JP6820878B2 - ズームレンズ及び撮像装置 - Google Patents

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Description

本発明は、ズームレンズ、及び撮像装置に関する。
従来、デジタルカメラ等の撮像レンズとして広角のズームレンズが用いられている。広角のズームレンズの構成として、物体側から像側へ向かって順に、負の屈折力を有する第1レンズ群と、正の屈折力を有する第2レンズ群と、後続レンズ群とを配置した構成が知られている。例えば、下記特許文献1、特許文献2、特許文献3、及び特許文献4には、広角を意識したレンズ系として上記構成と同様又は類似のレンズ系が記載されている。
特開2016−90748号公報 特開2013−15621号公報 特開2015−203735号公報 特開2015−138122号公報
近年では、広い画角を有しながらも、より小型に構成された撮像装置に対する要望が強くなってきている。この要望に応えるためには、レンズ径が大径化しやすい最も物体側の第1レンズ群の小型化、合焦時に移動するレンズ群(以下、合焦レンズ群という)の小型化、合焦レンズ群の移動量の短縮を含めたレンズ系全体の小型化を図ることが求められる。
しかしながら、特許文献1に記載のズームレンズは、第1レンズ群内の物体側に配置された負レンズに低分散材料を用いており、低分散材料は屈折率が低いことから第1レンズ群の平均屈折率が低くなり、広角化を図ることが難しい。例えば、特許文献1に記載された低分散材料を用いる条件を維持したまま広角化を図ろうとすると、第1レンズ群内の物体側に配置された3枚の負レンズの曲率半径の絶対値が小さくなり、第1レンズ群で発生する収差が大きくなってしまう。あるいは、第1レンズ群を構成するレンズの径が大きくなってしまう。
特許文献2に記載のズームレンズは、第1レンズ群内の像側に合焦レンズ群が配置されている。第1レンズ群内に配置されるレンズは、レンズ外径が大きく、重量も大きいため、駆動用のアクチュエータも大きくなってしまい、ひいては、撮像装置全体の大型化に繋がってしまう。また、合焦のためのストローク、すなわち、合焦レンズ群の移動量を確保するため、合焦レンズ群と第1レンズ群内の物体側に配置されたレンズ群との間隔を広くとる必要がある。しかし、この間隔を広くとると、最も物体側のレンズの外径、及び第1レンズ群内の物体側に配置されたレンズの外径が大きくなってしまう、という問題が生じる。さらに、特許文献2に記載のズームレンズは、合焦レンズ群の屈折力が弱く、合焦レンズ群の移動量が大きい、という問題がある。
特許文献3に記載のズームレンズは、最も物体側に配置されて変倍時に固定されているレンズ群内の像側に合焦レンズ群が配置された構成を採っている。特許文献3に記載のズームレンズもまた、合焦レンズ群の屈折力が弱く、合焦レンズ群の移動量が大きい、という問題がある。
特許文献4に記載のズームレンズは、第2レンズ群が合焦レンズ群であるが、合焦レンズ群の屈折力が弱く、合焦レンズ群の移動量が大きい、という問題がある。
上記事情に鑑み、本発明は、広い画角を得ながら、小型化が図られ、高い光学性能を有するズームレンズ、及びこのズームレンズを備えた撮像装置を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明の第1のズームレンズは、物体側から像側へ向かって順に、負の屈折力を有する第1レンズ群と、正の屈折力を有する第2レンズ群と、後続レンズ群とからなり、変倍時に、少なくとも第1レンズ群と第2レンズ群とが移動することによって、第1レンズ群、第2レンズ群、及び後続レンズ群の相互間隔が変化し、後続レンズ群は、少なくとも1つのレンズ群からなり、後続レンズ群が2つ以上のレンズ群からなる場合は、変倍時に後続レンズ群内の隣り合うレンズ群の間隔が変化し、無限遠物体から近距離物体への合焦時に、第1レンズ群より像側に配置された合焦レンズ群が移動し、第1レンズ群は、物体側から像側へ向かって順に、3枚の負レンズからなる第1aレンズ群と、少なくとも1枚の負レンズと少なくとも1枚の正レンズとを有する第1bレンズ群とからなり、第1aレンズ群と第1bレンズ群との間隔は、変倍時及び合焦時に不変であり、第1aレンズ群の3枚の負レンズのd線に対する屈折率の平均値をNd1ave、合焦レンズ群の焦点距離をff、第1レンズ群の焦点距離をf1、広角端における無限遠物体に合焦した状態での合焦レンズ群の横倍率をβfw、広角端における無限遠物体に合焦した状態での合焦レンズ群より像側の全てのレンズの合成横倍率をβrwとし、合焦レンズ群より像側にレンズが配置されていない場合はβrwを1とした場合、
1.73<Nd1ave<1.95 (1)
1<|ff/f1|<3 (2)
0.6<|(1−βfw )×βrw |<2.3 (3)
で表される条件式(1)(2)及び(3)を満足する。
本発明の第2のズームレンズは、物体側から像側へ向かって順に、負の屈折力を有する第1レンズ群と、正の屈折力を有する第2レンズ群と、後続レンズ群とからなり、変倍時に、少なくとも第1レンズ群と第2レンズ群とが移動することによって、第1レンズ群、第2レンズ群、及び後続レンズ群の相互間隔が変化し、後続レンズ群は、少なくとも1つのレンズ群からなり、後続レンズ群が2つ以上のレンズ群からなる場合は、変倍時に後続レンズ群内の隣り合うレンズ群の間隔が変化し、無限遠物体から近距離物体への合焦時に、第1レンズ群より像側に配置された合焦レンズ群が移動し、第1レンズ群は、物体側から像側へ向かって順に、3枚の負レンズからなる第1aレンズ群と、少なくとも1枚の負レンズと少なくとも1枚の正レンズとを有する第1bレンズ群とからなり、第1aレンズ群と第1bレンズ群との間隔は、変倍時及び合焦時に不変であり、第1aレンズ群の3枚の負レンズのd線に対する屈折率の平均値をNd1ave、合焦レンズ群の焦点距離をff、第1レンズ群の焦点距離をf1、合焦レンズ群に含まれる少なくとも1枚のレンズのd線基準のアッベ数をνdfとした場合、
1.73<Nd1ave<1.95 (1)
1<|ff/f1|<3 (2)
60<νdf (5)
で表される条件式(1)、(2)、及び(5)を満足する。
本発明の第3のズームレンズは、物体側から像側へ向かって順に、負の屈折力を有する第1レンズ群と、正の屈折力を有する第2レンズ群と、後続レンズ群とからなり、変倍時に、少なくとも第1レンズ群と第2レンズ群とが移動することによって、第1レンズ群、第2レンズ群、及び後続レンズ群の相互間隔が変化し、後続レンズ群は、少なくとも1つのレンズ群からなり、後続レンズ群が2つ以上のレンズ群からなる場合は、変倍時に後続レンズ群内の隣り合うレンズ群の間隔が変化し、後続レンズ群内の最も像側のレンズ群は、正の屈折力を有し、変倍時及び合焦時に像面に対して固定され、無限遠物体から近距離物体への合焦時に、第1レンズ群より像側に配置された合焦レンズ群が移動し、第1レンズ群は、物体側から像側へ向かって順に、3枚の負レンズからなる第1aレンズ群と、少なくとも1枚の負レンズと少なくとも1枚の正レンズとを有する第1bレンズ群とからなり、第1aレンズ群と第1bレンズ群との間隔は、変倍時及び合焦時に不変であり、第1aレンズ群の3枚の負レンズのd線に対する屈折率の平均値をNd1ave、合焦レンズ群の焦点距離をff、第1レンズ群の焦点距離をf1とした場合、
1.73<Nd1ave<1.95 (1)
1<|ff/f1|<3 (2)
で表される条件式(1)及び(2)を満足する。
以下本項では、本発明の第1、第2、及び第3のズームレンズを総括して本発明のズームレンズという。
本発明のズームレンズにおいては、合焦レンズ群が3枚以上のレンズからなることが好ましい。
本発明のズームレンズにおいては、後続レンズ群は、変倍時に隣り合うレンズ群との間隔を変化させて移動する負の屈折力を有するレンズ群を含むことが好ましい。
本発明のズームレンズにおいては、合焦レンズ群が、後続レンズ群の一部、あるいは、後続レンズ群全体であることが好ましい。また、合焦レンズ群は負の屈折力を有することが好ましい。
本発明のズームレンズにおいては、第1aレンズ群の3枚の負レンズのd線に対する屈折率の最小値をNd1aminとした場合、
1.52<Nd1amin<1.89 (4)
で表される条件式(4)を満足することが好ましい。
本発明のズームレンズにおいては、第1bレンズ群に含まれる少なくとも1枚の負レンズのd線基準のアッベ数をνd1bnとした場合、
60<νd1bn (6)
で表される条件式(6)を満足することが好ましい。
