JP6987717B2 - ズームレンズ及び撮像装置 - Google Patents

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Description

本開示は、ズームレンズ、及び撮像装置に関する。
従来、放送用カメラ、映画撮影用カメラ、及びデジタルカメラ等に使用されるズームレンズとして、最も物体側に正の屈折力を有するレンズ群を配置し、その像側に変倍の際に移動する移動レンズ群を配置し、変倍の際にレンズ系全長を不変としたタイプが知られている。例えば、下記特許文献1及び特許文献2には、上記タイプの5群又は6群構成のズームレンズが記載されている。
特開2017−78770号公報 特開2017−83563号公報
上記カメラに用いられるズームレンズは、変倍の際の収差変動が小さく、高性能であることが求められている。ズームの倍率を確保するためには、移動レンズ群の屈折力を強くする必要があり、そうすると、変倍の際の色収差の変動及び球面収差の変動が大きくなる傾向があった。変倍の際の色収差の変動を抑制するためには、最も物体側の正の屈折力を有するレンズ群と移動レンズ群とについて独立に色収差の抑制を行うことが望ましい。その際特に、屈折力配置と二次の色収差の変動を抑制するための移動レンズ群のレンズの材料選択とが重要になる。
一方、変倍の際の球面収差の変動の抑制が十分なされていない場合は望遠端でFナンバーを小さくすることができないという問題が生じる。特許文献1及び特許文献2に記載のレンズ系は、変倍の際の球面収差の変動の抑制が十分とは言えず、改良の余地がある。
本開示は、上記事情に鑑みなされたものである。本発明の一実施形態が解決しようとする課題は、変倍の際の色収差の変動及び球面収差の変動が抑制され、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にある。
上記の課題を解決するための具体的手段には、以下の態様が含まれる。
<1> 物体側から像側へ向かって順に、変倍の際に像面に対して固定されている正の屈折力を有する第1レンズ群と、変倍の際に隣り合う群との間隔を変化させて光軸に沿って移動する2つ以上の移動レンズ群からなる中間群と、絞りを含むレンズ群を最も物体側に有する後続群とからなり、中間群内の少なくとも2つの移動レンズ群は負の屈折力を有し、中間群内の少なくとも1つの負の屈折力を有する移動レンズ群が、少なくとも1つの負レンズであるLNレンズを含み、LNレンズのd線における屈折率をNdn、LNレンズのd線基準のアッベ数をνdn、LNレンズのg線とF線間の部分分散比をθgFnとした場合、LNレンズは
1.72<Ndn<1.8 (1)
43<νdn<57 (2)
0.6355<θgFn+0.001625×νdn<0.66 (3)
2.21<Ndn+0.01×νdn (4)
で表される条件式(1)、(2)、(3)、及び(4)を満足し、
中間群内の最も像側の負の屈折力を有する移動レンズ群よりも物体側の中間群内の負の屈折力を有する移動レンズ群がLNレンズを含み、
中間群内の最も像側の負の屈折力を有する移動レンズ群よりも物体側に位置し、かつLNレンズを含む中間群内の負の屈折力を有する移動レンズ群のうち、最も負の屈折力が強いLNレンズを含む移動レンズ群の焦点距離をfA、
中間群内の最も像側の負の屈折力を有する移動レンズ群の焦点距離をfBとした場合、
0.6<fB/fA<4.5 (5)
で表される条件式(5)を満足するズームレンズ。
<2> 中間群内の負の屈折力を有する移動レンズ群が含むLNレンズのうち、最も負の屈折力が強いLNレンズの焦点距離をfLNmとした場合、
0.5<fLNm/fA<40 (6)
で表される条件式(6)満足する<1>のズームレンズ。
<3> 物体側から像側へ向かって順に、変倍の際に像面に対して固定されている正の屈折力を有する第1レンズ群と、変倍の際に隣り合う群との間隔を変化させて光軸に沿って移動する2つ以上の移動レンズ群からなる中間群と、絞りを含むレンズ群を最も物体側に有する後続群とからなり、
中間群内の少なくとも2つの移動レンズ群は負の屈折力を有し、
中間群内の少なくとも1つの負の屈折力を有する移動レンズ群が、少なくとも1つの負レンズであるLNレンズを含み、
LNレンズのd線における屈折率をNdn、
LNレンズのd線基準のアッベ数をνdn、
LNレンズのg線とF線間の部分分散比をθgFnとした場合、
LNレンズは
1.72<Ndn<1.8 (1)
43<νdn<57 (2)
0.6355<θgFn+0.001625×νdn<0.66 (3)
2.21<Ndn+0.01×νdn (4)
で表される条件式(1)、(2)、(3)、及び(4)を満足し、
中間群内の最も像側の負の屈折力を有する移動レンズ群よりも物体側の中間群内の負の屈折力を有する移動レンズ群がLNレンズを含み、
中間群内の最も像側の負の屈折力を有する移動レンズ群よりも物体側に位置し、かつLNレンズを含む中間群内の負の屈折力を有する移動レンズ群のうち、最も負の屈折力が強いLNレンズを含む移動レンズ群の焦点距離をfA、
中間群内の負の屈折力を有する移動レンズ群が含むLNレンズのうち、最も負の屈折力が強いLNレンズの焦点距離をfLNmとした場合、
0.5<fLNm/fA<40 (6)
で表される条件式(6)を満足するズームレンズ。
<4> 中間群内の少なくとも1つの移動レンズ群が、少なくとも1つのLNレンズと少なくとも1つの正レンズとが接合された接合レンズを含む<1>から<3>のいずれかのズームレンズ。
<5> 接合レンズの少なくとも1つのLNレンズのd線基準のアッベ数をνdcn、接合レンズの少なくとも1つの正レンズのd線基準のアッベ数をνdcpとした場合、少なくとも1つの接合レンズが
18<νdcn−νdcp<35 (7)
で表される条件式(7)を満足する<4>のズームレンズ。
<6> 中間群内の負の屈折力を有する移動レンズ群のうち、最も負の屈折力が強い移動レンズ群がLNレンズを含む<1>から<5>のいずれかのズームレンズ。
