JPWO2015146067A1 - ズームレンズ系、交換レンズ装置、及びカメラシステム - Google Patents

ズームレンズ系、交換レンズ装置、及びカメラシステム Download PDF

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Abstract

物体側から像側へと順に、正のパワーを有する第1レンズ群と、負のパワーを有する第2レンズ群と、少なくとも3つのレンズ群で構成された後続レンズ群を有し、後続レンズ群には2つ以上の正レンズ群を含み、第1レンズ群は2枚以下のレンズ素子で構成され、また、第2レンズ群は4枚以上のレンズ素子で構成され、第1レンズ群及び第2レンズ群は広角端から望遠端へのズーミング時に像面に対して移動し、無限遠合焦状態から近接物体合焦状態へのフォーカシングの際に、第3レンズ群と像面の間に配置されたレンズ群をフォーカスレンズ群として光軸に沿って移動するズームレンズ系。

Description

本開示は、コンパクトで結像性能に優れたズームレンズ系、該ズームレンズ系を含む交換レンズ装置及びカメラシステムに関する。
特許文献1に開示のレンズ系は、正負正負正の5群構成で、像のぶれを光学的に補正するために光軸に対して垂直方向に移動する、第2レンズ群の一部又は第3レンズ群の一部である像ぶれ補正レンズ群を備えている。また、撮像時の広角端から望遠端へのズーミングの際に、第1レンズ群と第2レンズ群とがそれぞれ像面に対して移動する特徴を有したズームレンズ系を開示している。
特許文献2に開示のレンズ系は、正負正正正を有する構成で、広角端状態から望遠端状態へのズーミングに際して、第1レンズ群と第2レンズ群との間隔が増大し、第2レンズ群と第3レンズ群との間隔が減少し、第3レンズ群と第4レンズ群との間隔が減少し、第4レンズ群と第5レンズ群との間隔が増大し、第3レンズ群と第4レンズ群とは物体側へ移動する。また、第4レンズ群は、物体側から順に、第1正レンズと第1負レンズとからなる第1接合レンズと、第2負レンズと第2正レンズとからなる第2接合レンズを有するズームレンズ系を開示している。
特許文献3は、正負正負正負のパワーを有するレンズ群を含み、上記第4レンズ群GR4が光軸方向に移動することによってフォーカシングを行うことを特徴としたズームレンズ系を開示している。
特開2012−212106号公報 特開2005−107273号公報 特開2006−251462号公報
本開示は、物体側から像側へと順に、2枚以下のレンズ素子からなる正のパワーを有する第1レンズ群と、4枚以上のレンズ素子からなる負のパワーを有する第2レンズ群と、第3レンズ群を含み、少なくとも3つのレンズ群で構成された後続群を備え、広角端から望遠端へのズーミング時に第1レンズ群と第2レンズ群が物体側に移動し、第3群よりも像側にフォーカスレンズ群を有し、後続群には少なくとも2つ以上の正レンズ群を有するズームレンズ系である。
また、本開示は、上記のズームレンズ系と、ズームレンズ系が形成する光学像を受光して電気的な画像信号に変換する撮像センサとを含むカメラ本体と接続可能なレンズマウント部とを備える、交換レンズ装置である。
また、本開示は、上記のズームレンズ系を含む交換レンズ装置と、交換レンズ装置とカメラマウント部を介して着脱可能に接続され、ズームレンズ系が形成する光学像を受光して、電気的な画像信号に変換する撮像センサを含むカメラシステムである。
図1は、実施の形態1(実施例1)に係るズームレンズ系の無限遠合焦状態を示すレンズ配置図である。 図2は、実施例1に係るズームレンズ系の無限遠合焦状態の縦収差図である。 図3は、実施例1に係るズームレンズ系の望遠端における、像ぶれ補正を行っていない基本状態及び像ぶれ補正状態での横収差図である。 図4は、実施の形態2(実施例2)に係るズームレンズ系の無限遠合焦状態を示すレンズ配置図である。 図5は、実施例2に係るズームレンズ系の無限遠合焦状態の縦収差図である。 図6は、実施例2に係るズームレンズ系の望遠端における、像ぶれ補正を行っていない基本状態及び像ぶれ補正状態での横収差図である。 図7は、実施の形態3(実施例3)に係るズームレンズ系の無限遠合焦状態を示すレンズ配置図である。 図8は、実施例3に係るズームレンズ系の無限遠合焦状態の縦収差図である。 図9は、実施例3に係るズームレンズ系の望遠端における、像ぶれ補正を行っていない基本状態及び像ぶれ補正状態での横収差図である。 図10は、実施の形態4(実施例4)に係るズームレンズ系の無限遠合焦状態を示すレンズ配置図である。 図11は、実施例4に係るズームレンズ系の無限遠合焦状態の縦収差図である。 図12は、実施例4に係るズームレンズ系の望遠端における、像ぶれ補正を行っていない基本状態及び像ぶれ補正状態での横収差図である。 図13は、実施の形態5(実施例5)に係るズームレンズ系の無限遠合焦状態を示すレンズ配置図である。 図14は、実施例5に係るズームレンズ系の無限遠合焦状態の縦収差図である。 図15は、実施例5に係るズームレンズ系の望遠端における、像ぶれ補正を行っていない基本状態及び像ぶれ補正状態での横収差図である。 図16は、実施の形態6(実施例6)に係るズームレンズ系の無限遠合焦状態を示すレンズ配置図である。 図17は、実施例6に係るズームレンズ系の無限遠合焦状態の縦収差図である。 図18は、実施例6に係るズームレンズ系の望遠端における、像ぶれ補正を行っていない基本状態及び像ぶれ補正状態での横収差図である。 図19は、実施の形態7に係るカメラシステムの概略構成図である。
図1、4、7、10、13、16は、それぞれ、実施の形態1、2、3、4、5、6に係るズームレンズ系のレンズ配置図であり、いずれも無限遠合焦状態にあるズームレンズ系を表している。(a)図は広角端(最短焦点距離状態:焦点距離f)のレンズ構成、(b)図は、中間位置(中間焦点距離状態:焦点距離f=√(f*f))のレンズ構成、(c)図は望遠端(最長焦点距離状態:焦点距離f)のレンズ構成をそれぞれ表している。また、(a)図と(b)図との間に設けられた折れ線の矢印は、上から順に、広角端、中間位置、望遠端の各状態におけるレンズ群の位置を結んで得られる直線である。広角端と中間位置との間、中間位置と望遠端との間は、単純に直線で接続されているだけであり、実際の各レンズ群の動きとは異なる。更に各図において、レンズ群に付された矢印は、無限遠合焦状態から近接物体合焦状態へのフォーカシングを表す。すなわち、無限遠合焦状態から近接物体合焦状態へのフォーカシングの際の移動方向を示している。
また、図1、4、7、10、13、16において、特定の面に付されたアスタリスク*は、外面が非球面であることを示している。各レンズ群の符号に付された記号(+)及び記号(−)は、各レンズ群のパワーの符号に対応する。更に、最も右側に記載された直線は、像面Sの位置を表す。更に、第3レンズ群G3内には開口絞りAが設けられている。
実施の形態1〜6に係るズームレンズ系は、物体側から像側へと順に、正のパワーを有する第1レンズ群と、負のパワーを有する第2レンズ群と、少なくとも3つのレンズ群で構成された後続群を備える。
実施の形態1〜6に係るズームレンズ系は、光学系が振動した際の像ぶれを補正するために光軸と垂直方向に移動する、1枚のレンズ素子または複数枚のレンズ素子によって構成された像ぶれ補正レンズ群を有する。さらに、無限遠合焦状態から近接合焦状態へのフォーカシングに際して、光軸に沿って移動する、1枚のレンズ素子または複数枚のレンズ素子によって構成されたフォーカスレンズ群を有する。
(実施の形態1)
第1レンズ群G1は、物体側に凸面を向けた正メニスカス形状の第1レンズ素子L1からなる。
第2レンズ群G2は、物体側から像側へと順に、物体側に凸面を向けた負メニスカス形状の第2レンズ素子L2と、両凹形状の第3レンズ素子L3と、両凸形状の第4レンズ素子L4と、像側に凸面を向けた負メニスカス形状の第5レンズ素子L5からなる。第3レンズ素子L3の物体側と像側の面は非球面である。
第3レンズ群G3は、物体側から像側へと順に、開口絞りAと両凸形状の第6レンズ素子L6と、物体側に凸面を向けた正メニスカス形状の第7レンズ素子L7と、物体側に凸面を向けた負メニスカス形状の第8レンズ素子L8と、両凸形状の第9レンズ素子L9と、両凹形状の第10レンズ素子L10からなる。第7レンズ素子L7と第8レンズ素子L8は互いに接合されている。また、第7レンズ素子L7の物体側面及び第10レンズ素子L10の物体側と像側の面は非球面である。
第4レンズ群G4は、物体側から像側へと順に、両凸形状の第11レンズ素子L11と、物体側に凸面を向けた負メニスカス形状の第12レンズ素子L12からなる。第12レンズ素子L12の物体側と像側の面は非球面である。
第5レンズ群G5は、物体側に凸面を向けた負メニスカス形状の第13レンズ素子L13からなる。
第6レンズ群G6は、物体側から像側へと順に、両凹形状の第14レンズ素子L14と、物体側に凸面を向けた正メニスカス形状の第15レンズ素子L15からなる。第14レンズ素子L14と第15レンズ素子L15は互いに接合されている。
各レンズ群はズーミング時に広角端から望遠端にかけて、第1レンズ群G1群と第2レンズ群の間隔は広がり、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3の間隔は狭くなり、第3レンズ群G3と第4レンズ群G4の間隔は狭くなり、第4レンズ群G4と第5レンズ群G5の間隔は狭くなり、第5レンズ群G5と第6レンズ群G6の間隔は広がるように移動する。
また、無限遠合焦状態から近接合焦状態へのフォーカシングに際して、第5レンズ群G5が光軸に沿って像側へ移動する。さらに、レンズ系が振動した際の像ぶれを補正するために、第3レンズ群G3の一部である第10レンズ素子L10が像ぶれ補正レンズ群として光軸と垂直方向に移動する。
(実施の形態2)
第1レンズ群G1は、物体側から像側へと順に、物体側に凸面を向けた負メニスカス形状の第1レンズ素子L1と、物体側に凸面を向けた正メニスカス形状の第2レンズ素子L2からなる。第1レンズ素子L1と第2レンズ素子L2は互いに接合されている。
第2レンズ群G2は、物体側から像側へと順に、物体側に凸面を向けた負メニスカス形状の第3レンズ素子L3と、両凹形状の第4レンズ素子L4と、両凸形状の第5レンズ素子L5と、像側に凸面を向けた負メニスカス形状の第6レンズ素子L6からなる。第4レンズ素子L4の物体側と像側の面は非球面である。
第3レンズ群G3は、物体側から像側へと順に、開口絞りAと、両凸形状の第7レンズ素子L7と、物体側に凸面を向けた正メニスカス形状の第8レンズ素子L8と、物体側に凸面を向けた負メニスカス形状の第9レンズ素子L9と、両凸形状の第10レンズ素子L10と、両凹形状の第11レンズ素子L11からなる。第8レンズ素子L8と第9レンズ素子L9は互いに接合されており、また、第8レンズ素子L8の物体側の面及び第11レンズ素子L11の物体側と像側の面は非球面である。
第4レンズ群G4は、物体側から像側へと順に、両凸形状の第12レンズ素子L12と、物体側に凸面を向けた負メニスカス形状の第13レンズ素子L13からなる。第13レンズ素子L13の物体側と像側の面は非球面である。
第5レンズ群G5は、物体側に凸面を向けた負メニスカス形状の第14レンズ素子L14からなる。
第6レンズ群G6は、物体側から像側へと順に、両凹形状の第15レンズ素子L15と、物体側に凸面を向けた正メニスカス形状の第16レンズ素子L16からなる。第15レンズ素子L15と第16レンズ素子L16は互いに接合されている。
