JP6978851B2 - 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
例えば、特許文献1では、広角端のFナンバー2.6〜4程度、広角端の画角80〜120度程度、変倍比1.5〜4程度のズームレンズが開示されている。
これに対して光学系中に異常分散性のある材料より成るレンズを用いると、その異常分散効果により広角側において色収差の発生を少なくすることができる。
しかしながら、異常分散性のある材料より成るレンズを単に光路中に設けても広角画角を大きくしながら、全ズーム範囲において色収差を補正し、高画質化を図るのは難しい。
特に負の屈折力のレンズ群が先行するレトロフォーカスタイプのズームレンズは、開口絞りに対してレンズ群配置が非対称となるため、異常部分分散材より成るレンズの使用方法は重要になってくる。
−2.100×10-3×νdm+0.693<θgFm
0.555<θgFm<0.900
但し、νdm=(Nd−1)/(NF−NC)
θgFm=(Ng−NF)/(NF−NC)
なる条件を満足する光学素子を含み、
前記光学素子の焦点距離をfn、前記最終レンズ群の焦点距離をffとするとき、
2.48≦|fn/ff|<9.0
なる条件を満足することを特徴とする。
本発明のズームレンズは、物体側から像側に順に、変倍のためには移動しない負の屈折力の第1レンズ群、広角端から望遠端への変倍に際して物体側に移動する正の屈折力の第2群、最も像側に配置され変倍のためには移動しない最終レンズ群を有する。変倍に際して、隣接するレンズ群の間隔が変化するように構成されている。尚、最終レンズ群は
−2.100×10-3×νdm+0.693<θgFm ・・・(1)
0.555<θgFm<0.900 ・・・(2)
なる条件式を満たす光学素子OEを少なくとも1つ有することを特徴とする。
但し、νdm、θgFmは、Ng,NF,Nd,NCをそれぞれ光学素子OEのフラウンフォーファ線のg線、F線、d線、C線に対する屈折率とするとき、
νdm=(Nd−1)/(NF−NC)
θgFm=(Ng−NF)/(NF−NC)
である。
L=Σ(h_i×h_i×φ_i/ν_i) ・・・(3)
T=Σ(h_i×h_bar_i×φ_i/ν_i) ・・・(4)
但し、h_iを近軸追跡におけるi番目の薄肉レンズの軸上光線の光軸からの高さとする。h_bar_iを近軸追跡におけるi番目の薄肉レンズの軸外光線の光軸からの高さとする。φ_iを近軸追跡におけるi番目の薄肉レンズのパワーとする。ν_iを近軸追跡におけるi番目の薄肉レンズのアッベ数とする。
Δf=−f×L ・・・(5)
ΔY=−Y×T ・・・(6)
但し、レンズ全系の焦点距離をf、像高をYとする。
(1)式(2)式の下限値を超えると広角端での倍率色収差における2次スペクトルが補正不足になる。(2)式の上限値を超えると広角端での軸上色収差及び倍率色収差における2次スペクトルが補正過剰になる。
−2.100×10-3×νdm+0.713<θgFm ・・・(1a)
0.6<θgFm<0.8 ・・・(2a)
1.3<|fn/ff|<9.0 ・・・(7)
これを補正するためには、光学系(ズームレンズ)において倍率色収差の補正に有効な位置である結像面の近くに、正の屈折力で異常分散性の高い材料より成る光学素子OEを用いることが有効である。
条件式(7)の下限値を下回ると、光学素子OEによる広角端の倍率色収差の二次スペクトルに対する充分な補正効果を得るのが困難となる。
1.8<|fn/ff|<7.5 ・・・(7a)
13<νdm<35 ・・・(8)
条件式(8)の下限値を下回ると、光学素子OEと最も像側の群における負レンズの分散が離れるため、光学素子OEによる広角端の倍率色収差の二次スペクトルに対する充分な補正効果を得るのが困難となる。
15<νdm<30 ・・・(8a)
0.5<D/H<3.0 ・・・(9)
Dは肉厚中心位置(光軸上での光学素子OEの厚さの中心位置)と結像面の距離、Hは光学系の最大像高である。
条件式(9)の下限値を下回ると、光学系として適切なバックフォーカスを確保できず、カメラへの干渉・装着が困難となる。
0.7<D/H<2.0 ・・・(9a)
光学素子OEは樹脂材料であるため、ガラス材料からなるレンズを接合させることで、安定的に光学系内に光学素子OEを配置することが可能となる。
フォーカスの際に移動するレンズ群を第1レンズ群内に配置することで、広角端から望遠端まで、いかなる焦点距離においても、合焦時の繰り出し量を一定に保つことが可能となる。これにより、比較的簡易的なメカ駆動機構で合焦レンズを動かすことが可能となり、合焦時の追従性の高いマニュアルフォーカス機構が実現できる。
0.15<BF/ID<0.9 ・・・(10)
IDは広角端における絞りから最終レンズ群の最も像側の面までの距離、BFはバックフォーカスである。
条件式(10)の下限値を下回ると、光学系として適切なバックフォーカスを確保できず、カメラへの干渉・装着が困難となる。
0.2<BF/ID<0.5 ・・・(10a)
次に各数値実施例の特徴について説明する。
本実施例においては、光学素子OEは後述する数値実施例において第27面と第28面を構成する光学素子である。