本発明のズームレンズにおいては、最も物体側に配置されたレンズのd線に対する屈折率をNd1とした場合、
1.7<Nd1<2.1 (7)
で表される条件式(7)を満足することが好ましい。
本発明のズームレンズにおいては、広角端における無限遠物体に合焦した状態での最も像側のレンズ面から像面までの光軸上の空気換算距離をBFw、広角端における無限遠物体に合焦した状態でのズームレンズの焦点距離をfw、広角端における無限遠物体に合焦した状態での最大半画角をωwとした場合、
0.5<BFw/(fw×tanωw)<1.5 (8)
で表される条件式(8)を満足することが好ましい。
本発明のズームレンズにおいては、広角端における無限遠物体に合焦した状態での最大半画角をωw、
広角端における開放FナンバーをFNowとした場合、
0.45<tanωw/FNow<1 (9)
で表される条件式(9)を満足することが好ましい。
本発明のズームレンズにおいては、最も物体側に配置されたレンズの物体側のレンズ面の曲率半径をR1、最も物体側に配置されたレンズの像側のレンズ面の曲率半径をR2とした場合、
3.3<(R1+R2)/(R1−R2)<5.5 (10)
で表される条件式(10)を満足することが好ましい。
本発明のズームレンズにおいては、第1レンズ群の焦点距離をf1とし、第2レンズ群の焦点距離をf2とした場合、
0.2<|f1/f2|<0.65 (11)
で表される条件式(11)を満足することが好ましい。
本発明のズームレンズにおいては、第1aレンズ群の焦点距離をf1a、第1bレンズ群の焦点距離をf1bとした場合、
0.02<|f1a/f1b|<0.15 (12)
で表される条件式(12)を満足することが好ましい。
本発明のズームレンズにおいては、後続レンズ群は、物体側から像側へ向かって順に、1つまたは2つのレンズ群からなり全体として正の屈折力を有する中間レンズ群と、負の屈折力を有する合焦レンズ群と、正の屈折力を有するレンズ群とからなり、中間レンズ群内の1つまたは2つのレンズ群と、合焦レンズ群と、最も像側に配置された正の屈折力を有するレンズ群とはそれぞれ、変倍時に隣り合うレンズ群との間隔が変化することが好ましい。
本発明のズームレンズにおいては、第1bレンズ群は、物体側から像側へ向かって順に、負レンズと、正レンズとからなる2枚のレンズから構成されることが好ましい。
本発明の撮像装置は、本発明のズームレンズを備えている。
なお、本明細書の「〜からなり」、「〜からなる」は、挙げられた構成要素以外に、実質的に屈折力を有さないレンズ、並びに、絞り、フィルタ、及びカバーガラス等のレンズ以外の光学要素、並びに、レンズフランジ、レンズバレル、撮像素子、及び手振れ補正機構等の機構部分、等が含まれていてもよいことを意図する。
なお、本明細書において、「正の屈折力を有する〜群」は、群全体として正の屈折力を有することを意味する。同様に「負の屈折力を有する〜群」は、群全体として負の屈折力を有することを意味する。「正の屈折力を有するレンズ」、「正のレンズ」、及び「正レンズ」は同義である。「負の屈折力を有するレンズ」、「負のレンズ」、及び「負レンズ」は同義である。「レンズ群」は、複数のレンズからなる構成に限らず、1枚のみのレンズからなる構成としてもよい。非球面を含むレンズに関する屈折力の符号、レンズ面の面形状、曲率半径は、特に断りが無い限り、近軸領域で考えることにする。曲率半径の符号は、物体側に凸面を向けた形状の面の曲率半径の符号を正、像側に凸面を向けた形状の面の曲率半径の符号を負とする。条件式で用いている「焦点距離」は、近軸焦点距離である。条件式の値は、d線を基準とした場合の値である。本明細書に記載の「d線」、「C線」、「F線」、及び「g線」は輝線であり、d線の波長は587.56nm(ナノメートル)、C線の波長は656.27nm(ナノメートル)、F線の波長は486.13nm(ナノメートル)、g線の波長は435.84nm(ナノメートル)である。
本発明によれば、広い画角を得ながら、小型化が図られ、高い光学性能を有するズームレンズ、及びこのズームレンズを備えた撮像装置を提供することができる。
本発明の一実施形態に係るズームレンズのレンズ構成と光路との断面図、及び移動軌跡を示す図である。 本発明の実施例1のズームレンズの広角端及び望遠端におけるレンズ構成の断面図と移動軌跡を示す図である。 本発明の実施例2のズームレンズの広角端及び望遠端におけるレンズ構成の断面図と移動軌跡を示す図である。 本発明の実施例3のズームレンズの広角端及び望遠端におけるレンズ構成の断面図と移動軌跡を示す図である。 本発明の実施例4のズームレンズの広角端及び望遠端におけるレンズ構成の断面図と移動軌跡を示す図である。 本発明の実施例5のズームレンズの広角端及び望遠端におけるレンズ構成の断面図と移動軌跡を示す図である。 本発明の実施例6のズームレンズの広角端及び望遠端におけるレンズ構成の断面図と移動軌跡を示す図である。 本発明の実施例7のズームレンズの広角端及び望遠端におけるレンズ構成の断面図と移動軌跡を示す図である。 本発明の実施例8のズームレンズの広角端及び望遠端におけるレンズ構成の断面図と移動軌跡を示す図である。 本発明の実施例9のズームレンズの広角端及び望遠端におけるレンズ構成の断面図と移動軌跡を示す図である。 本発明の実施例10のズームレンズの広角端及び望遠端におけるレンズ構成の断面図と移動軌跡を示す図である。 本発明の実施例11のズームレンズの広角端及び望遠端におけるレンズ構成の断面図と移動軌跡を示す図である。 本発明の実施例1のズームレンズの各収差図である。 本発明の実施例2のズームレンズの各収差図である。 本発明の実施例3のズームレンズの各収差図である。 本発明の実施例4のズームレンズの各収差図である。 本発明の実施例5のズームレンズの各収差図である。 本発明の実施例6のズームレンズの各収差図である。 本発明の実施例7のズームレンズの各収差図である。 本発明の実施例8のズームレンズの各収差図である。 本発明の実施例9のズームレンズの各収差図である。 本発明の実施例10のズームレンズの各収差図である。 本発明の実施例11のズームレンズの各収差図である。 本発明の一実施形態に係る撮像装置の正面側の斜視図である。 本発明の一実施形態に係る撮像装置の背面側の斜視図である。
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に本発明の一実施形態に係るズームレンズの広角端における断面図と光路を示す。図1に示す例は後述の実施例1のズームレンズに対応している。図1では、紙面左側が物体側、紙面右側が像側であり、無限遠物体に合焦した状態を示し、光路については軸上光束2及び最大画角の光束3を示している。
なお、図1では、ズームレンズが撮像装置に適用されることを想定して、ズームレンズと像面Simとの間に入射面と出射面が平行の光学部材PPが配置された例を示している。光学部材PPは、各種フィルタ、及び/又はカバーガラス等を想定した部材である。各種フィルタとは例えば、ローパスフィルタ、赤外線カットフィルタ、及び特定の波長域をカットするフィルタ等である。光学部材PPは屈折力を有しない部材であり、光学部材PPを省略した構成も可能である。
本実施形態のズームレンズは、光軸Zに沿って物体側から像側へ向かって順に、負の屈折力を有する第1レンズ群G1と、正の屈折力を有する第2レンズ群G2と、後続レンズ群GRとからなる。広角端から望遠端への変倍時に、少なくとも第1レンズ群G1と第2レンズ群G2とが移動することによって、第1レンズ群G1、第2レンズ群G2、及び後続レンズ群GRの光軸方向の相互間隔が変化する。
なお、一例として、図1の後続レンズ群GRは、物体側から像側へ向かって順に、第3レンズ群G3と、第4レンズ群G4と、第5レンズ群G5とからなる3つのレンズ群から構成されている。第3レンズ群G3と、第4レンズ群G4と、第5レンズ群G5とは、変倍時に、光軸方向の相互間隔が変化する。図1の例では、変倍時に、第1レンズ群G1と、第2レンズ群G2と、第3レンズ群G3と、第4レンズ群G4とが移動し、第5レンズ群G5は像面Simに対して固定されている構成を採っている。図1では、変倍時に移動する各レンズ群の下に、広角端から望遠端へ変倍する際の各レンズ群の概略的な移動軌跡を矢印で示し、第5レンズ群G5の下には接地記号を示す。
また、一例として、図1には、開口絞りStが、第2レンズ群G2の最も物体側に配置された構成を示している。開口絞りStをこのように配置することによって、広角化とレンズ系の小径化との両立に有利となる。
