JP7292892B2 - ズームレンズ及びそれを有する撮像装置、撮像システム - Google Patents

ズームレンズ及びそれを有する撮像装置、撮像システム Download PDF

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Description

本発明は、ズームレンズ及びそれを有する撮像装置、撮像システムに関し、例えばデジタルスチルカメラ、ビデオカメラ、監視カメラ、放送用カメラ等の撮像装置に用いる撮像光学系として好適なものである。
近年、撮像装置は高機能化され、かつ装置全体が小型化されている。それに伴い、撮像装置に用いられる撮像光学系には、明るいFナンバーを有し、レンズ全長が短く、レンズ鏡筒径が小さく、ズーム全域で高解像力を有するズームレンズであることが望まれている。更に、ズームレンズが振動したときに発生する像ぶれ(手振れ)を補償する機構(防振機構)を具備していることが要望されている。
ポジティブリード型レンズにおいて、ズームレンズ中の一部のレンズ群を光軸に対して略垂直に移動させて像ぶれを補償する防振機能を有するズームレンズが知られている(特許文献1及び特許文献2参照)。特許文献1では、物体側から像側へ順に、正、負、正、正の屈折力の第1レンズ群乃至第4レンズ群より構成され、ズーミングに際して隣り合うレンズ群の間隔が変化し、第3レンズ群の負の屈折力の後群で像ぶれ補正を行うズームレンズを開示している。特許文献2では、物体側から像側へ順に、正、負、正、負、正、正の屈折力の第1レンズ群乃至第6レンズ群より構成され、ズーミングに際して隣り合うレンズ群の間隔が変化し、第4レンズ群で像ぶれ補正を行うズームレンズを開示している。
また、レンズ全長の短縮化とレンズ鏡筒径の小型化のために、バックフォーカスを短く設定し、レンズ最終面から像面までの間にメカニカルな部材を除いた、いわゆるミラーレスタイプの撮像光学系が提案されている(特許文献3参照)。特許文献3では、物体側から像側へ順に、正、負、正、正、正の屈折力の第1レンズ群乃至第5レンズ群より構成され、ズーミングに際して隣り合うレンズ群の間隔が変化し、第5レンズ群の負の屈折力の前群で像ぶれ補正を行うズームレンズを開示している。
特開2015-118214号公報 特開2016-38502号公報 特開2017-211496号公報
近年、撮像装置に用いられるズームレンズには、所定のズーム比を有し、防振機構を有しながらレンズ全長の短縮化とレンズ鏡筒径の小型化を実現し、防振時の収差変動が少ない等が強く要望されている。
ポジティブリード型のズームレンズにおいて、防振機構を有しながらレンズ全長の短縮化とレンズ鏡筒径の小型化を実現し、かつ、高い防振性能を得るためには、各レンズ群の屈折力を高め、防振群を適切に設定する必要がある。特に、防振群は、メカ構造を含めるとレンズ鏡筒径に大きく影響する。このため、防振群のレンズ径や防振時の光軸に対して垂直に移動する量を小さくすることが重要となる。特に、大口径比のズームレンズでは、防振群の光軸方向の配置設定は外径や質量を決める重要な要素となる。
防振群の選定が不適切であると、防振時の収差変動が大きくなるばかりでなく、レンズ組み立て時に発生する防振群の倒れ誤差による光学性能の劣化が顕著になり、ズーム全域における良好な光学性能を得ることが難しくなる。
所定のズーム比を有し、防振時の収差変動が少なく、全ズーム範囲にわたり高い光学性能を有する小型のズームレンズを得るには、レンズ群の数や各レンズ群の屈折力等を適切に設定することが重要である。
本発明は、レンズ全長の短縮化及びレンズ鏡筒径の小型化を図りつつ、全ズーム範囲及び防振時にわたり高い光学性能が容易に得られるズームレンズ及びそれを備える撮像装置、撮像システムを提供することを目的とする。
本発明の一側面としてのズームレンズは、物体側から像側へ順に配置された、正の屈折力の第1レンズ群、負の屈折力の第2レンズ群、正の屈折力の第3レンズ群、正の屈折力の第4レンズ群、負の屈折力の第5レンズ群、負の屈折力の第6レンズ群を有し、ズーミングに際して隣り合うレンズ群の間隔が変化するとともに、第1レンズ群乃至第5レンズ群の各群が移動するズームレンズであって、第3レンズ群内の全体として負の屈折力を有する部分群を光軸に対して垂直に移動させて像ぶれ補正をし、第2レンズ群の焦点距離をf2、第3レンズ群の焦点距離をf3、第4レンズ群の焦点距離をf4、第4レンズ群の広角端と望遠端における横倍率をそれぞれβ4w、β4t、第3レンズ群の広角端における光軸上の位置から望遠端における光軸上の位置までの距離をm3、第4レンズ群の広角端における光軸上の位置から望遠端における光軸上の位置までの距離をm4、m3およびm4の符号はそれぞれ、レンズ群が広角端に比べて望遠端において物体側に位置するときを負、像側に位置するときを正とするとき、
0.2<f2/(f3×f4)<1.0
2.0<β4t/β4w<10.0
0.3<m3/m4≦0.819
なる条件式を満足することを特徴とする。

