈折力の符号、ズーミングに際しての各レンズ群の移動等は実施例１と同じである。第１レンズ群Ｌ１はズーミングに際して像側に凸状の軌跡で移動することで、前玉有効径の小型化を測っている。また、非球面レンズを有することで、ズーミング時の像面湾曲の変動等を効果的に補正している。
第２レンズ群Ｌ２は樹脂よりなる単一の正レンズで構成している。第２レンズ群Ｌ２は無限遠物体から近距離物体へのフォーカシングに際して移動する。この構成により、フォーカシングに際して駆動するレンズ群の総重量を軽減している。第３レンズ群Ｌ３は樹脂よりなる単一の正レンズで構成している。像ぶれ補正に際して第３レンズ群Ｌ３は光軸に対して垂直方向の成分を持つように移動する。この構成により、防振時に駆動するレンズ群の総重量を軽減している。
また、フォーカシングに際して移動する第２レンズ群Ｌ２の樹脂材料よりなる正レンズと符号が反対で、かつ焦点距離の短い樹脂材料よりなる負レンズで構成することで、全ズーム範囲にわたり温度変化時の収差変動を、軽減している。第５レンズ群Ｌ５は負レンズと正レンズを接合した負の接合レンズで構成しており、広角端から望遠端へのズーミングに際して第４レンズ群Ｌ４との間隔を広げることで、所定の変倍効果を得つつ、レンズ全長の増大を軽減している。
第６レンズ群Ｌ６は非球面レンズを有しており、像面湾曲等を効果的に補正している。実施例３では第２レンズ群Ｌ２が樹脂レンズP0、第３レンズ群Ｌ３が樹脂レンズP1(Pmax)である。
次に本発明のズームレンズを撮像光学系として用いた実施例を図７を用いて説明する。図７において、１０は一眼レフカメラ本体、１１は本発明によるズームレンズを搭載した交換レンズである。１２は交換レンズ１１を通して得られる被写体像を記録する銀塩フィルムや被写体像を受光する固体撮像素子（光電変換素子）などの感光面である。１３は交換レンズ１１からの被写体像を観察するファインダー光学系、１４は交換レンズ１１からの被写体像を感光面１２とファインダー光学系１３に切り替えて伝送するための回動するクイックリターンミラーである。
ファインダーで被写体像を観察する場合は、クイックリターンミラー１４を介してピント板１５に結像した被写体像をペンタプリズム１６で正立像としたのち、接眼光学系１７で拡大して観察する。撮影時にはクイックリターンミラー１４が矢印方向に回動して被写体像は感光面記録手段１２に形成され、結像して記録される。このように本発明の光学系を一眼レフカメラ交換レンズ等の光学機器（撮像装置）に適用することにより、高い光学性能を有した光学機器が実現できる。
尚、本発明はクイックリターンミラーのないＳＬＲ（Single Lens Reflex）カメラにも同様に適用することができる。またクイックリターンのないミラーレスの一眼レフカメラにも適用できる。この他、本発明のズームレンズはビデオカメラにも同様に適用することができる。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、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
本発明の実施例１乃至３に対応する数値実施例１乃至３のレンズデータを示す。各数値実施例において、ｉは物体側から面の順序を示し、ｒｉはｉ番目のレンズ面（第ｉ面）の曲率半径、ｄｉは第ｉ面と第（ｉ＋１）面との間の間隔である。ｎｄｉはｄ線に対しての屈折率、νｄｉはアッベ数である。また各レンズ面の光線有効径を示している。また、屈折率の右側に（Ｐ）と記される材料が、樹脂材料であることを表している。また、焦点距離、Ｆナンバー等のスペックに加え、画角は全系の半画角（度）、像高は半画角を決定する最大像高である。
レンズ全長は第１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値である。ＢＦはバックフォーカスであり、最終レンズ面から像面までの空気換算での長さを示している。また、面番号の後ろに＊が付いている面は非球面であり、その非球面形状は、光軸に垂直な方向にｈ離れた位置での、光軸方向の面位置をＸとしたとき、
の関係を満足する形状であり、各非球面の非球面係数を各表に記す。 但し、ｋは円錐定数、A4,A5,A6,A7,A8,A9,A10,A11,A12は各々非球面係数、ｒは近軸曲率半径である。また、「e-0X」は「×10-X」を意味している。また、各光学面の間隔ｄが（可変）となっている部分は、ズーミングに際して変化するものであり、別表に焦点距離に応じた面間隔を記している。尚、以下に記載する数値実施例１から３のレンズデータに基づく、各条件式の計算結果を表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 30.000 1.60 1.77250 49.6
2 18.850 4.50
3* 26.555 2.50 1.53110 55.9
4* 22.754 4.00
5 -586.400 1.25 1.69680 55.5
6 21.473 0.50
7 21.403 4.50 1.80809 22.8
8 43.781 (可変)
9* 113.037 2.00 1.53110 55.9(P1)
10 -62.214 (可変)
11 -25.577 1.00 1.53110 55.9(P0)
12* 69.090 (可変)
13 3436.015 2.00 1.53110 55.9(P2)(Pmax)
14* -32.138 0.15
