JP6555920B2 - ズームレンズ及び撮像装置 - Google Patents
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Description
前記後続レンズ群が、物体側から順に配置された、正の屈折力の第4レンズ群と、負の屈折力の第5レンズ群とを有し、変倍の際に隣り合うレンズ群間の間隔が変化し、広角端から望遠端への変倍の際に、前記第1レンズ群を光軸方向に固定し、前記第1レンズ群及び前記第2レンズ群の間隔が大きくなり、前記第2レンズ群及び前記第3レンズ群の間隔が小さくなるように、少なくとも第2レンズ群を移動させると共に前記第3レンズ群を像側に向かって凹の軌跡を描くように移動させ、以下の条件式を満足することを特徴とする。
(2) 0.4< TTL/Ft < 0.65
ただし、
F3は、前記第3レンズ群の焦点距離であり、
Fwは、広角端における当該ズームレンズ全系の焦点距離であり、
Ftは、望遠端における当該ズームレンズ全系の焦点距離であり、
TTLは、当該ズームレンズ全系の全長である。
1−1.光学系の構成
本実施の形態のズームレンズは、物体側から順に配置された、正の屈折力の第1レンズ群と、負の屈折力の第2レンズ群と、正の屈折力の第3レンズ群と、全体として正の屈折力の後続レンズ群とから構成され、広角端から望遠端への変倍の際に、前記第1レンズ群を光軸方向に固定し、前記第1レンズ群及び前記第2レンズ群の間隔が大きくなり、前記第2レンズ群及び前記第3レンズ群の間隔が小さくなるように、少なくとも第2レンズ群を移動させ、後述する条件式(1)及び条件式(2)を満足することを特徴とする。
第1レンズ群は正の屈折力のレンズ群であり、その具体的なレンズ構成は特に限定されるものではない。例えば、物体側から順に配置された、1枚の負レンズおよび1枚の正レンズからなる接合レンズと、少なくとも1枚の正の単レンズとを備える構成とすることができる。このように構成することで、望遠端における球面収差の補正が容易になり、特に望遠端における光学性能をより向上することができる。
第2レンズ群は負の屈折力のレンズ群であり、その具体的なレンズ構成は特に限定されるものではない。例えば、少なくとも1枚の正レンズを含む構成とすることができる。
第3レンズ群は正の屈折力のレンズ群であり、その具体的なレンズ構成は特に限定されるものではない。例えば、少なくとも1枚の正レンズを含み、当該正レンズの少なくとも1面が非球面であることが好ましい。この場合、変倍比の高いズームレンズとした場合も、変倍域全域において、球面収差及びコマ収差の補正を良好に行うことができる。
後続レンズ群は、第3レンズ群と像面との間に配置されるレンズ群の総称である。後続レンズ群は、1つのレンズ群から構成されてもよいし、複数のレンズ群から構成されてもよい。いずれの場合であっても、後続レンズ群を構成するレンズ群全体でみたときに正の屈折力を示せば、その具体的な群構成や各群のレンズ構成は特に限定されるものではない。例えば、後続レンズ群が、物体側から順に配置される正の屈折力の第4レンズ群と、負の屈折力の第5レンズ群とを有する場合、コマ収差や像面湾曲の補正を良好に行うことができ、より高性能なズームレンズとすることができ好ましい。なお、この場合、第5レンズ群の像面側に第6レンズ群等を備えていてもよい。
本件発明に係るズームレンズにおいて、絞りの配置は特に限定されるものではない。絞りが当該ズームレンズ内のどの位置に配置された場合であっても、本件発明に係る光学的効果を得ることができる。また、当該絞りは、像面に対して固定であってもよいし、移動可能に構成されてもよい。しかしながら、当該ズームレンズの大口径化を実現しながら、径方向の小型化を図るには、第3レンズ群の物体側に絞りを配置することが好ましい。
