JP6925190B2 - ズームレンズ及び撮像装置 - Google Patents
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Description
(1) 0.050 < √(fpw×fpt)/√(fw×ft) < 0.205
(2) 2.50 < |f1/f2| < 5.10
但し、
fpw: 広角端における前記合成正レンズ群の焦点距離
fpt: 望遠端における前記合成正レンズ群の焦点距離
fw : 広角端における当該ズームレンズ全系の焦点距離
ft : 望遠端における当該ズームレンズ全系の焦点距離
f1 : 前記第1レンズ群の焦点距離
f2 : 前記第2レンズ群の焦点距離
1−1.ズームレンズの光学系の構成
まず、本件発明に係るズームレンズの実施の形態を説明する。本実施の形態のズームレンズは、物体側より順に、正の屈折力を有する第1レンズ群と、負の屈折力を有する第2レンズ群と、全体として正の屈折力を有する合成正レンズ群と、全体として負の屈折力を有する合成負レンズ群とからなり、前記合成正レンズ群は、最も物体側に正の屈折力を有する第3レンズ群を備え、且つ、正の屈折力を有するレンズ群のみから構成され、前記合成負レンズ群は、最も物体側に負の屈折力を有する負Aレンズ群を備え、各レンズ群間の間隔を変えることにより変倍する。
第1レンズ群は、全体として正の屈折力を有する限り、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、収差補正を良好に行い、高性能なズームレンズを得る上で、第1レンズ群は少なくとも1枚の負レンズを含むことが好ましい。更に好ましくは、物体側から順に、負レンズ、正レンズを備える構成をとり、より好ましくは、物体側から順に、負レンズ、正レンズ、正レンズからなる構成をとることで、第1レンズ群に強い正の屈折力を配置しつつ、球面収差の発生量を抑制し、高変倍比を実現できる。しかしながら、要求される光学性能に応じて、適宜適切なレンズ構成を採用することができる。
第2レンズ群についても、全体として負の屈折力を有する限り、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、収差補正を良好に行い、高性能なズームレンズを得る上で、第2レンズ群は少なくとも1枚の正レンズを含むことが好ましい。しかしながら、要求される光学性能に応じて、適宜、適切なレンズ構成を採用することができる。
合成正レンズ群は、1つ又は複数の正の屈折力を有するレンズ群のみから構成され、負の屈折力を有するレンズ群は含まないものとする。合成正レンズ群は全体として正の屈折力を有し、その最も物体側に正の屈折力を有する第3レンズ群を備える。正の屈折力を有するレンズ群のみから、合成正レンズ群を構成することにより、当該合成正レンズ群に強い正の屈折力を配置することができ、テレフォト比のより小さい望遠ズームレンズを実現することができる。
合成負レンズ群は、最も物体側に負の屈折力を有する負Aレンズ群を備え、全体として負の屈折力を有する。合成負レンズ群は、全体として負の屈折力を有する限り負Aレンズ群の他に、正又は負の屈折力を有するレンズ群を1つ又は複数備えてもよい。
負Aレンズ群は、全体として負の屈折力を有する限り、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。後述するように、負Aレンズ群を合焦群とし、負Aレンズ群を光軸方向に移動させることで、近接被写体への合焦を行う場合、負Aレンズ群はレンズユニット1つのみから構成することが、合焦群の軽量化及び小型化を図る上で好ましい。また、合焦群の軽量化及び小型化を図ることで、合焦群を駆動するためのメカ部材の小型化にもつながり、当該ズームレンズユニット全体の軽量化及び小型化を図ることができる。なお、ズームレンズユニットとは、ズームレンズ(ズームレンズ光学系)と、これを収容する鏡筒、鏡筒内に配置される各種メカ部材、制御基板等を含む構成をいうものとする。
上述したとおり、合成負レンズ群は、全体として負の屈折力を有する限り、負Aレンズ群の他に、正又は負のレンズ群を1つ又は複数含むことができる。
交換レンズ等に要求される適切なバックフォーカスを確保しながら最終レンズの径方向の大型化を避けつつ大型の撮像素子に対応させる上で、合成負レンズ群において最も像面側に配置されるレンズは負の屈折力を有するレンズ(負レンズ)であることが好ましい。当該ズームレンズにおいて最も像面側に負レンズを配置することで、上記と同様の効果を得ることができる。