本実施形態のズームレンズは、無限遠物体から近距離物体への合焦時に、第1レンズ群G1より像側に配置された合焦レンズ群Gfが移動する。図1に示す例では、合焦時に合焦レンズ群Gfのみが移動する。第1レンズ群G1より像側のレンズ群で合焦を行うことによって、合焦レンズ群Gfを小型で軽量に構成することが容易となりオートフォーカスの高速化に有利となる。
合焦レンズ群Gfは、下記事情から、後続レンズ群GRの一部、あるいは、後続レンズ群GR全体であることが好ましい。上述のように、オートフォーカスを高速化できるように合焦レンズ群Gfを小型で軽量に構成するためには、合焦レンズ群Gfは第1レンズ群G1よりも像側に配置されていることが好ましい。合焦レンズ群Gfと第2レンズ群G2との位置関係については、合焦レンズ群Gfが、第2レンズ群G2の一部、あるいは第2レンズ群G2全体となるように構成することも考えられるが、そのようにした場合は、合焦レンズ群Gfの移動に伴う、画角の変化及び歪曲収差の変化が大きくなってしまい好ましくない。合焦レンズ群Gfの移動に伴う、画角の変化及び歪曲収差の変化が大きいと、合焦動作及びウォブリング動作の時に、撮影者がこれらの変化を目障りに感じてしまうという問題が起こるからである。以上のことから、後続レンズ群GR内に合焦レンズ群Gfを配置することが好ましい。
一例として、図1に示すズームレンズでは、第4レンズ群G4全体が合焦レンズ群Gfである。図1の第4レンズ群G4の下の像側方向を向く矢印は、第4レンズ群G4が無限遠物体から近距離物体への合焦時に像側へ移動することを意味する。
合焦レンズ群Gfは負の屈折力を有することが好ましい。上述したように、合焦レンズ群Gfを小型化するためには、合焦レンズ群Gfは、第1レンズ群G1よりも像側、すなわち、第2レンズ群G2の最も物体側の面から最も像側のレンズ群の像側の面までの間に配置されていることが好ましい。なぜならば、第2レンズ群G2から最も像側のレンズ群までの合成光学系の屈折力は正の値となるので、その合成光学系の屈折力を分割した正の屈折力を有するレンズ群を合焦レンズ群Gfとするよりも、異符号の負の屈折力を有するレンズ群を合焦レンズ群Gfとした方が、合焦レンズ群Gfの屈折力を強くすることができるからである。合焦レンズ群Gfに強い屈折力を持たせることによって、合焦レンズ群Gfの移動量を小さくすることができ、レンズ系全体の小型化を図ることができる。
合焦レンズ群Gfは3枚以上のレンズからなることが好ましい。合焦レンズ群Gfを3枚以上のレンズで構成することによって、合焦時の収差変動を小さくすることができる。例えば、合焦レンズ群Gfは、2枚の正レンズと、2枚の負レンズとからなるように構成してもよい。その場合は、合焦レンズ群Gfは、物体側から像側へ向かって順に、正レンズと、負レンズと、正レンズと、負レンズとからなるように構成してもよい。この場合、像側の3枚のレンズは互いに接合されているように構成してもよい。より詳しくは、合焦レンズ群Gfは、物体側から像側へ向かって順に、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズと、像側に凹面を向けた負レンズと、正レンズと、負レンズとからなるように構成してもよい。あるいは、合焦レンズ群Gfは、2枚の正レンズと、1枚の負レンズとからなるように構成してもよい。その場合は、合焦レンズ群Gfは、物体側から像側へ向かって順に、正レンズと、負レンズと、正レンズとからなるように構成してもよい。この場合、像側の2枚のレンズは互いに接合されているように構成してもよい。
第1レンズ群G1は、物体側から像側へ向かって順に、第1aレンズ群G1aと、第1bレンズ群G1bとからなる。第1aレンズ群G1aと第1bレンズ群G1bとの光軸方向の間隔は、変倍時及び合焦時に不変である。仮に、第1レンズ群G1内のこれら2つのレンズ群の間隔を不変としない場合は、少なくとも一方のレンズ群を駆動させるためのアクチュエータ、及び少なくとも一方のレンズ群が移動するための広い間隔が必要となる。従って、第1aレンズ群G1aと第1bレンズ群G1bとの間隔を、変倍時及び合焦時に不変とすることによって小型化に有利となる。
第1aレンズ群G1aは3枚の負レンズからなる。第1レンズ群G1内の物体側に配置された第1aレンズ群G1aを負レンズのみで構成することによって、広角化した場合でも第1レンズ群G1のレンズ径の大型化を防ぐことが容易になる。また、第1aレンズ群G1aに3枚の負レンズを用いることによって軸外収差を良好に補正することができる。一例として、第1aレンズ群G1aは、物体側に凸面を向けた3枚の負メニスカスレンズからなるように構成することができ、このようにした場合は、軸外収差を補正しながら広角化を図ることに有利となる。
第1bレンズ群G1bは、少なくとも1枚の負レンズと少なくとも1枚の正レンズとを有する。本実施形態のような、負の屈折力を有する第1レンズ群G1と、正の屈折力を有する第2レンズ群G2を備えたズームレンズでは、広角側において第1レンズ群G1内を通過する軸上光線高が低く、望遠側になるほど軸上光線高が高くなるため、変倍に伴う色収差の変動が大きくなりやすい。そこで、第1レンズ群G1内で、より軸上光線高が高くなる像側に、少なくとも1枚の負レンズと少なくとも1枚の正レンズとを含み、色消し作用を有する第1bレンズ群G1bを配置している。この構成によって、変倍に伴う軸上色収差の変化を小さくすることができる。
より詳しくは、第1bレンズ群G1bは、物体側から像側へ向かって順に、負レンズと、正レンズとからなる2枚のレンズから構成されることが好ましい。このようにした場合は、第1レンズ群G1内の物体側に負の屈折力を集め、最も物体側に配置されるレンズの径を小さくすることができる。また、第1bレンズ群G1bが2枚のレンズのみからなる構成とすることによって、小型化及び軽量化を図ることができる。一例として、第1bレンズ群G1bは、両凹レンズと、物体側に凸面を向けた正レンズとからなるように構成することができる。第1bレンズ群G1bに含まれる負レンズと正レンズとは接合されていてもよく、接合されていなくてもよい。
本実施形態のズームレンズは、第1aレンズ群G1aの3枚の負レンズのd線に対する屈折率の平均値をNd1aveとした場合、下記条件式(1)を満足する。条件式(1)は、第1aレンズ群G1aに配置された3枚のレンズの平均屈折率を規定している。条件式(1)の下限以下とならないようにすることによって、広角化を図る場合でも、第1aレンズ群G1aに配置された負レンズの曲率半径の絶対値が小さくなりすぎることがないため、軸外収差の増大を抑制することができる。あるいは、条件式(1)の下限以下とならないようにすることによって、広角化を図る場合でも、第1aレンズ群G1aのレンズの大径化を抑制することができる。条件式(1)の上限以上とならないようにすることによって、第1aレンズ群G1aの負レンズの分散が大きくなりすぎるのを抑制でき、特に、広角側での倍率色収差の補正に有利となる。なお、下記条件式(1−1)を満足する構成とすれば、より良好な特性とすることができ、下記条件式(1−2)を満足する構成とすれば、さらにより良好な特性とすることができる。
1.73<Nd1ave<1.95 (1)
1.75<Nd1ave<1.93 (1−1)
1.77<Nd1ave<1.91 (1−2)
また、本実施形態のズームレンズは、合焦レンズ群Gfの焦点距離をff、第1レンズ群G1の焦点距離をf1とした場合、下記条件式(2)を満足する。条件式(2)は、合焦レンズ群Gfの焦点距離と、第1レンズ群G1の焦点距離の関係を規定している。条件式(2)の下限以下とならないようにすることによって、第1レンズ群G1の屈折力が弱くなりすぎないため、第1レンズ群G1のレンズの大径化を抑制したり、変倍に伴う第1レンズ群G1の移動量を小さくしたりすることに有利となる。あるいは、条件式(2)の下限以下とならないようにすることによって、合焦レンズ群Gfの屈折力が強くなりすぎないため、像面湾曲の増大を抑制でき、または、合焦レンズ群Gfの移動に伴う像面湾曲の変動を抑制できる。条件式(2)の上限以上とならないようにすることによって、第1レンズ群G1の屈折力が強くなりすぎないため、歪曲収差及び非点収差の補正が容易になる。あるいは、条件式(2)の上限以上とならないようにすることによって、合焦レンズ群Gfの屈折力が弱くなりすぎないため、合焦時の合焦レンズ群Gfの移動量を小さくすることができる。なお、下記条件式(2−1)を満足する構成とすれば、より良好な特性とすることができ、下記条件式(2−2)を満足する構成とすれば、さらにより良好な特性とすることができる。