本発明によれば、レンズ全長の短縮化及びレンズ鏡筒径の小型化を図りつつ、全ズーム範囲及び防振時にわたり高い光学性能が容易に得られるズームレンズ及びそれを有する撮像装置、撮像システムを提供することができる。
実施例1のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図である。 (A)、(B)、(C) 実施例1の広角端、中間ズーム位置、望遠端における縦収差図である。 (A)、(B)、(C) 実施例1の広角端、中間ズーム位置、望遠端における横収差図である。 (A)、(B)、(C) 実施例1の広角端、中間ズーム位置、望遠端における0.3度防振時の横収差図である。 実施例2のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図である。 (A)、(B)、(C) 実施例2の広角端、中間ズーム位置、望遠端における縦収差図である。 (A)、(B)、(C) 実施例2の広角端、中間ズーム位置、望遠端における横収差図である。 (A)、(B)、(C) 実施例2の広角端、中間ズーム位置、望遠端における0.3度防振時の横収差図である。 実施例3のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図である。 (A)、(B)、(C) 実施例3の広角端、中間ズーム位置、望遠端における縦収差図である。 (A)、(B)、(C) 実施例3の広角端、中間ズーム位置、望遠端における横収差図である。 (A)、(B)、(C) 実施例3の広角端、中間ズーム位置、望遠端における0.3度防振時の横収差図である。 実施例4のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図である。 (A)、(B)、(C) 実施例4の広角端、中間ズーム位置、望遠端における縦収差図である。 (A)、(B)、(C) 実施例4の広角端、中間ズーム位置、望遠端における横収差図である。 (A)、(B)、(C) 実施例4の広角端、中間ズーム位置、望遠端における0.3度防振時の横収差図である。 実施例5のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図である。 (A)、(B)、(C) 実施例5の広角端、中間ズーム位置、望遠端における縦収差図である。 (A)、(B)、(C) 実施例5の広角端、中間ズーム位置、望遠端における横収差図である。 (A)、(B)、(C) 実施例5の広角端、中間ズーム位置、望遠端における0.3度防振時の横収差図である。 実施例6のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図である。 (A)、(B)、(C) 実施例6の広角端、中間ズーム位置、望遠端における縦収差図である。 (A)、(B)、(C) 実施例6の広角端、中間ズーム位置、望遠端における横収差図である。 (A)、(B)、(C) 実施例6の広角端、中間ズーム位置、望遠端における0.3度防振時の横収差図である。 実施例7のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図である。 (A)、(B)、(C) 実施例7の広角端、中間ズーム位置、望遠端における縦収差図である。 (A)、(B)、(C) 実施例7の広角端、中間ズーム位置、望遠端における横収差図である。 (A)、(B)、(C) 実施例7の広角端、中間ズーム位置、望遠端における0.3度防振時の横収差図である。 本発明の撮像装置の要部概略図である。
以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら詳細に説明する。各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。
本発明のズームレンズは、物体側から像側へ順に配置された、正の屈折力の第1レンズ群、負の屈折力の第2レンズ群、正の屈折力の第3レンズ群、正の屈折力の第4レンズ群を有する。また、ズーミングに際して隣り合うレンズ群の間隔が変化するとともに、第1レンズ群乃至第4レンズ群の各レンズ群が移動する。また、第3レンズ群内の全体として負の屈折力を有する部分群を光軸に対して垂直に移動させて像ぶれ補正をする。
図1は、実施例1のズームレンズの広角端(短焦点距離端)におけるレンズ断面図である。図2(A)、(B)、(C)はそれぞれ、実施例1の無限遠に合焦(フォーカス)した状態での、広角端、中間ズーム位置、望遠端(長焦点距離端)における縦収差図である。図3(A)、(B)、(C)はそれぞれ、実施例1の広角端、中間ズーム位置、望遠端における横収差図である。図4(A)、(B)、(C)はそれぞれ、実施例1の0.3度防振時の広角端、中間ズーム位置、望遠端における横収差図である。実施例1のズームレンズは、ズーム比2.74、Fナンバー2.91のズームレンズである。
図5は、実施例2のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図である。図6(A)、(B)、(C)はそれぞれ、実施例2の無限遠に合焦した状態での、広角端、中間ズーム位置、望遠端における縦収差図である。図7(A)、(B)、(C)はそれぞれ、実施例2の広角端、中間ズーム位置、望遠端における横収差図である。図8(A)、(B)、(C)はそれぞれ、実施例2の0.3度防振時の広角端、中間ズーム位置、望遠端における横収差図である。実施例2のズームレンズは、ズーム比2.75、Fナンバー2.91のズームレンズである。
図9は、実施例3のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図である。図10(A)、(B)、(C)はそれぞれ、実施例3の無限遠に合焦した状態での、広角端、中間ズーム位置、望遠端における縦収差図である。図11(A)、(B)、(C)はそれぞれ、実施例3の広角端、中間ズーム位置、望遠端における横収差図である。図12(A)、(B)、(C)はそれぞれ、実施例3の0.3度防振時の広角端、中間ズーム位置、望遠端における横収差図である。実施例3のズームレンズは、ズーム比2.75、Fナンバー2.91のズームレンズである。
図13は、実施例4のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図である。図14(A)、(B)、(C)はそれぞれ、実施例4の無限遠に合焦した状態での、広角端、中間ズーム位置、望遠端における縦収差図である。図15(A)、(B)、(C)はそれぞれ、実施例4の広角端、中間ズーム位置、望遠端における横収差図である。図16(A)、(B)、(C)はそれぞれ、実施例4の0.3度防振時の広角端、中間ズーム位置、望遠端における横収差図である。実施例4のズームレンズは、ズーム比4.13、Fナンバー4.12のズームレンズである。
図17は、実施例5のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図である。図18(A)、(B)、(C)はそれぞれ、実施例5の無限遠に合焦した状態での、広角端、中間ズーム位置、望遠端における縦収差図である。図19(A)、(B)、(C)はそれぞれ、実施例5の広角端、中間ズーム位置、望遠端における横収差図である。図20(A)、(B)、(C)はそれぞれ、実施例5の0.3度防振時の広角端、中間ズーム位置、望遠端における横収差図である。実施例5のズームレンズは、ズーム比2.91、Fナンバー2.91のズームレンズである。
図21は、実施例6のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図である。図22(A)、(B)、(C)はそれぞれ、実施例6の無限遠に合焦した状態での、広角端、中間ズーム位置、望遠端における縦収差図である。図23(A)、(B)、(C)はそれぞれ、実施例6の広角端、中間ズーム位置、望遠端における横収差図である。図24(A)、(B)、(C)はそれぞれ、実施例6の0.3度防振時の広角端、中間ズーム位置、望遠端における横収差図である。実施例6のズームレンズは、ズーム比2.91、Fナンバー2.91のズームレンズである。
図25は、実施例7のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図である。図26(A)、(B)、(C)はそれぞれ、実施例7の無限遠に合焦した状態での、広角端、中間ズーム位置、望遠端における縦収差図である。図27(A)、(B)、(C)はそれぞれ、実施例7の広角端、中間ズーム位置、望遠端における横収差図である。図28(A)、(B)、(C)はそれぞれ、実施例7の0.3度防振時の広角端、中間ズーム位置、望遠端における横収差図である。実施例7のズームレンズは、ズーム比2.91、Fナンバー2.91のズームレンズである。
各実施例のズームレンズはデジタルスチルカメラ、ビデオカメラ、TVカメラ等の撮像装置に用いられる撮像光学系である。なお、各実施例のズームレンズは、投射装置(プロジェクタ)用の投射光学系として用いることもできる。
各レンズ断面図において、左方が物体側(前方)で、右方が像側(後方)である。また、レンズ断面図において、L0はズームレンズである。iを物体側からのレンズ群の順番とすると、Liは第iレンズ群を示す。LRは後群である。LNは後群LRに含まれる負の屈折力のレンズ群である。
SPは開放Fナンバー(Fno)の光束を決定(制限)する開口絞りである。ISは防振群である。IPは像面であり、各実施例のズームレンズL0をデジタルスチルカメラやビデオカメラの撮影光学系として使用する際にはCCDセンサやCMOSセンサ等の固体撮像素子(光電変換素子)の撮像面が置かれる。矢印は広角端から望遠端へのズーミングに際しての各レンズ群の移動軌跡を示す。
フォーカス(FOCUS)に関する矢印は無限遠から近距離へのフォーカシングに際してのレンズ群の移動方向を示している。
収差図においてFnoはFナンバー、ωは半画角(度)であり、光線追跡値による画角である。球面収差図において、d線(波長587.6nm)、g線(波長435.8nm)に対する球面収差量を示している。非点収差図において、ΔSはd線におけるサジタル像面、破線のΔMはd線におけるメリディオナル像面である。歪曲収差図において、d線に対する歪曲収差量を示している。色収差図において、g線における色収差量を示している。
各実施例のズームレンズL0は、物体側から像側へ順に配置された、正の屈折力の第1レンズ群L1、負の屈折力の第2レンズ群L2、正の屈折力の第3レンズ群L3、正の屈折力の第4レンズ群L4を有する。また、実施例1乃至実施例6のズームレンズL0は、第4レンズ群より像側に後群LRを有する。第3レンズ群L3内の全体として負の屈折力を有する部分群である防振群ISを光軸に対して垂直に移動させることで、像ぶれ(手振れ)を補償している。また、フォーカシングに際して第Nレンズ群LNが移動する。
ポジティブリード型のズームレンズにおいて、バックフォーカスを有効に使い、レンズ全長を短くするには、開口絞りSPより物体側に配置した負の屈折力のレンズ群の負の屈折力をある程度弱くすればよい。更に、開口絞りSPより像側に配置した正の屈折力のレンズ群の正の屈折力を強くすればよい。このように設定することで、ズーム全域で良好な光学性能を容易に確保することができる。
また、大口径比のズームレンズにおいて、レンズ全長の短縮化及びレンズ鏡筒径の小型化を図りつつ、良好な防振性能を得るためには、第3レンズ群L3の防振群ISで防振を行うことが有効である。特に開口比(Fナンバー)が2.8を超えるズームレンズでは有効である。
また、主変倍レンズ群である第2レンズ群L2の負の屈折力を比較的弱めに設定し、第3レンズ群の正の屈折力を強めることで防振群ISへの光束幅を縮めることができ、防振群ISの小型化に有利である。
次に各実施例のレンズ構成について説明する。
実施例1のズームレンズL0は、物体側から像側へ順に配置された、正の屈折力の第1レンズ群L1、負の屈折力の第2レンズ群L2、正の屈折力の第3レンズ群L3、正の屈折力の第4レンズ群L4、負の屈折力の第5レンズ群L5、正の屈折力の第6レンズ群L6からなる6群ズームレンズである。第3レンズ群L3内には、負レンズと正レンズからなる接合レンズであり、全体として負の屈折力を有する防振群ISと、開口絞りSPが設けられている。後群LRは、負の屈折力の第5レンズ群L5と正の屈折力の第6レンズ群L6より構成されている。第5レンズ群L5は、無限遠から至近距離へのフォーカシングに際して像側に移動する第Nレンズ群LNである。
広角端から望遠端へのズーミングに際して、第1レンズ群L1が物体側に直線的に移動、第2レンズ群L2が像側に凸状の軌跡で移動する。また、第3レンズ群L3と第4レンズ群L4は間隔が狭まるように物体側に移動する。
実施例2において、レンズ群の数、各レンズ群の屈折力の符号、ズーミングに際しての各レンズ群の移動条件等のズームタイプは実施例1と同じである。また、防振群やフォーカシングに際して移動するレンズ群及び移動方向等のフォーカス方式は実施例1と同じである。
実施例3のズームレンズL0は、物体側から像側へ順に配置された、正の屈折力の第1レンズ群L1、負の屈折力の第2レンズ群L2、正の屈折力の第3レンズ群L3、正の屈折力の第4レンズ群L4、負の屈折力の第5レンズ群L5、負の屈折力の第6レンズ群L6からなる6群ズームレンズである。第3レンズ群L3内には、負レンズと正レンズからなる接合レンズであり、全体として負の屈折力を有する防振群ISと、開口絞りSPが設けられている。後群LRは、負の屈折力の第5レンズ群L5と負の屈折力の第6レンズ群L6より構成されている。第5レンズ群L5は、無限遠から至近距離へのフォーカシングに際して像側に移動する第Nレンズ群LNである。
広角端から望遠端へのズーミングに際して、第1レンズ群L1が物体側に直線に移動、第2レンズ群L2が像側に凸状の軌跡で移動する。また、第3レンズ群L3と第4レンズ群L4は間隔が狭まるように物体側に移動する。
実施例4において、ズームタイプは実施例3と同じである。また、防振群やフォーカシングに際して移動するレンズ群及び移動方向等のフォーカス方式は実施例3と同じである。
実施例5のズームレンズL0は、物体側から像側へ順に配置された、正の屈折力の第1レンズ群L1、負の屈折力の第2レンズ群L2、正の屈折力の第3レンズ群L3、正の屈折力の第4レンズ群L4、負の屈折力の第5レンズ群L5、負の屈折力の第6レンズ群L6、正の屈折力の第7レンズ群L7からなる7群ズームレンズである。第3レンズ群L3内には、負レンズと正レンズからなる接合レンズであり、全体として負の屈折力を有する防振群ISと、開口絞りSPが設けられている。後群LRは、負の屈折力の第5レンズ群L5と負の屈折力の第6レンズ群L6と正の屈折力の第7レンズ群より構成されている。第5レンズ群L5は、無限遠から至近距離へのフォーカシングに際して像側に移動する第Nレンズ群LNである。
広角端から望遠端へのズーミングに際して、第1レンズ群L1が物体側に直線的に移動、第2レンズ群L2が像側に凸状の軌跡で移動する。また、第3レンズ群L3と第4レンズ群L4は間隔が狭まるように物体側に移動する。また、第5レンズ群L5乃至第7レンズ群L7は、ズーミングに際してそれぞれ異なった軌跡を描いて物体側に移動する。
実施例6のズームレンズL0は、物体側から像側へ順に配置された、正の屈折力の第1レンズ群L1、負の屈折力の第2レンズ群L2、正の屈折力の第3レンズ群L3、正の屈折力の第4レンズ群L4、負の屈折力の第5レンズ群L5、正の屈折力の第6レンズ群L6からなる6群ズームレンズである。第3レンズ群L3内には、負レンズと正レンズからなる接合レンズであり、全体として負の屈折力を有する防振群ISと、開口絞りSPが設けられている。また、防振群ISの像側には、正の屈折力を有する部分群が配置されている。後群LRは、負の屈折力の第5レンズ群L5と正の屈折力の第6レンズ群L6より構成されている。第5レンズ群L5は、無限遠から至近距離へのフォーカシングに際して像側に移動する第Nレンズ群LNである。
広角端から望遠端へのズーミングに際して、第1レンズ群L1が物体側に直線的に移動、第2レンズ群L2が像側に凸状の軌跡で移動する。また、第3レンズ群L3と第4レンズ群L4は間隔が狭まるように物体側に移動する。
実施例7のズームレンズL0は、物体側から像側へ順に配置された、正の屈折力の第1レンズ群L1、負の屈折力の第2レンズ群L2、正の屈折力の第3レンズ群L3、正の屈折力の第4レンズ群L4からなる4群ズームレンズである。第2レンズ群L2は、無限遠から至近距離へのフォーカシングに際して物体側に移動するフォーカス群である。第3レンズ群L3内には、負レンズと正レンズからなる接合レンズであり、全体として負の屈折力を有する防振群ISと、開口絞りSPが設けられている。
