JP7061980B2 - ズームレンズおよび撮像装置 - Google Patents

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Description

本開示は、ズームレンズ、およ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、およびデジタルカメラ等に使用されるズームレンズとして、５群構成のレンズ系が知られている。例えば、下記特許文献１には、物体側から像側へ順に、正の屈折力を有する第１レンズ群と、第２レンズ群と、正の屈折力を有する第３レンズ群と、正の屈折力を有する第４レンズ群と、第５レンズ群とを備え、変倍の際に第２レンズ群と第３レンズ群と第４レンズ群とが移動するズームレンズが記載されている。
特開２０１７－０７８７７０号公報
近年、高画質を求めて従来よりもセンササイズの大きなカメラが用いられるようになってきており、このようなカメラに対応可能なイメージサークルが大きいレンズ系が求められている。また、映像の精細さに対する要求も高まっており、センササイズが大きくなっても従来と同等以下のピクセルピッチに対応可能な光学性能を有することがレンズ系には求められている。一方、撮影現場でのオペレーションを考慮すると、従来使用されていたレンズ系と比べて著しく大型化することは避けたいという要望がある。
特許文献１に記載されているレンズ系は、小型軽量を意識して開発されたものであり、イメージサークルが小さい。近年要望されているサイズのイメージサークルに対応させるように特許文献１に記載されているレンズ系を比例拡大すると、レンズ系の拡大に伴い収差も大きくなってしまい、特に軸外収差が目立ってしまう。
本開示は、上記事情に鑑みなされたものであり、全系のサイズを抑えながらも、イメージサークルが大きく、良好な光学性能を有するズームレンズ、およ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。
本開示の一態様に係るズームレンズは、物体側から像側へ順に、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、屈折力を有する第３レンズ群と、正の屈折力を有する第４レンズ群と、正の屈折力を有する第５レンズ群とからなり、広角端から望遠端への変倍の際に、第１レンズ群と第５レンズ群とは像面に対して固定されており、第２レンズ群は像側へ移動し、第２レンズ群と第３レンズ群と第４レンズ群とは隣り合うレンズ群との間隔を変化させて光軸に沿って移動し、第１レンズ群は、物体側から像側へ順に、合焦の際に像面に対して固定されている負の屈折力を有する第１ａレンズ群と、合焦の際に光軸に沿って移動する正の屈折力を有する第１ｂレンズ群と、合焦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１ｃレンズ群とからなり、第１ｂレンズ群の最も像側のレンズは物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズであり、第１ｂレンズ群の最も像側のレンズの像側の面の曲率半径の絶対値よりも第１ｃレンズ群の最も物体側のレンズの物体側の面の曲率半径の絶対値が小さい。
上記態様のズームレンズは、第１ｂレンズ群の最も像側のレンズの像側の面の曲率半径をＲ１、第１ｃレンズ群の最も物体側のレンズの物体側の面の曲率半径をＲ２とした場合、下記条件式（１）を満足することが好ましく、下記条件式（１－１）を満足することがより好ましい。
０＜（Ｒ１－Ｒ２）／（Ｒ１＋Ｒ２）＜１ （１）
０＜（Ｒ１－Ｒ２）／（Ｒ１＋Ｒ２）＜０．６ （１－１）
上記態様のズームレンズにおいて、第１ｂレンズ群は、物体側から像側へ順に、物体側に凸面を向けた正レンズと、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズとからなることが好ましい。
上記態様のズームレンズは、第１ｂレンズ群の焦点距離をｆ１ｂ、無限遠物体に合焦した状態における第１レンズ群の焦点距離をｆ１とした場合、下記条件式（２）を満足することが好ましく、下記条件式（２－１）を満足することがより好ましい。
１．５＜ｆ１ｂ／ｆ１＜６ （２）
２．５＜ｆ１ｂ／ｆ１＜４．５ （２－１）
上記態様のズームレンズは、第１ｃレンズ群の焦点距離をｆ１ｃ、無限遠物体に合焦した状態における第１レンズ群の焦点距離をｆ１とした場合、下記条件式（３）を満足することが好ましく、下記条件式（３－１）を満足することがより好ましい。
０．５＜ｆ１ｃ／ｆ１＜１．５ （３）
０．７＜ｆ１ｃ／ｆ１＜１．２ （３－１）
上記態様のズームレンズは、第１ｂレンズ群の焦点距離をｆ１ｂ、第１ｃレンズ群の焦点距離をｆ１ｃとした場合、下記条件式（４）を満足することが好ましく、下記条件式（４－１）を満足することがより好ましい。
２＜ｆ１ｂ／ｆ１ｃ＜６ （４）
２＜ｆ１ｂ／ｆ１ｃ＜４．５ （４－１）