当該ズームレンズにおいて、開口絞りの配置は特に限定されるものではないが、開口絞りの径の小型化を図る上で、合成正レンズ群の像面側、或いは、合成負レンズ群の物体側、合成負レンズ群内に開口絞りが配置されることが好ましい。
1−2−1.変倍時の動作
当該ズームレンズでは、各レンズ群間の間隔を変えることにより変倍する。変倍時において、それぞれのレンズ群は各レンズ群間の間隔が変化する限り、変倍時に光軸方向に沿って移動する移動群であっても、変倍時に像面に対して固定される固定群であってもよい。
当該ズームレンズにおいて、近接被写体への合焦を行う際に、当該ズームレンズを構成するレンズ群のうち、いずれかのレンズ群或いはその一部を光軸方向に移動させて合焦させることができる。
当該ズームレンズでは、当該ズームレンズを構成するレンズのうち、少なくとも1枚のレンズを光軸と垂直方向に移動させることで、像を移動可能な防振群としてもよい。すなわち、当該ズームレンズを構成するレンズのうち、少なくとも1枚のレンズを光軸と垂直方向に移動可能な防振群とすることで、いわゆる手振れなどの像ブレが発生したときに、防振群を光軸と垂直方向に移動させることにより、像を移動させて、いわゆる手振れ補正(像ブレ補正)を行うことが可能になる。なお、防振群は複数枚のレンズにより構成してもよいが、上述したレンズユニット1つのみ、すなわち1枚の単レンズ又は1つの接合レンズで構成することが防振群の軽量化及び小型化を図る上で好ましい。
当該ズームレンズでは、上述した構成を採用すると共に、次に説明する条件式を少なくとも1つ以上満足することで、望遠端においてより長い焦点距離を達成すると共に、光学全長をより短くすることができ、且つ、光学性能の高いズームレンズを実現することができる。
当該ズームレンズは、特に以下の条件式(1)を満足することが好ましい。
但し、
fpw: 広角端における前記合成正レンズ群の焦点距離
fpt: 望遠端における前記合成正レンズ群の焦点距離
fw : 広角端における当該ズームレンズ全系の焦点距離
ft : 望遠端における当該ズームレンズ全系の焦点距離
当該ズームレンズは、特に以下の条件式(2)を満足することが好ましい。
但し、
f1 : 前記第1レンズ群の焦点距離
f2 : 前記第2レンズ群の焦点距離
当該ズームレンズにおいて、合成正レンズ群内に、g線とF線に対して以下の条件を満足する異常分散硝材からなる正レンズを少なくとも1枚有することが好ましい。
但し、
ΔPgF3: 硝材のC7(部分分散比:0.5393、νd:60.49)及びF2(部分分散比:0.5829、νd:36.30)の部分分散比とアッベ数(νd)の座標を通る直線を基準線としたときの、当該異常分散硝材(第3レンズ群の有する正レンズの少なくとも1枚に用いられる異常分散硝材(第3異常分散硝材))の部分分散比の基準線からの偏差
PgF = (Ng−NF)/(NF−NC)
当該ズームレンズにおいて、第1レンズ群は、g線とF線に対して以下の条件を満足する異常分散硝材からなる正レンズを少なくとも1枚有することが好ましい。
但し、
ΔPgF1 : 硝材のC7(部分分散比:0.5393、νd:60.49)及びF2(部分分散比:0.5829、νd:36.30)の部分分散比とアッベ数(νd)の座標を通る直線を基準線としたときの、当該異常分散硝材(第1レンズ群の有する正レンズの少なくとも1枚に用いられる異常分散硝材(第1異常分散硝材))の部分分散比の基準線からの偏差
当該ズームレンズは、以下の条件式を満足することが好ましい。
但し、
f1 : 第1レンズ群の焦点距離
当該ズームレンズにおいて、第1レンズ群は、以下の条件を満足する異常分散硝材からなる負レンズを少なくとも1枚有することが好ましい。
但し、
ΔPgFn : 硝材のC7(部分分散比:0.5393、νd:60.49)及びF2(部分分散比:0.5829、νd:36.30)の部分分散比とアッベ数(νd)の座標を通る直線を基準線としたときの、当該異常分散硝材(第1レンズ群の有する負レンズの少なくとも1枚に用いられる異常分散硝材(第2異常分散硝材))の部分分散比の基準線からの偏差
当該ズームレンズは、以下の条件式を満足することが好ましい。
但し、
Lt : 当該ズームレンズ全系の望遠端における最も物体側の面から像面までの距離
当該ズームレンズは、以下の条件式を満足することが好ましい。
但し、
β3rt : 第3レンズ群以降に配置される全てのレンズ群の望遠端における合成横倍率
当該ズームレンズは、以下の条件式を満足することが好ましい。
但し、
β2t : 第2レンズ群の望遠端における横倍率
当該ズームレンズは、以下の条件式を満足することが好ましい。