各レンズ群はズーミング時に広角端から望遠端にかけて、第1レンズ群G1群と第2レンズ群の間隔は広がり、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3の間隔は狭くなり、第3レンズ群G3と第4レンズ群G4の間隔は狭くなり、第4レンズ群G4と第5レンズ群G5の間隔は狭くなり、第5レンズ群G5と第6レンズ群G6の間隔は広がるように移動する。
また、無限遠合焦状態から近接合焦状態へのフォーカシングに際して、第5レンズ群G5が光軸に沿って像側へ移動する。さらに、光学系が振動した際の像ぶれを補正するために、第3レンズ群G3の一部である第11レンズ素子L11が像ぶれ補正レンズ群として光軸と垂直方向に移動する。
(実施の形態3)
第1レンズ群G1は、物体側に凸面を向けた正メニスカス形状の第1レンズ素子L1からなる。
第2レンズ群G2は、物体側から像側へと順に、物体側に凸面を向けた負メニスカス形状の第2レンズ素子L2と、両凹形状の第3レンズ素子L3と、両凸形状の第4レンズ素子L4と、両凸形状の第5レンズ素子L5と、像側に凸面を向けた負メニスカス形状の第6レンズ素子L6からなる。第3レンズ素子L3の物体側と像側の面は非球面である。
第3レンズ群G3は、物体側から像側へと順に、開口絞りAと両凸形状の第7レンズ素子L7と像側に凸面を向けた負メニスカス形状の第8レンズ素子L8と、両凸形状の第9レンズ素子L9と、両凹形状の第10レンズ素子L10と、物体側に凸面を向けた負メニスカス形状の第11レンズ素子L11と、物体側に凸面を向けた正メニスカス形状の第12レンズ素子L12からなる。第9レンズ素子L9と第10レンズ素子L10は互いに接合されている。第11レンズ素子L11と第12レンズ素子L12は互いに接合されている。また、第8レンズ素子L8の物体側と像側の面及び第9レンズ素子L9の物体側の面は非球面である。
第4レンズ群G4は、物体側に凸面を向けた負メニスカス形状の第13レンズ素子L13からなっている。
第5レンズ群G5は、両凸形状の第14レンズ素子L14からなる。第14レンズ素子L14の物体側と像側の面は非球面である。
第6レンズ群G6は、物体側に凸面を向けた負メニスカス形状の第15レンズ素子L15からなっている。
第7レンズ群G7は、物体側から像側へと順に、両凹形状の第16レンズ素子L16と、物体側に凸面を向けた正メニスカス形状の第17レンズ素子L17からなる。第16レンズ素子L16と第17レンズ素子L17は互いに接合されている。第16レンズ素子L16の物体側の面は非球面である。
各レンズ群はズーミング時に広角端から望遠端にかけて、第1レンズ群G1群と第2レンズ群の間隔は広がり、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3の間隔は狭くなり、第3レンズ群G3と第4レンズ群G4の間隔は狭くなり、第4レンズ群G4と第5レンズ群G5の間隔は広くなり、第5レンズ群G5と第6レンズ群G6の間隔は狭くなり、第6レンズ群G6と第7レンズ群G7は広がるように移動する。
また、無限遠合焦状態から近接合焦状態へのフォーカシングに際して、第4レンズ群G4と第6レンズ群G6が光軸に沿って移動する。さらに、光学系が振動した際の像ぶれを補正するために、第3レンズ群G3の一部である第8レンズ素子L8が像ぶれ補正レンズ群として光軸と垂直方向に移動する。
(実施の形態4)
第1レンズ群G1は、物体側に凸面を向けた正メニスカス形状の第1レンズ素子L1からなる。
第2レンズ群G2は、物体側から像側へと順に、物体側に凸面を向けた負メニスカス形状の第2レンズ素子L2と、両凹形状の第3レンズ素子L3と、両凸形状の第4レンズ素子L4と、像側に凸面を向けた負メニスカス形状の第5レンズ素子L5からなる。第2レンズ素子L2の物体側の面は非球面である。
第3レンズ群G3は、物体側から像側へと順に、両凸形状の第6レンズ素子L6と、開口絞りAと、物体側に凸面を向けた正メニスカス形状の第7レンズ素子L7と、物体側に凸面を向けた負メニスカス形状の第8レンズ素子L8と、両凸形状の第9レンズ素子L9と、両凹形状の第10レンズ素子L10からなる。第7レンズ素子L7と第8レンズ素子L8は互いに接合されている。また、第7レンズ素子L7の物体側の面及び第10レンズ素子L10の物体側及び像側の面は非球面である。
第4レンズ群G4は、物体側から像側へと順に、両凸形状の第11レンズ素子L11と、物体側に凸面を向けた負メニスカス形状の第12レンズ素子L12からなる。第12レンズ素子L12の物体側と像側の面は非球面である。
第5レンズ群G5は、物体側から像側へと順に、物体側に凸面を向けた負メニスカス形状の第13レンズ素子L13と、物体側に凸面を向けた負メニスカス形状の第14レンズ素子L14からなる。第13レンズ素子L13と第14レンズ素子L14は互いに接合されている。
第6レンズ群G6は、物体側から像側へと順に、物体側に凸面を向けた負のメニスカス形状の第15レンズ素子L15と、物体側に凸面を向けた正メニスカス形状の第16レンズ素子L16からなる。第15レンズ素子L15と第16レンズ素子L16は互いに接合されている。
各レンズ群はズーミング時に広角端から望遠端にかけて、第1レンズ群G1群と第2レンズ群の間隔は広がり、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3の間隔は狭くなり、第3レンズ群G3と第4レンズ群G4の間隔は狭くなり、第4レンズ群G4と第5レンズ群G5の間隔は狭くなり、第5レンズ群G5と第6レンズ群G6の間隔は広がるように移動する。
また、無限遠合焦状態から近接合焦状態へのフォーカシングに際して、第5レンズ群G5が光軸に沿って像側へ移動する。さらに、光学系が振動した際の像ぶれを補正するために、第3レンズ群G3の一部である第10レンズ素子L10が像ぶれ補正レンズ群として光軸と垂直方向に移動する。
(実施の形態5)
第1レンズ群G1は、物体側から像側へと順に、物体側に凸面を向けた負メニスカス形状の第1レンズ素子L1と、物体側に凸面を向けた正メニスカス形状の第2レンズ素子L2からなる。第1レンズ素子L1と第2レンズ素子L2は互いに接合されている。
第2レンズ群G2は、物体側から像側へと順に、物体側に凸面を向けた負メニスカス形状の第3レンズ素子L3と、両凹形状の第4レンズ素子L4と、両凸形状の第5レンズ素子L5と、両凸形状の第6レンズ素子L6と、像側に凸面を向けた負メニスカス形状の第7レンズ素子L7からなる。第4レンズ素子L4の物体側と像側の面は非球面である。
第3レンズ群G3は、物体側から像側へと順に、開口絞りAと、両凸形状の第8レンズ素子L8と、像側に凸面を向けた負メニスカス形状の第9レンズ素子L9と、両凸形状の第10レンズ素子L10と、両凹形状の第11レンズ素子L11からなる。第10レンズ素子L10と第11レンズ素子L11は互いに接合されている。また、第10レンズ素子L10の物体側の面は非球面である。
第4レンズ群G4は、物体側から像側へと順に、物体側に凸面を向けた負メニスカス形状の第12レンズ素子L12と、物体側に凸面を向けた正メニスカス形状の第13レンズ素子L13と、両凸形状の第14レンズ素子L14と、両凸形状の第15レンズ素子L15からなる。第12レンズ素子L12と第13レンズ素子L13は互いに接合されている。また、第14レンズ素子L14の物体側と像側の面と、第15レンズ素子L15の物体側と像側の面は非球面である。
第5レンズ群G5は、物体側に凸面を向けた負メニスカス形状の第16レンズ素子L16からなる。
第6レンズ群G6は、物体側から像側へと順に、両凹形状の第17レンズ素子L17と、両凸形状の第18レンズ素子L18からなる。第17レンズ素子L17と第18レンズ素子L18は互いに接合されている。
各レンズ群はズーミング時に広角端から望遠端にかけて、第1レンズ群G1群と第2レンズ群の間隔は広がり、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3の間隔は狭くなり、第3レンズ群G3と第4レンズ群G4の間隔は狭くなり、第4レンズ群G4と第5レンズ群G5の間隔は狭くなり、第5レンズ群G5と第6レンズ群G6の間隔は狭くなるように移動する。
また、無限遠合焦状態から近接合焦状態へのフォーカシングに際して、第5レンズ群G5が光軸に沿って移動する。さらに、光学系が振動した際の像ぶれを補正するために、第4レンズ群G4の一部である第14レンズ素子L14が像ぶれ補正レンズ群として光軸と垂直方向に移動する。
(実施の形態6)
第1レンズ群G1は、物体側に凸面を向けた正メニスカス形状の第1レンズ素子L1からなる。
第2レンズ群G2は、物体側から像側へと順に、物体側に凸面を向けた負メニスカス形状の第2レンズ素子L2と、両凹形状の第3レンズ素子L3と、物体側に凸面を向けた正メニスカス形状の第4レンズ素子L4と、両凸形状の第5レンズ素子L5と、両凸形状の第6レンズ素子L6と、像側に凸面を向けた負メニスカス形状の第7レンズ素子L7からなる。第4レンズ素子L4と第5レンズ素子L5は互いに接合されている。また、第3レンズ素子L3の物体側と像側の面は非球面である。
第3レンズ群G3は、物体側から像側へと順に、開口絞りAと、両凸形状の第8レンズ素子L8からなる。
第4レンズ群G4は、物体側から像側へと順に、両凹形状の第9レンズ素子L9と、両凸形状の第10レンズ素子L10と、両凹形状の第11レンズ素子L11と、物体側に凸面を向けた負メニスカス形状の第12レンズ素子L12と、物体側に凸面を向けた正メニスカス形状の第13レンズ素子L13と、両凸形状の第14レンズ素子L14と、両凸形状の第15レンズ素子L15からなる。第10レンズ素子L10と第11レンズ素子L11とが互いに接合されているとともに、第12レンズ素子L12と第13レンズ素子L13とが互いに接合されている。また、第10レンズ素子L10の物体側の面及び第14レンズ素子L14の物体側と像側の面、第15レンズ素子L15の物体側と像側の面は非球面である。
第5レンズ群G5は、物体側に凸面を向けた負メニスカス形状の第16レンズ素子L16からなる。
第6レンズ群G6は、物体側から像側へと順に、両凹形状の第17レンズ素子L17と、両凸形状の第18レンズ素子L18からなる。第17レンズ素子L17と第18レンズ素子L18とは互いに接合されている。
各レンズ群はズーミング時に広角端から望遠端にかけて、第1レンズ群G1群と第2レンズ群の間隔は広がり、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3の間隔は狭くなり、第3レンズ群G3と第4レンズ群G4の間隔は狭くなり、第4レンズ群G4と第5レンズ群G5の間隔は狭くなり、第5レンズ群G5と第6レンズ群G6の間隔は狭くなるように移動する。
また、無限遠合焦状態から近接合焦状態へのフォーカシングに際して、第5レンズ群G5が光軸に沿って移動する。さらに、光学系が振動した際の像ぶれを補正するために、第4レンズ群G4の一部である第14レンズ素子L14が像ぶれ補正レンズ群として光軸と垂直方向に移動する。
実施の形態1〜6では、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G1と第2レンズ群G2との間隔が広角端より望遠端で長く、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3との間隔が広角端より望遠端で短くなるように、各レンズ群が光軸に沿って物体側に移動し、開口絞りAは第3レンズ群G3と共に光軸に沿って移動する。
実施の形態1〜6に係るズームレンズ系のように、広角端から望遠端へのズーミング時には第1レンズ群G1が光軸に沿って移動することが好ましい。