1<|ff/f1|<3 (2)
1.1<|ff/f1|<2.9 (2−1)
1.2<|ff/f1|<2.3 (2−2)
さらに、本実施形態のズームレンズは以下に述べる条件式を満足することが好ましい。広角端における無限遠物体に合焦した状態での合焦レンズ群Gfの横倍率をβfw、広角端における無限遠物体に合焦した状態での合焦レンズ群Gfより像側の全てのレンズの合成横倍率をβrwとし、合焦レンズ群Gfより像側にレンズが配置されていない場合はβrwを1とした場合、下記条件式(3)を満足することが好ましい。条件式(3)は、合焦レンズ群Gfの移動量に対するピント移動量を規定している。条件式(3)の下限以下とならないようにすることによって、合焦の際の合焦レンズ群Gfの移動量を小さくすることができるので、レンズ系全長の短縮に有利となる。あるいは、条件式(3)の下限以下とならないようにすることによって、最短撮影距離を短くすることが可能となる。条件式(3)の上限以上とならないようにすることによって、合焦レンズ群Gfの屈折力が強くなりすぎないため、合焦レンズ群Gfで発生する諸収差を抑制できる。なお、下記条件式(3−1)を満足する構成とすれば、より良好な特性とすることができ、下記条件式(3−2)を満足する構成とすれば、さらにより良好な特性とすることができる。
0.6<|(1−βfw)×βrw|<2.3 (3)
0.8<|(1−βfw)×βrw|<2.1 (3−1)
1.1<|(1−βfw)×βrw|<1.9 (3−2)
第1aレンズ群G1aの3枚の負レンズのd線に対する屈折率の最小値をNd1aminとした場合、下記条件式(4)を満足することが好ましい。条件式(4)は、第1aレンズ群G1aに配置された負レンズの最小屈折率を規定している。広角側での倍率色収差を補正するために、第1aレンズ群G1aに配置された負レンズに、分散の小さい材料を用いることも考えられるが、そのような材料は屈折率が低い。屈折率が低い材料でレンズを構成すると、曲率半径の絶対値が小さくなり、軸外収差の増大及び/又はレンズ径の大型化を招くという不具合が生じる。条件式(4)の下限以下とならないようにすることによって、このような不具合を回避することが可能となる。条件式(4)の上限以上とならないようにすることによって、第1aレンズ群G1aの負レンズの分散が大きくなりすぎないため、特に、広角端における倍率色収差の補正が容易になる。なお、下記条件式(4−1)を満足する構成とすれば、より良好な特性とすることができ、下記条件式(4−2)を満足する構成とすれば、さらにより良好な特性とすることができる。
1.52<Nd1amin<1.89 (4)
1.56<Nd1amin<1.86 (4−1)
合焦レンズ群Gfに含まれる少なくとも1枚のレンズのd線基準のアッベ数をνdfとした場合、下記条件式(5)を満足することが好ましい。すなわち、合焦レンズ群Gfは、条件式(5)を満足するレンズを少なくとも1枚有することが好ましい。条件式(5)は、合焦レンズ群Gfに配置された少なくとも1枚のレンズのアッベ数を規定している。条件式(5)の下限以下とならないようにすることによって、合焦時の色収差の変動を抑制することができる。また、下記条件式(5−1)を満足することが好ましい。条件式(5−1)の下限以下とならないようにすることによって、条件式(5)に関する効果を高めることができる。条件式(5−1)の上限以上とならないようにすることによって、必要な屈折率を確保することができ、球面収差及び非点収差を良好に補正することができる。なお、下記条件式(5−2)を満足する構成とすれば、より良好な特性とすることができ、
60<νdf (5)
64<νdf<98 (5−1)
68<νdf<85 (5−2)
第1bレンズ群G1bに含まれる少なくとも1枚の負レンズのd線基準のアッベ数をνd1bnとした場合、下記条件式(6)を満足することが好ましい。すなわち、第1bレンズ群G1bは、条件式(6)を満足する負レンズを少なくとも1枚有することが好ましい。条件式(6)は、第1bレンズ群G1bに配置された少なくとも1枚の負レンズのアッベ数を規定している。条件式(6)の下限以下とならないようにすることによって、変倍時の軸上色収差の変動を抑制することができる。あるいは、条件式(6)の下限以下とならないようにすることによって、広角側での倍率色収差を良好に補正することができる。また、下記条件式(6−1)を満足することが好ましい。条件式(6−1)の下限以下とならないようにすることによって、条件式(6)に関する効果を高めることができる。条件式(6−1)の上限以上とならないようにすることによって、必要な屈折率を確保することができ、球面収差等の諸収差を良好に補正することができる。なお、下記条件式(6−2)を満足する構成とすれば、より良好な特性とすることができる。
60<νd1bn (6)
66<νd1bn<100 (6−1)
68<νd1bn<98 (6−2)
最も物体側に配置されたレンズのd線に対する屈折率をNd1とした場合、下記条件式(7)を満足することが好ましい。条件式(7)は、最も物体側のレンズに用いられる材料の屈折率を規定している。条件式(7)の下限以下とならないようにすることによって、最も物体側のレンズの小型化、ひいては、第1レンズ群G1全体の小型化を図ることが容易になる。条件式(7)の上限以上とならないようにすることによって、像面湾曲の補正が容易になる。あるいは、条件式(7)の上限以上とならないようにすることによって、分散が大きな材料を最も物体側のレンズに用いずに構成することが容易となり、倍率色収差を良好に補正することが容易になる。
1.7<Nd1<2.1 (7)
広角端における無限遠物体に合焦した状態での最も像側のレンズ面から像面Simまでの光軸上の空気換算距離をBFw、広角端における無限遠物体に合焦した状態でのズームレンズの焦点距離をfw、広角端における無限遠物体に合焦した状態での最大半画角をωwとした場合、下記条件式(8)を満足することが好ましい。図1に示す例では、ωwは、最も物体側のレンズより物体側における、光軸Zと、最大画角の主光線とのなす角に対応する。図1では、最大画角の主光線は最大画角の光束3内の一点鎖線で示されている。条件式(8)は、広角端における最も像側のレンズ面から像面Simまでの空気換算距離、いわゆる、バックフォーカスと、広角端における焦点距離と、広角端における半画角との関係を規定している。条件式(8)の下限以下とならないようにすることによって、レンズ交換式カメラなどに必要なバックフォーカスを確保することが容易になる。また、条件式(8)の下限以下とならないようにすることによって、第1レンズ群G1の屈折力を確保することができ、あるいは、広角端における第1レンズ群G1と第2レンズ群G2の間隔を狭くすることが容易となる。これによって、第1レンズ群G1の小型化を図ることが容易になる。条件式(8)の上限以上とならないようにすることによって、バックフォーカスが長くなりすぎないため、光学全長に対して、レンズを配置できる範囲が広くとることができ、良好な光学性能を確保するために必要な数のレンズを設けることが容易になる。また、バックフォーカスが長いと、長いバックフォーカスを確保するために第1レンズ群G1の屈折力を強くする必要が生じるが、条件式(8)の上限以上とならないようにすることによって、バックフォーカスが長くなりすぎないため、第1レンズ群G1の屈折力を強くする必要がなくなり、その結果、特に、望遠側の非点収差の補正が容易になる。なお、下記条件式(8−1)を満足する構成とすれば、より良好な特性とすることができる。
0.5<BFw/(fw×tanωw)<1.5 (8)
0.6<BFw/(fw×tanωw)<1.3 (8−1)
広角端における無限遠物体に合焦した状態での最大半画角をωw、広角端における開放FナンバーをFNowとした場合、下記条件式(9)を満足することが好ましい。条件式(9)は、広角端における最大半画角と開放Fナンバーの関係を規定している。条件式(9)の下限以下とならないようにすることによって、広角端での画角を広くすることができ、あるいは、開放Fナンバーを小さくすることができるので、広い用途に対応可能となり、高価値の広角ズームレンズとすることができる。条件式(9)の上限以上とならないようにすることによって、良好な光学性能を得ながら、レンズ枚数の増加の抑制及びレンズ系の大型化の抑制が容易になる。なお、下記条件式(9−1)を満足する構成とすれば、より良好な特性とすることができる。