但し、
βLAt : 負Aレンズ群の望遠端における横倍率
βLBt : 負Bレンズ群の望遠端における横倍率
当該ズームレンズは以下の条件式を満足することが好ましい。
但し、
CrLAr : 負Aレンズ群の最も像面側の面の曲率半径
当該ズームレンズは以下の条件式を満足することが好ましい。
但し、
f2 : 第2レンズ群の焦点距離
当該ズームレンズは、以下の条件式を満足することが好ましい。
但し、
βrt: 合成負レンズ群の望遠端における合成横倍率
当該ズームレンズは、上述した防振群を備えることが好ましい。当該ズームレンズが防振群を備える場合、以下の条件式を満足することが好ましい。
但し、
βvct : 防振群の望遠端における横倍率
βvcrt: 防振群より像側に配置されたすべてのレンズ群の望遠端における合成横倍率
ここで、条件式(14)により規定される数値範囲は負である。従って、当該ズームレンズにおいて、防振群は負の屈折力を有するレンズ又は、全体で負の屈折力を有するレンズ群からなることが好ましい。正の屈折力を有するレンズ等と比較して、負の屈折力を有するレンズ等を防振群とすることにより、防振群の軽量化を図ることができ、防振群を駆動するためのメカ部材の軽量化、小型化を図ることができる。そして、条件式(14)を満足させることにより、防振時における防振群の移動量を適正な範囲内とすることができ、いわゆる手振れ補正(像ブレ補正)を良好に行うことが可能になる。
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。
図1は、本件発明に係る実施例1のズームレンズの構成を示すレンズ断面図である。当該ズームレンズは、物体側より順に、正の屈折力を有する第1レンズ群G1と、負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、負の屈折力を有する第5レンズ群G5とから構成され、各レンズ群の間隔を変えることにより変倍を行うズームレンズである。
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1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=587.56nm)に対する屈折率、「vd」はd線(波長λ=587.60nm)に対するアッベ数をそれぞれ示している。また、開口絞り(絞りS)は、面番号の次に「STOP」を付して示している。さらに、表1において、「ΔPgF」は、硝材のC7(部分分散比:0.5393、νd:60.49)及びF2(部分分散比:0.5829、νd:36.30)の部分分散比とνdの座標を通る直線を基準線としたときの、部分分散比の基準線からの偏差を示し、「H」は光学有効径を示す。
図6は、本件発明に係る実施例2のズームレンズの構成を示すレンズ断面図である。当該ズームレンズは、物体側より順に、正の屈折力を有する第1レンズ群G1と、負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、負の屈折力を有する第6レンズ群G6とから構成され、各レンズ群の間隔を変えることにより変倍を行うズームレンズである。
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2について説明する。表6に、当該ズームレンズのレンズデータを示す。表7に、当該ズームレンズの各焦点距離(f)におけるFナンバー(Fno)、半画角(ω)、像高(Y)、光学全長(TL)を示す。表8に、変倍時における可変間隔を示し、表9に、合焦時における可変間隔を示す。さらに、表10に各焦点距離における開口絞り径を示す。そして、表11に各レンズ群に含まれる面番号及び各レンズ群の焦点距離を示す。また、条件式(1)、条件式(2)、条件式(5)、条件式(7)から条件式(14)の数値を表30に示す。条件式(3)、条件式(4)、条件式(6)に関する値は、表6を参照することができる。
図11は、本件発明に係る実施例3のズームレンズの構成を示すレンズ断面図である。当該ズームレンズは、物体側より順に、正の屈折力を有する第1レンズ群G1と、負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、負の屈折力を有する第6レンズ群G6とから構成され、各レンズ群の間隔を変えることにより変倍を行うズームレンズである。