第1レンズ群G1を可動群とすることにより、後続するレンズ群の光線高を小さくすることができる。これより後続するレンズ群の小径化を実現できる。さらには、インナーフォーカス方式を採用する光学系において、フォーカスレンズ群の小径化と軽量化を可能にする。
また、広角端から望遠端へのズーミング時に、第2レンズ群G2が光軸に沿って移動することが好ましい。広角端から望遠端へのズーミング時に第2レンズ群G2を像面に対して移動させることで、ズーム全域で像面湾曲を補正でき、結像性能を向上することができる。
また、広角端から望遠端へのズーミング時に、第3レンズ群G3が光軸に沿って移動することが好ましい。第3レンズ群G3をズームレンズ群として変倍に寄与させることで、ズームレンズ系の小型化を図りつつ、結像性能を向上することができる。
また、広角端から望遠端へのズーミング時に、第2レンズ群よりも像側にある後続レンズ群が光軸に沿って移動することが好ましい。この後続レンズ群を像面に対して可動群とすることにより、ズームレンズ系の小型化を図りつつ、ズーム倍率を確保しながら結像性能を向上させことができる。
実施の形態1〜6に係るズームレンズ系では、無限遠合焦状態から近接合焦状態へのフォーカシングに際して、2枚以下のレンズ素子で構成されたフォーカスレンズ群が光軸に沿って移動する。フォーカスレンズ群を2枚以下のレンズ素子で構成することにより、フォーカスレンズ群の重量を軽量化することができる。
さらにフォーカスレンズ群は、単レンズ素子で構成されていることが望ましい。この場合、軽量なフォーカスレンズ群でフォーカシングの高速化が実現できる。
実施の形態3に係るズームレンズ系では、無限遠合焦状態から近接合焦状態へのフォーカシングに際して、2つのフォーカスレンズ群が光軸に沿って移動する。2つ以上のレンズ群をフォーカスレンズ群として移動させることにより、近接合焦状態での光学性能を良好に保つことが可能となる。
実施の形態1〜6に係るズームレンズ系では、光学系が振動した際の像ぶれを補正するために、開口絞りAよりも像側に配置されたレンズ群、またはレンズ群の一部のレンズ素子を光軸と垂直方向に移動させる。像ぶれ補正を開口絞りAより像側の像ぶれ補正レンズ群で行うことにより、像ぶれ補正レンズ群のレンズ径を小型化できる。また、像ぶれ補正レンズ群を単レンズで構成すると、像ぶれ補正機構の構成を簡略化でき鏡筒の小型化に寄与する。
さらには、像ぶれ補正レンズ群よりも像側に一つ以上の正のパワーを有する後続群を配置することで、像ぶれ補正時の光学性能を良好に保つことができる。
また、各実施の形態に係るズームレンズ系では、第1レンズ群G1は、正のパワーを有するレンズ素子を含む2枚以下のレンズ素子により構成されている。第1レンズ群G1のレンズ素子を2枚以下で構成することにより、光学系の全長の短縮が可能となる。
さらには、第1レンズ群G1を正のパワーを有するレンズ素子1枚で構成することで、光学全長の短縮効果をより一層高めることが可能となる。
実施の形態1から6に係るズームレンズ系のように、第2レンズ群G2は4枚以上のレンズ素子で構成されている。第2群を4枚以上のレンズ素子で構成することで、望遠端における球面収差を良好に補正することができる。さらに、望遠端で大口径を確保するためには、開口絞りAを広角端よりも望遠端側で広く開ける必要があるが、その結果として望遠端の球面収差が多く発生し光学性能に悪い影響を及ぼす。しかし、第2レンズ群G2は4枚以上のレンズ素子を配置することによって、望遠端で発生する球面収差を十分に補正することが可能となる。
また、第2レンズ群G2は、物体側から像側へと順に負のパワーを有するレンズ素子2枚と正のパワーを有するレンズ素子1枚を含む構成となっているが、これはズーム全域での像面湾曲を補正し光学性能を向上させる効果を持つ。
開口絞りAを有する第3レンズ群G3は、両凸形状のレンズ素子を少なくとも1枚以上含む構成となっている。これにより、軸上光束が広がる開口絞りA付近にて球面収差を効果的に補正することができる。
さらに、実施の形態1から6に係るズームレンズ系の最も像側の最物体側レンズ素子は、正のパワーを有することで、撮像面に配置された撮像素子に入射する光線の入射角度を緩くすることが可能となり、結像性能が向上する。また、最物体側レンズ素子は、物体側に凸面を有することが望ましい。これにより、撮像素子に入射する光線の入射角を浅くでき、歪曲収差の発生を抑えることができる。
以下、例えば実施の形態1から6に係るズームレンズ系のごときズームレンズ系が満足することが好ましい条件を説明する。なお、実施の形態1から6に係るズームレンズ系に対して、複数の好ましい条件が規定されるが、これら複数の条件全てを満足するズームレンズ系の構成が最も望ましい。しかしながら、個別の条件を満足することにより、それぞれ対応する効果を奏するズームレンズ系を得ることも可能である。
実施の形態1から6に係るズームレンズ系は、以下の条件(1)を満足することが好ましい。
0.1 < α2f/Wf < 4.0 ・・・(1)
ここで、
Wf:広角端焦点距離
α2f:α2の焦点距離
である。
条件(1)は、後続レンズ群に含まれる正レンズ群のうち、2番目にレンズパワーの強い正レンズ群の焦点距離を規定する。実施の形態1から6に係るズームレンズ系において条件(1)が満たされる場合、光学性能を良好に保ちながら、光学全長の短縮化が可能となる。
条件(1)の上限を超えると、後続レンズ群を構成する正レンズ群のレンズパワーが弱くなり、その結果として光学全長が大きくなるため、小型化を目指す上で好ましくない。
一方、条件(1)の下限を下回ると、光学系全体の中で後続レンズ群を構成する正レンズ群のレンズパワーが強くなり諸収差を補正できず、高い光学性能を維持することが困難となる。
上記条件(1)に加えて、実施の形態1から6に係るズームレンズ系が、以下の条件(1)’及び(1)’’の少なくとも一方を満足する場合、上述の効果が更に顕著に発揮される。
0.5 < α2f/Wf ・・・(1)’
α2f/Wf < 3.5 ・・・(1)’’
条件(1)’、(1)’’に加えて、実施の形態1〜6に係るズームレンズ系が、以下の条件(1)’’’及び(1)’’’’の少なくとも一方を満足する場合、上述の有利な効果が更に顕著に発揮される。
1.0 < α2f/Wf ・・・(1)’’’
α2f/Wf < 3.0 ・・・(1)’’’’
実施の形態1から6に係るズームレンズ系は、以下の条件(2)を満足することが好ましい。
2.7 < G1f/Wf < 14.0 ・・・(2)
ここで、
G1f:第1群の焦点距離
である。
条件(2)は、第1レンズ群の焦点距離を規定している。条件(2)が満たされる場合、第1レンズ群で入射光線を収斂させて第2レンズ群に入射させる際、第2レンズ群の有効径を小さくでき、全系の小型化が可能となる。条件式(2)の上限値を越えると、第1レンズ群のレンズパワーが弱くなり、第2レンズ群に入射する収斂度合いが少なくなり、第2レンズ群の有効径が大きくなり小型化が困難となる。一方、条件式(2)の下限を下回ると、第1レンズ群で発生する収差を2枚以下のレンズ素子で良好に補正することが困難となり、第1レンズ群を構成するレンズ素子を増やすことになる。その結果として、光学全長が長くなるため小型化には向かない。
上記条件(2)に加えて、実施の形態1から6に係るズームレンズ系が、以下の条件(2)’及び(2)’’の少なくとも一方を満足する場合、上述の効果が更に発揮される。
3.0 < G1f/Wf ・・・(2)’
G1f/Wf < 10.0 ・・・(2)’’
さらに、上記条件(2)’及び(2)’’に加えて、実施の形態1から6に係るズームレンズ系が、以下の条件(2)’’’及び(2)’’’’の少なくとも一方を満足する場合、上述の効果が更に顕著に発揮される。
3.3 < G1f/Wf ・・・(2)’’’
G1f/Wf < 7.0 ・・・(2)’’’’
実施の形態1から6に係るズームレンズ系は、以下の条件(3)を満足することが好ましい。
0.1 < G1D/Wf < 1.0 ・・・(3)
ここで、
G1D:第1レンズ群G1の光軸上厚み
である、
条件式(3)は、第1レンズ群のレンズの光軸上の厚みを規定している。条件式(3)が満たされる場合、第1レンズ群を小型に維持しながら光学性能を良好に補正できる。条件式(3)の上限値を越えると、第1レンズ群が2枚以下で構成される場合には、第1レンズ群を通過する入射光の光路長が長く色収差を悪化させることになるために適切ではない。一方、条件式(3)の下限値を下回ると、適切なレンズパワーを有するレンズ素子で第1レンズ群を構成することが困難となり、第2レンズ群の有効径を拡大させ鏡筒径の大型化を伴うため好ましくない。
上記条件(3)に加えて、実施の形態1から6に係るズームレンズ系が、以下の条件(3)’及び(3)’’の少なくとも一方を満足する場合、上述の効果が更に顕著に発揮される。
0.2 < G1D/Wf ・・・(3)’
G1D/Wf < 0.5 ・・・(3)’’
実施の形態1から6に係るズームレンズ系は、以下の条件(4)を満足することが好ましい。
0.5 < |G2f/Wf| < 1.5 ・・・(4)
ここで、
G2f:第2レンズ群G2の焦点距離
である
条件式(4)は、第2レンズ群の焦点距離を規定している。条件式(4)が満たされる場合、第1レンズ群を小型に維持しながら光学性能を良好に補正が可能となる。条件式(4)の上限値を越えると、第1レンズ群に入射する光線位置が高くなり、十分な周辺光量比を確保できない。一方、条件式(4)の下限値を下回ると、第2レンズ群のレンズパワーが強くなり収差補正が困難となる。
上記条件(4)に加えて、実施の形態1から6に係るズームレンズ系が、以下の条件(4)’及び(4)’’の少なくとも一方を満足する場合、上述の効果が更に顕著に発揮される。
0.8 < |G2f/Wf| ・・・(4)’
|G2f/Wf| < 1.2 ・・・(4)’’
実施の形態1から6に係るズームレンズ系は、以下の条件(5)を満足することが好ましい。
2.0 < |G1f/G2f| < 8.0 ・・・(5)
条件式(5)は、第1レンズ群と第2レンズ群の焦点距離の比を規定している。条件式(5)が満たされる場合、第1レンズ群と第2レンズ群を小径に維持しながら、光学性能を良好な状態に保つことが可能となる。条件式(5)の上限値を越えると、第1レンズ群に入射する光線位置が高くなり、十分な周辺光量比を確保することが困難となる。一方、条件式(5)の下限値を下回ると、2枚以下のレンズ素子で構成される小型な光学系では収差補正が困難となり、良好な光学性能を維持することができないため好ましくない。
上記条件(5)に加えて、実施の形態1から6に係るズームレンズ系が、以下の条件(5)’及び(5)’’の少なくとも一方を満足する場合、上述の効果が更に顕著に発揮される。
3.5 < |G1f/G2f| ・・・(5)’
|G1f/G2f| < 7.0 ・・・(5)’’
実施の形態1から6に係るズームレンズ系は、以下の条件(6)を満足することが好ましい。
0.02 < G2LD/Wf < 1.0 ・・・(6)
ここで、
G2LD:第2レンズ群を構成するレンズ素子で最も薄いものの厚み
条件式(6)は、第2レンズ群を構成するレンズ素子の中でもっとも薄いレンズ素子の厚みを規定している。条件式(6)が満たされる場合、第2レンズ群の群厚みを薄くし、コンパクトな光学系を維持しながら光学性能を良好に保つことができる。条件式(6)の上限値を越えると、特に広角端において軸外光線の倍率色収差が多く発生し、良好な光学性能を確保することが困難となる。一方、条件式(6)の下限値を下回ると、周辺画角における像面湾曲の発生が顕著となる。