15 24.000 4.00 1.60311 60.6
16 -23.373 0.75 1.84666 23.9
17 -53.850 1.00
18(絞り)(SP) ∞ (可変)
19 -775.077 0.60 1.58144 40.8
20 13.120 2.10 1.80610 33.3
21 23.477 1.00
22(FS絞り) ∞ (可変)
23 1993.370 1.70 1.53110 55.9
24* 129.782 0.90
25 39.224 3.30 1.48749 70.2
26 -43.398 (可変)
像面 ∞
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd
1 30.000 1.60 1.77250 49.6
2 18.850 4.50
3* 26.555 2.50 1.53110 55.9
4* 22.754 4.00
5 -586.400 1.25 1.69680 55.5
6 21.473 0.50
7 21.403 4.50 1.80809 22.8
8 43.781 (可変)
9* 113.037 2.00 1.53110 55.9(P1)
10 -62.214 (可変)
11 -25.577 1.00 1.53110 55.9(P0)
12* 69.090 (可変)
13 3436.015 2.00 1.53110 55.9(P2)(Pmax)
14* -32.138 0.15
15 24.000 4.00 1.60311 60.6
16 -23.373 0.75 1.84666 23.9
17 -53.850 1.00
18(絞り)(SP) ∞ (可変)
19 -775.077 0.60 1.58144 40.8
20 13.120 2.10 1.80610 33.3
21 23.477 1.00
22(FS絞り) ∞ (可変)
23 1993.370 1.70 1.53110 55.9
24* 129.782 0.90
25 39.224 3.30 1.48749 70.2
26 -43.398 (可変)
像面 ∞
非球面データ
第3面
K = 4.32691e-001 A 4=-2.01075e-005 A 6=-5.77042e-008 A 8= 2.18817e-010 A10= 7.74314e-014
第4面
K =-8.80639e-001 A 4=-1.89233e-005 A 6=-8.57520e-008 A 8= 4.23972e-010 A10=-5.11033e-014
第9面
K = 6.06800e+001 A 4=-2.73271e-006 A 6=-9.63836e-008 A 8= 1.03681e-009
第12面
K = 3.45986e+001 A 4=-1.72460e-006 A 6=-2.27910e-007 A 8= 2.66175e-009
第14面
K = 6.16063e+000 A 4= 1.73713e-005 A 6= 1.56379e-007 A 8=-5.99782e-010
第24面
K =-5.25180e+001 A 4= 3.24345e-005 A 6= 6.21489e-008 A 8=-4.19270e-010 A10= 4.06004e-012
第3面
K = 4.32691e-001 A 4=-2.01075e-005 A 6=-5.77042e-008 A 8= 2.18817e-010 A10= 7.74314e-014
第4面
K =-8.80639e-001 A 4=-1.89233e-005 A 6=-8.57520e-008 A 8= 4.23972e-010 A10=-5.11033e-014
第9面
K = 6.06800e+001 A 4=-2.73271e-006 A 6=-9.63836e-008 A 8= 1.03681e-009
第12面
K = 3.45986e+001 A 4=-1.72460e-006 A 6=-2.27910e-007 A 8= 2.66175e-009
第14面
K = 6.16063e+000 A 4= 1.73713e-005 A 6= 1.56379e-007 A 8=-5.99782e-010
第24面
K =-5.25180e+001 A 4= 3.24345e-005 A 6= 6.21489e-008 A 8=-4.19270e-010 A10= 4.06004e-012
各種データ
ズーム比 2.88
焦点距離 18.58 36.51 53.49 24.01 28.02
Fナンバー 3.56 4.68 5.87 3.88 4.12
半画角（度） 36.32 20.51 14.32 29.63 25.99
像高 13.66 13.66 13.66 13.66 13.66
レンズ全長 125.55 116.84 125.36 118.91 116.72
BF 34.95 50.70 66.45 39.72 43.18
d 8 32.96 8.50 1.28 21.55 15.90
d10 3.15 3.89 4.29 3.49 3.60
d12 2.34 1.60 1.20 2.00 1.89
d18 3.38 9.00 12.35 5.23 6.54
d22 9.42 3.79 0.44 7.56 6.25
d26 34.95 50.70 66.45 39.72 43.18
ズーム比 2.88
焦点距離 18.58 36.51 53.49 24.01 28.02