0.45<tanωw/FNow<1 (9)
0.46<tanωw/FNow<0.8 (9−1)
最も物体側に配置されたレンズの物体側のレンズ面の曲率半径をR1、最も物体側に配置されたレンズの像側のレンズ面の曲率半径をR2とした場合、下記条件式(10)を満足することが好ましい。条件式(10)は、最も物体側に配置されたレンズの、物体側の面の曲率半径と像側の面の曲率半径との関係、所謂、レンズのシェイプファクターを規定している。条件式(10)の下限以下とならないようにすることによって、特に、望遠側の非点収差を補正することが容易になる。条件式(10)の上限以上とならないようにすることによって、望遠側での球面収差を良好に補正することが容易になる。また、条件式(10)の上限以上とならないようにすることによって、最も物体側に配置されたレンズの屈折力が弱くなりすぎないため、広角化を図ることが容易になる。なお、下記条件式(10−1)を満足する構成とすれば、より良好な特性とすることができる。
3.3<(R1+R2)/(R1−R2)<5.5 (10)
3.3<(R1+R2)/(R1−R2)<5 (10−1)
第1レンズ群G1の焦点距離をf1、第2レンズ群G2の焦点距離をf2とした場合、下記条件式(11)を満足することが好ましい。条件式(11)は、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2の焦点距離の関係を規定している。条件式(11)の下限以下とならないようにすることによって、第1レンズ群G1の屈折力が強くなりすぎないため、歪曲収差及び非点収差の補正が容易になる。あるいは、条件式(11)の下限以下とならないようにすることによって、第2レンズ群G2の屈折力が弱くなりすぎないため、特に、望遠側での球面収差の補正が容易になる。条件式(11)の上限以上とならないようにすることによって、第1レンズ群G1の屈折力が弱くなりすぎないため、第1レンズ群G1の大径化を抑制したり、変倍時の第1レンズ群G1の移動量を抑制したりすることが可能となる。あるいは、条件式(11)の上限以上とならないようにすることによって、第2レンズ群G2の屈折力が強くなりすぎないため、特に、広角側での像面湾曲の補正が容易になる。なお、下記条件式(11−1)を満足する構成とすれば、より良好な特性とすることができる。
0.2<|f1/f2|<0.65 (11)
0.25<|f1/f2|<0.63 (11−1)
第1aレンズ群G1aの焦点距離をf1a、第1bレンズ群G1bの焦点距離をf1bとした場合、下記条件式(12)を満足することが好ましい。条件式(12)は、第1aレンズ群G1aの焦点距離と、第1bレンズ群G1bの焦点距離の関係を規定している。条件式(12)の下限以下とならないようにすることによって、第1bレンズ群G1bの屈折力が弱くなりすぎないため、歪曲収差の補正が容易になる。条件式(12)の上限以上とならないようにすることによって、第1bレンズ群G1bの屈折力が強くなりすぎないため、最も物体側に配置されたレンズの径を小さくすることが容易になる。なお、下記条件式(12−1)を満足する構成とすれば、より良好な特性とすることができ、下記条件式(12−2)を満足する構成とすれば、さらにより良好な特性とすることができる。
0.02<|f1a/f1b|<0.15 (12)
0.03<|f1a/f1b|<0.12 (12−1)
0.04<|f1a/f1b|<0.1 (12−2)
次に、後続レンズ群GRについて説明する。後続レンズ群GRは、変倍時に隣り合うレンズ群との間隔を変化させて移動する負の屈折力を有するレンズ群を含むことが好ましい。第2レンズ群G2は後続レンズ群GRに隣接して配置されており、この第2レンズ群G2の屈折力と異符号の屈折力のレンズ群を後続レンズ群内に配置することによって、変倍効果を高めることができる。また、第2レンズ群G2の物体側及び像側に負の屈折力のレンズ群を設けることによって、軸外収差の補正に有利となる。
後続レンズ群GRは、最も像側に、変倍時に隣り合うレンズ群との間隔が変化し、正の屈折力を有するレンズ群を含むことが好ましい。広角ズームレンズにおいては、特に、広角端において、最大画角の主光線の像面Simへの入射角が大きくなりやすい。最も像側に正の屈折力を有するレンズ群を配置することによって、最大画角の主光線の像面Simへの入射角を小さくすることが容易になる。
後続レンズ群GRが最も像側に上記正の屈折力を有するレンズ群を含む場合、この最も像側の正の屈折力を有するレンズ群は、変倍時及び合焦時に像面Simに対して固定されていることが好ましい。最も像側のレンズ群が固定されていることによって、ズームレンズへのゴミの侵入を軽減することができる。
さらに、後続レンズ群GR内の最も像側の上記正の屈折力を有するレンズ群は、変倍時及び合焦時に像面Simに対して固定されており、1枚のレンズからなることが好ましい。最も像側に配置されたレンズ群を通過する光束の径は小さくなっていることから、このレンズ群は、収差補正の負担が大きくないため、少ないレンズ枚数で構成することが好ましい。最も像側に配置されたレンズ群を1枚のレンズのみで構成することによって、小型化に有利となる。
後続レンズ群GRは、物体側から像側へ向かって順に、1つまたは2つのレンズ群からなり全体として正の屈折力を有する中間レンズ群Gmと、負の屈折力を有する合焦レンズ群Gfと、正の屈折力を有するレンズ群とからなることが好ましい。図1に示す例では、第3レンズ群G3が中間レンズ群Gmに対応する。中間レンズ群Gm内の1つまたは2つのレンズ群と、合焦レンズ群Gfと、最も像側に配置された正の屈折力を有するレンズ群とはそれぞれ、変倍時に隣り合うレンズ群との間隔が変化するレンズ群である。すなわち、本実施形態のズームレンズは、物体側から像側へ向かって順に、負の屈折力を有する第1レンズ群G1と、正の屈折力を有する第2レンズ群G2と、上記中間レンズ群Gmと、負の屈折力を有する合焦レンズ群Gfと、正の屈折力を有するレンズ群とからなることが好ましい。変倍時に相互の間隔が変化する5つないし6つのレンズ群を有するズームレンズとすることによって、製造誤差に伴う偏芯コマ収差の発生を抑え、製造難易度が高くなるのを抑えつつ、ズーム全域で収差、特に、像面湾曲を良好に補正することができる。
なお、図1の例では、変倍時に相互間隔が変化し、後続レンズ群GRを構成するレンズ群の数は3である。しかし、本開示の技術においては、後続レンズ群GRを構成するレンズ群の数は他の数とすることもでき、小型化と高性能との両立を考慮した場合は、例えば、1以上4以下の数とすることができる。
なお、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、ローパスフィルタ及び/又は特定の波長域の光を遮光する各種フィルタをレンズ系と像面Simとの間に配置する代わりに、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。
上述した好ましい構成及び可能な構成は、任意の組合せが可能であり、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。本実施形態によれば、広い画角を得ながら、小型化が図られ、高い光学性能を有するズームレンズを実現することが可能である。なお、ここでいう「広い画角」とは広角端での最大全画角が120度より大きいことを意味する。
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のズームレンズの断面図と概略的な移動軌跡を図2に示す。なお、図2では紙面左側が物体側、紙面右側が像側であり、無限遠物体に合焦した状態を示している。図2では、「広角端」と付した上段に広角端状態を示し、「望遠端」と付した下段に望遠端状態を示している。図2では、上段と下段の間に、変倍時に移動する各レンズ群については広角端から望遠端へ変倍する際の各レンズ群の概略的な移動軌跡を矢印で示し、変倍時に像面Simに対して固定されているレンズ群については接地記号を示す。