上記条件(6)に加えて、実施の形態1から6に係るズームレンズ系が、以下の条件(6)’及び(6)’’の少なくとも一方を満足する場合、上述の効果が更に顕著に発揮される。
0.03 < G2LD/Wf ・・・(6)’
G2LD/Wf < 0.07 ・・・(6)’’
なお、実施の形態1から6に係るズームレンズ系の各レンズ群は、入射光線を屈折により変更させる屈折型レンズ素子(つまり、異なる屈折率を有する媒質同士の界面で偏向が行われるタイプのレンズ)のみで構成しても良い。
あるいは、各レンズ群は、回折作用により入射光線を偏向させる回折型レンズ素子、回折作用と屈折作用との組み合わせで入射光線を偏向させる屈折・回折ハイブリッド型レンズ素子、入射光線を媒質内の屈折率分布により偏向させる屈折率分布型レンズ素子等のいずれか1種類または複数種類の組み合わせによって構成しても良い。
(実施の形態7)
図19は、実施の形態7に係るレンズ交換式のデジタルカメラシステムの概略構成図である。本実施の形態に係るデジタルカメラシステム100(以下、単に「カメラシステム」という)は、カメラ本体101と、カメラ本体101に着脱自在に接続される交換レンズ装置201とを備える。
カメラ本体101は、交換レンズ装置201のズームレンズ系202によって形成される光学像を受光して、電気的な画像信号に変換する撮像素子102と、撮像素子102によって変換された画像信号を表示する液晶モニタ103と、カメラマウント部104とを含む。
一方、交換レンズ装置201は、上記の実施の形態1〜6のいずれかに係るズームレンズ系202と、ズームレンズ系202を保持する鏡筒と、カメラ本体のカメラマウント部104に接続されるレンズマウント部204とを含む。
カメラマウント部104及びレンズマウント部204は、物理的な接続のみならず、カメラ本体101の内部のコントローラ(図示せず)と交換レンズ装置201内のコントローラ(図示せず)とを電気的に接続し、相互の信号のやり取りを可能とするインターフェースとしても機能する。
実施の形態7では、実施の形態1〜6のいずれかに係るズームレンズ系202を用いている。したがって、コンパクトで結像性能に優れた交換レンズ装置を低コストで実現することができる。また、本実施の形態に係るカメラシステム100全体の小型化及び低コスト化も達成できる。
以下、上記の実施の形態1から6に係るズームレンズ系を具体的に実施した数値実施例を説明する。後述するように、数値実施例1、2、3、4,5,6は、それぞれ実施の形態1、2、3、4,5,6に対応する。
なお、各数値実施例において、各表における長さの単位はすべて「mm」であり、画角の単位はすべて「°」である。
また、各数値実施例において、rは曲率半径、dは面間隔、ndはd線に対する屈折率、vdはd線に対するアッベ数である。
また、各数値実施例において、*印を付した面は非球面であり、非球面形状は次式で定義している。
Figure 2015146067
ここで、
Z:光軸からの高さがhの非球面上の点から、非球面頂点の接平面までの距離、
h:光軸からの高さ、
r:頂点曲率半径、
κ:円錐定数、
An:n次の非球面係数
である。
図2、5、8、11、14、17は、それぞれ数値実施例1、2、3、4、5、6に係るズームレンズ系の無限遠合焦状態の縦収差図である。
各縦収差図において、(a)図は広角端、(b)図は中間位置、(c)図は望遠端における各収差を表す。各縦収差図は、左側から順に、球面収差(SA(mm))、非点収差(AST(mm))、歪曲収差(DIS(%))を示す。球面収差図において、縦軸はFナンバー(図中、Fで示す)を表し、実線はd線(d−line)、短破線はF線(F−line)、長破線はC線(C−line)の特性である。
非点収差図において、縦軸は像高(図中、Hで示す)を表し、実線はサジタル平面(図中、sで示す)、破線はメリディオナル平面(図中、mで示す)の特性である。歪曲収差図において、縦軸は像高(図中、Hで示す)を表す。
図3、6、9、12、15、18は、それぞれ数値実施例1、2、3、4、5,6に係るズームレンズ系の像ぶれ補正を行っていない基本状態及び像ぶれ補正状態での横収差図である。
各横収差図において、上段3つの収差図は、望遠端における像ぶれ補正を行っていない基本状態、下段3つの収差図は、像ぶれ補正レンズ群を光軸と垂直な方向に所定量移動させた望遠端における像ぶれ補正状態にそれぞれ対応する。
基本状態の各横収差図のうち、上段は最大像高の70%の像点における横収差、中段は軸上像点における横収差、下段は最大像高の−70%の像点における横収差に、それぞれ対応する。
像ぶれ補正状態の各横収差図のうち、上段は最大像高の70%の像点における横収差、中段は軸上像点における横収差、下段は最大像高の−70%の像点における横収差に、それぞれ対応する。
また、各横収差図において、横軸は瞳面上での主光線からの距離を表し、実線はd線(d−line)、短破線はF線(F−line)、長破線はC線(C−line)の特性である。なお各横収差図において、メリディオナル平面を、第1レンズ群G1の光軸を含む平面としている。
各数値実施例のズームレンズ系の像ぶれ補正状態において、望遠端における、像ぶれ補正サブレンズ群の光軸と垂直な方向への移動量(Y(mm))は、以下の表1に示す通りである。
像ぶれ補正角は、0.3°である。すなわち、以下の表1に示す像ぶれ補正サブレンズ群の移動量は、ズームレンズ系の光軸が0.3°傾いた時の像偏心量と等しい。
(像ぶれ補正サブレンズ群の移動量)
Figure 2015146067
(数値実施例1)
数値実施例1のズームレンズ系は、実施の形態1(図1)に対応する。ズームレンズ系の面データを表2に、非球面データを表3に、レンズ系の各種データを表4に、単レンズデータを表5に、ズームレンズ群データを表6に、ズームレンズ群倍率を表7に示す。
(面データ)
Figure 2015146067
(非球面データ)
Figure 2015146067
(レンズ系の各種データ)
Figure 2015146067
(単レンズデータ)
Figure 2015146067
(ズームレンズ群データ)
Figure 2015146067
(ズームレンズ群倍率)
Figure 2015146067
(数値実施例2)
数値実施例2のズームレンズ系は、実施の形態2(図4)に対応する。
ズームレンズ系の面データを表8に、非球面データを表9に、レンズ系の各種データを表10に、単レンズデータを表11に、ズームレンズ群データを表12に、ズームレンズ群倍率を表13に示す。
(面データ)
Figure 2015146067
(非球面データ)
Figure 2015146067
(レンズ系の各種データ)
Figure 2015146067
(単レンズデータ)
Figure 2015146067
(ズームレンズ群データ)
Figure 2015146067
(ズームレンズ群倍率)
Figure 2015146067
(数値実施例3)
数値実施例3のズームレンズ系は、実施の形態3(図7)に対応する。
ズームレンズ系の面データを表14に、非球面データを表15に、レンズ系の各種データを表16に、単レンズデータを表17に、ズームレンズ群データを表18に、ズームレンズ群倍率を表19に示す。
(面データ)
Figure 2015146067
(非球面データ)
Figure 2015146067
(レンズ系の各種データ)
Figure 2015146067
(単レンズデータ)
Figure 2015146067
(ズームレンズ群データ)
Figure 2015146067
(ズームレンズ群倍率)
Figure 2015146067
(数値実施例4)
数値実施例4のズームレンズ系は、実施の形態4(図10)に対応する。
ズームレンズ系の面データを表20に、非球面データを表21に、各種データを表22に、単レンズデータを表23に、ズームレンズ群データを表24に、ズームレンズ群倍率を表25に示す。
(面データ)
Figure 2015146067
(非球面データ)
Figure 2015146067
(レンズ系の各種データ)
Figure 2015146067
(単レンズデータ)
Figure 2015146067
(ズームレンズ群データ)
Figure 2015146067
(ズームレンズ群倍率)
Figure 2015146067
(数値実施例5)
数値実施例5のズームレンズ系は、実施の形態5(図13)に対応する。
ズームレンズ系の面データを表26に、非球面データを表27に、レンズ系の各種データを表28に、単レンズデータを表29に、ズームレンズ群データを表30に、ズームレンズ群倍率を表31に示す。
(面データ)
Figure 2015146067
(非球面データ)
Figure 2015146067
(レンズ系の各種データ)
Figure 2015146067
(単レンズデータ)
Figure 2015146067
(ズームレンズ群データ)
Figure 2015146067
(ズームレンズ群倍率)
Figure 2015146067
(数値実施例6)
数値実施例6のズームレンズ系は、実施の形態6(図16)に対応する。
ズームレンズ系の面データをに、非球面データをに、レンズ系の各種データをに、単レンズデータをに、ズームレンズ群データをに、ズームレンズ群倍率をに示す。
(面データ)
Figure 2015146067
(非球面データ)
Figure 2015146067
(レンズ系の各種データ)
Figure 2015146067
(単レンズデータ)
Figure 2015146067
(ズームレンズ群データ)
Figure 2015146067
(ズームレンズ群倍率)
Figure 2015146067
以下の表38に、各数値実施例に係るズームレンズ系について求めた各条件式の対応値を示す。
(条件式の対応値)
Figure 2015146067
本発明に係るズームレンズ系は、デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ、携帯電話機器のカメラ、PDA(Personal Digital Assistance)のカメラ、監視システムにおける監視カメラ、Webカメラ、車載カメラ等に適用可能であり、特にデジタルスチルカメラシステム、デジタルビデオカメラシステムといった高画質が要求される撮影光学系に好適である。
100 カメラシステム
101 カメラ本体
102 撮像素子
104 カメラマウント部
201 交換レンズ装置
202 ズームレンズ系
204 レンズマウント部
本開示は、コンパクトで結像性能に優れたズームレンズ系、該ズームレンズ系を含む交換レンズ装置及びカメラシステムに関する。
特許文献1に開示のレンズ系は、正負正負正の5群構成で、像のぶれを光学的に補正するために光軸に対して垂直方向に移動する、第2レンズ群の一部又は第3レンズ群の一部である像ぶれ補正レンズ群を備えている。また、撮像時の広角端から望遠端へのズーミングの際に、第1レンズ群と第2レンズ群とがそれぞれ像面に対して移動する特徴を有したズームレンズ系を開示している。
特許文献2に開示のレンズ系は、正負正正正を有する構成で、広角端状態から望遠端状態へのズーミングに際して、第1レンズ群と第2レンズ群との間隔が増大し、第2レンズ群と第3レンズ群との間隔が減少し、第3レンズ群と第4レンズ群との間隔が減少し、第4レンズ群と第5レンズ群との間隔が増大し、第3レンズ群と第4レンズ群とは物体側へ移動する。また、第4レンズ群は、物体側から順に、第1正レンズと第1負レンズとからなる第1接合レンズと、第2負レンズと第2正レンズとからなる第2接合レンズを有するズームレンズ系を開示している。