Fナンバー 3.56 4.68 5.87 3.88 4.12
半画角（度） 36.32 20.51 14.32 29.63 25.99
像高 13.66 13.66 13.66 13.66 13.66
レンズ全長 125.55 116.84 125.36 118.91 116.72
BF 34.95 50.70 66.45 39.72 43.18
d 8 32.96 8.50 1.28 21.55 15.90
d10 3.15 3.89 4.29 3.49 3.60
d12 2.34 1.60 1.20 2.00 1.89
d18 3.38 9.00 12.35 5.23 6.54
d22 9.42 3.79 0.44 7.56 6.25
d26 34.95 50.70 66.45 39.72 43.18
ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 -29.86
2 9 75.86
3 11 -35.02
4 13 21.61
5 19 -57.76
6 23 50.77
群 始面 焦点距離
1 1 -29.86
2 9 75.86
3 11 -35.02
4 13 21.61
5 19 -57.76
6 23 50.77
［数値実施例２］
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd
1 45.822 1.40 1.84666 23.9
2 33.044 4.70 1.69680 55.5
3 207.196 (可変)
4 34.475 1.10 1.83481 42.7
5 10.822 5.98
6 -64.277 0.95 1.88300 40.8
7 37.487 0.25
8 20.649 2.50 1.92286 18.9
9 65.672 (可変)
10* 18.730 1.50 1.53110 55.9(P1)
11 57.853 (可変)
12 -12.730 0.80 1.53110 55.9(P0)
13* -798.083 (可変)
14 13.230 4.00 1.69680 55.5
15 -14.841 0.80 1.84666 23.9
16 -25.876 1.53
17(絞り)(SP)∞ 0.50
18* 20.878 2.20 1.53110 55.9(P2)(Pmax)
19* 190.599 (可変)
20 -70.235 0.70 1.90366 31.3
21 23.463 1.00
22(FS) ∞ (可変)
23 22.142 2.00 1.52996 55.8
24* 30.164 0.67
25 61.217 2.00 1.84666 23.9
26 164.464 (可変)
像面 ∞
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd
1 45.822 1.40 1.84666 23.9
2 33.044 4.70 1.69680 55.5
3 207.196 (可変)
4 34.475 1.10 1.83481 42.7
5 10.822 5.98
6 -64.277 0.95 1.88300 40.8
7 37.487 0.25
8 20.649 2.50 1.92286 18.9
9 65.672 (可変)
10* 18.730 1.50 1.53110 55.9(P1)
11 57.853 (可変)
12 -12.730 0.80 1.53110 55.9(P0)
13* -798.083 (可変)
14 13.230 4.00 1.69680 55.5
15 -14.841 0.80 1.84666 23.9
16 -25.876 1.53
17(絞り)(SP)∞ 0.50
18* 20.878 2.20 1.53110 55.9(P2)(Pmax)
19* 190.599 (可変)
20 -70.235 0.70 1.90366 31.3
21 23.463 1.00
22(FS) ∞ (可変)
23 22.142 2.00 1.52996 55.8
24* 30.164 0.67
25 61.217 2.00 1.84666 23.9
26 164.464 (可変)
像面 ∞
非球面データ
第10面
K = 3.24107e-001 A 4= 8.29684e-006 A 6=-8.65687e-008 A 8= 1.10694e-008 A10=-1.78887e-010
第13面
K =-8.11916e+004 A 4=-1.03244e-005 A 6=-6.35110e-008 A 8= 2.08895e-008 A10=-4.90602e-010
第18面
K = 1.60846e+000 A 4=-1.16670e-004 A 6=-5.03850e-006 A 8= 4.98690e-008 A10=-4.38339e-009 A12= 6.33248e-011
A 3=-8.60548e-013 A 5=-1.12629e-011 A 7=-1.14439e-011 A 9=-2.01924e-012 A11=-6.18079e-014
第19面
K = 1.26154e+003 A 4= 1.74771e-004 A 6=-2.62781e-006 A 8=-8.61069e-008 A10= 8.66030e-010 A12=-2.57867e-012
第24面