光学素子OEを樹脂材料で構成する場合、成形型を用いて光重合成形又は熱重合成形すると、量産する際、製造効率がよくなる。
表2は本実施例の光学素子OEに適用した光学材料の光学特性である。
図2の収差図に示すように、良好な収差特性を示している。
本実施例においては、光学素子OEは後述する数値実施例において第28面と第29面を構成する光学素子である。
本実施例においては、光学素子OEは後述する数値実施例において第33面と第34面を構成する光学素子である。
νd=(Nd−1)/(NF−NC)
θgf=(Ng−NF)/(NF−NC)
単位 mm
面データ
面番号 r d nd vd θgF 有効径 焦点距離
1 -328.76211 2.70000 1.595220 67.74 0.5442 85.870 -48.159
2 31.62105 18.23965 57.026
3 73.89095 2.00000 1.816000 46.62 0.5568 54.917 -55.967
4 27.96821 12.35262 47.104
5 -111.85060 1.50000 1.496999 81.54 0.5375 47.040 -138.009
6 179.48818 2.64364 47.477
7 107.57002 5.82263 1.800999 34.97 0.5864 48.451 131.823
8 -8819.75101 3.54335 48.244
9 -140.93521 6.85261 1.595220 67.74 0.5442 48.050 134.605
10 -52.12624 (可変) 48.199
11 47.99221 1.20000 1.854780 24.80 0.6122 41.654 -137.096
12 33.74620 0.50000 40.813
13 34.99502 11.41871 1.487490 70.23 0.5300 41.242 58.158
14 -135.75842 (可変) 41.484
15 -64.42939 4.66095 1.589130 61.14 0.5407 40.994 233.257
16 -45.09891 (可変) 41.649
17(絞り) ∞ (可変) 36.606
18 -40.23917 1.00000 1.834000 37.16 0.5776 31.656 -46.712
19 1544.77445 4.08518 1.846660 23.78 0.6205 32.734 77.409
20 -69.06608 (可変) 33.221
21 40.28416 5.89079 1.696797 55.53 0.5434 34.614 57.771
22 10689.11385 2.91525 34.648
23 36.80889 1.00000 2.000690 25.46 0.6133 34.877 -94.188
24 26.17716 7.96177 1.438750 94.66 0.5340 33.519 60.592
25 1332.94198 6.97850 33.326
26 49.17312 10.22797 1.438750 94.66 0.5340 32.101 46.323
27 -32.58086 2.04583 1.635550 22.7 0.6891 31.033 116.314
28 -23.24084 1.00000 2.000690 25.46 0.6133 31.029 -25.722
29 -225.30124 0.00000 32.605
像面 ∞
非球面データ
第1面
K = 0.00000e+000 A 4= 7.03151e-006 A 6=-4.83863e-009 A 8= 2.96687e-012 A10=-1.05845e-015 A12= 1.79112e-019
第3面
K = 0.00000e+000 A 4=-1.74112e-005 A 6= 2.10592e-008 A 8=-1.24352e-011 A10=-6.78500e-016 A12= 2.89270e-018
第4面
K = 0.00000e+000 A 4=-1.57708e-005 A 6= 1.60601e-008 A 8=-1.48303e-011 A10= 7.51660e-015 A12=-1.95395e-017
第29面
K = 0.00000e+000 A 4= 9.04586e-006 A 6= 1.18970e-009 A 8=-9.87532e-012
ズーム比 1.45
広角 中間 望遠
焦点距離 14.50 17.45 21.00
Fナンバー 1.55 1.55 1.55
画角 56.17 51.11 45.85
像高 21.64 21.64 21.64
レンズ全長 191.10 191.10 191.10
BF 17.10 17.10 17.10
d10 26.81 14.92 4.08
d14 4.85 13.63 15.76
d16 2.44 5.55 14.25
d17 4.89 13.69 22.24
d20 18.47 9.68 1.13
d29 17.10 17.10 17.10
入射瞳位置 27.42 27.91 28.72