次に、本件発明に係るズームレンズの変倍時における動作を説明する。当該ズームレンズでは、各レンズ群間の間隔(空気間隔)を変化させて変倍する。広角端から望遠端への変倍の際に、第1レンズ群を光軸方向に固定し、第1レンズ群及び前記第2レンズ群の間隔が大きくなり、第2レンズ群及び前記第3レンズ群の間隔が小さくなるように、少なくとも第2レンズ群を移動させる限り、変倍時の各レンズ群の具体的な動作は特に限定されるものではない。しかしながら、本件発明の課題を解決する上で、広角端から望遠端にかけて変倍する際に、各レンズ群の動作は以下のとおりであることが好ましい。
第1レンズ群は、上述したとおり、固定群であるものとする。ズームレンズの場合、一般に、第1レンズ群を構成するレンズは、他のレンズ群を構成するレンズよりも外径が大きく、重い。このため、第1レンズ群を固定群とすることにより、変倍時に移動する移動群を駆動するための駆動機構等の小型化を図ることができる。また、第1レンズ群を固定群とすることにより、変倍時も当該ズームレンズ全系の全長が変化せず、鏡筒構成を簡素にすることができる。但し、当該ズームレンズ全系の全長とは、第1レンズ群において最も物体側に配置されたレンズの物体面と、像面との間の光軸上の距離をいう。
第2レンズ群は、広角端から望遠端への変倍の際に、第1レンズ群及び第2レンズ群の間隔が大きくなり、第2レンズ群及び第3レンズ群の間隔が小さくなるように移動する。第2レンズ群が移動することにより変倍作用が得られる。
第3レンズ群は、変倍の際に光軸方向に固定された固定群であってもよく、光軸方向に沿って移動する移動群であってもよい。しかしながら、より変倍比が高く、光学性能の高いズームレンズを得るという観点から、第3レンズ群は移動群であることが好ましい。変倍時に第2レンズ群と共に第3レンズ群を移動させることにより、第2レンズ群と第3レンズ群とで変倍作用を分担することができる。第2レンズ群のみに変倍作用を持たせる場合と比較すると、変倍時における収差変動を抑制することができる。このため、少ない枚数のレンズで収差補正を良好に行うことができ、高解像力のズームレンズ、すなわちより光学性能の高いズームレンズを小型に構成することができる。
後続レンズ群は、変倍の際に光軸方向に固定された固定群であってもよく、光軸方向に沿って移動する移動群であってもよい。また、後続レンズ群が複数のレンズ群を備える場合、最も物体側に配置されるレンズ群を移動群とし、最も像側に配置されるレンズ群を固定群とするなど、各レンズ群毎に固定群及び移動群のいずれかを選択することができる。
上述したとおり、絞りは像面に対して固定であっても、移動可能に構成されていてもよい。しかしながら、第3レンズ群の物体側に絞りが配置される場合、変倍時に第3レンズ群を移動させるときは、絞りと第3レンズ群とを一体的に移動させることが好ましい。これにより、上述したとおり、当該ズームレンズの大口径化を実現しながら、径方向の小型化を図ることができる。
当該ズームレンズにおいて、合焦群は特に限定されるものではないが、後続レンズ群において最も物体側に配置された第4レンズ群を合焦群とすることが好ましい。本実施の形態のズームレンズの構成では、第4レンズ群を比較的外径の小さいレンズで構成することができる。このため、第4レンズ群を合焦群とし、第4レンズ群を光軸方向に沿って移動させることにより無限遠から近距離物体への合焦を行うようにすることで、合焦時の移動量を小さくすることができ、且つ、合焦群の小型化及び軽量化を図ることができる。これらのことから、迅速なフォーカシングを行うことができる。また、合焦群の小型化及び軽量化を図ることで、合焦群を駆動するための駆動機構の小型化及び軽量化を図ることができ、ズームレンズ全体の小型化及び軽量化を図ることができる。
当該ズームレンズは、いわゆる防振群を備えてもよい。ここで、防振群とは、光軸に対して略垂直方向に移動可能に構成された1枚又は複数枚のレンズからなるレンズ群をいう。防振群を光軸に対して略垂直方向に移動させることで、光軸に対して略垂直方向に像を移動させることができる。これにより、手振れ等の撮像時の振動に伴う像ブレを補正することができる。