各実施例のズームレンズL0は、物体側から像側へ順に配置された、正の屈折力の第1レンズ群L1、負の屈折力の第2レンズ群L2、正の屈折力の第3レンズ群L3、正の屈折力の第4レンズ群L4を有する。ズーミングに際して隣り合うレンズ群の間隔が変化するとともに、第1レンズ群乃至第4レンズ群の各レンズ群が移動する。また、第3レンズ群L3内の防振群ISが防振時に光軸に対して垂直に移動する。
第2レンズ群L2の焦点距離をf2、第3レンズ群L3の焦点距離をf3、第4レンズ群L4の焦点距離をf4、第4レンズ群L4の広角端と望遠端における横倍率をそれぞれβ4w、β4tとする。このとき、
0.2<f2/(f3×f4)<1.0 (1)
2.0<β4t/β4w<10.0 (2)
なる条件式を満足する。
次に、条件式(1)、(2)の技術的意味について説明する。条件式(1)は、レンズ全長の短縮化および防振群ISの小型化を図るために、第2レンズ群L2、第3レンズ群L3、第4レンズ群L4の焦点距離を設定したものである。
条件式(1)の上限値を超えて、負の焦点距離f2が大きくなると第2レンズ群L2の負の屈折力が弱まりすぎ、所望のバックフォーカスを確保することが困難になる。また、第2レンズ群L2の負の屈折力が弱まりすぎると、レンズ全系のペッツバール和が大きな正の値をとり、像面湾曲や非点収差の補正が難しくなる。
また、条件式(1)の上限値を超えて、第3レンズ群L3の焦点距離f3と第4レンズ群L4の焦点距離f4が短くなると、第3レンズ群L3と第4レンズ群L4の正の屈折力が強まりすぎ、ズーミングに際する像面の変動を補正することが困難になる。
条件式(1)の下限値を超えて、負の焦点距離f2が小さくなると第2レンズ群L2の負の屈折力が強まりすぎ、第3レンズ群L3での光束径が大きくなるため、特に大口径比のズームレンズにおいては望遠端での高次の球面収差の補正が困難になる。また、第2レンズ群L2の負の屈折力が強まりすぎると、バックフォーカスが長くなり、レンズ全長の短縮化の観点から好ましくない。
また、条件式(1)の下限値を超えて、第3レンズ群L3と第4レンズ群L4の焦点距離が大きくなると、第3レンズ群L3と第4レンズ群L4の正の屈折力が弱まりすぎ、所望のズーム比を得るためには大きな移動量を確保せねばならず、レンズ全長の短縮化の観点から好ましくない。
条件式(2)は、防振群ISの小径化を図るために、第4レンズ群L4の広角端における横倍率β4wと望遠端における横倍率β4tの比(ズーミングの変倍分担値)を設定したものである。
条件式(2)の上限値を超えて、第4レンズ群L4の変倍分担比が大きくなると、防振群ISより像側で後続する各群の小径化には有利であるが、第4レンズ群L4の正の屈折力が強まり、球面収差補正やズーミングに際する像面変動抑制が困難になる。また、第4レンズ群L4のズーミングに際する移動量を大きく確保せねばならず、レンズ全長の短縮化の観点から好ましくない。また、第3レンズ群L3の変倍分担比が相対的に小さくなり、第3レンズ群L3の正の屈折力が不足するために、防振群ISの小型化の観点から好ましくない。
条件式(2)の下限値を超えて、第4レンズ群L4の変倍分分担比が小さくなると、所望のズーム比を得るために、第3レンズ群L3などの他の群の変倍分担比を上げる必要があり、各群の群内での収差補正が困難になる。また、相対的に第3レンズ群L3の正の屈折力を強めることができ、防振群ISの小型化には有利であるが、防振時のコマ収差の変動などが大きくなりすぎ、防振性能確保の観点から好ましくない。
各実施例において以下の条件式のうち1つ以上を満足することが好ましい。ズームレンズL0の広角端および望遠端における焦点距離をそれぞれfw、ftとする。第Nレンズ群の焦点距離をff、第1レンズ群L1の焦点距離をf1とする。広角端におけるバックフォーカスをskwとする。広角端における第1レンズ群L1の物体側面から像面までの距離をTTDwとする。第3レンズ群L3及び第4レンズ群L4の広角端から望遠端までのズーミングにおける移動量をそれぞれm3、m4とする。防振群ISの焦点距離をfis、防振群ISの望遠端における横倍率をβistとする。防振群ISより像側の全てのレンズ群の望遠端における合成横倍率をβrtとする。
-1.5<f2/fw<-0.7 (3)
2.0<f1/fw<10.0 (4)
0.1<f4/ft<0.7 (5)
3.0<TTDw/skw<20.0 (6)
0.3<m3/m4<1.0 (7)
1.5<f3/fw<8.0 (8)
-10.0<fis/f3<-0.5 (9)
-3.0<(1-βist)βrt<-0.35 (10)
次に、条件式(3)~(10)の技術的意味について説明する。条件式(3)は、主変倍レンズ群である負の屈折力の第2レンズ群L2の焦点距離f2を適切に設定し、レンズ全長の短縮化を図りつつ、高い光学性能を得るためのものである。
条件式(3)の下限値を超えて、第2レンズ群L2の負の焦点距離f2が長くなりすぎると、バックフォーカスは短くなるが、所望のズーム比を得るために、第2レンズ群L2の移動量が増加し、レンズ全長が増大する。また、全系の負の屈折力も弱まるため、ペッツバール和が正の方向へ強くなり、非点収差や像面湾曲が増加する。
また、条件式(3)の下限値を超えて、ズームレンズL0の広角端における焦点距離fwが短くなると、広画角化のための開口絞りSPより物体側の負の屈折力が強まり、光学性能が低下し、更に前玉有効径が増加してしまう。
条件式(3)の上限値を超えて、第2レンズ群L2の負の焦点距離f2が短くなりすぎると、第2レンズ群L2の負の屈折力が強くなりすぎ、第3レンズ群L3のレンズ外径が大きくなり、ズームレンズL0の小型化が困難になる。また、第2レンズ群L2の負の焦点距離f2が短くなると、広角端におけるレンズ全長を短縮化するために、第3レンズ群L3以降の正の屈折力を必要以上に強くする必要があり、この結果、球面収差等の軸上の収差が増大し、この収差を補正することが難しくなる。
条件式(4)は、必要なズーム比を得るために、ズームレンズL0の広角端における焦点距離fwと第1レンズ群L1の焦点距離f1を規定している。
条件式(4)の上限値を超えて、第1レンズ群L1の正の焦点距離f1が長くなると、広角端において倍率色収差の補正、望遠端において軸上色収差の補正は容易となる。しかしながらズーミングに際して第1レンズ群L1の移動量が大きくなり、レンズ全長が増大する。
条件式(4)の下限値を超えて、第1レンズ群L1の正の焦点距離f1が短くなると、ズームレンズL0の小型化は容易となるが、少ないレンズ枚数で球面収差やコマ収差等を良好に補正することが困難になる。
また、条件式(4)の下限値を超えて、ズームレンズL0の広角端における焦点距離fwが長くなると、所望のズーム比を確保することが困難になる。
条件式(5)は、必要なズーム比を得て、かつ、小型のフォーカスレンズ群を得るために、第4レンズ群L4の焦点距離f4を規定している。
条件式(5)の上限値を超えて、第4レンズ群L4の焦点距離f4が長くなると、第4レンズ群L4の正の屈折力が弱くなりすぎ、後続する第Nレンズ群LNへの入射光束幅が大きくなり、第Nレンズ群LNの小径化が難しくなる。また、所望のズーム倍率を得るために、第4レンズ群L4のズーミングにおける移動量を長く確保する必要があり、レンズ全長の短縮の観点から好ましくない。
また、条件式(5)の上限値を超えて、ズームレンズL0の望遠端における焦点距離ftが短くなると、望遠端での所望の撮像画界を得ることが難しくなる。
条件式(5)の下限値を超えて、第4レンズ群L4の焦点距離f4が短くなると、第4レンズ群L4の正の屈折力が強くなり、後続する第Nレンズ群LNの小型化には寄与するものの、第4レンズ群L4で発生する収差が大きくなる。特に、球面収差を補正するために、第4レンズ群L4のレンズ枚数を増やす必要があり、ズームレンズL0の小型化の観点から好ましくない。
条件式(6)は、レンズ全長が短いズームレンズを得るためにレンズ全長とバックフォーカスを適切に設定する条件式である。
条件式(6)の上限値を超えて、広角端のレンズ全長が長くなると、レンズ全長の短縮化の観点から好ましくない。
また、条件式(6)の上限値を超えて、バックフォーカスskwが短くなると、ズームレンズとカメラとの接続部のメカ的な配置が困難になる。
条件式(6)の下限値を超えて、広角端のレンズ全長が短くなると、ズームレンズL0全体の正の屈折力が高くなりすぎ、ペッツバール和のコントロールが困難になり、所望の光学性能を得ることが困難になる。
また、条件式(6)の下限値を超えて、バックフォーカスskwが長くなると、レンズ全長の短縮化の観点から好ましくない。
条件式(7)は、ズーム全域で良好な光学性能を維持するために、第3レンズ群L3と第4レンズ群L4のズーミングにおける移動量の比を規定している。
条件式(7)の上限値を超えて、第3レンズ群L3の移動量m3が長くなると、第3レンズL群L3と第4レンズ群L4が望遠端にかけて広がる方向へ移動し、所望のズーム比を得るためには好ましくない。
条件式(7)の下限値を超えて、第3レンズ群L3の移動量m3が短くなると、ズーミングで発生する像面湾曲の変動を制御しやすくはなる。しかしながら、広角端において第3レンズ群L3と第4レンズ群L4を大きく離す必要があるため、レンズ全長の短縮化の観点から好ましくない。
条件式(8)は、レンズ全長を短縮化し、かつ、防振群ISのレンズ径を小さくするために、第3レンズ群L3の屈折力を規定している。
条件式(8)の上限値を超えて、第3レンズ群L3の焦点距離f3が長くなると、負の屈折力を有する防振群ISに入る光束が十分に収斂しないため、防振群ISのレンズ径が大型化し、ズームレンズL0の小型化の観点から好ましくない。また、所望のズーム倍率を得るために、第3レンズ群L3のズーミングにおける移動量を増やす必要があり、レンズ全長の短縮化の観点から好ましくない。
また、条件式(8)の上限値を超えて、ズームレンズL0の広角端における焦点距離fwが短くなると、前玉径の大型化を招き、好ましくない。
条件式(8)の下限値を超えて、第3レンズ群L3の焦点距離f3が短くなると、第3レンズ群L3の屈折力が強くなりすぎ、防振群ISのレンズ径は小さくなるものの、第3レンズ群L3内で発生する球面収差やコマ収差がレンズ全系で補正できなくなる。また、防振群ISに入射する光束も急峻な角度を持つため、防振性能を確保することが困難になる。
また、条件式(8)の下限値を超えて、ズームレンズL0の広角端における焦点距離fwが長くなると、所望の広角端の画界を得ることが困難になる。
条件式(9)は、防振群ISの小径化と防振時性能を両立するために、防振群ISの焦点距離fisと第3レンズ群L3の焦点距離f3を規定している。
条件式(9)の上限値を超えて、防振群ISの焦点距離fisが短くなると、防振群ISの屈折力が強くなりすぎ、防振時に発生するコマ収差や像面湾曲変動を抑制することが困難になる。
また、条件式(9)の上限値を超えて、第3レンズ群L3の焦点距離f3が長くなると、第3レンズ群L3の屈折力が弱くなり、ズーム変倍作用が小さくなることで、レンズ全長が大型化してしまう。
条件式(9)の下限値を超えて、防振群ISの焦点距離fisが長くなると、防振群ISの防振時の光軸に対して垂直に移動させる量を大きくしなければならず、ズームレンズL0の小型化が困難になる。
また、条件式(9)の下限値を超えて、第3レンズ群L3の焦点距離f3が短くなると、第3レンズ群L3の屈折力が強くなりすぎ、球面収差とコマ収差が顕著に大きくなり、十分な光学性能を得ることが困難になる。
条件式(10)は、防振群ISの小型化と防振時性能を両立するために、防振群ISの望遠端における横倍率βisと、防振群ISより像側より像側の全てのレンズ群の望遠端における合成横倍率βrtを規定している。条件式(10)は、防振群ISを光軸方向へ移動させた量に対する像面における像のシフト量を規定する偏芯敏感度である。
条件式(10)の下限値を超えて、防振群ISの偏芯敏感度が低くなると、防振群ISの防振時の光軸に対して垂直に移動させる量が大きくなりすぎ、鏡筒径の小型化の目的を果たせなくなる。
条件式(10)の上限値を超えて、防振群ISの偏芯敏感度が高くなると、防振群ISの防振時の光軸に対して垂直に移動させる量が小さくなり、防振群ISの小型化には有利になるものの、防振時のコマ収差や像面湾曲変動が大きくなりすぎる。
また、各実施例において条件式(1)乃至条件式(10)の数値範囲をそれぞれ、以下の条件式(1a)乃至条件式(10a)の範囲とすることが好ましい。
0.2<f2/(f3×f4)<0.5 (1a)
2.0<β4t/β4w<9.5 (2a)
-1.3<f2/fw<-0.6 (3a)
2.8<f1/fw<8.0 (4a)
0.15<f4/ft<0.65 (5a)
4.0<TTDw/skw<17.0 (6a)
0.4<m3/m4<0.9 (7a)
1.8<f3/fw<6.0 (8a)
-5.0<fis/f3<-0.6 (9a)
-2.00<(1-βist)βrt<-0.37 (10a)
また、各実施例において条件式(1)乃至条件式(10)の数値範囲をそれぞれ、以下の条件式(1b)乃至条件式(10b)の範囲とすることがさらに好ましい。
0.21<f2/(f3×f4)<0.35 (1b)
2.30<β4t/β4w<9.10 (2b)
-1.2<f2/fw<-0.5 (3b)
3.2<f1/fw<7.5 (4b)
0.2<f4/ft<0.6 (5b)
6.0<TTDw/skw<15.0 (6b)
0.60<m3/m4<0.85 (7b)
2.2<f3/fw<4.0 (8b)
-2.5<fis/f3<-0.8 (9b)
-1.5<(1-βist)βrt<-0.4 (10b)
また、防振時の色収差の抑制をするために、防振群ISは負レンズと正レンズをそれぞれ1枚以上有することが望ましい。また、防振群ISの小型化と防振時の色収差変動とコマ収差、像面湾曲変動の抑制の観点から、防振群ISに収斂して入射する光線を負レンズにより略平行光に近づけることが好ましい。そのため、防振群ISの構成を物体側から像側へ順に負レンズと正レンズの2枚構成とすることがよい。2枚のレンズ群は、防振群IS群の簡素化ために接合レンズであることがより好ましい。
また、ズームレンズL0を小型化しつつ広画角で高いズーム比を得るには、第1レンズ群L1のレンズ枚数が少ないほどよい。これにより、第1レンズ群L1を通る軸外光束の入射高さが低くなり、第1レンズ群L1の有効径を小さくすることができる。そのため、各実施例では、第1レンズ群L1のレンズ枚数を3枚以下にすることが好ましい。
また、第2レンズ群L2は、広画角化を図るために、物体側より像側へ順に2枚の負レンズと、1枚の正レンズを有することが好ましい。第2レンズ群L2を負の屈折力とし、広画角化を容易にしている。
また、本発明によれば、後群LRの屈折力を適切に設定することによって軸外諸収差、特に非点収差・歪曲収差を良好に補正している。更に、広画角化及び高ズーム比化を図った際の球面収差、コマ収差の補正を効果的に行っている。
各実施例では以上説明したように各要素を構成することで、レンズ全長の短縮化及びレンズ鏡筒径の小型化を図りつつ、高い防振性能を有するズームレンズを得ている。
以下に、実施例1乃至7にそれぞれ対応する数値実施例1乃至7を示す。各数値実施例の面データにおいて、rは各光学面の曲率半径、d(mm)は第m面と第(m+1)面との間の軸上間隔(光軸上の距離)を表わしている。ただし、mは光入射側から数えた面の番号である。また、ndは各光学部材のd線に対する屈折率、νdは光学部材のアッベ数を表わしている。なお、ある材料のアッベ数νdは、フラウンホーファ線のd線(587.6nm)、F線(486.1nm)、C線(656.3nm)、g線(波長435.8nm)における屈折率をNd、NF、NC、Ngとするとき、
νd=(Nd-1)/(NF-NC)
で表される。
なお、各数値実施例において、d、焦点距離(mm)、Fナンバー、半画角(度)は全て各実施例の光学系が無限遠物体に焦点を合わせた時の値である。「バックフォーカス」は、レンズ最終面(最も像側のレンズ面)から近軸像面までの光軸上の距離を空気換算長により表記したものである。「レンズ全長」は、ズームレンズの最前面(最も物体側のレンズ面)から最終面までの光軸上の距離にバックフォーカスを加えた長さである。「レンズ群」は、複数のレンズから構成される場合に限らず、1枚のレンズから構成される場合も含むものとする。
また、光学面が非球面の場合は、面番号の右側に、*の符号を付している。非球面形状は、Xを光軸方向の面頂点からの変位量、hを光軸と垂直な方向の光軸からの高さ、Rを近軸曲率半径、kを円錐定数、A4、A6、A8、A10、A12を各次数の非球面係数とするとき、
x=(h2/R)/[1+{1-(1+k)(h/R)21/2 +A4×h4+A6×h6
+A8×h8+A10×h10+A12×h12
で表している。なお、各非球面係数における「e±XX」は「×10±XX」を意味している。
[数値実施例1]
単位 mm