<7> 第1レンズ群内の少なくとも一部のレンズを光軸に沿って移動させることによって合焦が行われる<1>から<6>のいずれかのズームレンズ。
<8> 中間群内の最も像側の移動レンズ群が、負の屈折力を有する<1>から<7>のいずれかのズームレンズ。
<9> 中間群が、2つの負の屈折力を有する移動レンズ群からなり、後続群が、変倍の際に像面に対して固定されている正の屈折力を有するレンズ群からなる<8>に記載のズームレンズ。
<10> 中間群が、2つの負の屈折力を有する移動レンズ群からなり、後続群が、物体側から像側へ向かって順に、変倍の際に隣り合う群との間隔を変化させて光軸に沿って移動する正の屈折力を有するレンズ群と、変倍の際に像面に対して固定されている正の屈折力を有するレンズ群からなる<8>のズームレンズ。
<11> 中間群が、物体側から像側へ向かって順に、正の屈折力を有する移動レンズ群と、2つの負の屈折力を有する移動レンズ群とからなり、後続群が、変倍の際に像面に対して固定されている正の屈折力を有するレンズ群からなる<8>のズームレンズ。
<12> 中間群が、3つの負の屈折力を有する移動レンズ群からなり、後続群が、変倍の際に像面に対して固定されている屈折力を有するレンズ群からなる<8>のズームレンズ。
<13> 中間群が、4つの負の屈折力を有する移動レンズ群からなり、後続群が、変倍の際に像面に対して固定されている正の屈折力を有するレンズ群からなる<8>のズームレンズ。
<14> LNレンズがさらに
45<νdn<55 (2−1)
で表される条件式(2−1)を満足する<1>から<13>のいずれかのズームレンズ。
<15> LNレンズがさらに
0.637<θgFn+0.001625×νdn<0.65 (3−1)
で表される条件式(3−1)を満足する<1>から<14>のいずれかのズームレンズ。
<16> LNレンズがさらに
2.21<Ndn+0.01×νdn<2.33 (4−1)
で表される条件式(4−1)を満足する<1>から<15>のいずれかのズームレンズ。
<17> 2<fB/fA<4 (5−1)
で表される条件式(5−1)を満足する<1>又は<2>のズームレンズ。
<18> 0.5<fLNm/fA<4 (6−1)
で表される条件式(6−1)を満足する<3>のズームレンズ。
<19> <1>から<18>のいずれかのズームレンズを備えた撮像装置。
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、本明細書の「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」と「正レンズ」とは同義である。「負の屈折力を有するレンズ」と「負レンズ」とは同義である。「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。また、「1つのレンズ群」は、変倍の際に隣り合う群との光軸方向の間隔が変化するレンズ群を「1つのレンズ群」とする。すなわち、変倍の際に変化する間隔でレンズ群を区切った場合に1区切りに含まれるレンズ群を1つのレンズ群とする。
複合非球面レンズ(球面レンズと、その球面レンズ上に形成された非球面形状の膜とが一体的に構成されて、全体として1つの非球面レンズとして機能するレンズ)は、接合レンズとは見なさず、1枚のレンズとして扱う。非球面を含むレンズに関する、屈折力の符号、及びレンズ面の面形状は、特に断りが無い限り、近軸領域で考えることにする。
条件式で用いている「焦点距離」は、近軸焦点距離である。条件式で用いている値は、無限遠物体に合焦した状態において、d線を基準とした場合の値である。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とした場合に、θgF=(Ng−NF)/(NF−NC)で定義される。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。
本発明の一実施形態によれば、変倍の際の色収差の変動及び球面収差の変動が抑制され、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。
本発明の実施例1のズームレンズに対応し、本発明の一実施形態に係るズームレンズの構成の断面図と移動軌跡を示す図である。 図1に示すズームレンズの構成と光束を示す断面図である。 本発明の実施例2のズームレンズの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。 本発明の一実施形態に係る撮像装置の概略的な構成図である。
以下、本開示のズームレンズ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は、本発明の一実施形態に係るズームレンズの構成と移動軌跡を示す断面図である。図2は、このズームレンズの各状態におけるレンズ構成と光束を示す断面図である。図1及び図2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及び図2では、無限遠物体に合焦している状態を示し、左側が物体側、右側が像側である。図1では、広角端状態を示す。図2では、「広角端」と付した上段に広角端状態を示し、「中間」と付した中段に中間焦点距離状態を示し、「望遠端」と付した下段に望遠端状態を示す。図2では、光束として、広角端状態における軸上光束wa及び最大画角の光束wb、中間焦点距離状態における軸上光束ma及び最大画角の光束mb、望遠端状態における軸上光束ta及び最大画角の光束tbを示す。
また、図1及び図2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、プリズム、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。以下では、主に図1を参照しながら説明する。