射出瞳位置 -51.75 -50.47 -47.48
前側主点位置 38.87 40.85 42.89
後側主点位置 2.60 -0.35 -3.90
ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離 レンズ構成長 前側主点位置 後側主点位置
1 1 -42.68 55.65 -4.17 -72.72
2 11 100.35 13.12 3.15 -5.85
3 15 233.26 4.66 8.96 6.27
4 18 -128.88 5.09 -4.38 -7.38
5 21 46.97 38.02 -11.82 -30.70
単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 -48.16
2 3 -55.97
3 5 -138.01
4 7 131.82
5 9 134.60
6 11 -137.10
7 13 58.16
8 15 233.26
9 18 -46.71
10 19 77.41
11 21 57.77
12 23 -94.19
13 24 60.59
14 26 46.32
15 27 116.31
16 28 -25.72
単位 mm
面データ
面番号 r d nd vd θgF 有効径 焦点距離
1 133.22451 2.50000 1.595220 67.74 0.5442 71.458 -55.161
2 26.23031 15.59077 49.761
3 67.30286 2.00000 1.816000 46.62 0.5568 48.052 -67.744
4 30.02809 10.56443 40.941
5 -109.83474 1.20000 1.595220 67.74 0.5442 40.624 -88.238
6 101.74456 0.16252 39.778
7 51.05276 5.02058 1.625882 35.70 0.5893 39.711 161.793
8 98.38938 5.84016 38.722
9 -77.58311 4.11418 1.496999 81.54 0.5375 38.269 182.442
10 -42.60446 (可変) 38.221
11 120.28471 1.44000 1.806098 40.92 0.5701 28.802 -53.749
12 31.81744 7.11921 1.496999 81.54 0.5375 29.303 47.226
13 -83.75108 0.20000 30.143
14 52.70169 3.20000 1.595220 67.74 0.5442 31.727 109.382
15 266.35847 (可変) 31.726
16 -127.44698 4.21522 1.595220 67.74 0.5442 32.546 105.292
17 -42.63226 (可変) 32.822
18(絞り) ∞ (可変) 26.708
19 -41.69089 0.80000 1.834807 42.71 0.5642 21.905 -32.525
20 79.80707 3.50459 1.854780 24.80 0.6122 23.493 56.535
21 -122.94532 (可変) 24.497
22 77.10295 4.68162 1.595220 67.74 0.5442 29.899 73.273
23 -98.92987 3.31863 30.487
24 38.50309 0.80000 2.001000 29.13 0.5997 32.729 -87.889
25 26.56759 8.80587 1.496999 81.54 0.5375 31.908 42.048
26 -88.33354 (可変) 32.000
27 -269.56283 7.06276 1.496999 81.54 0.5375 30.606 52.354
28 -24.00000 0.99631 1.635550 22.7 0.6891 30.526 384.310
29 -22.22748 0.80000 2.003300 28.27 0.5980 30.567 -27.474
30 -112.97976 0.00000 32.872
像面 ∞
非球面データ
第1面
K = 0.00000e+000 A 4= 5.44815e-006 A 6=-2.12101e-009 A 8= 1.09995e-012
第3面
K = 0.00000e+000 A 4=-3.83455e-006 A 6=-9.65453e-011 A 8= 1.57577e-012
第30面
K = 0.00000e+000 A 4= 2.29270e-006 A 6=-9.74945e-009
ズーム比 2.00
広角 中間 望遠
焦点距離 16.00 22.62 32.00
Fナンバー 2.80 2.80 2.80
画角 53.52 43.72 34.06
像高 21.64 21.64 21.64
レンズ全長 190.58 190.58 190.58
BF 21.35 21.35 21.35