K = 3.70736e+000 A 4=-6.96657e-006 A 6=-6.54215e-008 A 8= 7.40907e-010 A10=-4.05410e-012 A12=-3.59308e-017
A 3= 5.39922e-012 A 5= 1.71949e-011 A 7= 4.12180e-012 A 9= 1.62895e-013 A11= 1.00257e-015
第10面
K = 3.24107e-001 A 4= 8.29684e-006 A 6=-8.65687e-008 A 8= 1.10694e-008 A10=-1.78887e-010
第13面
K =-8.11916e+004 A 4=-1.03244e-005 A 6=-6.35110e-008 A 8= 2.08895e-008 A10=-4.90602e-010
第18面
K = 1.60846e+000 A 4=-1.16670e-004 A 6=-5.03850e-006 A 8= 4.98690e-008 A10=-4.38339e-009 A12= 6.33248e-011
A 3=-8.60548e-013 A 5=-1.12629e-011 A 7=-1.14439e-011 A 9=-2.01924e-012 A11=-6.18079e-014
第19面
K = 1.26154e+003 A 4= 1.74771e-004 A 6=-2.62781e-006 A 8=-8.61069e-008 A10= 8.66030e-010 A12=-2.57867e-012
第24面
K = 3.70736e+000 A 4=-6.96657e-006 A 6=-6.54215e-008 A 8= 7.40907e-010 A10=-4.05410e-012 A12=-3.59308e-017
A 3= 5.39922e-012 A 5= 1.71949e-011 A 7= 4.12180e-012 A 9= 1.62895e-013 A11= 1.00257e-015
各種データ
ズーム比 2.85
焦点距離 18.60 34.28 53.00 23.38 44.41
Fナンバー 3.60 4.84 5.88 4.09 5.47
半画角（度） 36.29 21.73 14.45 30.29 17.10
像高 13.66 13.66 13.66 13.66 13.66
レンズ全長 81.18 94.70 107.24 85.75 101.64
BF 19.97 30.60 39.77 23.87 36.25
d 3 0.45 11.56 20.00 4.04 16.03
d 9 12.84 5.88 1.60 10.32 3.21
d11 4.99 4.95 4.72 5.24 4.82
d13 1.68 0.56 0.28 1.00 0.35
d19 1.95 2.01 2.09 1.96 2.06
d22 4.72 4.57 4.21 4.73 4.35
d26 19.97 30.60 39.77 23.87 36.25
ズーム比 2.85
焦点距離 18.60 34.28 53.00 23.38 44.41
Fナンバー 3.60 4.84 5.88 4.09 5.47
半画角（度） 36.29 21.73 14.45 30.29 17.10
像高 13.66 13.66 13.66 13.66 13.66
レンズ全長 81.18 94.70 107.24 85.75 101.64
BF 19.97 30.60 39.77 23.87 36.25
d 3 0.45 11.56 20.00 4.04 16.03
d 9 12.84 5.88 1.60 10.32 3.21
d11 4.99 4.95 4.72 5.24 4.82
d13 1.68 0.56 0.28 1.00 0.35
d19 1.95 2.01 2.09 1.96 2.06
d22 4.72 4.57 4.21 4.73 4.35
d26 19.97 30.60 39.77 23.87 36.25
ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 92.42
2 4 -16.63
3 10 51.47
4 12 -24.37
5 14 11.32
6 20 -19.39
7 23 64.94
群 始面 焦点距離
1 1 92.42
2 4 -16.63
3 10 51.47
4 12 -24.37
5 14 11.32
6 20 -19.39
7 23 64.94
［数値実施例３］
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd
1 29.712 1.70 1.80400 46.6
2 17.810 4.40
3* 31.242 2.50 1.53110 55.9
4* 20.398 4.00
5 470.446 1.25 1.69680 55.5
6 24.940 0.50
7 22.250 4.00 1.80809 22.8
8 43.781 (可変)
9* 80.722 2.00 1.53110 55.9(P0)
10 -62.214 (可変)
11 -26.366 1.00 1.53110 55.9(P1)(Pmax)
12* 79.234 (可変)
13 8039.261 2.00 1.58313 59.4
14* -35.087 0.15
15 24.072 4.00 1.60311 60.6
16 -23.261 0.75 1.84666 23.9
17 -49.748 1.00