本開示のズームレンズは、光軸Zに沿って物体側から像側へ向かって順に、第1レンズ群G1と、中間群Gmと、後続群Gsとからなる。第1レンズ群G1は、変倍の際に像面Simに対して固定されており、正の屈折力を有するレンズ群である。中間群Gmは、変倍の際に隣り合う群との間隔を変化させて光軸Zに沿って移動する2つ以上の移動レンズ群からなる。すなわち、中間群Gmは、変倍の際に互いに異なる軌跡で光軸Zに沿って移動する2つ以上の移動レンズ群からなる。中間群Gm内の少なくとも2つの移動レンズ群は負の屈折力を有する。後続群Gsは、開口絞りStを含むレンズ群を最も物体側に有する。
最も物体側のレンズ群を正の屈折力を有するレンズ群とすることによって、レンズ系全長(最も物体側のレンズ面から像面Simまでの光軸上の距離)の短縮が可能となり、小型化に有利となる。さらに最も物体側の正の屈折力を有するレンズ群が変倍の際に固定されている構成とすることによって、変倍の際にレンズ系全長が変化せず、レンズ系の重心の変動を小さくすることができるため、撮影時の利便性を高めることができる。また、開口絞りStを含むレンズ群より物体側に負の屈折力を有する移動レンズ群を2つ以上配置することによって、変倍作用を有する負の移動レンズ群の屈折力を分散することができ、変倍の際の球面収差の変動及び色収差の変動を小さくできる。これによって、小さなFナンバーと高倍率化との両立に有利となる。
図1に示す例のズームレンズは、物体側から像側へ向かって順に、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、負の屈折力を有する第3レンズ群G3と、屈折力を有する第4レンズ群G4とからなる。変倍の際に、第1レンズ群G1と第4レンズ群G4とは像面Simに対して固定されている。第2レンズ群G2と第3レンズ群G3とは変倍の際に隣り合う群との間隔を変化させて光軸Zに沿って移動する移動レンズ群である。第4レンズ群G4の最も物体側には開口絞りStが配置されている。図1に示す開口絞りStは形状を示すものではなく、光軸方向の位置を示すものである。図1に示す例では、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3とからなる群が中間群Gmに対応し、第4レンズ群G4が後続群Gsに対応する。図1では、移動レンズ群の下に広角端から望遠端へ変倍する際の各移動レンズ群の移動軌跡を模式的に矢印で示している。
図1に示す例では、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L1a〜L1kの11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、レンズL2a〜L2fの6枚のレンズからなり、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L3a〜L3b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、開口絞りStと、レンズL4a〜L4iの9枚のレンズとからなる。ただし、本開示のズームレンズにおいては、中間群Gm及び後続群Gsを構成するレンズ群の数、各レンズ群を構成するレンズの枚数、及び開口絞りStの位置は、図1に示す例と異なるものとすることも可能である。
本開示のズームレンズでは、中間群Gm内の少なくとも1つの負の屈折力を有する移動レンズ群が、少なくとも1つの負レンズであるLNレンズLNを含む。LNレンズLNのd線における屈折率をNdn、LNレンズLNのd線基準のアッベ数をνdn、LNレンズLNのg線とF線間の部分分散比をθgFnとした場合、LNレンズLNは下記条件式(1)、(2)、(3)、及び(4)を満足するレンズである。
1.72<Ndn<1.8 (1)
43<νdn<57 (2)
0.6355<θgFn+0.001625×νdn<0.66 (3)
2.21<Ndn+0.01×νdn (4)
条件式(1)、(2)、(3)、及び(4)は、LNレンズLNの材料に関する条件式である。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、高屈折率の材料を選択できるため、小型化と高倍率化を達成しつつ、変倍の際の諸収差の変動を良好に抑制することが容易となる。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、低分散の材料を選択できるため、変倍の際の色収差の変動を良好に抑制することが容易となる。
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、低分散の材料を選択できるため、変倍の際の色収差の変動を良好に抑制することが容易となる。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、高屈折率の材料を選択できるため、小型化と高倍率化を達成しつつ、変倍の際の諸収差の変動を良好に抑制することが容易となる。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る。
45<νdn<55 (2−1)
条件式(3)を満足することによって、変倍の際の二次の色収差の変動を良好に抑制することが容易となる。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る。
0.637<θgFn+0.001625×νdn<0.65 (3−1)
上記条件式(1)及び(2)を満足し、かつ条件式(4)の下限以下とならないようにすることによって、小型化と高倍率化を達成しつつ、変倍の際の色収差を含む諸収差の変動を良好に抑制することが容易となる。なお、現存する光学材料の中から上記条件式(1)及び(2)を満足する好適な材料を選択するためには下記条件式(4−1)を満足することが好ましい。
2.21<Ndn+0.01×νdn<2.33 (4−1)
例えば、図1に示す例では、第2レンズ群G2のレンズL2dがLNレンズLNに対応する。ただし、本開示のズームレンズにおいては、LNレンズLNは、図1に示す例と異なるものとすることも可能である。