d10 31.50 16.25 4.69
d15 3.02 11.79 13.24
d17 1.71 8.20 18.31
d18 2.61 13.65 30.45
d21 25.43 15.49 1.14
d26 11.01 9.90 7.47
d30 21.35 21.35 21.35
入射瞳位置 28.28 28.89 30.15
射出瞳位置 -54.99 -53.93 -47.21
前側主点位置 40.92 44.71 47.21
後側主点位置 5.35 -1.27 -10.65
ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離 レンズ構成長 前側主点位置 後側主点位置
1 1 -29.33 46.99 6.48 -37.24
2 11 81.87 11.96 6.05 -1.68
3 16 105.29 4.22 3.89 1.30
4 19 -80.02 4.30 -1.31 -3.69
5 22 40.09 17.61 4.92 -8.15
6 27 -64.20 8.86 4.19 -1.50
単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 -55.16
2 3 -67.74
3 5 -88.24
4 7 161.79
5 9 182.44
6 11 -53.75
7 12 47.23
8 14 109.38
9 16 105.29
10 19 -32.52
11 20 56.53
12 22 73.27
13 24 -87.89
14 25 42.05
15 27 52.35
16 28 384.31
17 29 -27.47
単位 mm
面データ
面番号 r d nd vd θgF 有効径 焦点距離
1 0.00000 2.70000 1.595220 67.74 0.5442 86.215
2 30.46386 17.62600 55.489
3 244.55963 2.00000 1.816000 46.62 0.5568 53.571 -46.954
4 33.14837 9.06594 45.210
5 559.87152 2.00000 1.496999 81.54 0.5375 45.102 -87.215
6 40.29232 3.91441 44.066
7 51.38407 1.80000 1.816000 46.62 0.5568 44.575 -234.775
8 39.92014 3.99324 43.492
9 55.48024 6.33207 1.800999 34.97 0.5864 44.512 73.744
10 785.05240 3.63172 44.210
11 -133.20771 5.39293 1.496999 81.54 0.5375 43.863 190.153
12 -56.12446 (可変) 43.751
13 42.25673 1.80000 1.800999 34.97 0.5864 39.819 -110.420
14 28.11236 10.51126 1.487490 70.23 0.5300 37.617 48.175
15 -127.77929 (可変) 37.007
16 135.91498 1.00000 1.850259 32.27 0.5929 31.407 -60.760
17 37.50395 3.71294 1.516330 64.14 0.5353 30.915 180.635
18 60.45702 0.83750 30.972
19 72.51481 5.00000 1.589130 61.14 0.5407 31.136 52.415
20 -52.76002 (可変) 31.167
21(絞り) ∞ (可変) 27.992
22 -45.27484 1.00000 1.834807 42.71 0.5642 23.395 -24.711
23 38.66929 3.90542 1.854780 24.80 0.6122 23.676 46.286
24 1158.21022 0.20000 24.782
25 42.87954 3.50000 1.654115 39.68 0.5737 27.393 96.653
26 127.35130 (可変) 27.942
27 26.52844 5.43604 1.696797 55.53 0.5434 31.269 54.755
28 78.95291 0.12473 30.756
29 30.56091 1.00000 2.001000 29.13 0.5997 30.248 -44.765
30 17.92908 7.64128 1.496999 81.54 0.5375 27.885 42.412
31 101.29604 7.44801 27.618
32 449.61588 6.85974 1.438750 94.66 0.5340 27.150 47.631
33 -21.87256 0.99879 1.635550 22.7 0.6891 27.017 295.795
34 -19.96375 1.00000 2.003300 28.27 0.5980 27.068 -35.763