次に、各条件式について説明する。上述したとおり、当該ズームレンズは、上記構成を採用すると共に、下記条件式(1)及び条件式(2)を満足することを特徴とする。
(2) 0.40 < TTL/Ft < 0.65
ただし、
F3は、第3レンズ群の焦点距離であり、
Fwは、広角端における当該ズームレンズ全系の焦点距離であり、
Ftは、望遠端における当該ズームレンズ全系の焦点距離であり、
TTLは、当該ズームレンズ全系の全長である。
条件式(1)は、当該ズームレンズ全系の実効焦点距離に対する第3レンズ群の焦点距離の比を規定した式である。上条件式(1)を満足することにより、第3レンズ群の屈折力が適正な範囲内となり、35倍〜45倍程度の高い変倍比を実現した場合も、変倍域全域にわたって良好な光学性能を有する小型のズームレンズを得ることができる。
条件式(2)は、当該ズームレンズ全系の全長と望遠端における当該ズームレンズの焦点距離との比を規定した式である。条件式(2)を満足することにより、高変倍比を実現したときも全長方向の小型化を図ることができる。また、条件式(2)を満足することにより、変倍域全域にわたって良好な光学性能を実現することができる。
当該ズームレンズは、以下の条件式(3)を満足することも好ましい。
(3) 0.15 < F1/Ft < 0.35
ただし、F1は、第1レンズ群の焦点距離であり、Ftは、上述したとおりである。
次に、本件発明に係る撮像装置について説明する。本件発明に係る撮像装置は、上記本件発明に係るズームレンズと、当該ズームレンズの像面側に設けられた、当該ズームレンズによって形成された光学像を電気的信号に変換する撮像素子とを備えたことを特徴とする。ここで、撮像素子等に特に限定はなく、CCDセンサやCMOSセンサなどの固体撮像素子等も用いることができ、本件発明に係る撮像装置は、デジタルカメラやビデオカメラ等のこれらの固体撮像素子を用いた撮像装置に好適である。また、当該撮像装置は、レンズが筐体に固定されたレンズ固定式の撮像装置であってもよいし、一眼レフカメラやミラーレス一眼カメラ等のレンズ交換式の撮像装置であってもよいのは勿論である。
図1は、本件発明に係る実施例1のズームレンズのレンズ構成を示すレンズ断面図であり、図面に向かって上から順に広角端状態、中間焦点距離状態及び望遠端状態における各レンズ断面図を示している。当該ズームレンズは、物体側から順に、正の屈折力の第1レンズ群G1と、負の屈折力の第2レンズ群G2と、正の屈折力の第3レンズ群G3と、正の屈折力の第4レンズ群G4と、負の屈折力の第5レンズ群G5と、正の屈折力の第6レンズ群とから構成されている。
第2レンズ群G2は、物体側から順に配置された、負レンズと、両凹レンズ及び正レンズからなる接合レンズと、負レンズとから構成される。
第3レンズ群G3は、物体側から順に配置された、正レンズと、物体側に凸面を向けた負のメニスカスレンズとから構成される。
第5レンズ群G5は、1枚の負レンズから構成される。
第6レンズ群G6は、像側に凸面を向けた1枚の正レンズから構成される。
次に、当該ズームレンズの具体的数値を適用した数値実施例について説明する。表1に当該ズームレンズのレンズデータを示す。表1において、「面番号」は物体側から数えたレンズ面の順番、「r」はレンズ面の曲率半径、「d」はレンズ面の光軸上の間隔、「nd」はd線(波長λ=587.6nm)に対する屈折率、「vd」はd線に対するアッベ数をそれぞれ示している。また、レンズ面が非球面である場合には、面番号の後に「*(アスタリスク)」を付し、レンズ面が回折面である場合には、面番号の後に「♯(シャープ)」を付している。レンズ面が非球面又は回折面である場合は、曲率半径「r」の欄には曲率半径を示している。