中間群Gm内の負の屈折力を有する移動レンズ群のうち、最も負の屈折力が強い移動レンズ群がLNレンズLNを含むことが好ましい。このようにした場合は、変倍の際の色収差の変動の抑制が容易になる。
また、中間群Gm内の最も像側の負の屈折力を有する移動レンズ群(図1に示す例では第3レンズ群G3)よりも物体側の中間群Gm内の負の屈折力を有する移動レンズ群(図1に示す例では第2レンズ群G2)がLNレンズLNを含むことが好ましい。このようにした場合は、広角端からズーム中間域までの変倍の際の倍率色収差の変動を良好に抑制することができる。
中間群Gm内の最も像側の負の屈折力を有する移動レンズ群よりも物体側の中間群Gm内の負の屈折力を有する移動レンズ群がLNレンズLNを含む構成において、中間群Gm内の最も像側の負の屈折力を有する移動レンズ群よりも物体側に位置し、かつLNレンズLNを含む中間群Gm内の負の屈折力を有する移動レンズ群のうち、最も負の屈折力が強いLNレンズLNを含む移動レンズ群の焦点距離をfA、中間群Gm内の最も像側の負の屈折力を有する移動レンズ群の焦点距離をfBとした場合、下記条件式(5)を満足することが好ましい。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、LNレンズLNによって変倍の際の軸上色収差及び倍率色収差を補正する効果を確保することができ、変倍の際のこれらの収差の変動を良好に抑制することが容易となる。条件式(5)の上限以上とならないようにすることによって、LNレンズLNを含むレンズ群の負の屈折力が強くなりすぎないようにすることができ、軸上色収差及び倍率色収差の変倍の際の変動を良好に抑制することが容易となる。なお、下記条件式(5−1)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。
0.6<fB/fA<4.5 (5)
2<fB/fA<4 (5−1)
また、中間群Gm内の最も像側の負の屈折力を有する移動レンズ群よりも物体側の中間群Gm内の負の屈折力を有する移動レンズ群がLNレンズLNを含む構成において、中間群Gm内の最も像側の負の屈折力を有する移動レンズ群よりも物体側に位置し、かつLNレンズLNを含む中間群Gm内の負の屈折力を有する移動レンズ群のうち、最も負の屈折力が強いLNレンズLNを含む移動レンズ群の焦点距離をfA、中間群Gm内の負の屈折力を有する移動レンズ群が含むLNレンズLNのうち、最も負の屈折力が強いLNレンズLNの焦点距離をfLNmとした場合、下記条件式(6)を満足することが好ましい。条件式(6)を満足することによって、変倍の際の一次の色収差の変動及び二次の色収差の変動を良好に抑制することが容易となる。なお、下記条件式(6−1)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<fLNm/fA<40 (6)
0.5<fLNm/fA<4 (6−1)
また、中間群Gm内の少なくとも1つの移動レンズ群が、少なくとも1つのLNレンズLNと少なくとも1つの正レンズとが接合された接合レンズを含むことが好ましい。このようにした場合は、変倍の際の色収差の変動の抑制が容易になる。なお、ここでいう接合レンズは、2枚のレンズからなる接合レンズでもよく、3枚のレンズからなる接合レンズでもよい。
そして、中間群Gm内の少なくとも1つの移動レンズ群が、LNレンズLNと正レンズとが接合された接合レンズを含む構成において、この接合レンズの少なくとも1つのLNレンズLNのd線基準のアッベ数をνdcn、この接合レンズの少なくとも1つの正レンズのd線基準のアッベ数をνdcpとした場合、少なくとも1つの上記接合レンズが下記条件式(7)を満足することが好ましい。ここで、条件式(7)を満足するLNレンズLNと正レンズとは同一の接合レンズ内のレンズとする。条件式(7)を満足することによって、変倍の際の一次の色収差の変動を良好に抑制することが容易となる。
18<νdcn−νdcp<35 (7)
第1レンズ群G1は、合焦の際に移動するレンズ群であるフォーカス群を含むことが好ましい。すなわち、第1レンズ群G1内の少なくとも一部のレンズを光軸Zに沿って移動させることによって合焦が行われることが好ましい。第1レンズ群G1は変倍の際に不動であるため、第1レンズ群G1内の少なくとも一部のレンズをフォーカス群にすれば、変倍の際にフォーカス群の像点が不動となるので、変倍の際のピントズレを抑制することができる。
中間群Gm内の最も像側の移動レンズ群は、負の屈折力を有することが好ましい。このようにした場合は、変倍の際の像位置の変動を補正する際に、望遠側で像側に移動することができ、変倍作用を主に担う移動レンズ群のズームストロークを確保することが容易となり、小型化と高倍率化に有利となる。
中間群Gmと後続群Gsとは例えば以下に述べる構成を採ることができる。中間群Gmは、2つの負の屈折力を有する移動レンズ群からなり、後続群Gsは、開口絞りStを含み変倍の際に像面Simに対して固定されている正の屈折力を有するレンズ群からなるように構成することができる。このようにした場合は、移動レンズ群のズームストロークが小さくなり、レンズ系全長を短くできるので小型化に有利となる。
もしくは、中間群Gmは、2つの負の屈折力を有する移動レンズ群からなり、後続群Gsは、物体側から像側へ向かって順に、開口絞りStを含み変倍の際に隣り合う群との間隔を変化させて光軸Zに沿って移動する正の屈折力を有するレンズ群と、変倍の際に像面Simに対して固定されている正の屈折力を有するレンズ群からなるように構成することができる。このようにした場合は、小型化、高倍率化、及び変倍の際の諸収差の変動を抑制することが容易になる。また、軸外光束が最も高くなるズーム中間域において、開口絞りStを含む正の屈折力を有する移動レンズ群を物体側に繰り出すことができるため、第1レンズ群G1のレンズ径を抑えることができ、第1レンズ群G1の小型化に有利となる。