上記態様のズームレンズは、第１レンズ群の最も物体側のレンズの焦点距離をｆＬ１、無限遠物体に合焦した状態における広角端でのズームレンズの焦点距離をｆｗ、広角端での最大半画角をωｗとした場合、下記条件式（５）を満足することが好ましく、下記条件式（５－１）を満足することがより好ましい。
－０．５＜（ｆｗ×｜ｔａｎωｗ｜）／ｆＬ１＜－０．１ （５）
－０．４＜（ｆｗ×｜ｔａｎωｗ｜）／ｆＬ１＜－０．１ （５－１）
上記態様のズームレンズにおいて、第１ｃレンズ群は、物体側から像側へ順に、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズ、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと両凸レンズとが物体側から順に接合された接合レンズ、および、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズからなることが好ましい。
本開示の別の態様に係る撮像装置は、本開示の上記態様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、およ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、およ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。「負メニスカスレンズ」は負の屈折力を有するメニスカスレンズである。
非球面を含むレンズに関する、屈折力の符号、面の曲率半径、および面形状は、特に断りが無い限り、近軸領域で考えることにする。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。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、およびＣ線に対するそのレンズの屈折率をそれぞれＮｇ、ＮＦ、および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」、および「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。
本開示によれば、全系のサイズを抑えながらも、イメージサークルが大きく、良好な光学性能を有するズームレンズ、およ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。
本開示の実施例１のズームレンズに対応し、本開示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各変倍状態における構成と光束を示す断面図である。 本開示の実施例１のズームレンズの各収差図である。 本開示の実施例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。 本開示の実施例２のズームレンズの各収差図である。 本開示の実施例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。 本開示の実施例３のズームレンズの各収差図である。 本開示の実施例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。 本開示の実施例４のズームレンズの各収差図である。 本開示の実施例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。 本開示の実施例５のズームレンズの各収差図である。 本開示の実施例６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。 本開示の実施例６のズームレンズの各変倍状態における構成と光束を示す断面図である。 本開示の実施例６のズームレンズの各収差図である。 本開示の実施例７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。 本開示の実施例７のズームレンズの各収差図である。 本開示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、本開示の一実施形態に係るズームレンズの広角端における構成を示す断面図と移動軌跡を示す図である。図２は、このズームレンズの各変倍状態における構成と光束を示す断面図である。図１および図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および図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２では、「ＷＩＤＥ」と付した上段に広角端状態を示し、「ＴＥＬＥ」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および最大画角の光束ｗｂ、望遠端状態における軸上光束ｔａおよび最大画角の光束ｔｂを示す。以下では主に図１を参照しながら説明する。