図5は、本件発明に係る実施例2のズームレンズのレンズ構成を示すレンズ断面図である。当該ズームレンズは、物体側から順に、正の屈折力の第1レンズ群G1と、負の屈折力の第2レンズ群G2と、正の屈折力の第3レンズ群G3と、正の屈折力の第4レンズ群G4と、負の屈折力の第5レンズ群G5と、正の屈折力の第6レンズ群とから構成されている。
第2レンズ群G2は、物体側から順に配置された、負レンズと、両凹レンズ及び正レンズからなる接合レンズと、負レンズとから構成される。
第3レンズ群G3は、物体側から順に配置された、正レンズと、物体側に凸面を向けた負のメニスカスレンズとから構成される。
第5レンズ群G5は、1枚の負レンズから構成される。
第6レンズ群G6は、像側に凸面を向けた1枚の正レンズから構成される。
次に、当該ズームレンズの具体的数値を適用した数値実施例について説明する。表4は、当該ズームレンズのレンズデータであり、表5(5−1)は非球面データであり、表5(5−2)及び表5(5−3)は各種データである。また、表6は、回折面データである。また、表14に条件式(1)〜条件式(3)の数値を示す。さらに、図6〜図8は、当該ズームレンズの広角端状態、中間焦点距離状態、望遠端状態における無限遠合焦時の縦収差図である。
図9は、本件発明に係る実施例3のズームレンズのレンズ構成を示すレンズ断面図である。当該ズームレンズは、物体側から順に、正の屈折力の第1レンズ群G1と、負の屈折力の第2レンズ群G2と、正の屈折力の第3レンズ群G3と、正の屈折力の第4レンズ群G4と、負の屈折力の第5レンズ群G5と、正の屈折力の第6レンズ群とから構成されている。
第2レンズ群G2は、物体側から順に配置された、負レンズと、両凹レンズ及び正レンズからなる接合レンズと、負レンズとから構成される。
第3レンズ群G3は、物体側から順に配置された、正レンズと、物体側に凸面を向けた負のメニスカスレンズとから構成される。
第5レンズ群G5は、1枚の負レンズから構成される。
第6レンズ群G6は、像側に凸面を向けた1枚の正レンズから構成される。
次に、当該ズームレンズの具体的数値を適用した数値実施例について説明する。表7は、当該ズームレンズのレンズデータであり、表8(8−1)は非球面データであり、表8(8−2)及び表8(8−3)は各種データである。また、表9は、回折面データである。また、表14に条件式(1)〜条件式(3)の数値を示す。さらに、図10〜図12は、当該ズームレンズの広角端状態、中間焦点距離状態、望遠端状態における無限遠合焦時の縦収差図である。
図13は、本件発明に係る実施例4のズームレンズのレンズ構成を示すレンズ断面図である。当該ズームレンズは、物体側から順に、正の屈折力の第1レンズ群G1と、負の屈折力の第2レンズ群G2と、正の屈折力の第3レンズ群G3と、正の屈折力の第4レンズ群G4と、負の屈折力の第5レンズ群G5と、正の屈折力の第6レンズ群とから構成されている。
第2レンズ群G2は、物体側から順に配置された、負レンズと、両凹レンズ及び正レンズからなる接合レンズと、負レンズとから構成される。
第3レンズ群G3は、物体側から順に配置された、正レンズと、物体側に凸面を向けた負のメニスカスレンズとから構成される。
第5レンズ群G5は、1枚の負レンズから構成される。
第6レンズ群G6は、像側に凸面を向けた1枚の正のメニスカスレンズから構成される。
次に、当該ズームレンズの具体的数値を適用した数値実施例について説明する。表10は、当該ズームレンズのレンズデータであり、表11(11−1)は非球面データであり、表11(11−2)及び表11(11−3)は各種データである。また、表14に条件式(1)〜条件式(3)の数値を示す。さらに、図14〜図16は、当該ズームレンズの広角端状態、中間焦点距離状態、望遠端状態における無限遠合焦時の縦収差図である。
図17は、本件発明に係る実施例5のズームレンズのレンズ構成を示すレンズ断面図である。当該ズームレンズは、物体側から順に、正の屈折力の第1レンズ群G1と、負の屈折力の第2レンズ群G2と、正の屈折力の第3レンズ群G3と、正の屈折力の第4レンズ群G4と、負の屈折力の第5レンズ群G5とから構成されている。