特許文献3は、正負正負正負のパワーを有するレンズ群を含み、上記第4レンズ群GR4が光軸方向に移動することによってフォーカシングを行うことを特徴としたズームレンズ系を開示している。
特開2012−212106号公報 特開2005−107273号公報 特開2006−251462号公報
本開示の目的は、小型でありながら結像性能に優れたズームレンズ系、該ズームレンズ系を含む交換レンズ装置及びカメラシステムを提供することである。
本開示は、物体側から像側へと順に、正のパワーを有する第1レンズ群と、4枚以上のレンズ素子からなる負のパワーを有する第2レンズ群と、第3レンズ群を含み、少なくとも4つのレンズ群で構成された後続群とからなり、広角端から望遠端へのズーミング時に第1レンズ群、第2レンズ群及び後続レンズ群のうち最も像側に位置する最像側レンズ群が物体側に移動し、第3群よりも像側にフォーカスレンズ群を有し、後続群には少なくとも2つ以上の正レンズ群を有し、0.1 < α2f/Wf < 4.0、2.7 < G1f/Wf < 14.0、2.0 < |G1f/G2f| < 8.0の条件を満足する(ここで、Wf:広角端における全系の焦点距離、α2f:後続レンズ群に含まれる正レンズ群のうち2番目にパワーの強いレンズ群の焦点距離、G1f:第1レンズ群の焦点距離、G2f:第2レンズ群の焦点距離)ズームレンズ系である。
また、本開示は、上記のズームレンズ系と、ズームレンズ系が形成する光学像を受光して電気的な画像信号に変換する撮像センサとを含むカメラ本体と接続可能なレンズマウント部とを備える、交換レンズ装置である。
また、本開示は、上記のズームレンズ系を含む交換レンズ装置と、交換レンズ装置とカメラマウント部を介して着脱可能に接続され、ズームレンズ系が形成する光学像を受光して、電気的な画像信号に変換する撮像センサを含むカメラ本体とを備えるカメラシステムである。
本開示を実施することにより、小型でありながら結像性能に優れたズームレンズ系、該ズームレンズ系を含む交換レンズ装置及びカメラシステムを実現できる。
図1は、実施の形態1(数値実施例1)に係るズームレンズ系の無限遠合焦状態を示すレンズ配置図である。 図2は、実施例1に係るズームレンズ系の無限遠合焦状態の縦収差図である。 図3は、実施例1に係るズームレンズ系の望遠端における、像ぶれ補正を行っていない基本状態及び像ぶれ補正状態での横収差図である。 図4は、実施の形態2(数値実施例2)に係るズームレンズ系の無限遠合焦状態を示すレンズ配置図である。 図5は、実施例2に係るズームレンズ系の無限遠合焦状態の縦収差図である。 図6は、実施例2に係るズームレンズ系の望遠端における、像ぶれ補正を行っていない基本状態及び像ぶれ補正状態での横収差図である。 図7は、実施の形態3(数値実施例3)に係るズームレンズ系の無限遠合焦状態を示すレンズ配置図である。 図8は、実施例3に係るズームレンズ系の無限遠合焦状態の縦収差図である。 図9は、実施例3に係るズームレンズ系の望遠端における、像ぶれ補正を行っていない基本状態及び像ぶれ補正状態での横収差図である。 図10は、実施の形態4(数値実施例4)に係るズームレンズ系の無限遠合焦状態を示すレンズ配置図である。 図11は、実施例4に係るズームレンズ系の無限遠合焦状態の縦収差図である。 図12は、実施例4に係るズームレンズ系の望遠端における、像ぶれ補正を行っていない基本状態及び像ぶれ補正状態での横収差図である。 図13は、実施の形態5(数値実施例5)に係るズームレンズ系の無限遠合焦状態を示すレンズ配置図である。 図14は、実施例5に係るズームレンズ系の無限遠合焦状態の縦収差図である。 図15は、実施例5に係るズームレンズ系の望遠端における、像ぶれ補正を行っていない基本状態及び像ぶれ補正状態での横収差図である。 図16は、実施の形態6(数値実施例6)に係るズームレンズ系の無限遠合焦状態を示すレンズ配置図である。 図17は、実施例6に係るズームレンズ系の無限遠合焦状態の縦収差図である。 図18は、実施例6に係るズームレンズ系の望遠端における、像ぶれ補正を行っていない基本状態及び像ぶれ補正状態での横収差図である。 図19は、実施の形態7に係るカメラシステムの概略構成図である。
図1、4、7、10、13、16は、それぞれ、実施の形態1、2、3、4、5、6に係るズームレンズ系のレンズ配置図であり、いずれも無限遠合焦状態にあるズームレンズ系を表している。(a)図は広角端(最短焦点距離状態:焦点距離fW)のレンズ構成、(b)図は、中間位置(中間焦点距離状態:焦点距離fM=√(fW*fT))のレンズ構成、(c)図は望遠端(最長焦点距離状態:焦点距離fT)のレンズ構成をそれぞれ表している。また、(a)図と(b)図との間に設けられた折れ線の矢印は、上から順に、広角端、中間位置、望遠端の各状態におけるレンズ群の位置を結んで得られる直線である。広角端と中間位置との間、中間位置と望遠端との間は、単純に直線で接続されているだけであり、実際の各レンズ群の動きとは異なる。更に各図において、レンズ群に付された矢印は、無限遠合焦状態から近接物体合焦状態へのフォーカシングを表す。すなわち、無限遠合焦状態から近接物体合焦状態へのフォーカシングの際の移動方向を示している。
また、図1、4、7、10、13、16において、特定の面に付されたアスタリスク*は、外面が非球面であることを示している。各レンズ群の符号に付された記号(+)及び記号(−)は、各レンズ群のパワーの符号に対応する。更に、最も右側に記載された直線は、像面Sの位置を表す。更に、第3レンズ群G3内には開口絞りAが設けられている。
実施の形態1〜6に係るズームレンズ系は、物体側から像側へと順に、正のパワーを有する第1レンズ群と、負のパワーを有する第2レンズ群と、少なくとも3つのレンズ群で構成された後続群を備える。
実施の形態1〜6に係るズームレンズ系は、光学系が振動した際の像ぶれを補正するために光軸と垂直方向に移動する、1枚のレンズ素子または複数枚のレンズ素子によって構成された像ぶれ補正レンズ群を有する。さらに、無限遠合焦状態から近接合焦状態へのフォーカシングに際して、光軸に沿って移動する、1枚のレンズ素子または複数枚のレンズ素子によって構成されたフォーカスレンズ群を有する。
(実施の形態1)
第1レンズ群G1は、物体側に凸面を向けた正メニスカス形状の第1レンズ素子L1からなる。
第2レンズ群G2は、物体側から像側へと順に、物体側に凸面を向けた負メニスカス形状の第2レンズ素子L2と、両凹形状の第3レンズ素子L3と、両凸形状の第4レンズ素子L4と、像側に凸面を向けた負メニスカス形状の第5レンズ素子L5からなる。第3レンズ素子L3の物体側と像側の面は非球面である。
第3レンズ群G3は、物体側から像側へと順に、開口絞りAと両凸形状の第6レンズ素子L6と、物体側に凸面を向けた正メニスカス形状の第7レンズ素子L7と、物体側に凸面を向けた負メニスカス形状の第8レンズ素子L8と、両凸形状の第9レンズ素子L9と、両凹形状の第10レンズ素子L10からなる。第7レンズ素子L7と第8レンズ素子L8は互いに接合されている。また、第7レンズ素子L7の物体側面及び第10レンズ素子L10の物体側と像側の面は非球面である。
第4レンズ群G4は、物体側から像側へと順に、両凸形状の第11レンズ素子L11と、物体側に凸面を向けた負メニスカス形状の第12レンズ素子L12からなる。第12レンズ素子L12の物体側と像側の面は非球面である。
第5レンズ群G5は、物体側に凸面を向けた負メニスカス形状の第13レンズ素子L13からなる。
第6レンズ群G6は、物体側から像側へと順に、両凹形状の第14レンズ素子L14と、物体側に凸面を向けた正メニスカス形状の第15レンズ素子L15からなる。第14レンズ素子L14と第15レンズ素子L15は互いに接合されている。
各レンズ群はズーミング時に広角端から望遠端にかけて、第1レンズ群G1群と第2レンズ群G2の間隔は広がり、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3の間隔は狭くなり、第3レンズ群G3と第4レンズ群G4の間隔は狭くなり、第4レンズ群G4と第5レンズ群G5の間隔は狭くなり、第5レンズ群G5と第6レンズ群G6の間隔は広がるように移動する。
また、無限遠合焦状態から近接合焦状態へのフォーカシングに際して、第5レンズ群G5が光軸に沿って像側へ移動する。さらに、レンズ系が振動した際の像ぶれを補正するために、第3レンズ群G3の一部である第10レンズ素子L10が像ぶれ補正レンズ群として光軸と垂直方向に移動する。
(実施の形態2)
第1レンズ群G1は、物体側から像側へと順に、物体側に凸面を向けた負メニスカス形状の第1レンズ素子L1と、物体側に凸面を向けた正メニスカス形状の第2レンズ素子L2からなる。第1レンズ素子L1と第2レンズ素子L2は互いに接合されている。
第2レンズ群G2は、物体側から像側へと順に、物体側に凸面を向けた負メニスカス形状の第3レンズ素子L3と、両凹形状の第4レンズ素子L4と、両凸形状の第5レンズ素子L5と、像側に凸面を向けた負メニスカス形状の第6レンズ素子L6からなる。第4レンズ素子L4の物体側と像側の面は非球面である。
第3レンズ群G3は、物体側から像側へと順に、開口絞りAと、両凸形状の第7レンズ素子L7と、物体側に凸面を向けた正メニスカス形状の第8レンズ素子L8と、物体側に凸面を向けた負メニスカス形状の第9レンズ素子L9と、両凸形状の第10レンズ素子L10と、両凹形状の第11レンズ素子L11からなる。第8レンズ素子L8と第9レンズ素子L9は互いに接合されており、また、第8レンズ素子L8の物体側の面及び第11レンズ素子L11の物体側と像側の面は非球面である。
第4レンズ群G4は、物体側から像側へと順に、両凸形状の第12レンズ素子L12と、物体側に凸面を向けた負メニスカス形状の第13レンズ素子L13からなる。第13レンズ素子L13の物体側と像側の面は非球面である。
第5レンズ群G5は、物体側に凸面を向けた負メニスカス形状の第14レンズ素子L14からなる。
第6レンズ群G6は、物体側から像側へと順に、両凹形状の第15レンズ素子L15と、物体側に凸面を向けた正メニスカス形状の第16レンズ素子L16からなる。第15レンズ素子L15と第16レンズ素子L16は互いに接合されている。
各レンズ群はズーミング時に広角端から望遠端にかけて、第1レンズ群G1群と第2レンズ群G2の間隔は広がり、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3の間隔は狭くなり、第3レンズ群G3と第4レンズ群G4の間隔は狭くなり、第4レンズ群G4と第5レンズ群G5の間隔は狭くなり、第5レンズ群G5と第6レンズ群G6の間隔は広がるように移動する。
また、無限遠合焦状態から近接合焦状態へのフォーカシングに際して、第5レンズ群G5が光軸に沿って像側へ移動する。さらに、光学系が振動した際の像ぶれを補正するために、第3レンズ群G3の一部である第11レンズ素子L11が像ぶれ補正レンズ群として光軸と垂直方向に移動する。
(実施の形態3)
第1レンズ群G1は、物体側に凸面を向けた正メニスカス形状の第1レンズ素子L1からなる。
第2レンズ群G2は、物体側から像側へと順に、物体側に凸面を向けた負メニスカス形状の第2レンズ素子L2と、両凹形状の第3レンズ素子L3と、両凸形状の第4レンズ素子L4と、両凸形状の第5レンズ素子L5と、像側に凸面を向けた負メニスカス形状の第6レンズ素子L6からなる。第3レンズ素子L3の物体側と像側の面は非球面である。