18(絞り)(SP)∞ (可変)
19 330.681 0.60 1.58144 40.8
20 14.074 2.10 1.80610 33.3
21 23.477 1.00
22(FS) ∞ (可変)
23 -122.610 1.70 1.53110 55.9
24* 110.698 0.90
25 37.166 3.30 1.48749 70.2
26 -43.398 (可変)
像面 ∞
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd
1 29.712 1.70 1.80400 46.6
2 17.810 4.40
3* 31.242 2.50 1.53110 55.9
4* 20.398 4.00
5 470.446 1.25 1.69680 55.5
6 24.940 0.50
7 22.250 4.00 1.80809 22.8
8 43.781 (可変)
9* 80.722 2.00 1.53110 55.9(P0)
10 -62.214 (可変)
11 -26.366 1.00 1.53110 55.9(P1)(Pmax)
12* 79.234 (可変)
13 8039.261 2.00 1.58313 59.4
14* -35.087 0.15
15 24.072 4.00 1.60311 60.6
16 -23.261 0.75 1.84666 23.9
17 -49.748 1.00
18(絞り)(SP)∞ (可変)
19 330.681 0.60 1.58144 40.8
20 14.074 2.10 1.80610 33.3
21 23.477 1.00
22(FS) ∞ (可変)
23 -122.610 1.70 1.53110 55.9
24* 110.698 0.90
25 37.166 3.30 1.48749 70.2
26 -43.398 (可変)
像面 ∞
非球面データ
第3面
K =-6.07434e-001 A 4=-3.24582e-005 A 6= 3.27711e-008 A 8= 4.35316e-010 A10=-3.08948e-014
第4面
K =-1.42631e+000 A 4=-2.75361e-005 A 6= 5.18467e-008 A 8= 3.61348e-010 A10= 2.04008e-012
第9面
K = 3.98011e+001 A 4=-7.51765e-006 A 6=-9.46096e-008 A 8= 7.07565e-010
第12面
K = 3.44537e+001 A 4=-2.18475e-006 A 6=-2.34996e-007 A 8= 2.77916e-009
第14面
K = 6.10688e+000 A 4= 1.51434e-005 A 6= 1.74302e-007 A 8=-8.84349e-010
第24面
K =-3.64259e+000 A 4= 3.40457e-005 A 6=-6.27581e-009 A 8= 1.74027e-009 A10=-1.03761e-011
第3面
K =-6.07434e-001 A 4=-3.24582e-005 A 6= 3.27711e-008 A 8= 4.35316e-010 A10=-3.08948e-014
第4面
K =-1.42631e+000 A 4=-2.75361e-005 A 6= 5.18467e-008 A 8= 3.61348e-010 A10= 2.04008e-012
第9面
K = 3.98011e+001 A 4=-7.51765e-006 A 6=-9.46096e-008 A 8= 7.07565e-010
第12面
K = 3.44537e+001 A 4=-2.18475e-006 A 6=-2.34996e-007 A 8= 2.77916e-009
第14面
K = 6.10688e+000 A 4= 1.51434e-005 A 6= 1.74302e-007 A 8=-8.84349e-010
第24面
K =-3.64259e+000 A 4= 3.40457e-005 A 6=-6.27581e-009 A 8= 1.74027e-009 A10=-1.03761e-011
各種データ
ズーム比 2.87
焦点距離 18.58 35.84 53.35 23.69 27.51
Fナンバー 3.56 4.69 5.87 3.89 4.14
半画角（度） 36.32 20.86 14.36 29.97 26.40
像高 13.66 13.66 13.66 13.66 13.66
レンズ全長 121.90 112.60 119.32 115.53 113.21
BF 31.30 47.05 62.80 36.07 39.52
d 8 29.46 7.16 0.89 19.16 13.98
d10 7.15 5.14 2.79 6.66 6.17
d12 2.34 1.60 1.20 2.00 1.89
d18 3.38 9.00 12.35 5.23 6.54
d22 9.42 3.79 0.44 7.56 6.25
d26 31.30 47.05 62.80 36.07 39.52
ズーム比 2.87
焦点距離 18.58 35.84 53.35 23.69 27.51
Fナンバー 3.56 4.69 5.87 3.89 4.14
半画角（度） 36.32 20.86 14.36 29.97 26.40