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3について説明する。表12に、当該ズームレンズのレンズデータを示す。表13に、当該ズームレンズの各焦点距離(f)におけるFナンバー(Fno)、半画角(ω)、像高(Y)、光学全長(TL)を示す。表14に、変倍時における可変間隔を示し、表15に、合焦時における可変間隔を示す。さらに、表16に各焦点距離における開口絞り径を示す。そして、表17に各レンズ群に含まれる面番号及び各レンズ群の焦点距離を示す。また、条件式(1)、条件式(2)、条件式(5)、条件式(7)から条件式(14)の数値を表30に示す。条件式(3)、条件式(4)、条件式(6)に関する値は、表12を参照することができる。
図16は、本件発明に係る実施例4のズームレンズの構成を示すレンズ断面図である。当該ズームレンズは、物体側より順に、正の屈折力を有する第1レンズ群G1と、負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、負の屈折力を有する第6レンズ群G6とから構成され、各レンズ群の間隔を変えることにより変倍を行うズームレンズである。
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4について説明する。表18に、当該ズームレンズのレンズデータを示す。表19に、当該ズームレンズの各焦点距離(f)におけるFナンバー(Fno)、半画角(ω)、像高(Y)、光学全長(TL)を示す。表20に、変倍時における可変間隔を示し、表21に、合焦時における可変間隔を示す。さらに、表22に各焦点距離における開口絞り径を示す。そして、表23に各レンズ群に含まれる面番号及び各レンズ群の焦点距離を示す。また、条件式(1)、条件式(2)、条件式(5)、条件式(7)から条件式(14)の数値を表30に示す。条件式(3)、条件式(4)、条件式(6)に関する値は、表18を参照することができる。
図21は、本件発明に係る実施例5のズームレンズの構成を示すレンズ断面図である。当該ズームレンズは、物体側より順に、正の屈折力を有する第1レンズ群G1と、負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とから構成され、各レンズ群の間隔を変えることにより変倍を行うズームレンズである。
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5について説明する。表24に、当該ズームレンズのレンズデータを示す。表25に、当該ズームレンズの各焦点距離(f)におけるFナンバー(Fno)、半画角(ω)、像高(Y)、光学全長(TL)を示す。表26に、変倍時における可変間隔を示し、表27に、合焦時における可変間隔を示す。さらに、表28に各焦点距離における開口絞り径を示す。そして、表29に各レンズ群に含まれる面番号及び各レンズ群の焦点距離を示す。また、条件式(1)、条件式(2)、条件式(5)、条件式(7)から条件式(14)の数値を表30に示す。条件式(3)、条件式(4)、条件式(6)に関する値は、表18を参照することができる。
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
F ・・・合焦群
VC・・・防振群
S ・・・開口絞り
I ・・・像面
Claims (17)
- 物体側より順に、
正の屈折力を有する第1レンズ群と、
負の屈折力を有する第2レンズ群と、
全体として正の屈折力を有する合成正レンズ群と、
全体として負の屈折力を有する合成負レンズ群とからなり、
前記合成正レンズ群は、最も物体側に正の屈折力を有する第3レンズ群を備え、且つ、正の屈折力を有するレンズ群のみから構成され、
前記合成負レンズ群は、最も物体側に負の屈折力を有する負Aレンズ群を備え、且つ、前記負Aレンズ群及び負Bレンズ群の2つのみから構成され、
各レンズ群間の間隔を変えることにより変倍し、
以下の条件を満足することを特徴とするズームレンズ。
(1) 0.050 < √(fpw×fpt)/√(fw×ft) < 0.205
(2) 2.50 < |f1/f2| < 5.10
(13) 3.44 < βrt < 4.50
但し、
fpw: 広角端における前記合成正レンズ群の焦点距離
fpt: 望遠端における前記合成正レンズ群の焦点距離
fw : 広角端における当該ズームレンズ全系の焦点距離
ft : 望遠端における当該ズームレンズ全系の焦点距離
f1 : 前記第1レンズ群の焦点距離
f2 : 前記第2レンズ群の焦点距離
βrt : 前記合成負レンズ群の望遠端における合成横倍率 - 前記合成正レンズ群内に、g線とF線に対して以下の条件を満足する異常分散硝材からなる正レンズを少なくとも1枚有する請求項1に記載のズームレンズ。