第3レンズ群G3は、物体側から像側へと順に、開口絞りAと両凸形状の第7レンズ素子L7と像側に凸面を向けた負メニスカス形状の第8レンズ素子L8と、両凸形状の第9レンズ素子L9と、両凹形状の第10レンズ素子L10と、物体側に凸面を向けた負メニスカス形状の第11レンズ素子L11と、物体側に凸面を向けた正メニスカス形状の第12レンズ素子L12からなる。第9レンズ素子L9と第10レンズ素子L10は互いに接合されている。第11レンズ素子L11と第12レンズ素子L12は互いに接合されている。また、第8レンズ素子L8の物体側と像側の面及び第9レンズ素子L9の物体側の面は非球面である。
第4レンズ群G4は、物体側に凸面を向けた負メニスカス形状の第13レンズ素子L13からなっている。
第5レンズ群G5は、両凸形状の第14レンズ素子L14からなる。第14レンズ素子L14の物体側と像側の面は非球面である。
第6レンズ群G6は、物体側に凸面を向けた負メニスカス形状の第15レンズ素子L15からなっている。
第7レンズ群G7は、物体側から像側へと順に、両凹形状の第16レンズ素子L16と、物体側に凸面を向けた正メニスカス形状の第17レンズ素子L17からなる。第16レンズ素子L16と第17レンズ素子L17は互いに接合されている。第16レンズ素子L16の物体側の面は非球面である。
各レンズ群はズーミング時に広角端から望遠端にかけて、第1レンズ群G1群と第2レンズ群G2の間隔は広がり、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3の間隔は狭くなり、第3レンズ群G3と第4レンズ群G4の間隔は狭くなり、第4レンズ群G4と第5レンズ群G5の間隔は広くなり、第5レンズ群G5と第6レンズ群G6の間隔は狭くなり、第6レンズ群G6と第7レンズ群G7は広がるように移動する。
また、無限遠合焦状態から近接合焦状態へのフォーカシングに際して、第4レンズ群G4と第6レンズ群G6が光軸に沿って移動する。さらに、光学系が振動した際の像ぶれを補正するために、第3レンズ群G3の一部である第8レンズ素子L8が像ぶれ補正レンズ群として光軸と垂直方向に移動する。
(実施の形態4)
第1レンズ群G1は、物体側に凸面を向けた正メニスカス形状の第1レンズ素子L1からなる。
第2レンズ群G2は、物体側から像側へと順に、物体側に凸面を向けた負メニスカス形状の第2レンズ素子L2と、両凹形状の第3レンズ素子L3と、両凸形状の第4レンズ素子L4と、像側に凸面を向けた負メニスカス形状の第5レンズ素子L5からなる。第2レンズ素子L2の物体側の面は非球面である。
第3レンズ群G3は、物体側から像側へと順に、両凸形状の第6レンズ素子L6と、開口絞りAと、物体側に凸面を向けた正メニスカス形状の第7レンズ素子L7と、物体側に凸面を向けた負メニスカス形状の第8レンズ素子L8と、両凸形状の第9レンズ素子L9と、両凹形状の第10レンズ素子L10からなる。第7レンズ素子L7と第8レンズ素子L8は互いに接合されている。また、第7レンズ素子L7の物体側の面及び第10レンズ素子L10の物体側及び像側の面は非球面である。
第4レンズ群G4は、物体側から像側へと順に、両凸形状の第11レンズ素子L11と、物体側に凸面を向けた負メニスカス形状の第12レンズ素子L12からなる。第12レンズ素子L12の物体側と像側の面は非球面である。
第5レンズ群G5は、物体側から像側へと順に、物体側に凸面を向けた負メニスカス形状の第13レンズ素子L13と、物体側に凸面を向けた負メニスカス形状の第14レンズ素子L14からなる。第13レンズ素子L13と第14レンズ素子L14は互いに接合されている。
第6レンズ群G6は、物体側から像側へと順に、物体側に凸面を向けた負のメニスカス形状の第15レンズ素子L15と、物体側に凸面を向けた正メニスカス形状の第16レンズ素子L16からなる。第15レンズ素子L15と第16レンズ素子L16は互いに接合されている。
各レンズ群はズーミング時に広角端から望遠端にかけて、第1レンズ群G1群と第2レンズ群G2の間隔は広がり、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3の間隔は狭くなり、第3レンズ群G3と第4レンズ群G4の間隔は狭くなり、第4レンズ群G4と第5レンズ群G5の間隔は狭くなり、第5レンズ群G5と第6レンズ群G6の間隔は広がるように移動する。
また、無限遠合焦状態から近接合焦状態へのフォーカシングに際して、第5レンズ群G5が光軸に沿って像側へ移動する。さらに、光学系が振動した際の像ぶれを補正するために、第3レンズ群G3の一部である第10レンズ素子L10が像ぶれ補正レンズ群として光軸と垂直方向に移動する。
(実施の形態5)
第1レンズ群G1は、物体側から像側へと順に、物体側に凸面を向けた負メニスカス形状の第1レンズ素子L1と、物体側に凸面を向けた正メニスカス形状の第2レンズ素子L2からなる。第1レンズ素子L1と第2レンズ素子L2は互いに接合されている。
第2レンズ群G2は、物体側から像側へと順に、物体側に凸面を向けた負メニスカス形状の第3レンズ素子L3と、両凹形状の第4レンズ素子L4と、両凸形状の第5レンズ素子L5と、両凸形状の第6レンズ素子L6と、像側に凸面を向けた負メニスカス形状の第7レンズ素子L7からなる。第4レンズ素子L4の物体側と像側の面は非球面である。
第3レンズ群G3は、物体側から像側へと順に、開口絞りAと、両凸形状の第8レンズ素子L8と、像側に凸面を向けた負メニスカス形状の第9レンズ素子L9と、両凸形状の第10レンズ素子L10と、両凹形状の第11レンズ素子L11からなる。第10レンズ素子L10と第11レンズ素子L11は互いに接合されている。また、第10レンズ素子L10の物体側の面は非球面である。
第4レンズ群G4は、物体側から像側へと順に、物体側に凸面を向けた負メニスカス形状の第12レンズ素子L12と、物体側に凸面を向けた正メニスカス形状の第13レンズ素子L13と、両凸形状の第14レンズ素子L14と、両凸形状の第15レンズ素子L15からなる。第12レンズ素子L12と第13レンズ素子L13は互いに接合されている。また、第14レンズ素子L14の物体側と像側の面と、第15レンズ素子L15の物体側と像側の面は非球面である。
第5レンズ群G5は、物体側に凸面を向けた負メニスカス形状の第16レンズ素子L16からなる。
第6レンズ群G6は、物体側から像側へと順に、両凹形状の第17レンズ素子L17と、両凸形状の第18レンズ素子L18からなる。第17レンズ素子L17と第18レンズ素子L18は互いに接合されている。
各レンズ群はズーミング時に広角端から望遠端にかけて、第1レンズ群G1群と第2レンズ群G2の間隔は広がり、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3の間隔は狭くなり、第3レンズ群G3と第4レンズ群G4の間隔は狭くなり、第4レンズ群G4と第5レンズ群G5の間隔は狭くなり、第5レンズ群G5と第6レンズ群G6の間隔は狭くなるように移動する。
また、無限遠合焦状態から近接合焦状態へのフォーカシングに際して、第5レンズ群G5が光軸に沿って移動する。さらに、光学系が振動した際の像ぶれを補正するために、第4レンズ群G4の一部である第14レンズ素子L14が像ぶれ補正レンズ群として光軸と垂直方向に移動する。
(実施の形態6)
第1レンズ群G1は、物体側に凸面を向けた正メニスカス形状の第1レンズ素子L1からなる。
第2レンズ群G2は、物体側から像側へと順に、物体側に凸面を向けた負メニスカス形状の第2レンズ素子L2と、両凹形状の第3レンズ素子L3と、物体側に凸面を向けた正メニスカス形状の第4レンズ素子L4と、両凸形状の第5レンズ素子L5と、両凸形状の第6レンズ素子L6と、像側に凸面を向けた負メニスカス形状の第7レンズ素子L7からなる。第4レンズ素子L4と第5レンズ素子L5は互いに接合されている。また、第3レンズ素子L3の物体側と像側の面は非球面である。
第3レンズ群G3は、物体側から像側へと順に、開口絞りAと、両凸形状の第8レンズ素子L8からなる。
第4レンズ群G4は、物体側から像側へと順に、両凹形状の第9レンズ素子L9と、両凸形状の第10レンズ素子L10と、両凹形状の第11レンズ素子L11と、物体側に凸面を向けた負メニスカス形状の第12レンズ素子L12と、物体側に凸面を向けた正メニスカス形状の第13レンズ素子L13と、両凸形状の第14レンズ素子L14と、両凸形状の第15レンズ素子L15からなる。第10レンズ素子L10と第11レンズ素子L11とが互いに接合されているとともに、第12レンズ素子L12と第13レンズ素子L13とが互いに接合されている。また、第10レンズ素子L10の物体側の面及び第14レンズ素子L14の物体側と像側の面、第15レンズ素子L15の物体側と像側の面は非球面である。
第5レンズ群G5は、物体側に凸面を向けた負メニスカス形状の第16レンズ素子L16からなる。
第6レンズ群G6は、物体側から像側へと順に、両凹形状の第17レンズ素子L17と、両凸形状の第18レンズ素子L18からなる。第17レンズ素子L17と第18レンズ素子L18とは互いに接合されている。
各レンズ群はズーミング時に広角端から望遠端にかけて、第1レンズ群G1群と第2レンズ群G2の間隔は広がり、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3の間隔は狭くなり、第3レンズ群G3と第4レンズ群G4の間隔は狭くなり、第4レンズ群G4と第5レンズ群G5の間隔は狭くなり、第5レンズ群G5と第6レンズ群G6の間隔は狭くなるように移動する。
また、無限遠合焦状態から近接合焦状態へのフォーカシングに際して、第5レンズ群G5が光軸に沿って移動する。さらに、光学系が振動した際の像ぶれを補正するために、第4レンズ群G4の一部である第14レンズ素子L14が像ぶれ補正レンズ群として光軸と垂直方向に移動する。
実施の形態1〜6では、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G1と第2レンズ群G2との間隔が広角端より望遠端で長く、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3との間隔が広角端より望遠端で短くなるように、各レンズ群が光軸に沿って物体側に移動し、開口絞りAは第3レンズ群G3と共に光軸に沿って移動する。
実施の形態1〜6に係るズームレンズ系のように、広角端から望遠端へのズーミング時には第1レンズ群G1が光軸に沿って移動することが好ましい。
第1レンズ群G1を可動群とすることにより、後続するレンズ群の光線高を小さくすることができる。これより後続するレンズ群の小径化を実現できる。さらには、インナーフォーカス方式を採用する光学系において、フォーカスレンズ群の小径化と軽量化を可能にする。
また、広角端から望遠端へのズーミング時に、第2レンズ群G2が光軸に沿って移動することが好ましい。広角端から望遠端へのズーミング時に第2レンズ群G2を像面に対して移動させることで、ズーム全域で像面湾曲を補正でき、結像性能を向上することができる。
また、広角端から望遠端へのズーミング時に、第3レンズ群G3が光軸に沿って移動することが好ましい。第3レンズ群G3をズームレンズ群として変倍に寄与させることで、ズームレンズ系の小型化を図りつつ、結像性能を向上することができる。
また、広角端から望遠端へのズーミング時に、第2レンズ群G2よりも像側にある後続レンズ群が光軸に沿って移動することが好ましい。この後続レンズ群を像面に対して可動群とすることにより、ズームレンズ系の小型化を図りつつ、ズーム倍率を確保しながら結像性能を向上させことができる。
また、広角端から望遠端へのズーミング時に、後続レンズ群のうち最も像側に位置する最像側レンズ群が光軸に沿って移動することが好ましい。この最像側レンズ群を像面に対して可動群とすることにより、ズームレンズ系の小型化を図りつつ、ズーム倍率を確保しながら結像性能を向上させことができる。