面データ
面番号 r d nd vd
1 211.125 2.10 1.80810 22.8
2 80.660 6.03 1.77250 49.6
3 248.854 0.15
4 57.558 6.97 1.77250 49.6
5 160.440 (可変)
6 66.217 1.40 1.88300 40.8
7 18.113 8.41
8 -206.710 1.20 1.61800 63.4
9 22.688 4.36 1.85478 24.8
10 79.196 4.20
11 -35.317 1.20 1.58313 59.4
12* -312.513 0.43
13 910.041 5.47 1.59270 35.3
14 -19.928 1.10 1.88300 40.8
15 -47.138 (可変)
16(絞り) ∞ 0.40
17 81.194 4.45 1.83481 42.7
18 -54.244 0.15
19 41.217 7.25 1.49700 81.5
20 -32.257 1.10 2.00069 25.5
21 -293.896 2.41
22* -71.464 1.75 1.76802 49.2
23 64.990 1.91 1.80810 22.8
24 199.742 (可変)
25 30.855 6.56 1.59522 67.7
26 -85.643 0.35
27 38.493 1.20 1.73800 32.3
28 22.868 7.83 1.53775 74.7
29 -71.877 0.15
30* -4310.465 1.70 1.85400 40.4
31* 109.508 (可変)
32 53.194 0.90 1.80400 46.6
33 22.891 (可変)
34* -42.821 1.70 1.58313 59.4
35* -2156.781 0.15
36 344.261 3.20 2.00100 29.1
37 -88.670 (可変)
像面 ∞