もしくは、中間群Gmは、物体側から像側へ向かって順に、正の屈折力を有する移動レンズ群と、2つの負の屈折力を有する移動レンズ群とからなり、後続群Gsは、開口絞りStを含み変倍の際に像面Simに対して固定されている正の屈折力を有するレンズ群からなるように構成することができる。このようにした場合は、小型化、高倍率化、及び変倍の際の諸収差の変動を抑制することが容易になる。特に、変倍の際の球面収差の変動の抑制に有利となる。
もしくは、中間群Gmは、3つの負の屈折力を有する移動レンズ群からなり、後続群Gsは、開口絞りStを含み変倍の際に像面Simに対して固定されている屈折力を有するレンズ群からなるように構成することができる。このようにした場合は、小型化、高倍率化、及び変倍の際の諸収差の変動を抑制することが容易になる。特に、変倍の際の像面湾曲の変動の抑制に有利となる。
もしくは、中間群Gmは、4つの負の屈折力を有する移動レンズ群からなり、後続群Gsは、開口絞りStを含み変倍の際に像面Simに対して固定されている正の屈折力を有するレンズ群からなるように構成することができる。このようにした場合は、小型化、高倍率化、及び変倍の際の諸収差の変動を抑制することが容易になる。特に、変倍の際の像面湾曲の変動及び球面収差の変動の抑制に有利となる。
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。本開示の技術によれば、変倍の際の色収差の変動及び球面収差の変動が抑制され、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。
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のズームレンズの構成を示す断面図は図1に示しており、その図示方法と構成は上述したとおりであるので、ここでは重複説明を一部省略する。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、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、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。中間群Gmは、第2レンズ群G2と、第3レンズ群G3とからなる。後続群Gsは第4レンズ群G4からなる。変倍の際に、第1レンズ群G1と第4レンズ群G4とは像面Simに対して固定されており、第2レンズ群G2と、第3レンズ群G3とは、隣り合うレンズ群の間隔を変化させて光軸Zに沿って移動する。
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L1a〜L1kの11枚のレンズからなる。第2レンズ群G2は、物体側から像側へ向かって順に、レンズL2a〜L2fの6枚のレンズからなる。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L3a〜L3bの2枚のレンズからなる。第4レンズ群G4は、物体側から像側へ向かって順に、開口絞りStと、レンズL4a〜L4iの9枚のレンズとからなる。レンズL2dがLNレンズLNに対応する。フォーカス群はレンズL1eからなる。
実施例1のズームレンズの基本レンズデータを表1A及び表1Bに、諸元と可変面間隔を表2に、非球面係数を表3に示す。なお、表1A及び表1Bは1つの表の長大化を避けるため基本レンズデータを2つの表に分けて表示したものである。表1A及び表1B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。
表1A及び表1B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1Bには開口絞りSt及び光学部材PPも示しており、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1B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1A及び表1Bでは、変倍の際の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、ズームの倍率Zr、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、広角端状態、中間焦点距離状態、及び望遠端状態の各値をそれぞれ広角端、中間、及び望遠端と表記した欄に示している。
表1A及び表1B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は3以上の整数)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。
Figure 0006987717
Figure 0006987717
Figure 0006987717
Figure 0006987717
図7に、実施例1のズームレンズの無限遠物体に合焦した状態の各収差図を示す。図7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7では広角端と付した上段に広角端状態のものを示し、中間と付した中段に中間焦点距離状態のものを示し、望遠端と付した下段に望遠端状態のものを示す。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のズームレンズの構成を示す断面図を図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、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、負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とからなる。中間群Gmは、第2レンズ群G2と、第3レンズ群G3と、第4レンズ群G4とからなる。後続群Gsは第5レンズ群G5からなる。変倍の際に、第1レンズ群G1と第5レンズ群G5とは像面Simに対して固定されており、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、隣り合うレンズ群の間隔を変化させて光軸Zに沿って移動する。