実施例1のズームレンズは、物体側から像側へ向かって順に、負の屈折力を有する第1レンズ群G1と、正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、負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とからなる。広角端から望遠端への変倍時に、第1レンズ群G1は像側へ移動し、第2レンズ群G2と、第3レンズ群G3と、第4レンズ群G4とは物体側へ移動し、第5レンズ群G5は像面Simに対して固定されており、隣り合うレンズ群の全ての間隔が変化する。第1レンズ群G1は、物体側から像側へ向かって順に、レンズL11〜L15の5枚のレンズからなり、第2レンズ群G2は、物体側から像側へ向かって順に、開口絞りStと、レンズL21〜L25の5枚のレンズとからなり、第3レンズ群G3は、物体側から像側へ向かって順に、レンズL31〜L35の5枚のレンズからなり、第4レンズ群G4は、物体側から像側へ向かって順に、レンズL41〜L44の4枚のレンズからなり、第5レンズ群G5は、レンズL51の1枚のレンズからなる。合焦レンズ群Gfは第4レンズ群G4全体である。図2では、図1同様に、合焦レンズ群Gfに対応するレンズ群の下に像側方向を向く矢印を示している。以上が実施例1のズームレンズの概要である。
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、非球面係数を表3に示す。表1において、Snの欄には最も物体側の面を第1面とし像側に向かうに従い1つずつ番号を増加させた場合の面番号を示し、Rの欄には各面の曲率半径を示し、Dの欄には各面とその像側に隣接する面との光軸上の面間隔を示す。また、Ndの欄には各構成要素のd線に対する屈折率を示し、νdの欄には各構成要素のd線基準のアッベ数を示し、θgFの欄には各構成要素のg線とF線間の部分分散比を示す。なお、あるレンズのg線とF線間の部分分散比θgFとは、g線、F線、及びC線に対するそのレンズの屈折率をそれぞれNg、NF、及びNCとした場合、θgF=(Ng−NF)/(NF−NC)で定義される。
表1では、物体側に凸面を向けた形状の面の曲率半径の符号を正、像側に凸面を向けた形状の面の曲率半径の符号を負としている。表1には開口絞りSt及び光学部材PPも合わせて示している。表1では、開口絞りStに相当する面の面番号の欄には面番号と(St)という語句を記載している。表1のDの最下欄の値は表中の最も像側の面と像面Simとの間隔である。表1では可変面間隔については、DD[ ]という記号を用い、[ ]の中にこの間隔の物体側の面番号を付してDの欄に記入している。
表2に、ズーム倍率Zr、全系の焦点距離f、FナンバーFNo.、最大全画角2ω、及び可変面間隔の値をd線基準で示す。2ωの欄の(°)は単位が度であることを意味する。表2では、広角端における無限遠物体に合焦した状態、望遠端における無限遠物体に合焦した状態、広角端における像面から500mm(ミリメートル)の距離の物体に合焦した状態、及び望遠端における像面から500mm(ミリメートル)の距離の物体に合焦した状態の各値をそれぞれ、W−Infinity、T−Infinity、W−500mm、及びT−500mmと表記した欄に示している。なお、W−Infinityの欄のfは、上述の条件式で用いているfwに対応する。
表1では、非球面の面番号には*印を付しており、非球面の曲率半径の欄には近軸の曲率半径の数値を記載している。表3において、Snの欄には非球面の面番号を示し、KA及びAm(m=3、4、5、…)の欄には各非球面についての非球面係数の数値を示す。表3の非球面係数の数値の「E±n」(n:整数)は「×10±n」を意味する。KA及びAmは下式で表される非球面式における非球面係数である。
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
であり、非球面式のΣはmに関する総和を意味する。
各表のデータにおいて、角度の単位としては度を用い、長さの単位としてはmm(ミリメートル)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なため他の適当な単位を用いることもできる。また、以下に示す各表では所定の桁でまるめた数値を記載している。
図13に、実施例1のズームレンズの各収差図を示す。図13では左から順に、球面収差、非点収差、歪曲収差、及び倍率色収差を示す。図13では、「広角端、無限遠物体」と付した1段目に広角端における無限遠物体に合焦した状態の収差図を示し、「望遠端、無限遠物体」と付した2段目に望遠端における無限遠物体に合焦した状態の収差図を示し、「広角端、近距離物体(像面から500mm)」と付した3段目に広角端における像面Simから500mm(ミリメートル)の距離の物体に合焦した状態の収差図を示し、「望遠端、近距離物体(像面から500mm)」と付した3段目に望遠端における像面Simから500mm(ミリメートル)の距離の物体に合焦した状態の収差図を示す。
図13において、球面収差図では、d線、C線、F線、及びg線における収差をそれぞれ実線、長破線、短破線、及び二点鎖線で示す。非点収差図では、サジタル方向のd線における収差を実線で示し、タンジェンシャル方向のd線における収差を短破線で示す。歪曲収差図ではd線における収差を実線で示す。倍率色収差図では、C線、F線、及びg線における収差をそれぞれ長破線、短破線、及び二点鎖線で示す。球面収差図のFNo.はFナンバーを意味し、その他の収差図のωは半画角を意味する。
上記の実施例1に関する各データの記号、意味、記載方法、及び図示方法は、特に断りが無い限り以下の実施例にお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のズームレンズの断面図と概略的な移動軌跡を図3に示す。実施例2のズームレンズは、物体側から像側へ向かって順に、負の屈折力を有する第1レンズ群G1と、正の屈折力を有する第2レンズ群G2と、負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とからなる。広角端から望遠端への変倍時に、第1レンズ群G1は像側へ移動し、第2レンズ群G2と、第3レンズ群G3とは物体側へ移動し、第4レンズ群G4は像面Simに対して固定されており、隣り合うレンズ群の全ての間隔が変化する。第1レンズ群G1は、物体側から像側へ向かって順に、レンズL11〜L15の5枚のレンズからなり、第2レンズ群G2は、物体側から像側へ向かって順に、開口絞りStと、レンズL21〜L30の10枚のレンズとからなり、第3レンズ群G3は、物体側から像側へ向かって順に、レンズL31〜L34の4枚のレンズからなり、第4レンズ群G4は、レンズL41の1枚のレンズからなる。合焦レンズ群Gfは第3レンズ群G3全体である。
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、非球面係数を表6に、各収差図を図14に示す。
[実施例3]
実施例3のズームレンズの断面図と概略的な移動軌跡を図4に示す。実施例3のズームレンズは、物体側から像側へ向かって順に、負の屈折力を有する第1レンズ群G1と、正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、負の屈折力を有する第4レンズ群G4とからなる。広角端から望遠端への変倍時に、第1レンズ群G1は像側へ移動し、第2レンズ群G2と、第3レンズ群G3と、第4レンズ群G4とは物体側へ移動し、隣り合うレンズ群の全ての間隔が変化する。第1レンズ群G1は、物体側から像側へ向かって順に、レンズL11〜L15の5枚のレンズからなり、第2レンズ群G2は、物体側から像側へ向かって順に、開口絞りStと、レンズL21〜L25の5枚のレンズとからなり、第3レンズ群G3は、物体側から像側へ向かって順に、レンズL31〜L35の5枚のレンズからなり、第4レンズ群G4は、物体側から像側へ向かって順に、レンズL41〜L44の4枚のレンズからなる。合焦レンズ群Gfは第4レンズ群G4全体である。
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、非球面係数を表9に、各収差図を図15に示す。
[実施例4]
実施例4のズームレンズの断面図と概略的な移動軌跡を図5に示す。実施例4のズームレンズは実施例1のズームレンズの概要と同様の構成を有する。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、非球面係数を表12に、各収差図を図16に示す。
[実施例5]
実施例5のズームレンズの断面図と概略的な移動軌跡を図6に示す。実施例5のズームレンズは実施例1のズームレンズの概要と同様の構成を有する。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、非球面係数を表15に、各収差図を図17に示す。
[実施例6]