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との間に平行平板状の光学部材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、および／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、およ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、本開示においては光学部材ＰＰを省略した構成も可能である。
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、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。最も物体側の第１レンズ群Ｇ１を正レンズ群とすることによって、レンズ系全長の短縮が可能となるため、小型化に有利となる。また、最も像側の第５レンズ群Ｇ５を正レンズ群とすることによって、軸外光線の主光線が像面Ｓｉｍへ入射する入射角が大きくなるのを抑制できるので、シェーディングを抑制することが可能となる。
図１に示す例では、第１レンズ群Ｇ１は、物体側から像側へ順に、レンズＬ１１～Ｌ１９の９枚のレンズからなり、第２レンズ群Ｇ２は、物体側から像側へ順に、レンズＬ２１～Ｌ２５の５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、物体側から像側へ順に、開口絞りＳｔとレンズＬ４１～Ｌ４３の３枚のレンズとからなり、第５レンズ群Ｇ５は、物体側から像側へ順に、レンズＬ５１～Ｌ５９の９枚のレンズからなる。ただし、本開示のズームレンズにおいては、各レンズ群を構成するレンズの枚数は、図１に示す例と異なる枚数とすることも可能である。また、図１の開口絞りＳｔは形状を示しているのではなく、光軸方向の位置を示している。
本開示のズームレンズにおいては、広角端から望遠端への変倍の際に、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は常に像側へ移動し、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との間隔を変化させて光軸Ｚに沿って移動するように構成される。図１では、第２レンズ群Ｇ２、第３レンズ群Ｇ３、および第４レンズ群Ｇ４の下にそれぞれ、広角端から望遠端へ変倍する際の各レンズ群の移動軌跡を模式的に矢印で示している。負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２を移動させて主な変倍を行い、第３レンズ群Ｇ３および第４レンズ群Ｇ４を移動させて変倍に伴う像面位置の変動を補正することができる。変倍の際に第３レンズ群Ｇ３および第４レンズ群Ｇ４は相対的に移動するため、変倍の際の像面湾曲の変動、および変倍の際の球面収差の変動を良好に抑制することが容易となる。また、第１レンズ群Ｇ１と第５レンズ群Ｇ５とを変倍の際に固定されている構成とすることによって、最も物体側のレンズ面から最も像側のレンズ面までの距離が変倍の際に変化せず、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。
第１レンズ群Ｇ１は、物体側から像側へ順に、合焦の際に像面Ｓｉｍに対して固定されている負の屈折力を有する第１ａレンズ群Ｇ１ａと、合焦の際に光軸Ｚに沿って移動する正の屈折力を有する第１ｂレンズ群Ｇ１ｂと、合焦の際に像面Ｓｉｍに対して固定されている正の屈折力を有する第１ｃレンズ群Ｇ１ｃとからなる。このような構成にすることによって、合焦の際に発生する球面収差および軸上色収差を低減することが容易となる。図１の第１ｂレンズ群Ｇ１ｂの下に記入された水平方向の両矢印は、第１ｂレンズ群Ｇ１ｂが合焦の際に移動するフォーカスレンズ群であることを示す。
一例として、図１に示す例では、第１ａレンズ群Ｇ１ａは、物体側から像側へ順に、レンズＬ１１～Ｌ１３の３枚のレンズからなり、第１ｂレンズ群Ｇ１ｂは、物体側から像側へ順に、レンズＬ１４～Ｌ１５の２枚のレンズからなり、第１ｃレンズ群Ｇ１ｃは、物体側から像側へ順に、レンズＬ１６～Ｌ１９の４枚のレンズからなる。ただし、本開示のズームレンズにおいては、各レンズ群を構成するレンズの枚数は、図１に示す例と異なる枚数とすることも可能である。
第１ｂレンズ群Ｇ１ｂの最も像側のレンズは物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズであり、第１ｂレンズ群Ｇ１ｂの最も像側のレンズの像側の面の曲率半径の絶対値よりも第１ｃレンズ群Ｇ１ｃの最も物体側のレンズの物体側の面の曲率半径の絶対値が小さくなるように構成される。第１ｂレンズ群Ｇ１ｂの最も像側のレンズを上記構成にすることによって、広角側の非点収差および像面湾曲の発生を抑制することが容易となる。第１ｂレンズ群Ｇ１ｂと第１ｃレンズ群Ｇ１ｃとの互いに対向する面を上記構成にすることによって、合焦の際の軸外収差の変動を抑制することが容易となる。また、合焦の際に第１ｂレンズ群Ｇ１ｂと第１ｃレンズ群Ｇ１ｃ同士がレンズ周辺部で干渉しないため、合焦の際の第１ｂレンズ群Ｇ１ｂの移動量を確保することが容易となる。