35 -45.66119 0.00000 29.170
像面 ∞
非球面データ
第1面
K = 0.00000e+000 A 4= 5.41585e-006 A 6=-4.12114e-009 A 8= 2.67070e-012 A10=-9.63497e-016 A12= 1.60310e-019
第3面
K = 0.00000e+000 A 4= 3.04959e-006 A 6=-7.51793e-009 A 8= 3.39487e-012
第6面
K = 0.00000e+000 A 4= 3.61895e-006 A 6=-1.88641e-008 A 8= 7.36003e-012
第35面
K = 0.00000e+000 A 4= 2.17151e-005 A 6= 1.38592e-008
ズーム比 1.67
広角 中間 望遠
焦点距離 12.00 15.49 20.00
Fナンバー 2.00 2.00 2.00
画角 60.98 54.40 47.25
像高 21.64 21.64 21.64
レンズ全長 203.91 203.91 203.91
BF 14.88 14.88 14.88
d12 42.88 23.23 4.21
d15 1.41 20.57 34.32
d20 1.63 2.11 7.38
d21 4.98 11.78 21.70
d26 17.71 10.91 0.99
d35 14.88 14.88 14.88
入射瞳位置 27.06 27.82 29.41
射出瞳位置 -54.96 -53.66 -49.84
前側主点位置 37.00 39.81 43.23
後側主点位置 2.88 -0.61 -5.12
ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離 レンズ構成長 前側主点位置 後側主点位置
1 1 -32.43 58.46 1.08 -66.05
2 13 86.57 12.31 1.72 -6.54
3 16 118.61 10.55 9.42 2.63
4 22 -124.45 8.61 -2.09 -7.07
5 27 59.40 30.51 -9.27 -28.44
単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 -51.00
2 3 -46.95
3 5 -87.21
4 7 -234.78
5 9 73.74
6 11 190.15
7 13 -110.42
8 14 48.18
9 16 -60.76
10 17 180.63
11 19 52.41
12 22 -24.71
13 23 46.29
14 25 96.65
15 27 54.76
16 29 -44.76
17 30 42.41
18 32 47.63
19 33 295.80
20 34 -35.76
U2 : 第2群
UR : 最終レンズ群
Claims (7)
- 物体側から像側へ順に、変倍のためには移動しない負の屈折力の第1レンズ群、広角端から望遠端への変倍に際して物体側に移動する正の屈折力の第2レンズ群、変倍に際して移動する2ないし3のレンズ群、最も像側に配置され変倍のためには移動しない最終レンズ群からなり、
隣接するレンズ群どうしの間隔はいずれも変倍に際して変化し、
前記最終レンズ群は、Ng、NF、Nd、NCをそれぞれg線、F線、d線、C線に対する屈折率とするとき、
−2.100×10−3×νdm+0.693<θgFm
0.555<θgFm<0.900
但し、νdm=(Nd−1)/(NF−NC)
θgFm=(Ng−NF)/(NF−NC)
なる条件を満足する光学素子を含み、
前記光学素子の焦点距離をfn、前記最終レンズ群の焦点距離をffとするとき、
2.48≦|fn/ff|<9.0
なる条件を満足することを特徴とするズームレンズ。 - 13<νdm<35
なる条件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。 - 前記光学素子の光軸上での厚さの中心位置と結像面との距離をD、光学系の最大像高をHとしたとき、
0.5<D/H<3.0
なる条件を満足することを特徴とする請求項1または2に記載のズームレンズ。 - 前記光学素子は、ガラス材料からなるレンズと接合されてい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。
- 前記第1レンズ群の一部はフォーカス調整に際して移動す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。
- 絞りを有し、
広角端における前記絞りから前記最終レンズ群の最も像側の面までの距離をID、 バックフォーカスをBFとしたとき、
0.15<BF/ID<0.9
なる条件を満足す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。 - 請求項1乃至6のいずれか1項に記載のズームレンズと、前記ズームレンズによって形成された光学像を受光する撮像素子とを有することを特徴とする撮像装置。
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