実施例6のズームレンズの断面図と概略的な移動軌跡を図7に示す。実施例6のズームレンズは実施例1のズームレンズの概要と同様の構成を有する。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、非球面係数を表18に、各収差図を図18に示す。
[実施例7]
実施例7のズームレンズの断面図と概略的な移動軌跡を図8に示す。実施例7のズームレンズは、物体側から像側へ向かって順に、負の屈折力を有する第1レンズ群G1と、正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、負の屈折力を有する第5レンズ群G5と、正の屈折力を有する第6レンズ群G6とからなる。広角端から望遠端への変倍時に、第1レンズ群G1は像側へ移動し、第2レンズ群G2と、第3レンズ群G3と、第4レンズ群G4と、第5レンズ群G5とは物体側へ移動し、第6レンズ群G6は像面Simに対して固定されており、隣り合うレンズ群の全ての間隔が変化する。第1レンズ群G1は、物体側から像側へ向かって順に、レンズL11〜L15の5枚のレンズからなり、第2レンズ群G2は、物体側から像側へ向かって順に、開口絞りStと、レンズL21〜L25の5枚のレンズとからなり、第3レンズ群G3は、物体側から像側へ向かって順に、レンズL31〜L32の2枚のレンズからなり、第4レンズ群G4は、物体側から像側へ向かって順に、レンズL41〜L43の3枚のレンズからなり、第5レンズ群G5は、物体側から像側へ向かって順に、レンズL51〜L54の4枚のレンズからなり、第6レンズ群G6は、レンズL61の1枚のレンズからなる。合焦レンズ群Gfは第5レンズ群G5全体である。以上が実施例7のズームレンズの概要である。
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、非球面係数を表21に、各収差図を図19に示す。
[実施例8]
実施例8のズームレンズの断面図と概略的な移動軌跡を図9に示す。実施例8のズームレンズは、第3レンズ群G3が負の屈折力を有する点以外は、実施例7のズームレンズの概要と同様の構成を有する。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、非球面係数を表24に、各収差図を図20に示す。
[実施例9]
実施例9のズームレンズの断面図と概略的な移動軌跡を図10に示す。実施例9のズームレンズは、物体側から像側へ向かって順に、負の屈折力を有する第1レンズ群G1と、正の屈折力を有する第2レンズ群G2と、負の屈折力を有する第3レンズ群G3とからなる。広角端から望遠端への変倍時に、第1レンズ群G1は像側へ移動し、第2レンズ群G2と、第3レンズ群G3とは物体側へ移動し、隣り合うレンズ群の全ての間隔が変化する。第1レンズ群G1は、物体側から像側へ向かって順に、レンズL11〜L15の5枚のレンズからなり、第2レンズ群G2は、物体側から像側へ向かって順に、開口絞りStと、レンズL21〜L30の10枚のレンズとからなり、第3レンズ群G3は、物体側から像側へ向かって順に、レンズL31〜L34の4枚のレンズからなる。合焦レンズ群Gfは第3レンズ群G3全体である。
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、非球面係数を表27に、各収差図を図21に示す。
[実施例10]
実施例10のズームレンズの断面図と概略的な移動軌跡を図11に示す。実施例10のズームレンズは、第2レンズ群G2が、物体側から像側へ向かって順に、開口絞りStと、レンズL21〜L23の3枚のレンズとからなる点以外は、実施例1のズームレンズの概要と同様の構成を有する。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、非球面係数を表30に、各収差図を図22に示す。
[実施例11]
実施例11のズームレンズの断面図と概略的な移動軌跡を図12に示す。実施例11のズームレンズは、第2レンズ群G2が、物体側から像側へ向かって順に、開口絞りStと、レンズL21〜L23の3枚のレンズとからなる点、第3レンズ群G3が、物体側から像側へ向かって順に、レンズL31〜L34の4枚のレンズからなる点、及び、第4レンズ群G4が、物体側から像側へ向かって順に、レンズL41〜L43の3枚のレンズからなる点以外は、実施例1のズームレンズの概要と同様の構成を有する。実施例11のズームレンズの基本レンズデータを表31に、諸元と可変面間隔を表32に、非球面係数を表33及び表34に、各収差図を図23に示す。
表35に実施例1〜11のズームレンズの条件式(1)〜(12)の対応値を示す。実施例1〜11はd線を基準波長としている。表35にはd線基準での値を示す。
以上のデータからわかるように、実施例1〜11のズームレンズは、広角端における無限遠物体に合焦した状態での最大全画角が120度以上あり、広い画角が確保され、小型に構成され、諸収差が良好に補正されて高い光学性能を実現している。
次に、本発明の実施形態に係る撮像装置について説明する。図24及び図25に本発明の一実施形態に係る撮像装置であるカメラ30の外観図を示す。図24はカメラ30を正面側から見た斜視図を示し、図25はカメラ30を背面側から見た斜視図を示す。カメラ30は、交換レンズ20が取り外し自在に装着される、ミラーレスタイプのデジタルカメラである。交換レンズ20は、鏡筒内に収納された本発明の実施形態に係るズームレンズ1を含んで構成されている。
このカメラ30はカメラボディ31を備え、カメラボディ31の上面にはシャッターボタン32、及び電源ボタン33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、操作部35、及び表示部36が設けられている。表示部36は、撮像された画像及び撮像される前の画角内にある画像を表示する。
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、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。
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に応じた撮像信号を出力するCCD(Charge Coupled Device)又はCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)等の撮像素子、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、及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又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。
以上、実施形態及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及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、及び非球面係数等は、上記各数値実施例で示した値に限定されず、他の値をとり得る。
また、本発明の実施形態に係る撮像装置についても、上記例に限定されず、例えば、ノンレフレックス方式以外のカメラ、フィルムカメラ、ビデオカメラ、映画撮影用カメラ、及び放送用カメラ等、種々の態様とすることができる。
1 ズームレンズ
2 軸上光束
3 最大画角の光束
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
G1a 第1aレンズ群
G1b 第1b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
Gf 合焦レンズ群
Gm 中間レンズ群
GR 後続レンズ群
L11〜L15、L21〜L35、L41〜L44、L51〜L54、L61 レンズ
PP 光学部材
Sim 像面
St 開口絞り
Z 光軸

Claims (18)

  1. 物体側から像側へ向かって順に、負の屈折力を有する第1レンズ群と、正の屈折力を有する第2レンズ群と、後続レンズ群とからなり、
    変倍時に、少なくとも前記第1レンズ群と前記第2レンズ群とが移動することによって、前記第1レンズ群、前記第2レンズ群、及び前記後続レンズ群の相互間隔が変化し、
    前記後続レンズ群は、少なくとも1つのレンズ群からなり、前記後続レンズ群が2つ以上の前記レンズ群からなる場合は、変倍時に前記後続レンズ群内の隣り合う前記レンズ群の間隔が変化し、