実施の形態1〜6に係るズームレンズ系では、無限遠合焦状態から近接合焦状態へのフォーカシングに際して、2枚以下のレンズ素子で構成されたフォーカスレンズ群が光軸に沿って移動する。フォーカスレンズ群を2枚以下のレンズ素子で構成することにより、フォーカスレンズ群の重量を軽量化することができる。
さらにフォーカスレンズ群は、単レンズ素子で構成されていることが望ましい。この場合、軽量なフォーカスレンズ群でフォーカシングの高速化が実現できる。
実施の形態3に係るズームレンズ系では、無限遠合焦状態から近接合焦状態へのフォーカシングに際して、2つのフォーカスレンズ群が光軸に沿って移動する。2つ以上のレンズ群をフォーカスレンズ群として移動させることにより、近接合焦状態での光学性能を良好に保つことが可能となる。
実施の形態1〜6に係るズームレンズ系では、光学系が振動した際の像ぶれを補正するために、開口絞りAよりも像側に配置されたレンズ群、またはレンズ群の一部のレンズ素子を光軸と垂直方向に移動させる。像ぶれ補正を開口絞りAより像側の像ぶれ補正レンズ群で行うことにより、像ぶれ補正レンズ群のレンズ径を小型化できる。また、像ぶれ補正レンズ群を単レンズで構成すると、像ぶれ補正機構の構成を簡略化でき鏡筒の小型化に寄与する。
さらには、像ぶれ補正レンズ群よりも像側に一つ以上の正のパワーを有する後続群を配置することで、像ぶれ補正時の光学性能を良好に保つことができる。
また、各実施の形態に係るズームレンズ系では、第1レンズ群G1は、正のパワーを有するレンズ素子を含む2枚以下のレンズ素子により構成されている。第1レンズ群G1のレンズ素子を2枚以下で構成することにより、光学系の全長の短縮が可能となる。
さらには、第1レンズ群G1を正のパワーを有するレンズ素子1枚で構成することで、光学全長の短縮効果をより一層高めることが可能となる。
実施の形態1から6に係るズームレンズ系のように、第2レンズ群G2は4枚以上のレンズ素子で構成されている。第2群を4枚以上のレンズ素子で構成することで、望遠端における球面収差を良好に補正することができる。さらに、望遠端で大口径を確保するためには、開口絞りAを広角端よりも望遠端側で広く開ける必要があるが、その結果として望遠端の球面収差が多く発生し光学性能に悪い影響を及ぼす。しかし、第2レンズ群G2は4枚以上のレンズ素子を配置することによって、望遠端で発生する球面収差を十分に補正することが可能となる。
また、第2レンズ群G2は、物体側から像側へと順に負のパワーを有するレンズ素子2枚と正のパワーを有するレンズ素子1枚を含む構成となっているが、これはズーム全域での像面湾曲を補正し光学性能を向上させる効果を持つ。
開口絞りAを有する第3レンズ群G3は、両凸形状のレンズ素子を少なくとも1枚以上含む構成となっている。これにより、軸上光束が広がる開口絞りA付近にて球面収差を効果的に補正することができる。
さらに、実施の形態1から6に係るズームレンズ系の最も像側の最像側レンズ素子は、正のパワーを有することで、撮像面に配置された撮像素子に入射する光線の入射角度を緩くすることが可能となり、結像性能が向上する。また、最物体側レンズ素子は、物体側に凸面を有することが望ましい。これにより、撮像素子に入射する光線の入射角を浅くでき、歪曲収差の発生を抑えることができる。
以下、例えば実施の形態1から6に係るズームレンズ系のごときズームレンズ系が満足することが好ましい条件を説明する。なお、実施の形態1から6に係るズームレンズ系に対して、複数の好ましい条件が規定されるが、これら複数の条件全てを満足するズームレンズ系の構成が最も望ましい。しかしながら、個別の条件を満足することにより、それぞれ対応する効果を奏するズームレンズ系を得ることも可能である。
実施の形態1から6に係るズームレンズ系は、以下の条件(1)を満足することが好ましい。
0.1 < α2f/Wf < 4.0 ・・・(1)
ここで、
Wf:広角端焦点距離
α2f:α2の焦点距離
である。
条件(1)は、後続レンズ群に含まれる正レンズ群のうち、2番目にレンズパワーの強い正レンズ群の焦点距離を規定する。実施の形態1から6に係るズームレンズ系において条件(1)が満たされる場合、光学性能を良好に保ちながら、光学全長の短縮化が可能となる。
条件(1)の上限を超えると、後続レンズ群を構成する正レンズ群のレンズパワーが弱くなり、その結果として光学全長が大きくなるため、小型化を目指す上で好ましくない。
一方、条件(1)の下限を下回ると、光学系全体の中で後続レンズ群を構成する正レンズ群のレンズパワーが強くなり諸収差を補正できず、高い光学性能を維持することが困難となる。
上記条件(1)に加えて、実施の形態1から6に係るズームレンズ系が、以下の条件(1)’及び(1)’’の少なくとも一方を満足する場合、上述の効果が更に顕著に発揮される。
0.5 < α2f/Wf ・・・(1)’
α2f/Wf < 3.5 ・・・(1)’’
条件(1)’、(1)’’に加えて、実施の形態1〜6に係るズームレンズ系が、以下の条件(1)’’’及び(1)’’’’の少なくとも一方を満足する場合、上述の有利な効果が更に顕著に発揮される。
1.0 < α2f/Wf ・・・(1)’’’
α2f/Wf < 3.0 ・・・(1)’’’’
実施の形態1から6に係るズームレンズ系は、以下の条件(2)を満足することが好ましい。
2.7 < G1f/Wf < 14.0 ・・・(2)
ここで、
G1f:第1群の焦点距離
である。
条件(2)は、第1レンズ群の焦点距離を規定している。条件(2)が満たされる場合、第1レンズ群で入射光線を収斂させて第2レンズ群に入射させる際、第2レンズ群の有効径を小さくでき、全系の小型化が可能となる。条件式(2)の上限値を越えると、第1レンズ群のレンズパワーが弱くなり、第2レンズ群に入射する収斂度合いが少なくなり、第2レンズ群の有効径が大きくなり小型化が困難となる。一方、条件式(2)の下限を下回ると、第1レンズ群で発生する収差を2枚以下のレンズ素子で良好に補正することが困難となり、第1レンズ群を構成するレンズ素子を増やすことになる。その結果として、光学全長が長くなるため小型化には向かない。
上記条件(2)に加えて、実施の形態1から6に係るズームレンズ系が、以下の条件(2)’及び(2)’’の少なくとも一方を満足する場合、上述の効果が更に発揮される。
3.0 < G1f/Wf ・・・(2)’
G1f/Wf < 10.0 ・・・(2)’’
さらに、上記条件(2)’及び(2)’’に加えて、実施の形態1から6に係るズームレンズ系が、以下の条件(2)’’’及び(2)’’’’の少なくとも一方を満足する場合、上述の効果が更に顕著に発揮される。
3.3 < G1f/Wf ・・・(2)’’’
G1f/Wf < 7.0 ・・・(2)’’’’
実施の形態1から6に係るズームレンズ系は、以下の条件(3)を満足することが好ましい。
0.1 < G1D/Wf < 1.0 ・・・(3)
ここで、
G1D:第1レンズ群G1の光軸上厚み
である。
条件式(3)は、第1レンズ群のレンズの光軸上の厚みを規定している。条件式(3)が満たされる場合、第1レンズ群を小型に維持しながら光学性能を良好に補正できる。条件式(3)の上限値を越えると、第1レンズ群が2枚以下で構成される場合には、第1レンズ群を通過する入射光の光路長が長く色収差を悪化させることになるために適切ではない。一方、条件式(3)の下限値を下回ると、適切なレンズパワーを有するレンズ素子で第1レンズ群を構成することが困難となり、第2レンズ群の有効径を拡大させ鏡筒径の大型化を伴うため好ましくない。
上記条件(3)に加えて、実施の形態1から6に係るズームレンズ系が、以下の条件(3)’及び(3)’’の少なくとも一方を満足する場合、上述の効果が更に顕著に発揮される。
0.2 < G1D/Wf ・・・(3)’
G1D/Wf < 0.5 ・・・(3)’’
実施の形態1から6に係るズームレンズ系は、以下の条件(4)を満足することが好ましい。
0.5 < |G2f/Wf| < 1.5 ・・・(4)
ここで、
G2f:第2レンズ群G2の焦点距離
である。
条件式(4)は、第2レンズ群の焦点距離を規定している。条件式(4)が満たされる場合、第1レンズ群を小型に維持しながら光学性能を良好に補正が可能となる。条件式(4)の上限値を越えると、第1レンズ群に入射する光線位置が高くなり、十分な周辺光量比を確保できない。一方、条件式(4)の下限値を下回ると、第2レンズ群のレンズパワーが強くなり収差補正が困難となる。
上記条件(4)に加えて、実施の形態1から6に係るズームレンズ系が、以下の条件(4)’及び(4)’’の少なくとも一方を満足する場合、上述の効果が更に顕著に発揮される。
0.8 < |G2f/Wf| ・・・(4)’
|G2f/Wf| < 1.2 ・・・(4)’’
実施の形態1から6に係るズームレンズ系は、以下の条件(5)を満足することが好ましい。
2.0 < |G1f/G2f| < 8.0 ・・・(5)
条件式(5)は、第1レンズ群と第2レンズ群の焦点距離の比を規定している。条件式(5)が満たされる場合、第1レンズ群と第2レンズ群を小径に維持しながら、光学性能を良好な状態に保つことが可能となる。条件式(5)の上限値を越えると、第1レンズ群に入射する光線位置が高くなり、十分な周辺光量比を確保することが困難となる。一方、条件式(5)の下限値を下回ると、2枚以下のレンズ素子で構成される小型な光学系では収差補正が困難となり、良好な光学性能を維持することができないため好ましくない。
上記条件(5)に加えて、実施の形態1から6に係るズームレンズ系が、以下の条件(5)’及び(5)’’の少なくとも一方を満足する場合、上述の効果が更に顕著に発揮される。
3.5 < |G1f/G2f| ・・・(5)’
|G1f/G2f| < 7.0 ・・・(5)’’
実施の形態1から6に係るズームレンズ系は、以下の条件(6)を満足することが好ましい。
0.02 < G2LD/Wf < 1.0 ・・・(6)
ここで、
G2LD:第2レンズ群を構成するレンズ素子で最も薄いものの厚み
条件式(6)は、第2レンズ群を構成するレンズ素子の中でもっとも薄いレンズ素子の厚みを規定している。条件式(6)が満たされる場合、第2レンズ群の厚みを薄くし、コンパクトな光学系を維持しながら光学性能を良好に保つことができる。条件式(6)の上限値を越えると、特に広角端において軸外光線の倍率色収差が多く発生し、良好な光学性能を確保することが困難となる。一方、条件式(6)の下限値を下回ると、周辺画角における像面湾曲の発生が顕著となる。
上記条件(6)に加えて、実施の形態1から6に係るズームレンズ系が、以下の条件(6)’及び(6)’’の少なくとも一方を満足する場合、上述の効果が更に顕著に発揮される。
0.03 < G2LD/Wf ・・・(6)’
G2LD/Wf < 0.07 ・・・(6)’’
なお、実施の形態1から6に係るズームレンズ系の各レンズ群は、入射光線を屈折により変更させる屈折型レンズ素子(つまり、異なる屈折率を有する媒質同士の界面で偏向が行われるタイプのレンズ)のみで構成しても良い。
あるいは、各レンズ群は、回折作用により入射光線を偏向させる回折型レンズ素子、回折作用と屈折作用との組み合わせで入射光線を偏向させる屈折・回折ハイブリッド型レンズ素子、入射光線を媒質内の屈折率分布により偏向させる屈折率分布型レンズ素子等のいずれか1種類または複数種類の組み合わせによって構成しても良い。
(実施の形態7)
図19は、実施の形態7に係るレンズ交換式のデジタルカメラシステムの概略構成図である。本実施の形態に係るデジタルカメラシステム100(以下、単に「カメラシステム」という)は、カメラ本体101と、カメラ本体101に着脱自在に接続される交換レンズ装置201とを備える。