第2レンズ群G2は、物体側から順に配置された、負レンズと、負レンズと、正レンズ及び負レンズからなる接合レンズとから構成される。
第3レンズ群G3は、物体側から順に配置された、正レンズと、物体側に凸面を向けた負のメニスカスレンズとから構成される。
第5レンズ群G5は、物体側から順に配置された1枚の負レンズと、1枚の両凸レンズから構成される。
次に、当該ズームレンズの具体的数値を適用した数値実施例について説明する。表12は、当該ズームレンズのレンズデータであり、表13(13−1)は非球面データであり、表13(13−2)及び表13(13−3)は各種データである。また、表14に条件式(1)〜条件式(3)の数値を示す。さらに、図18〜図20は、当該ズームレンズの広角端状態、中間焦点距離状態、望遠端状態における無限遠合焦時の縦収差図である。
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
VC・・・防振群
S・・・絞り
CG・・・カバーガラス
Claims (8)
- 物体側から順に配置された、正の屈折力の第1レンズ群と、負の屈折力の第2レンズ群と、正の屈折力の第3レンズ群と、全体として正の屈折力の後続レンズ群とから構成され、
前記後続レンズ群が、物体側から順に配置された、正の屈折力の第4レンズ群と、負の屈折力の第5レンズ群とを有し、
変倍の際に隣り合うレンズ群間の間隔が変化し、
広角端から望遠端への変倍の際に、前記第1レンズ群を光軸方向に固定し、前記第1レンズ群及び前記第2レンズ群の間隔が大きくなり、前記第2レンズ群及び前記第3レンズ群の間隔が小さくなるように、少なくとも前記第2レンズ群を移動させると共に前記第3レンズ群を像側に向かって凹の軌跡を描くように移動させ、
以下の条件式を満足することを特徴とするズームレンズ。
(1) 0.40 < F3/√(Fw×Ft) <0.93
(2) 0.40 < TTL/Ft <0.65
ただし、
F3は、前記第3レンズ群の焦点距離であり、
Fwは、広角端における当該ズームレンズ全系の焦点距離であり、
Ftは、望遠端における当該ズームレンズ全系の焦点距離であり、
TTLは、当該ズームレンズ全系の全長である。 - 前記第3レンズ群の物体側に絞りを備え、
広角端から望遠端への変倍の際に、前記絞りと前記第3レンズ群とを一体的に移動させる請求項1に記載のズームレンズ。 - 前記第3レンズ群が少なくとも1枚の正レンズを含み、当該正レンズの少なくとも1面が非球面である請求項1又は請求項2に記載のズームレンズ。
- 前記第3レンズ群が1枚の正レンズと1枚の負レンズとから構成される請求項1から請求項3のいずれか一項に記載のズームレンズ。
- 前記第1レンズ群が、物体側から順に配置された、1枚の負レンズおよび1枚の正レンズからなる接合レンズと、少なくとも1枚の正の単レンズとを備え、
以下の条件式を満足する請求項1から請求項4のいずれか一項に記載のズームレンズ。
(3) 0.15 < F1/Ft < 0.35
ただし、F1は、前記第1レンズ群の焦点距離である。 - 前記後続レンズ群において最も物体側に配置された第4レンズ群を移動させることにより無限遠から近距離物体への合焦を行う請求項1から請求項5のいずれか一項に記載のズームレンズ。
- 前記第2レンズ群が光軸に対して略垂直方向に移動可能に構成されており、第2レンズ群を光軸に対して略垂直方向に移動させることで、光軸に対して略垂直方向に像を移動させる請求項1から請求項6のいずれか一項に記載のズームレンズ。
- 請求項1から請求項7のいずれか一項に記載のズームレンズと、当該ズームレンズの像側に設けられ、当該ズームレンズによって形成された光学像を電気的信号に変換する撮像素子とを備えたことを特徴とする撮像装置。
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