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L1a〜L1eの5枚のレンズからなる。第2レンズ群G2は、レンズL2aの1枚のレンズからなる。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L3a〜L3eの5枚のレンズからなる。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L4a〜L4cの3枚のレンズからなる。第5レンズ群G5は、物体側から像側へ向かって順に、開口絞りStと、レンズL5a〜L5mの13枚のレンズとからなる。レンズL3bがLNレンズLNに対応する。フォーカス群はレンズL1c〜L1eからなる。
実施例2のズームレンズの基本レンズデータを表4A及び表4Bに、諸元と可変面間隔を表5に、非球面係数を表6に、無限遠物体に合焦した状態の各収差図を図8に示す。
Figure 0006987717
Figure 0006987717
Figure 0006987717
Figure 0006987717
[実施例3]
実施例3のズームレンズの構成を示す断面図を図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、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、負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、正の屈折力を有する第6レンズ群G6からなる。中間群Gmは、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とからなる。後続群Gsは第6レンズ群G6からなる。変倍の際に、第1レンズ群G1と第6レンズ群G6とは像面Simに対して固定されており、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、隣り合うレンズ群の間隔を変化させて光軸Zに沿って移動する。
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L1a〜L1eの5枚のレンズからなる。第2レンズ群G2は、レンズL2aの1枚のレンズからなる。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L3a〜L3dの4枚のレンズからなる。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L4a〜L4bの2枚のレンズからなる。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L5a〜L5bの2枚のレンズからなる。第6レンズ群G6は、物体側から像側へ向かって順に、開口絞りStと、レンズL6a〜L6jの10枚のレンズからなる。レンズL4aがLNレンズLNに対応する。フォーカス群はレンズL1c〜L1eからなる。
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、無限遠物体に合焦した状態の各収差図を図9に示す。
Figure 0006987717
Figure 0006987717
Figure 0006987717
[実施例4]
実施例4のズームレンズの構成を示す断面図を図5に示す。実施例4のズームレンズは、物体側から像側へ向かって順に、正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、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。中間群Gmは、第2レンズ群G2と、第3レンズ群G3と、第4レンズ群G4とからなる。後続群Gsは第5レンズ群G5からなる。変倍の際に、第1レンズ群G1と第5レンズ群G5とは像面Simに対して固定されており、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、隣り合うレンズ群の間隔を変化させて光軸Zに沿って移動する。
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L1a〜L1jの10枚のレンズからなる。第2レンズ群G2は、レンズL2aの1枚のレンズからなる。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L3a〜L3eの5枚のレンズからなる。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L4a〜L4bの2枚のレンズからなる。第5レンズ群G5は、物体側から像側へ向かって順に、開口絞りStと、レンズL5a〜L5lの12枚のレンズとからなる。レンズL3dがLNレンズLNに対応する。フォーカス群はレンズL1eからなる。
実施例4のズームレンズの基本レンズデータを表10A及び表10Bに、諸元と可変面間隔を表11に、非球面係数を表12に、無限遠物体に合焦した状態の各収差図を図10に示す。
Figure 0006987717
Figure 0006987717
Figure 0006987717
Figure 0006987717
[実施例5]