より詳しくは、第１ｂレンズ群Ｇ１ｂの最も像側のレンズの像側の面の曲率半径をＲ１、第１ｃレンズ群Ｇ１ｃの最も物体側のレンズの物体側の面の曲率半径をＲ２とした場合、下記条件式（１）を満足することが好ましい。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、合焦の際の軸外収差の変動を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、広角側の非点収差および像面湾曲の発生を抑制することが容易となる。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。
０＜（Ｒ１－Ｒ２）／（Ｒ１＋Ｒ２）＜１ （１）
０＜（Ｒ１－Ｒ２）／（Ｒ１＋Ｒ２）＜０．６ （１－１）
０＜（Ｒ１－Ｒ２）／（Ｒ１＋Ｒ２）＜０．４ （１－２）
第１ｂレンズ群Ｇ１ｂは、物体側から像側へ順に、物体側に凸面を向けた正レンズと、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズとからなることが好ましい。このようにした場合は、合焦の際の軸外収差の変動を抑制することが容易となる。
第１ｃレンズ群Ｇ１ｃは、物体側から像側へ順に、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズ、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと両凸レンズとが物体側から順に接合された接合レンズ、および、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズからなることが好ましい。このようにした場合は、第１ｃレンズ群Ｇ１ｃに入射したマージナル光線の高さを下げることが可能となるため、Ｆナンバーを小さくしたレンズ系においても小型化に有利となる。
第１ｂレンズ群Ｇ１ｂの焦点距離をｆ１ｂ、無限遠物体に合焦した状態における第１レンズ群Ｇ１の焦点距離をｆ１とした場合、下記条件式（２）を満足することが好ましい。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、合焦の際の収差変動の抑制に有利となる。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、合焦の際の第１ｂレンズ群Ｇ１ｂの移動量を抑制することができるので、合焦系の全長の短縮に有利となる。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、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。
１．５＜ｆ１ｂ／ｆ１＜６ （２）
２．５＜ｆ１ｂ／ｆ１＜４．５ （２－１）
３＜ｆ１ｂ／ｆ１＜４．５ （２－２）
第１ｃレンズ群Ｇ１ｃの焦点距離をｆ１ｃ、無限遠物体に合焦した状態における第１レンズ群Ｇ１の焦点距離をｆ１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）の下限以下とならないようにすることによって、望遠側における球面収差および像面湾曲の補正に有利となる。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、第１レンズ群Ｇ１の最も像側のレンズ面を基準とした場合にこの基準に対して第１レンズ群Ｇ１の像側主点位置をより像側に位置させることが可能になる。これによって、変倍の際の第２レンズ群Ｇ２の移動ストロークをより長く確保することができるので、高変倍比のレンズ系においても第２レンズ群Ｇ２の屈折力を抑えることが可能となる。その結果、第２レンズ群Ｇ２に起因する諸収差の発生を抑えることができる。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。
０．５＜ｆ１ｃ／ｆ１＜１．５ （３）
０．７＜ｆ１ｃ／ｆ１＜１．２ （３－１）
０．８＜ｆ１ｃ／ｆ１＜０．９５ （３－２）
第１ｂレンズ群Ｇ１ｂの焦点距離をｆ１ｂ、第１ｃレンズ群Ｇ１ｃの焦点距離をｆ１ｃ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）の下限以下とならないようにすることによって、合焦の際の収差変動の抑制に有利となる。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、合焦の際の第１ｂレンズ群Ｇ１ｂの移動量を抑制することができるので、合焦系の全長の短縮に有利となる。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。
２＜ｆ１ｂ／ｆ１ｃ＜６ （４）
２＜ｆ１ｂ／ｆ１ｃ＜４．５ （４－１）
３．５＜ｆ１ｂ／ｆ１ｃ＜４．５ （４－２）