非球面データ
第12面
K = 0.00000e+000 A 4=-5.69442e-006 A 6=-2.29053e-009 A 8=-4.72363e-011 A10= 4.65343e-013 A12=-1.99227e-015

第22面
K = 0.00000e+000 A 4= 1.87606e-006 A 6= 1.45872e-009 A 8= 2.78338e-011 A10=-2.10980e-013 A12= 3.98590e-016

第30面
K = 0.00000e+000 A 4=-2.01869e-005 A 6= 6.17344e-008 A 8=-2.64177e-010 A10=-2.98832e-013 A12= 2.64092e-015

第31面
K = 0.00000e+000 A 4= 1.63774e-006 A 6= 9.32838e-008 A 8=-2.34772e-010 A10=-7.39973e-013 A12= 4.51086e-015

第34面
K = 0.00000e+000 A 4=-2.51719e-005 A 6= 1.25180e-007 A 8=-5.32709e-010 A10= 5.08044e-013 A12= 7.30860e-016

第35面
K = 0.00000e+000 A 4=-2.60571e-005 A 6= 1.26402e-007 A 8=-6.23562e-010 A10= 1.45147e-012 A12=-1.39940e-015

各種データ
ズーム比 2.74
広角 中間 望遠
焦点距離 24.72 43.75 67.65
Fナンバー 2.91 2.91 2.91
半画角 41.19 26.31 17.74
像高 21.64 21.64 21.64
レンズ全長 144.34 158.19 172.04
BF 14.31 25.73 35.97

d 5 0.80 17.81 28.91
d15 16.54 8.10 2.46
d24 11.55 5.41 3.56
d31 2.38 1.11 0.91
d33 12.58 13.85 14.04
d37 14.31 25.73 35.97

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 110.39
2 6 -18.97
3 16 57.70
4 25 28.23
5 32 -50.65
6 34 783.07

[数値実施例2]
単位 mm

面データ
面番号 r d nd vd
1 161.515 2.10 1.80809 22.8
2 79.872 6.59 1.77250 49.6
3 333.053 0.15
4 54.361 6.22 1.72916 54.7
5 156.778 (可変)
6 130.015 1.35 1.88300 40.8
7 18.616 9.25
8 -89.388 1.30 1.53775 74.7
9 23.767 4.12 1.85478 24.8
10 60.588 4.64
11 -65.476 2.66 1.88300 40.8
12 -32.068 0.69
13 -26.771 1.35 1.76802 49.2
14* -50.891 (可変)
15(絞り) ∞ 0.40
16 91.577 2.48 1.88300 40.8
17 -304.082 0.15
18 37.554 8.52 1.49700 81.5
19 -28.731 1.40 1.95375 32.3
20 -63.707 1.02
21* -96.704 1.90 1.76802 49.2
22 65.000 1.78 1.90366 31.3
23 132.291 (可変)
24 27.626 6.95 1.49700 81.5
25 -102.616 0.35
26 83.438 3.31 1.59522 67.7
27 -92.579 0.15
28 74.322 5.83 1.53775 74.7
29 -29.356 1.45 1.85400 40.4
30* 10000.000 (可変)
31 69.619 0.88 1.95375 32.3
32 26.524 (可変)
33* -44.805 1.70 1.58313 59.4
34* -3044.392 0.15
35 -500.000 3.83 2.00069 25.5
36 -56.199 (可変)
像面 ∞