    無限遠物体から近距離物体への合焦時に、前記第1レンズ群より像側に配置された合焦レンズ群が移動し、
    前記第1レンズ群は、物体側から像側へ向かって順に、3枚の負レンズからなる第1aレンズ群と、少なくとも1枚の負レンズと少なくとも1枚の正レンズとを有する第1bレンズ群とからなり、
    前記第1aレンズ群と前記第1bレンズ群との間隔は、変倍時及び合焦時に不変であり、
    前記第1aレンズ群の前記3枚の負レンズのd線に対する屈折率の平均値をNd1ave、
    前記合焦レンズ群の焦点距離をff、
    前記第1レンズ群の焦点距離をf1
    広角端における無限遠物体に合焦した状態での前記合焦レンズ群の横倍率をβfw、
    広角端における無限遠物体に合焦した状態での前記合焦レンズ群より像側の全てのレンズの合成横倍率をβrwとし、
    前記合焦レンズ群より像側にレンズが配置されていない場合はβrwを1とした場合、
    1.73<Nd1ave<1.95 (1)
    1<|ff/f1|<3 (2)
    0.6<|(1−βfw )×βrw |<2.3 (3)
    で表される条件式(1)(2)及び(3)を満足するズームレンズ。
  2. 物体側から像側へ向かって順に、負の屈折力を有する第1レンズ群と、正の屈折力を有する第2レンズ群と、後続レンズ群とからなり、
    変倍時に、少なくとも前記第1レンズ群と前記第2レンズ群とが移動することによって、前記第1レンズ群、前記第2レンズ群、及び前記後続レンズ群の相互間隔が変化し、
    前記後続レンズ群は、少なくとも1つのレンズ群からなり、前記後続レンズ群が2つ以上の前記レンズ群からなる場合は、変倍時に前記後続レンズ群内の隣り合う前記レンズ群の間隔が変化し、
    無限遠物体から近距離物体への合焦時に、前記第1レンズ群より像側に配置された合焦レンズ群が移動し、
    前記第1レンズ群は、物体側から像側へ向かって順に、3枚の負レンズからなる第1aレンズ群と、少なくとも1枚の負レンズと少なくとも1枚の正レンズとを有する第1bレンズ群とからなり、
    前記第1aレンズ群と前記第1bレンズ群との間隔は、変倍時及び合焦時に不変であり、
    前記第1aレンズ群の前記3枚の負レンズのd線に対する屈折率の平均値をNd1ave、
    前記合焦レンズ群の焦点距離をff、
    前記第1レンズ群の焦点距離をf1
    前記合焦レンズ群に含まれる少なくとも1枚のレンズのd線基準のアッベ数をνdfとした場合、
    1.73<Nd1ave<1.95 (1)
    1<|ff/f1|<3 (2)
    60<νdf (5)
    で表される条件式(1)(2)及び(5)を満足するズームレンズ。
  3. 物体側から像側へ向かって順に、負の屈折力を有する第1レンズ群と、正の屈折力を有する第2レンズ群と、後続レンズ群とからなり、
    変倍時に、少なくとも前記第1レンズ群と前記第2レンズ群とが移動することによって、前記第1レンズ群、前記第2レンズ群、及び前記後続レンズ群の相互間隔が変化し、
    前記後続レンズ群は、少なくとも1つのレンズ群からなり、前記後続レンズ群が2つ以上の前記レンズ群からなる場合は、変倍時に前記後続レンズ群内の隣り合う前記レンズ群の間隔が変化し、
    前記後続レンズ群内の最も像側の前記レンズ群は、正の屈折力を有し、変倍時及び合焦時に像面に対して固定され、
    無限遠物体から近距離物体への合焦時に、前記第1レンズ群より像側に配置された合焦レンズ群が移動し、
    前記第1レンズ群は、物体側から像側へ向かって順に、3枚の負レンズからなる第1aレンズ群と、少なくとも1枚の負レンズと少なくとも1枚の正レンズとを有する第1bレンズ群とからなり、
    前記第1aレンズ群と前記第1bレンズ群との間隔は、変倍時及び合焦時に不変であり、
    前記第1aレンズ群の前記3枚の負レンズのd線に対する屈折率の平均値をNd1ave、
    前記合焦レンズ群の焦点距離をff、
    前記第1レンズ群の焦点距離をf1とした場合、
    1.73<Nd1ave<1.95 (1)
    1<|ff/f1|<3 (2)
    で表される条件式(1)及び(2)を満足するズームレンズ。
  4. 前記合焦レンズ群が3枚以上のレンズからなる請求項1から3のいずれか1項に記載のズームレンズ。
  5. 前記後続レンズ群は、変倍時に隣り合う前記レンズ群との間隔を変化させて移動する負の屈折力を有する前記レンズ群を含む請求項1からのいずれか1項に記載のズームレンズ。
  6. 前記合焦レンズ群が、前記後続レンズ群の一部、あるいは、後続レンズ群全体である請求項1からのいずれか1項に記載のズームレンズ。
  7. 前記合焦レンズ群は負の屈折力を有する請求項1からのいずれか1項に記載のズームレンズ。
  8. 前記第1aレンズ群の前記3枚の負レンズのd線に対する屈折率の最小値をNd1aminとした場合、
    1.52<Nd1amin<1.89 (4)
    で表される条件式(4)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。
  9. 前記第1bレンズ群に含まれる少なくとも1枚の負レンズのd線基準のアッベ数をνd1bnとした場合、
    60<νd1bn (6)
    で表される条件式(6)を満足する請求項1から8のいずれか1項に記載のズームレンズ。
  10. 最も物体側に配置されたレンズのd線に対する屈折率をNd1とした場合、
    1.7<Nd1<2.1 (7)
    で表される条件式(7)を満足する請求項1から9のいずれか1項に記載のズームレンズ。
  11. 広角端における無限遠物体に合焦した状態での最も像側のレンズ面から像面までの光軸上の空気換算距離をBFw、
    広角端における無限遠物体に合焦した状態での前記ズームレンズの焦点距離をfw、
    広角端における無限遠物体に合焦した状態での最大半画角をωwとした場合、
    0.5<BFw/(fw×tanωw)<1.5 (8)
    で表される条件式(8)を満足する請求項1から10のいずれか1項に記載のズームレンズ。
  12. 広角端における無限遠物体に合焦した状態での最大半画角をωw、
    広角端における開放FナンバーをFNowとした場合、
    0.45<tanωw/FNow<1 (9)
    で表される条件式(9)を満足する請求項1から11のいずれか1項に記載のズームレンズ。
  13. 最も物体側に配置されたレンズの物体側のレンズ面の曲率半径をR1、
    最も物体側に配置されたレンズの像側のレンズ面の曲率半径をR2とした場合、
    3.3<(R1+R2)/(R1−R2)<5.5 (10)
    で表される条件式(10)を満足する請求項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2レンズ群の焦点距離をf2とした場合、
    0.2<|f1/f2|<0.65 (11)
    で表される条件式(11)を満足する請求項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1aレンズ群の焦点距離をf1a、
    前記第1bレンズ群の焦点距離をf1bとした場合、
    0.02<|f1a/f1b|<0.15 (12)
    で表される条件式(12)を満足する請求項1から14のいずれか1項に記載のズームレンズ。
  16. 前記後続レンズ群は、物体側から像側へ向かって順に、1つまたは2つの前記レンズ群からなり全体として正の屈折力を有する中間レンズ群と、負の屈折力を有する前記合焦レンズ群と、正の屈折力を有する前記レンズ群とからなり、
    前記中間レンズ群内の1つまたは2つの前記レンズ群と、前記合焦レンズ群と、最も像側に配置された正の屈折力を有する前記レンズ群とはそれぞれ、変倍時に隣り合うレンズ群との間隔が変化する請求項1から15のいずれか1項に記載のズームレンズ。
  17. 前記第1bレンズ群は、物体側から像側へ向かって順に、負レンズと、正レンズとからなる2枚のレンズから構成される請求項1から6のいずれか1項に記載のズームレンズ。
  18. 請求項1から17のいずれか1項に記載のズームレンズを備えた撮像装置。
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