第１レンズ群Ｇ１の最も物体側のレンズの焦点距離をｆＬ１、無限遠物体に合焦した状態における広角端でのズームレンズの焦点距離をｆｗ、広角端での最大半画角をωｗとした場合、下記条件式（５）を満足することが好ましい。なお、条件式（５）のｔａｎは正接である。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、広角側の歪曲収差の発生を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、第１レンズ群Ｇ１の最も物体側のレンズの有効径を小さくすることが容易となり、小型化に有利となる。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、下記条件式（５－２）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。
－０．５＜（ｆｗ×｜ｔａｎωｗ｜）／ｆＬ１＜－０．１ （５）
－０．４＜（ｆｗ×｜ｔａｎωｗ｜）／ｆＬ１＜－０．１ （５－１）
－０．３＜（ｆｗ×｜ｔａｎωｗ｜）／ｆＬ１＜－０．２ （５－２）
第２レンズ群Ｇ２は、最も物体側から像側へ順に連続して、負レンズと、接合レンズとを有することが好ましく、第２レンズ群Ｇ２の上記接合レンズは、負レンズと正レンズとが物体側から順に接合された構成を有することが好ましい。このようにした場合は、第２レンズ群Ｇ２内の物体側に複数の負レンズを配置することによって第２レンズ群Ｇ２の物体側主点位置を物体側に位置させてより第１レンズ群Ｇ１に近づけることができるので、高変倍比化が可能となる。この場合、広角側の倍率色収差が発生しやすく、特にイメージサークルの大きな光学系ではより顕著となりやすい。そこで、負レンズと正レンズとが接合された接合レンズを第２レンズ群Ｇ２が含むように構成することによって、倍率色収差の補正を容易にする。
第３レンズ群Ｇ３は、正の屈折力を有するレンズ群としてもよく、負の屈折力を有するレンズ群としてもよい。第３レンズ群Ｇ３が正の屈折力を有する場合は、第４レンズ群Ｇ４の屈折力を弱くできるため、レンズ群の倒れに伴う性能劣化、および／又は、レンズの製造誤差に伴う性能劣化を抑制することができる。第３レンズ群Ｇ３が負の屈折力を有する場合は、高変倍比化に有利となる。
開口絞りＳｔは第４レンズ群Ｇ４内に配置され、かつ、広角端での第４レンズ群Ｇ４と第５レンズ群Ｇ５との間隔が、望遠端での第４レンズ群Ｇ４と第５レンズ群Ｇ５との間隔より大きいことが好ましい。このようにした場合は、広角端での開口絞りＳｔの位置を望遠端での開口絞りＳｔの位置より物体側に位置させることができるので、広角端での入射瞳位置を望遠端での入射瞳位置より物体側に位置させることができる。これによって、レンズ系全長が長くならないように抑制しながら第１レンズ群Ｇ１の外径の大径化を抑制することが容易となる。
上述した好ましい構成および可能な構成は、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、全系のサイズを抑えながらも、イメージサークルが大きく、良好な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「イメージサークルが大きく」とは、イメージサークルの直径が４３．２より大きいことを意味する。
次に、本開示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と移動軌跡は図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、正の屈折力を有する第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と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、物体側から像側へ順に、負の屈折力を有する第１ａレンズ群Ｇ１ａと、正の屈折力を有する第１ｂレンズ群Ｇ１ｂと、正の屈折力を有する第１ｃレンズ群Ｇ１ｃとからなる。合焦の際に、第１ｂレンズ群Ｇ１ｂのみが光軸Ｚに沿って移動し、その他のレンズ群は全て像面Ｓｉｍに対して固定されている。第１ａレンズ群Ｇ１ａは、物体側から像側へ順に、レンズＬ１１～Ｌ１３の３枚のレンズからなり、第１ｂレンズ群Ｇ１ｂは、物体側から像側へ順に、レンズＬ１４～Ｌ１５の２枚のレンズからなり、第１ｃレンズ群Ｇ１ｃは、物体側から像側へ順に、レンズＬ１６～Ｌ１９の４枚のレンズからなり、第２レンズ群Ｇ２は、物体側から像側へ順に、レンズＬ２１～Ｌ２５の５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、物体側から像側へ順に開口絞りＳｔとレンズＬ４１～Ｌ４３の３枚のレンズとからなり、第５レンズ群Ｇ５は、物体側から像側へ順に、レンズＬ５１～Ｌ５９の９枚のレンズからなる。以上が実施例１のズームレンズの概要である。