非球面データ
第14面
K = 0.00000e+000 A 4=-3.55372e-006 A 6=-4.44156e-009 A 8= 2.42864e-011 A10=-2.55074e-013 A12= 5.39868e-016

第21面
K = 0.00000e+000 A 4= 1.70448e-006 A 6= 2.73805e-010 A 8= 3.65782e-011 A10=-2.55152e-013 A12= 4.67611e-016

第30面
K = 0.00000e+000 A 4= 2.15407e-005 A 6= 3.68704e-010 A 8= 1.79757e-010 A10=-8.43371e-013 A12= 2.53994e-015

第33面
K = 0.00000e+000 A 4=-3.02830e-005 A 6= 4.59403e-008 A 8=-1.39878e-010 A10=-1.16192e-012 A12= 2.72442e-015

第34面
K = 0.00000e+000 A 4=-3.07871e-005 A 6= 8.23526e-008 A 8=-3.67006e-010 A10= 5.94084e-013 A12=-2.60605e-016

各種データ
ズーム比 2.75
広角 中間 望遠
焦点距離 24.72 44.00 67.90
Fナンバー 2.91 2.91 2.91
半画角 41.19 26.18 17.67
像高 21.64 21.64 21.64
レンズ全長 145.95 153.27 160.58
BF 12.45 26.49 31.69

d 5 0.80 14.02 22.83
d14 22.28 9.96 2.40
d23 11.13 5.98 3.38
d30 3.14 1.60 1.50
d32 13.48 12.55 16.12
d36 12.45 26.49 31.69

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 90.00
2 6 -20.93
3 15 68.32
4 24 30.32
5 31 -45.38
6 33 267.26

[数値実施例3]
単位 mm

面データ
面番号 r d nd vd
1 200.000 2.10 1.80809 22.8
2 79.285 7.12 1.77250 49.6
3 418.295 0.15
4 51.172 6.46 1.72916 54.7
5 115.687 (可変)
6 104.876 1.35 1.88300 40.8
7 18.183 10.29
8 -78.319 1.30 1.53775 74.7
9 25.899 4.28 1.85478 24.8
10 78.908 3.85
11 245.224 4.38 1.88300 40.8
12 -43.197 1.35 1.76802 49.2
13* 182.315 (可変)
14(絞り) ∞ 0.40
15 52.693 2.82 1.88300 40.8
16 333.826 0.15
17 40.931 9.18 1.49700 81.5
18 -29.811 1.40 1.95375 32.3
19 -115.074 1.02
20* -202.910 1.90 1.76802 49.2
21 65.000 1.56 1.90366 31.3
22 107.749 (可変)
23 27.055 7.30 1.49700 81.5
24 -86.200 0.15
25 78.034 3.24 1.59522 67.7
26 -103.467 0.15
27 84.902 4.37 1.53775 74.7
28 -38.525 1.45 1.85400 40.4
29* -1848.701 (可変)
30 37.828 0.88 1.95375 32.3
31 21.967 (可変)
32 218.008 4.67 1.66680 33.0
33 -40.214 1.70 1.55332 71.7
34* 55.356 (可変)
像面 ∞

非球面データ
第13面
K = 0.00000e+000 A 4=-2.73965e-006 A 6=-1.69162e-009 A 8=-2.49633e-011 A10= 3.44870e-014 A12=-9.82913e-017

第20面
K = 0.00000e+000 A 4= 1.56342e-006 A 6= 4.17422e-009 A 8= 1.65347e-011 A10=-3.31421e-013 A12= 8.61220e-016

第29面
K = 0.00000e+000 A 4= 2.39106e-005 A 6= 2.07325e-008 A 8= 5.03201e-011 A10= 9.52529e-014 A12= 4.59360e-016

第34面
K = 0.00000e+000 A 4=-6.17719e-006 A 6=-4.13751e-009 A 8=-5.99556e-011 A10= 2.95904e-013 A12=-5.94251e-016

各種データ
ズーム比 2.75
広角 中間 望遠
焦点距離 24.72 42.99 67.89
Fナンバー 2.91 2.91 2.91
半画角 41.19 26.72 17.67
像高 21.64 21.64 21.64
レンズ全長 145.95 154.51 163.06
BF 17.52 24.59 30.66

d 5 0.80 15.29 26.19
d13 23.36 12.52 4.66
d22 7.61 3.55 1.51
d29 2.82 1.60 1.50
d31 8.87 11.97 13.57
d34 17.52 24.59 30.66

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 100.55
2 6 -22.21
3 14 79.75
4 23 28.50
5 30 -56.46
6 32 -250.65

[数値実施例4]
単位 mm

面データ
面番号 r d nd vd
1 180.824 2.10 1.80809 22.8
2 85.891 5.95 1.77250 49.6
3 376.338 0.15
4 57.750 5.66 1.72916 54.7
5 121.459 (可変)
6 107.116 1.35 1.88300 40.8
7 18.976 9.66
8 -74.468 1.30 1.53775 74.7
9 22.631 4.30 1.85478 24.8
10 52.540 2.08
11 61.952 2.28 1.88300 40.8
12 205.264 (可変)
13(絞り) ∞ 0.40
14 63.944 2.58 1.88300 40.8
15 242.963 0.15
16 32.864 5.51 1.49700 81.5
17 -26.177 1.40 1.95375 32.3
18 -152.899 1.26
19* -254.605 1.20 1.76802 49.2
20 65.000 0.00
21 65.000 1.63 1.76182 26.5
22 336.267 (可変)
23 35.515 5.72 1.49700 81.5
24 -32.768 0.15
25 92.018 3.02 1.49700 81.5
26 -47.866 1.20 1.85400 40.4
27* -69.489 (可変)
28 39.516 0.88 1.95375 32.3
29 19.940 (可変)
30 32.993 4.92 1.69895 30.1
31 112.565 1.70 1.55332 71.7
32* 21.166 (可変)
像面 ∞

非球面データ
第19面
K = 0.00000e+000 A 4= 8.46983e-007 A 6=-2.67211e-009 A 8= 2.35466e-010 A10=-2.95314e-012 A12= 1.05704e-014

第27面
K = 0.00000e+000 A 4= 2.15030e-005 A 6=-1.26345e-008 A 8= 1.98666e-010 A10=-1.31987e-012 A12= 3.82284e-015

第32面
K = 0.00000e+000 A 4=-2.40648e-005 A 6=-1.36335e-009 A 8=-6.57029e-011 A10= 1.11094e-013 A12=-4.19164e-016

各種データ
ズーム比 4.13
広角 中間 望遠
焦点距離 24.72 53.96 102.00
Fナンバー 4.12 4.12 4.12
半画角 41.19 21.85 11.98
像高 21.64 21.64 21.64
レンズ全長 133.43 152.26 171.08
BF 18.51 32.77 43.74

d 5 0.80 23.06 41.96
d12 26.96 12.42 2.40
d22 7.90 4.36 3.25
d27 6.20 3.16 1.50
d29 6.51 9.93 11.69
d32 18.51 32.77 43.74

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 113.35
2 6 -27.36
3 13 95.41
4 23 26.70
5 28 -43.15
6 30 -250.35

[数値実施例5]
単位 mm

面データ
面番号 r d nd vd
1 200.000 2.10 1.80809 22.8
2 92.909 5.94 1.77250 49.6
3 369.700 0.15
4 58.021 7.51 1.72916 54.7
5 167.674 (可変)
6 206.797 1.35 1.88300 40.8
7 18.816 9.65
8 -106.150 1.30 1.53775 74.7
9 25.609 6.02 1.85478 24.8
10 70.006 2.45
11 -221.640 2.95 1.85400 40.4
12* -99.731 (可変)
13(絞り) ∞ 0.40
14 49.441 3.72 1.88300 40.8
15 163.827 0.15
16 37.488 8.23 1.49700 81.5
17 -30.900 1.40 1.95375 32.3
18 -95.459 1.02
19* -155.610 1.90 1.76802 49.2
20 65.000 1.71 1.90366 31.3
21 123.887 (可変)
22 28.654 6.65 1.49700 81.5
23 -77.933 0.15
24 72.759 3.04 1.59522 67.7
25 -105.134 0.15
26 58.408 5.30 1.53775 74.7
27 -29.821 1.45 1.85400 40.4
28* 168.702 (可変)
29 100.707 1.90 1.88300 40.8
30 -200.000 0.90 1.72493 43.3
31 22.011 (可変)
32 -30.000 2.00 1.58313 59.4
33* -53.407 (可変)
34 -1263.205 3.58 2.05090 26.9
35 -69.134 (可変)
像面 ∞