像高 13.66 13.66 13.66 13.66 13.66
レンズ全長 121.90 112.60 119.32 115.53 113.21
BF 31.30 47.05 62.80 36.07 39.52
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d26 31.30 47.05 62.80 36.07 39.52
ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 -27.38
2 9 66.48
3 11 -37.13
4 13 21.14
5 19 -62.91
6 23 64.89
群 始面 焦点距離
1 1 -27.38
2 9 66.48
3 11 -37.13
4 13 21.14
5 19 -62.91
6 23 64.89
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 Ｌ５ 第５レンズ群 Ｌ６ 第６レンズ群
ＳＰ 開口絞り
Ｌ４ 第４レンズ群 Ｌ５ 第５レンズ群 Ｌ６ 第６レンズ群
ＳＰ 開口絞り
Claims (10)
- 複数のレンズ群と、開口絞りを有し、ズーミングに際して隣り合うレンズ群の間隔が変化するズームレンズであって、
前記開口絞りの物体側に配置されフォーカシングに際して移動する樹脂レンズP0を有し、広角端における前記ズームレンズの光学全長をLwとするとき、前記樹脂レンズP0の物体側頂点から物体側にLw/4だけ離れた位置から、前記樹脂レンズP0の像側頂点から像側にLw/4だけ離れた位置の範囲内にn枚(n≧1)の樹脂レンズを有し、
前記n枚の樹脂レンズを物体側から像側へ順に樹脂レンズPi(i=1〜n)としたときの前記樹脂レンズPi(i=0〜n)の屈折力をφPi(i=0〜n)、広角端における全系の焦点距離をfw、前記樹脂レンズP i (i=1〜n)の中で屈折力の絶対値が最も大きい樹脂レンズを樹脂レンズPmaxとするとき、樹脂レンズPmaxは前記樹脂レンズP 0 の像側に配置されており、広角端と望遠端における前記樹脂レンズP 0 と前記樹脂レンズPmaxの間隔を各々Dw、Dtとするとき、
なる条件式を満足することを特徴とするズームレンズ。 - 20℃における前記樹脂レンズPi(i=0〜n)の材料のd線に対する屈折率をNdi、アッベ数をνdiとするとき、
1.45 < Ndi< 0.000259×νdi 2−0.0264×νdi ＋ 2.21315.0 < νdi< 60.0
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。 - 前記樹脂レンズP0の屈折力φP0は、
0.23 < | fw × φP0 | < 5.0
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。 - 前記樹脂レンズP0が含まれるレンズ群よりも物体側に位置する光学系の広角端における合成焦点距離をfowとするとき、
-0.70 < fw / fow < 0.10
なる条件式を満足することを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか１項に記載のズームレンズ。 - 前記樹脂レンズP0が含まれるレンズ群よりも物体側に負の屈折力のレンズ群が配置されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のズームレンズ。
- 前記樹脂レンズP0と前記樹脂レンズPmaxは、空気を介して隣接して配置されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のズームレンズ。
- 前記樹脂レンズPi ( i=1〜n )のうち１つの樹脂レンズは像ぶれ補正に際して光軸に対して垂直方向の成分を持つ方向に移動することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のズームレンズ。
- 物体側から像側へ順に配置された、負の屈折力の第１レンズ群、正の屈折力の第２レンズ群、負の屈折力の第３レンズ群、正の屈折力の第４レンズ群、負の屈折力の第５レンズ群、正の屈折力の第６レンズ群よりなることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載のズームレンズ。
- 物体側から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、負の屈折力の第４レンズ群、正の屈折力の第５レンズ群、負の屈折力の第６レンズ群、正の屈折力の第７レンズ群よりなることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載のズームレンズ。
- 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、該ズームレンズによって形成される像を受光する撮像素子を備えることを特徴とする撮像装置。
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| JP2014130183A JP6391315B2 (ja) | 2014-06-25 | 2014-06-25 | ズームレンズ及びそれを有する撮像装置 |
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