実施例１のズームレンズについて、基本レンズデータを表１Ａおよび表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。ここでは、１つの表の長大化を避けるため基本レンズデータを表１Ａおよび表１Ｂの２つの表に分けて表示している。表１Ａには第１レンズ群Ｇ１、第２レンズ群Ｇ２、および第３レンズ群Ｇ３を示し、表１Ｂには第４レンズ群Ｇ４、第５レンズ群Ｇ５、および光学部材ＰＰを示す。表１Ａ、表１Ｂ、および表２には、無限遠物体に合焦した状態におけるデータを示す。
表１Ａおよび表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。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および表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および光学部材ＰＰも合わせて示している。表１Ｂでは開口絞りＳｔに相当する面の面番号の欄に面番号と（Ｓｔ）という語句を記載している。表１Ａおよび表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、変倍比Ｚｒ、焦点距離ｆ、ＦナンバーＦＮｏ．、最大全画角２ω、最大像高ＩＨ、および、変倍の際の可変面間隔を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、望遠端状態の各値をそれぞれＷＩＤＥ、ＴＥＬＥと表記した欄に示している。
基本レンズデータでは、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およびＡｍ（ｍは３以上の整数であり、面により異なる）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および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×ｈ２／｛１＋（１－ＫＡ×Ｃ２×ｈ２）１/２｝＋ΣＡｍ×ｈｍ
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 0007061980000001
Figure 0007061980000002
Figure 0007061980000003
Figure 0007061980000004
図３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３では左から順に、球面収差、非点収差、歪曲収差、および倍率色収差を示す。図３では「ＷＩＤＥ」と付した上段に広角端状態の収差を示し、「ＴＥＬＥ」と付した下段に望遠端状態の収差を示す。球面収差図では、ｄ線、Ｃ線、Ｆ線、およびｇ線における収差をそれぞれ実線、長破線、短破線、および一点鎖線で示す。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、およびｇ線における収差をそれぞれ長破線、短破線、および一点鎖線で示す。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、および図示方法は、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と移動軌跡を図４に示す。実施例２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２のズームレンズについて、基本レンズデータを表４Ａおよび表４Ｂに、諸元と可変面間隔を表５に、非球面係数を表６に、各収差図を図５に示す。
Figure 0007061980000005
Figure 0007061980000006
Figure 0007061980000007
Figure 0007061980000008
［実施例３］
実施例３のズームレンズの構成と移動軌跡を図６に示す。実施例３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３のズームレンズについて、基本レンズデータを表７Ａおよび表７Ｂ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７に示す。
Figure 0007061980000009
Figure 0007061980000010
Figure 0007061980000011
Figure 0007061980000012
［実施例４］
実施例４のズームレンズの構成と移動軌跡を図８に示す。実施例４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、および第４レンズ群Ｇ４が物体側から像側へ順に開口絞りＳｔとレンズＬ４１～Ｌ４４の４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４のズームレンズについて、基本レンズデータを表１０Ａおよび表１０Ｂに、諸元と可変面間隔を表１１に、非球面係数を表１２に、各収差図を図９に示す。