(3) 0.012 < ΔPgF3 < 0.100
但し、
ΔPgF3: 硝材のC7(部分分散比:0.5393、νd:60.49)及びF2(部分分散比:0.5829、νd:36.30)の部分分散比とアッベ数(νd)の座標を通る直線を基準線としたときの、当該異常分散硝材の部分分散比の基準線からの偏差 - 前記第1レンズ群は、g線とF線に対して以下の条件を満足する異常分散硝材からなる正レンズを少なくとも1枚有する請求項1又は請求項2に記載のズームレンズ。
(4) 0.012 < ΔPgF1 < 0.100
但し、
ΔPgF1 : 硝材のC7(部分分散比:0.5393、νd:60.49)及びF2(部分分散比:0.5829、νd:36.30)の部分分散比とアッベ数(νd)の座標を通る直線を基準線としたときの、当該異常分散硝材の部分分散比の基準線からの偏差 - 以下の条件式を満足する請求項1から請求項3のいずれか一項に記載のズームレンズ。
(5) 0.25 < f1/ft < 0.61
但し、
f1 : 前記第1レンズ群の焦点距離 - 前記第1レンズ群は、以下の条件を満足する異常分散硝材からなる負レンズを少なくとも1枚有する請求項1から請求項4のいずれか一項に記載のズームレンズ。
(6) −0.010 < ΔPgFn < 0.012
但し、
ΔPgFn : 硝材のC7(部分分散比:0.5393、νd:60.49)及びF2(部分分散比:0.5829、νd:36.30)の部分分散比とアッベ数(νd)の座標を通る直線を基準線としたときの、当該異常分散硝材の部分分散比の基準線からの偏差 - 以下の条件式を満足する請求項1から請求項5のいずれか一項に記載のズームレンズ。
(7) 0.50 < Lt/ft < 0.73
但し、
Lt : 当該ズームレンズ全系の望遠端における最も物体側の面から像面までの距離 - 以下の条件式を満足する請求項1から請求項6のいずれか一項に記載のズームレンズ。
(8) −1.83 < β3rt < −0.95
但し、
β3rt : 前記第3レンズ群以降に配置される全てのレンズ群の望遠端における合成横倍率 - 以下の条件式を満足する請求項1から請求項7のいずれか一項に記載のズームレンズ。
(9) −4.50 < β2t < −0.90
但し、
β2t : 前記第2レンズ群の望遠端における横倍率 - 前記合成負レンズ群に含まれるいずれかのレンズ群、又は、前記合成負レンズ群に含まれるいずれかのレンズ群の一部を光軸方向に移動することで、近接被写体への合焦を行う請求項1から請求項8のいずれか一項に記載のズームレンズ。
- 前記負Aレンズ群のみを光軸方向に移動することで、近接被写体への合焦を行う請求項1から請求項9のいずれか一項に記載のズームレンズ。
- 前記負Aレンズ群は、空気間隔を含まないレンズユニット1つのみから構成される請求項10に記載のズームレンズ。
- 以下の条件式を満足する請求項1から請求項11のいずれか一項に記載のズームレンズ。
(10) 0.95 < βLAt/βLBt < 4.00
但し、
βLAt : 前記負Aレンズ群の望遠端における横倍率
βLBt : 前記負Bレンズ群の望遠端における横倍率 - 以下の条件式を満足する請求項1から請求項12のいずれか一項に記載のズームレンズ。
(11) 0.05 < CrLAr/ft < 0.18
但し、
CrLAr : 前記負Aレンズ群の最も像面側の面の曲率半径 - 以下の条件式を満足する請求項1から請求項13のいずれか一項に記載のズームレンズ。
(12) −0.85 < f2/fw < −0.10
但し、
f2 : 前記第2レンズ群の焦点距離 - 前記第3レンズ群の最も物体側には、両凸形状を有する空気間隔を含まないレンズユニットが配置される請求項1から請求項14のいずれか一項に記載のズームレンズ。
- 当該ズームレンズを構成するレンズのうち、少なくとも1枚のレンズを光軸と垂直方向に移動させることで、像を移動可能な防振群を備え、
以下の条件式を満足する請求項1から請求項15のいずれか一項に記載のズームレンズ。
(14) −6.00 < (1−βvct)×βvcrt < −0.50
但し、
βvct : 前記防振群の望遠端における横倍率
βvcrt: 前記防振群より像側に配置されたすべてのレンズ群の望遠端における合成横倍率 - 請求項1から請求項16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撮像装置。
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