非球面データ
第12面
K = 0.00000e+000 A 4=-3.32723e-006 A 6=-8.11631e-009 A 8= 3.31457e-011 A10=-2.01651e-013 A12= 3.05887e-016

第19面
K = 0.00000e+000 A 4= 1.51660e-006 A 6=-6.19820e-009 A 8= 1.09651e-010 A10=-7.26807e-013 A12= 1.58997e-015

第28面
K = 0.00000e+000 A 4= 2.27530e-005 A 6=-2.75454e-010 A 8= 5.08670e-010 A10=-3.58809e-012 A12= 1.05766e-014

第33面
K = 0.00000e+000 A 4=-3.65611e-006 A 6=-7.97771e-009 A 8=-1.77502e-011 A10= 8.82983e-014 A12=-3.07075e-016

各種データ
ズーム比 2.75
広角 中間 望遠
焦点距離 24.72 44.00 67.90
Fナンバー 2.91 2.91 2.91
半画角 41.19 26.18 17.67
像高 21.64 21.64 21.64
レンズ全長 147.28 154.72 162.16
BF 10.83 15.81 20.79

d 5 0.80 16.33 26.39
d12 27.84 14.26 5.01
d21 7.70 3.34 1.65
d28 2.45 1.60 1.81
d31 13.79 17.76 18.44
d33 0.80 2.55 5.00
d35 10.83 15.81 20.79

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 100.55
2 6 -23.82
3 13 73.64
4 22 30.68
5 29 -43.61
6 32 -121.20
7 34 69.49

[数値実施例6]
単位 mm

面データ
面番号 r d nd vd
1 163.747 2.10 1.80809 22.8
2 76.393 6.66 1.77250 49.6
3 314.611 0.15
4 54.215 6.25 1.72916 54.7
5 163.896 (可変)
6 110.644 1.35 1.88300 40.8
7 18.492 9.51
8 -66.950 1.30 1.53775 74.7
9 24.452 3.92 1.85478 24.8
10 69.659 3.89
11 -87.715 2.80 1.88300 40.8
12 -33.772 0.67
13 -27.851 1.35 1.76802 49.2
14* -66.782 (可変)
15(絞り) ∞ 0.40
16 77.594 2.67 1.88300 40.8
17 -350.928 0.15
18 40.469 7.90 1.49700 81.5
19 -30.926 1.40 1.95375 32.3
20 -75.206 1.02
21* -136.054 1.90 1.76802 49.2
22 46.997 1.47 1.90366 31.3
23 62.061 1.50
24 56.911 2.32 1.53775 74.7
25 190.495 (可変)
26 28.522 7.27 1.49700 81.5
27 -98.413 0.35
28 52.030 4.03 1.59522 67.7
29 -140.294 0.15
30 140.912 4.93 1.53775 74.7
31 -34.429 1.45 1.85400 40.4
32* 10000.000 (可変)
33 55.873 0.88 1.95375 32.3
34 24.522 (可変)
35* -46.075 1.70 1.58313 59.4
36* -3044.392 0.15
37 -500.000 3.50 2.00069 25.5
38 -61.899 (可変)
像面 ∞

非球面データ
第14面
K = 0.00000e+000 A 4=-3.09311e-006 A 6=-6.65217e-009 A 8= 7.68245e-011 A10=-6.17793e-013 A12= 1.41111e-015

第21面
K = 0.00000e+000 A 4= 1.04987e-006 A 6= 2.57585e-009 A 8= 1.19022e-011 A10=-1.58862e-013 A12= 3.31359e-016

第32面
K = 0.00000e+000 A 4= 2.12494e-005 A 6=-4.06724e-009 A 8= 1.71519e-010 A10=-8.20748e-013 A12= 2.23488e-015

第35面
K = 0.00000e+000 A 4=-1.88097e-005 A 6=-7.50395e-008 A 8= 2.69885e-010 A10=-3.87404e-013 A12=-3.53425e-015

第36面
K = 0.00000e+000 A 4=-2.16693e-005 A 6=-4.38370e-008 A 8= 2.90076e-010 A10=-1.04223e-012 A12= 8.31587e-016

各種データ
ズーム比 2.75
広角 中間 望遠
焦点距離 24.72 44.00 67.89
Fナンバー 2.91 2.91 2.91
半画角 41.19 26.18 17.67
像高 21.64 21.64 21.64
レンズ全長 145.95 153.98 162.01
BF 11.81 25.49 32.56

d 5 0.80 13.68 22.79
d14 21.38 9.79 2.40
d25 10.26 5.13 2.92
d32 3.26 1.60 1.52
d34 13.34 13.18 14.72
d38 11.81 25.49 32.56

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 90.00
2 6 -20.43
3 15 64.24
4 26 30.65
5 33 -46.46
6 35 428.91

[数値実施例7]
単位 mm

面データ
面番号 r d nd vd
1 67.006 2.10 1.95906 17.5
2 60.331 9.01 1.59522 67.7
3 198.540 (可変)
4 59.070 1.35 1.88300 40.8
5 18.104 9.02
6 -216.041 1.30 1.53775 74.7
7 25.192 4.55 1.85478 24.8
8 60.145 2.45
9 -86.799 3.31 1.77057 44.1
10 -33.649 0.97
11 -26.699 1.35 1.76802 49.2
12* -62.122 (可変)
13(絞り) ∞ 0.40
14 57.862 3.64 1.88300 40.8
15 -153.541 0.15
16 42.763 7.57 1.49700 81.5
17 -36.569 1.40 1.95375 32.3
18 -1769.678 2.16
19* -123.208 1.90 1.76802 49.2
20 45.450 0.00
21 45.450 2.69 1.83481 42.7
22 139.787 (可変)
23 29.547 6.92 1.49700 81.5
24 -85.458 0.35
25 59.720 4.44 1.59522 67.7
26 -59.673 0.15
27 -173.304 7.74 1.53775 74.7
28 -18.458 1.45 1.85400 40.4
29* 405.638 0.15
30 21.790 3.35 1.71219 60.6
31 23.273 11.55
32* -18.346 1.70 1.65793 49.8
33* -73.971 0.15
34 -500.000 5.02 2.05090 26.9
35 -46.069 (可変)
像面 ∞

非球面データ
第12面
K = 0.00000e+000 A 4=-4.89176e-006 A 6=-1.89448e-008 A 8= 1.42066e-010 A10=-8.42108e-013 A12= 1.77119e-015

第19面
K = 0.00000e+000 A 4= 1.50785e-006 A 6=-1.41761e-009 A 8= 1.89887e-011 A10=-1.18817e-013 A12= 2.50179e-016

第29面
K = 0.00000e+000 A 4= 5.25648e-006 A 6=-5.61156e-008 A 8= 1.99826e-010 A10=-2.39535e-012 A12= 4.13183e-015

第32面
K = 0.00000e+000 A 4=-5.62391e-005 A 6= 1.35545e-007 A 8=-1.56451e-009 A10= 2.30257e-012 A12=-1.16786e-014

第33面
K = 0.00000e+000 A 4=-3.23321e-005 A 6= 2.46379e-007 A 8=-1.19054e-009 A10= 4.12685e-012 A12=-5.89605e-015

各種データ
ズーム比 2.75
広角 中間 望遠
焦点距離 24.72 44.01 67.89
Fナンバー 2.91 2.91 2.91
半画角 41.19 26.18 17.68
像高 21.64 21.64 21.64
レンズ全長 140.65 159.45 178.25
BF 11.03 22.11 33.33

d 3 3.86 27.58 43.23
d12 21.08 8.53 1.80
d22 6.42 2.97 1.63
d35 11.03 22.11 33.33