Figure 0007061980000013
Figure 0007061980000014
Figure 0007061980000015
Figure 0007061980000016
［実施例５］
実施例５のズームレンズの構成と移動軌跡を図１０に示す。実施例５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、および第５レンズ群Ｇ５が物体側から像側へ順にレンズＬ５１～Ｌ５７の７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５のズームレンズについて、基本レンズデータを表１３Ａおよび表１３Ｂ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１１に示す。
Figure 0007061980000017
Figure 0007061980000018
Figure 0007061980000019
Figure 0007061980000020
［実施例６］
実施例６のズームレンズの構成と移動軌跡を図１２に示す。実施例６のズームレンズの各変倍状態におけるレンズ構成と光束を図１３に示す。実施例６のズームレンズは、第１ｃレンズ群Ｇ１ｃが物体側から像側へ順にレンズＬ１６～Ｌ１８の３枚のレンズからなる点、第３レンズ群Ｇ３が物体側から像側へ順にレンズＬ３１～Ｌ３３の３枚のレンズからなる点、および第５レンズ群Ｇ５が物体側から像側へ順にレンズＬ５１～Ｌ５７の７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６のズームレンズについて、基本レンズデータを表１６Ａおよび表１６Ｂ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１４に示す。
Figure 0007061980000021
Figure 0007061980000022
Figure 0007061980000023
Figure 0007061980000024
［実施例７］
実施例７のズームレンズの構成と移動軌跡を図１５に示す。実施例７のズームレンズは、第１ｃレンズ群Ｇ１ｃが物体側から像側へ順にレンズＬ１６～Ｌ１８の３枚のレンズからなる点、第３レンズ群Ｇ３が物体側から像側へ順にレンズＬ３１～Ｌ３３の３枚のレンズからなる点、および第５レンズ群Ｇ５が物体側から像側へ順にレンズＬ５１～Ｌ５７の７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７のズームレンズについて、基本レンズデータを表１９Ａおよび表１９Ｂ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１６に示す。
Figure 0007061980000025
Figure 0007061980000026
Figure 0007061980000027
Figure 0007061980000028
表２２に、実施例１～７のズームレンズの条件式（１）～（５）の対応値を示す。表２２に示す値はｄ線基準での値である。
Figure 0007061980000029
以上説明したデータからわかるように、実施例１～７のズームレンズは、小型化が図られながらも、最大像高が２３．１５であり、大きなイメージサークルを確保しており、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、本開示の実施形態に係る撮像装置について説明する。図１７に、本開示の実施形態の撮像装置の一例として、本開示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、およ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１７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、ズームレンズ１の合焦を制御する合焦制御部８とを備える。なお、図１７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、実施形態およ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およ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、および非球面係数等は、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
８ 合焦制御部
１００ 撮像装置
Ｇ１ 第１レンズ群
Ｇ１ａ 第１ａレンズ群
Ｇ１ｂ 第１ｂレンズ群
Ｇ１ｃ 第１ｃ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
Ｌ１１～Ｌ１９、Ｌ２１～Ｌ２５、Ｌ３１～Ｌ３３、Ｌ４１～Ｌ４４、Ｌ５１～Ｌ５９ レンズ
ｔａ、ｗａ 軸上光束