実施例5のズームレンズの構成を示す断面図を図6に示す。実施例5のズームレンズは、物体側から像側へ向かって順に、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、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、正の屈折力を有する第5レンズ群G5とからなる。中間群Gmは、第2レンズ群G2と、第3レンズ群G3とからなる。後続群Gsは、第4レンズ群G4と、第5レンズ群G5とからなる。変倍の際に、第1レンズ群G1と第5レンズ群G5とは像面Simに対して固定されており、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、隣り合うレンズ群の間隔を変化させて光軸Zに沿って移動する。
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L1a〜L1fの6枚のレンズからなる。第2レンズ群G2は、物体側から像側へ向かって順に、レンズL2a〜L2fの6枚のレンズからなる。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L3a〜L3bの2枚のレンズからなる。第4レンズ群G4は、物体側から像側へ向かって順に、開口絞りStと、レンズL4a〜L4dの4枚のレンズとからなる。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L5a〜L5fの6枚のレンズとからなる。レンズL2bがLNレンズLNに対応する。第1のフォーカス群はレンズL1d〜L1eからなり、第2のフォーカス群はレンズL1fからなり、合焦の際に、第1のフォーカス群と第2のフォーカス群とが互いに異なる軌跡で光軸Zに沿って移動する。
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、無限遠物体に合焦した状態の各収差図を図11に示す。
Figure 0006987717
Figure 0006987717
Figure 0006987717
表16に実施例1〜5のズームレンズの条件式(1)〜(7)の対応値を示す。実施例1〜5はd線を基準としている。表16にはd線基準での値を示す。
Figure 0006987717
以上のデータからわかるように、実施例1〜5のズームレンズは、小型化が図られ、倍率が7倍以上あり高倍率を有し、変倍の際の色収差の変動及び球面収差の変動が抑制され、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12に、本発明の実施形態の撮像装置の一例として、本発明の実施形態に係るズームレンズ1を用いた撮像装置100の概略構成図を示す。撮像装置100としては、例えば、放送用カメラ、映画撮影用カメラ、ビデオカメラ、及び監視用カメラ等を挙げることができる。
撮像装置100は、ズームレンズ1と、ズームレンズ1の像側に配置されたフィルタ2と、フィルタ2の像側に配置された撮像素子3とを備えている。なお、図12では、ズームレンズ1が備える複数のレンズを概略的に図示している。
撮像素子3はズームレンズ1により形成される光学像を電気信号に変換するものであり、例えば、CCD(Charge Coupled Device)又はCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)等を用いることができる。撮像素子3は、その撮像面がズームレンズ1の像面に一致するように配置される。
撮像装置100はまた、撮像素子3からの出力信号を演算処理する信号処理部5と、信号処理部5により形成された像を表示する表示部6と、ズームレンズ1の変倍を制御する変倍制御部7とを備える。なお、図12では1つの撮像素子3のみ図示しているが、3つの撮像素子を有するいわゆる3板方式の撮像装置としてもよい。
以上、実施形態及び実施例を挙げて本開示の技術を説明したが、本開示の技術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。
1 ズームレンズ
2 フィルタ
3 撮像素子
5 信号処理部
6 表示部
7 変倍制御部
100 撮像装置
G1 第1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
Gm 中間群
Gs 後続群
L1a〜L6j レンズ
LN LNレンズ
ma、ta、wa 軸上光束
mb、tb、wb 最大画角の光束
PP 光学部材
Sim 像面
St 開口絞り
Z 光軸

Claims (19)

  1. 物体側から像側へ向かって順に、変倍の際に像面に対して固定されている正の屈折力を有する第1レンズ群と、変倍の際に隣り合う群との間隔を変化させて光軸に沿って移動する2つ以上の移動レンズ群からなる中間群と、絞りを含むレンズ群を最も物体側に有する後続群とからなり、
    前記中間群内の少なくとも2つの前記移動レンズ群は負の屈折力を有し、
    前記中間群内の少なくとも1つの負の屈折力を有する前記移動レンズ群が、少なくとも1つの負レンズであるLNレンズを含み、
    前記LNレンズのd線における屈折率をNdn、
    前記LNレンズのd線基準のアッベ数をνdn、
    前記LNレンズのg線とF線間の部分分散比をθgFnとした場合、
    前記LNレンズは
    1.72<Ndn<1.8 (1)
    43<νdn<57 (2)
    0.6355<θgFn+0.001625×νdn<0.66 (3)
    2.21<Ndn+0.01×νdn (4)
    で表される条件式(1)、(2)、(3)、及び(4)を満足し、
    前記中間群内の最も像側の負の屈折力を有する前記移動レンズ群よりも物体側の前記中間群内の負の屈折力を有する前記移動レンズ群が前記LNレンズを含み、
    前記中間群内の最も像側の負の屈折力を有する前記移動レンズ群よりも物体側に位置し、かつ前記LNレンズを含む前記中間群内の負の屈折力を有する前記移動レンズ群のうち、最も負の屈折力が強い前記LNレンズを含む前記移動レンズ群の焦点距離をfA、
    前記中間群内の最も像側の負の屈折力を有する前記移動レンズ群の焦点距離をfBとした場合、
    0.6<fB/fA<4.5 (5)