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 179.70
2 4 -23.87
3 13 67.81
4 23 39.13
Figure 0007292892000001
[撮像装置]
次に、本発明のズームレンズを撮像光学系として用いたデジタルスチルカメラ(撮像装置)の実施例に関して図29を用いて説明する。図29は、本発明の撮像装置の要部概略図である。図29において、10はカメラ本体、11は実施例1乃至7で説明したいずれかのズームレンズによって構成された撮像光学系である。12はカメラ本体に内蔵され、撮像光学系11によって形成された光学像を受光して光電変換するCCDセンサやCMOSセンサ等の固体撮像素子(光電変換素子)である。カメラ本体10はクイックターンミラーを有する所謂一眼レフカメラでもよいし、クイックターンミラーを有さない所謂ミラーレスカメラでもよい。
このように本発明のズームレンズをデジタルスチルカメラ等の撮像装置に適用することにより、全長とレンズ系が小型で、高いフォーカス性能を有する撮像装置を得ることができる。
[撮像システム]
なお、各実施例のズームレンズと、ズームレンズを制御する制御部とを含めた撮像システム(監視カメラシステム)を構成してもよい。この場合、制御部は、ズーミングやフォーカシング、像ブレ補正に際して各レンズ群が上述したように移動するようズームレンズを制御することができる。このとき、制御部がズームレンズと一体的に構成されている必要はなく、制御部をズームレンズとは別体として構成してもよい。例えば、ズームレンズの各レンズを駆動する駆動部に対して遠方に配置された制御部(制御装置)が、ズームレンズを制御するための制御信号(命令)を送る送信部を備える構成を採用してもよい。このような制御部によれば、ズームレンズを遠隔操作することができる。
また、ズームレンズを遠隔操作するためのコントローラーやボタンなどの操作部を制御部に設けることで、ユーザーの操作部への入力に応じてズームレンズを制御する構成を採ってもよい。例えば、操作部として拡大ボタン及び縮小ボタンを設け、ユーザーが拡大ボタンを押したらズームレンズの倍率が大きくなり、ユーザーが縮小ボタンを押したらズームレンズの倍率が小さくなるように、制御部からズームレンズの駆動部に信号が送られるように構成すればよい。
また、撮像システムは、ズームレンズのズームに関する情報(移動状態)を表示する液晶パネルなどの表示部を有していてもよい。ズームレンズのズームに関する情報とは、例えばズーム倍率(ズーム状態)や各レンズ群の移動量(移動状態)である。この場合、表示部に示されるズームレンズのズームに関する情報を見ながら、操作部を介してユーザーがズームレンズを遠隔操作することができる。このとき、例えばタッチパネルなどを採用することで表示部と操作部とを一体化してもよい。
以上、本発明の好ましい実施形態及び実施例について説明したが、本発明はこれらの実施形態及び実施例に限定されず、その要旨の範囲内で種々の組合せ、変形及び変更が可能である。
L0 ズームレンズ
L1 第1レンズ群
L2 第2レンズ群
L3 第3レンズ群
L4 第4レンズ群
IS 防振群(部分群)

Claims (19)

  1. 物体側から像側へ順に配置された、正の屈折力の第1レンズ群、負の屈折力の第2レンズ群、正の屈折力の第3レンズ群、正の屈折力の第4レンズ群、負の屈折力の第5レンズ群、負の屈折力の第6レンズ群を有し、ズーミングに際して隣り合うレンズ群の間隔が変化するとともに、前記第1レンズ群乃至前記第5レンズ群の各群が移動するズームレンズであって、
    前記第3レンズ群内の全体として負の屈折力を有する部分群を光軸に対して垂直に移動させて像ぶれ補正をし、
    前記第2レンズ群の焦点距離をf2、前記第3レンズ群の焦点距離をf3、前記第4レンズ群の焦点距離をf4、前記第4レンズ群の広角端と望遠端における横倍率をそれぞれβ4w、β4t、前記第3レンズ群の広角端における光軸上の位置から望遠端における光軸上の位置までの距離をm3、前記第4レンズ群の広角端における光軸上の位置から望遠端における光軸上の位置までの距離をm4、m3およびm4の符号はそれぞれ、レンズ群が広角端に比べて望遠端において物体側に位置するときを負、像側に位置するときを正とするとき、
    0.2<f2/(f3×f4)<1.0
    2.0<β4t/β4w<10.0
    0.3<m3/m4≦0.819
    なる条件式を満足することを特徴とするズームレンズ。
  2. 前記第2レンズ群の焦点距離をf2、前記ズームレンズの広角端における焦点距離をfwとするとき、
    -1.5<f2/fw<-0.5
    なる条件式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。
  3. 前記第1レンズ群の焦点距離をf1、前記ズームレンズの広角端における焦点距離をfwとするとき、
    2.0<f1/fw<10.0
    なる条件式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。
  4. 前記ズームレンズの望遠端における焦点距離をftとするとき、
    0.1<f4/ft<0.7
    なる条件式を満足す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。
  5. 広角端における最も物体側のレンズの物体側面から像面までの距離をTTDw、広角端におけるバックフォーカスをskwとするとき、
    3.0<TTDw/skw<20.0
    なる条件式を満足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。
  6. 前記ズームレンズの広角端における焦点距離をfwとするとき、
    1.5<f3/fw<8.0
    なる条件式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。
  7. 前記部分群の焦点距離をfisとするとき、
    -10.0<fis/f3<-0.5
    なる条件式を満足することを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載のズームレンズ。
  8. 前記部分群の望遠端における横倍率をβist、前記部分群より像側の全てのレンズ群の望遠端における合成横倍率をβrtとするとき、
    -3.0<(1-βist)βrt<-0.35
    なる条件式を満足することを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載のズームレンズ。
  9. 前記部分群は、負レンズと正レンズを含む2枚のレンズから構成されることを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載のズームレンズ。
  10. 物体側から像側へ順に配置された、正の屈折力の第1レンズ群、負の屈折力の第2レンズ群、正の屈折力の第3レンズ群、正の屈折力の第4レンズ群、負の屈折力の第5レンズ群を有し、ズーミングに際して隣り合うレンズ群の間隔が変化するとともに、前記第1レンズ群乃至前記第5レンズ群の各群が移動するズームレンズであって、
    前記第3レンズ群内の全体として負の屈折力を有する部分群を光軸に対して垂直に移動させて像ぶれ補正をし、
    前記部分群は、負レンズと正レンズを含む2枚のレンズから構成され、
    前記第2レンズ群の焦点距離をf2、前記第3レンズ群の焦点距離をf3、前記第4レンズ群の焦点距離をf4、前記第4レンズ群の広角端と望遠端における横倍率をそれぞれβ4w、β4t、前記第3レンズ群の広角端における光軸上の位置から望遠端における光軸上の位置までの距離をm3、前記第4レンズ群の広角端における光軸上の位置から望遠端における光軸上の位置までの距離をm4、m3およびm4の符号はそれぞれ、レンズ群が広角端に比べて望遠端において物体側に位置するときを負、像側に位置するときを正とするとき、
    0.2<f2 /(f3×f4)<1.0
    2.0<β4t/β4w<10.0
    0.3<m3/m4≦0.819
    なる条件式を満足することを特徴とするズームレンズ。
  11. 前記部分群は、物体側から像側へ順に配置された前記負レンズと前記正レンズの接合レンズから構成されることを特徴とする請求項9または10に記載のズームレンズ。
  12. 物体側から像側へ順に配置された、正の屈折力の第1レンズ群、負の屈折力の第2レンズ群、正の屈折力の第3レンズ群、正の屈折力の第4レンズ群、負の屈折力の第5レンズ群、正の屈折力の第6レンズ群を有し、ズーミングに際して隣り合うレンズ群の間隔が変化するとともに、前記第1レンズ群乃至前記第6レンズ群の各群が移動するズームレンズであって、
    前記第3レンズ群内の全体として負の屈折力を有する部分群を光軸に対して垂直に移動させて像ぶれ補正をし、
    前記第2レンズ群の焦点距離をf2、前記第3レンズ群の焦点距離をf3、前記第4レンズ群の焦点距離をf4、前記第4レンズ群の広角端と望遠端における横倍率をそれぞれβ4w、β4tとするとき、
    0.2<f2/(f3×f4)<1.0
    2.0<β4t/β4w<10.0
    なる条件式を満足することを特徴とするズームレンズ。
  13. 前記第6レンズ群の像側に配置された正の屈折力の第7レンズ群を有することを特徴とする請求項1乃至11のいずれか1項に記載のズームレンズ。
  14. 前記ズームレンズは、前記第4レンズ群より像側のレンズ群でフォーカシングを行うことを特徴とする請求項乃至13のいずれか1項に記載のズームレンズ。
  15. 請求項1乃至14のいずれか1項に記載のズームレンズと、該ズームレンズによって形成される像を受光する固体撮像素子を有することを特徴とする撮像装置。
  16. 請求項1乃至14のいずれか1項に記載のズームレンズと、ズーミングに際して前記ズームレンズを制御する制御部を有することを特徴とする撮像システム。
  17. 前記制御部は、前記ズームレンズとは別体として構成されており、前記ズームレンズを制御するための制御信号を送信する送信部を有することを特徴とする請求項16に記載の撮像システム。
  18. 前記制御部は、前記ズームレンズとは別体として構成されており、前記ズームレンズを操作するための操作部を有することを特徴とする請求項16または17に記載の撮像システム。
  19. 前記ズームレンズのズームに関する情報を表示する表示部を有することを特徴とする請求項16乃至18のいずれか1項に記載の撮像システム。
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