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
ωｗ 最大半画角

Claims (14)

  1. 物体側から像側へ順に、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、屈折力を有する第３レンズ群と、正の屈折力を有する第４レンズ群と、正の屈折力を有する第５レンズ群とからなり、
    広角端から望遠端への変倍の際に、前記第１レンズ群と前記第５レンズ群とは像面に対して固定されており、前記第２レンズ群は像側へ移動し、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群と前記第４レンズ群とは隣り合うレンズ群との間隔を変化させて光軸に沿って移動し、
    前記第１レンズ群は、物体側から像側へ順に、合焦の際に像面に対して固定されている負の屈折力を有する第１ａレンズ群と、合焦の際に光軸に沿って移動する正の屈折力を有する第１ｂレンズ群と、合焦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１ｃレンズ群とからなり、
    前記第１ｂレンズ群の最も像側のレンズは物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズであり、
    前記第１ｂレンズ群の最も像側のレンズの像側の面の曲率半径の絶対値よりも前記第１ｃレンズ群の最も物体側のレンズの物体側の面の曲率半径の絶対値が小さいズームレンズ。
  2. 前記第１ｂレンズ群の最も像側のレンズの像側の面の曲率半径をＲ１、
    前記第１ｃレンズ群の最も物体側のレンズの物体側の面の曲率半径をＲ２とした場合、 ０＜（Ｒ１－Ｒ２）／（Ｒ１＋Ｒ２）＜１ （１）
    で表される条件式（１）を満足する請求項１に記載のズームレンズ。
  3. 前記第１ｂレンズ群は、物体側から像側へ順に、物体側に凸面を向けた正レンズと、前記負メニスカスレンズとからなる請求項１又は２に記載のズームレンズ。
  4. 前記第１ｂレンズ群の焦点距離をｆ１ｂ、
    無限遠物体に合焦した状態における前記第１レンズ群の焦点距離をｆ１とした場合、
    １．５＜ｆ１ｂ／ｆ１＜６ （２）
    で表される条件式（２）を満足する請求項１から３のいずれか１項に記載のズームレンズ。
  5. 前記第１ｃレンズ群の焦点距離をｆ１ｃ、
    無限遠物体に合焦した状態における前記第１レンズ群の焦点距離をｆ１とした場合、
    ０．５＜ｆ１ｃ／ｆ１＜１．５ （３）
    で表される条件式（３）を満足する請求項１から４のいずれか１項に記載のズームレンズ。
  6. 前記第１ｂレンズ群の焦点距離をｆ１ｂ、
    前記第１ｃレンズ群の焦点距離をｆ１ｃとした場合、
    ２＜ｆ１ｂ／ｆ１ｃ＜６ （４）
    で表される条件式（４）を満足する請求項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レンズ群の最も物体側のレンズの焦点距離をｆＬ１、
    無限遠物体に合焦した状態における広角端での前記ズームレンズの焦点距離をｆｗ、
    広角端での最大半画角をωｗとした場合、
    －０．５＜（ｆｗ×｜ｔａｎωｗ｜）／ｆＬ１＜－０．１ （５）
    で表される条件式（５）を満足する請求項１から６のいずれか１項に記載のズームレンズ。
  8. 前記第１ｃレンズ群は、物体側から像側へ順に、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズ、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと両凸レンズとが物体側から順に接合された接合レンズ、および、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズからなる請求項１から７のいずれか１項記載のズームレンズ。
  9. ０＜（Ｒ１－Ｒ２）／（Ｒ１＋Ｒ２）＜０．６ （１－１）
    で表される条件式（１－１）を満足する請求項２に記載のズームレンズ。
  10. ２．５＜ｆ１ｂ／ｆ１＜４．５ （２－１）
    で表される条件式（２－１）を満足する請求項４に記載のズームレンズ。
  11. ０．７＜ｆ１ｃ／ｆ１＜１．２ （３－１）
    で表される条件式（３－１）を満足する請求項５に記載のズームレンズ。
  12. ２＜ｆ１ｂ／ｆ１ｃ＜４．５ （４－１）
    で表される条件式（４－１）を満足する請求項６に記載のズームレンズ。
  13. －０．４＜（ｆｗ×｜ｔａｎωｗ｜）／ｆＬ１＜－０．１ （５－１）
    で表される条件式（５－１）を満足する請求項７に記載のズームレンズ。
  14. 請求項１から１３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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