    で表される条件式(5)を満足するズームレンズ。
  2. 記中間群内の負の屈折力を有する前記移動レンズ群が含む前記LNレンズのうち、最も負の屈折力が強い前記LNレンズの焦点距離をfLNmとした場合、
    0.5<fLNm/fA<40 (6)
    で表される条件式(6)を満足する請求項1に記載のズームレンズ。
  3. 物体側から像側へ向かって順に、変倍の際に像面に対して固定されている正の屈折力を有する第1レンズ群と、変倍の際に隣り合う群との間隔を変化させて光軸に沿って移動する2つ以上の移動レンズ群からなる中間群と、絞りを含むレンズ群を最も物体側に有する後続群とからなり、
    前記中間群内の少なくとも2つの前記移動レンズ群は負の屈折力を有し、
    前記中間群内の少なくとも1つの負の屈折力を有する前記移動レンズ群が、少なくとも1つの負レンズであるLNレンズを含み、
    前記LNレンズのd線における屈折率をNdn、
    前記LNレンズのd線基準のアッベ数をνdn、
    前記LNレンズのg線とF線間の部分分散比をθgFnとした場合、
    前記LNレンズは
    1.72<Ndn<1.8 (1)
    43<νdn<57 (2)
    0.6355<θgFn+0.001625×νdn<0.66 (3)
    2.21<Ndn+0.01×νdn (4)
    で表される条件式(1)、(2)、(3)、及び(4)を満足し、
    前記中間群内の最も像側の負の屈折力を有する前記移動レンズ群よりも物体側の前記中間群内の負の屈折力を有する前記移動レンズ群が前記LNレンズを含み、
    前記中間群内の最も像側の負の屈折力を有する前記移動レンズ群よりも物体側に位置し、かつ前記LNレンズを含む前記中間群内の負の屈折力を有する前記移動レンズ群のうち、最も負の屈折力が強い前記LNレンズを含む前記移動レンズ群の焦点距離をfA、
    前記中間群内の負の屈折力を有する前記移動レンズ群が含む前記LNレンズのうち、最も負の屈折力が強い前記LNレンズの焦点距離をfLNmとした場合、
    0.5<fLNm/fA<40 (6)
    で表される条件式(6)を満足するズームレンズ。
  4. 前記中間群内の少なくとも1つの前記移動レンズ群が、少なくとも1つの前記LNレンズと少なくとも1つの正レンズとが接合された接合レンズを含む請求項1から3のいずれか1項に記載のズームレンズ。
  5. 前記接合レンズの少なくとも1つの前記LNレンズのd線基準のアッベ数をνdcn、
    前記接合レンズの少なくとも1つの前記正レンズのd線基準のアッベ数をνdcpとした場合、少なくとも1つの前記接合レンズが
    18<νdcn−νdcp<35 (7)
    で表される条件式(7)を満足する請求項4に記載のズームレンズ。
  6. 前記中間群内の負の屈折力を有する前記移動レンズ群のうち、最も負の屈折力が強い前記移動レンズ群が前記LNレンズを含む請求項1から5のいずれか1項に記載のズームレンズ。
  7. 前記第1レンズ群内の少なくとも一部のレンズを光軸に沿って移動させることによって合焦が行われる請求項1から6のいずれか1項に記載のズームレンズ。
  8. 前記中間群内の最も像側の前記移動レンズ群が、負の屈折力を有する請求項1から7のいずれか1項に記載のズームレンズ。
  9. 前記中間群が、2つの負の屈折力を有する前記移動レンズ群からなり、
    前記後続群が、変倍の際に像面に対して固定されている正の屈折力を有するレンズ群からなる請求項8に記載のズームレンズ。
  10. 前記中間群が、2つの負の屈折力を有する前記移動レンズ群からなり、
    前記後続群が、物体側から像側へ向かって順に、変倍の際に隣り合う群との間隔を変化させて光軸に沿って移動する正の屈折力を有するレンズ群と、変倍の際に像面に対して固定されている正の屈折力を有するレンズ群からなる請求項8に記載のズームレンズ。
  11. 前記中間群が、物体側から像側へ向かって順に、正の屈折力を有する前記移動レンズ群と、2つの負の屈折力を有する前記移動レンズ群とからなり、
    前記後続群が、変倍の際に像面に対して固定されている正の屈折力を有するレンズ群からなる請求項8に記載のズームレンズ。
  12. 前記中間群が、3つの負の屈折力を有する前記移動レンズ群からなり、
    前記後続群が、変倍の際に像面に対して固定されている屈折力を有するレンズ群からなる請求項8に記載のズームレンズ。
  13. 前記中間群が、4つの負の屈折力を有する前記移動レンズ群からなり、
    前記後続群が、変倍の際に像面に対して固定されている正の屈折力を有するレンズ群からなる請求項8に記載のズームレンズ。
  14. 前記LNレンズがさらに
    45<νdn<55 (2−1)
    で表される条件式(2−1)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LNレンズがさらに
    0.637<θgFn+0.001625×νdn<0.65 (3−1)
    で表される条件式(3−1)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LNレンズがさらに
    2.21<Ndn+0.01×νdn<2.33 (4−1)
    で表される条件式(4−1)を満足する請求項1から15のいずれか1項に記載のズームレンズ。
  17. 2<fB/fA<4 (5−1)
    で表される条件式(5−1)を満足する請求項1又は2に記載のズームレンズ。
  18. 0.5<fLNm/fA<4 (6−1)
    で表される条件式(6−1)を満足する請求項3に記載のズームレンズ。
  19. 請求項1から18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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