カメラ本体101は、交換レンズ装置201のズームレンズ系202によって形成される光学像を受光して、電気的な画像信号に変換する撮像素子102と、撮像素子102によって変換された画像信号を表示する液晶モニタ103と、カメラマウント部104とを含む。
一方、交換レンズ装置201は、上記の実施の形態1〜6のいずれかに係るズームレンズ系202と、ズームレンズ系202を保持する鏡筒と、カメラ本体のカメラマウント部104に接続されるレンズマウント部204とを含む。
カメラマウント部104及びレンズマウント部204は、物理的な接続のみならず、カメラ本体101の内部のコントローラ(図示せず)と交換レンズ装置201内のコントローラ(図示せず)とを電気的に接続し、相互の信号のやり取りを可能とするインターフェースとしても機能する。
実施の形態7では、実施の形態1〜6のいずれかに係るズームレンズ系202を用いている。したがって、コンパクトで結像性能に優れた交換レンズ装置を低コストで実現することができる。また、本実施の形態に係るカメラシステム100全体の小型化及び低コスト化も達成できる。
以下、上記の実施の形態1から6に係るズームレンズ系を具体的に実施した数値実施例を説明する。後述するように、数値実施例1、2、3、4,5,6は、それぞれ実施の形態1、2、3、4,5,6に対応する。
なお、各数値実施例において、各表における長さの単位はすべて「mm」であり、画角の単位はすべて「°」である。
また、各数値実施例において、rは曲率半径、dは面間隔、ndはd線に対する屈折率、vdはd線に対するアッベ数である。
また、各数値実施例において、*印を付した面は非球面であり、非球面形状は次式で定義している。
Figure 2015146067
ここで、
Z:光軸からの高さがhの非球面上の点から、非球面頂点の接平面までの距離、
h:光軸からの高さ、
r:頂点曲率半径、
κ:円錐定数、
An:n次の非球面係数
である。
図2、5、8、11、14、17は、それぞれ数値実施例1、2、3、4、5、6に係るズームレンズ系の無限遠合焦状態の縦収差図である。
各縦収差図において、(a)図は広角端、(b)図は中間位置、(c)図は望遠端における各収差を表す。各縦収差図は、左側から順に、球面収差(SA(mm))、非点収差(AST(mm))、歪曲収差(DIS(%))を示す。球面収差図において、縦軸はFナンバー(図中、Fで示す)を表し、実線はd線(d−line)、短破線はF線(F−line)、長破線はC線(C−line)の特性である。
非点収差図において、縦軸は像高(図中、Hで示す)を表し、実線はサジタル平面(図中、sで示す)、破線はメリディオナル平面(図中、mで示す)の特性である。歪曲収差図において、縦軸は像高(図中、Hで示す)を表す。
図3、6、9、12、15、18は、それぞれ数値実施例1、2、3、4、5,6に係るズームレンズ系の像ぶれ補正を行っていない基本状態及び像ぶれ補正状態での横収差図である。
各横収差図において、上段3つの収差図は、望遠端における像ぶれ補正を行っていない基本状態、下段3つの収差図は、像ぶれ補正レンズ群を光軸と垂直な方向に所定量移動させた望遠端における像ぶれ補正状態にそれぞれ対応する。
基本状態の各横収差図のうち、上段は最大像高の70%の像点における横収差、中段は軸上像点における横収差、下段は最大像高の−70%の像点における横収差に、それぞれ対応する。
像ぶれ補正状態の各横収差図のうち、上段は最大像高の70%の像点における横収差、中段は軸上像点における横収差、下段は最大像高の−70%の像点における横収差に、それぞれ対応する。
また、各横収差図において、横軸は瞳面上での主光線からの距離を表し、実線はd線(d−line)、短破線はF線(F−line)、長破線はC線(C−line)の特性である。なお各横収差図において、メリディオナル平面を、第1レンズ群G1の光軸を含む平面としている。
各数値実施例のズームレンズ系の像ぶれ補正状態において、望遠端における、像ぶれ補正サブレンズ群の光軸と垂直な方向への移動量(YT(mm))は、以下の表1に示す通りである。
像ぶれ補正角は、0.3°である。すなわち、以下の表1に示す像ぶれ補正サブレンズ群の移動量は、ズームレンズ系の光軸が0.3°傾いた時の像偏心量と等しい。
(像ぶれ補正サブレンズ群の移動量)
Figure 2015146067
(数値実施例1)
数値実施例1のズームレンズ系は、実施の形態1(図1)に対応する。ズームレンズ系の面データを表2に、非球面データを表3に、レンズ系の各種データを表4に、単レンズデータを表5に、ズームレンズ群データを表6に、ズームレンズ群倍率を表7に示す。
(面データ)
Figure 2015146067
(非球面データ)
Figure 2015146067
(レンズ系の各種データ)
Figure 2015146067
(単レンズデータ)
Figure 2015146067
(ズームレンズ群データ)
Figure 2015146067
(ズームレンズ群倍率)
Figure 2015146067
(数値実施例2)
数値実施例2のズームレンズ系は、実施の形態2(図4)に対応する。
ズームレンズ系の面データを表8に、非球面データを表9に、レンズ系の各種データを表10に、単レンズデータを表11に、ズームレンズ群データを表12に、ズームレンズ群倍率を表13に示す。
(面データ)
Figure 2015146067
(非球面データ)
Figure 2015146067
(レンズ系の各種データ)
Figure 2015146067
(単レンズデータ)
Figure 2015146067
(ズームレンズ群データ)
Figure 2015146067
(ズームレンズ群倍率)
Figure 2015146067
(数値実施例3)
数値実施例3のズームレンズ系は、実施の形態3(図7)に対応する。
ズームレンズ系の面データを表14に、非球面データを表15に、レンズ系の各種データを表16に、単レンズデータを表17に、ズームレンズ群データを表18に、ズームレンズ群倍率を表19に示す。
(面データ)
Figure 2015146067
(非球面データ)
Figure 2015146067
(レンズ系の各種データ)
Figure 2015146067
(単レンズデータ)
Figure 2015146067
(ズームレンズ群データ)
Figure 2015146067
(ズームレンズ群倍率)
Figure 2015146067
(数値実施例4)
数値実施例4のズームレンズ系は、実施の形態4(図10)に対応する。
ズームレンズ系の面データを表20に、非球面データを表21に、各種データを表22に、単レンズデータを表23に、ズームレンズ群データを表24に、ズームレンズ群倍率を表25に示す。
(面データ)
Figure 2015146067
(非球面データ)
Figure 2015146067
(レンズ系の各種データ)
Figure 2015146067
(単レンズデータ)
Figure 2015146067
(ズームレンズ群データ)
Figure 2015146067
(ズームレンズ群倍率)
Figure 2015146067
(数値実施例5)
数値実施例5のズームレンズ系は、実施の形態5(図13)に対応する。
ズームレンズ系の面データを表26に、非球面データを表27に、レンズ系の各種データを表28に、単レンズデータを表29に、ズームレンズ群データを表30に、ズームレンズ群倍率を表31に示す。
(面データ)
Figure 2015146067
(非球面データ)
Figure 2015146067
(レンズ系の各種データ)
Figure 2015146067
(単レンズデータ)
Figure 2015146067
(ズームレンズ群データ)
Figure 2015146067
(ズームレンズ群倍率)
Figure 2015146067
(数値実施例6)
数値実施例6のズームレンズ系は、実施の形態6(図16)に対応する。
ズームレンズ系の面データを表32に、非球面データを表33に、レンズ系の各種データを表34に、単レンズデータを表35に、ズームレンズ群データを表36に、ズームレンズ群倍率を表37に示す。
(面データ)
Figure 2015146067
(非球面データ)
Figure 2015146067
(レンズ系の各種データ)
Figure 2015146067
(単レンズデータ)
Figure 2015146067
(ズームレンズ群データ)
Figure 2015146067
(ズームレンズ群倍率)
Figure 2015146067
以下の表38に、各数値実施例に係るズームレンズ系について求めた各条件式の対応値を示す。
(条件式の対応値)
Figure 2015146067
本発明に係るズームレンズ系は、デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ、携帯電話機器のカメラ、PDA(Personal Digital Assistance)のカメラ、監視システムにおける監視カメラ、Webカメラ、車載カメラ等に適用可能であり、特にデジタルスチルカメラシステム、デジタルビデオカメラシステムといった高画質が要求される撮影光学系に好適である。
100 カメラシステム
101 カメラ本体
102 撮像素子
104 カメラマウント部
201 交換レンズ装置
202 ズームレンズ系
204 レンズマウント部

Claims (15)

  1. 物体側から像側へと順に、
    2枚以下のレンズ素子で構成される、正のパワーを有する第1レンズ群と、
    4枚以上のレンズ素子で構成される、負のパワーを有する第2レンズ群と、
    第3レンズ群を含む少なくとも3つのレンズ群で構成される後続レンズ群とからなり、
    前記後続レンズ群には2つ以上の正レンズ群を含み、
    前記第1レンズ群及び前記第2レンズ群は広角端から望遠端へのズーミング時に像に対して移動し、
    無限遠合焦状態から近接物体合焦状態へのフォーカシングの際に、第3レンズ群と像面の間に配置されたレンズ群をフォーカスレンズ群として光軸に沿って移動し、
    以下の条件式(1)、(2)を同時に満足する、ズームレンズ系:
    0.1 < α2f/W < 4.0 ・・・(1)
    2.7 < G1f/Wf < 14.0 ・・・(2)
    ここで、
    Wf:広角端における全系の焦点距離
    α2f:後続レンズ群に含まれる正レンズ群のうち2番目にパワーの強いレンズ群の焦点距離
    G1f:第1レンズ群の焦点距離
    である。
  2. 前記後続レンズ群は、該後続レンズ群のいずれか、または、いずれかの後続レンズ群の一部を光軸に対して垂直方向に移動し、像ぶれを光学的に補正する像ぶれ補正レンズ群を有する、
    請求項1に記載のズームレンズ系。
  3. 前記像ぶれ補正レンズ群は、1枚のレンズ素子で構成される、
    請求項2に記載のズームレンズ系。
  4. 前記フォーカスレンズ群は2枚以下のレンズ素子で構成される、
    請求項1から3に記載のズームレンズ系。
  5. 前記後続レンズ群のうち最も像側に配置されたレンズ素子は正のパワーを有する、
    請求項1から4に記載のズームレンズ系。
  6. 前記後続レンズ群のうち最も物体側に配置されたレンズ素子は、物体側に凸面を有する、
    請求項1から5に記載のズームレンズ系。
  7. 前記第3レンズ群は、開口絞りを有する、
    請求項1から6に記載のズームレンズ系。
  8. 前記第3レンズ群は、広角端から望遠端へのズーミング時に像面に対して移動する、
    請求項1から7に記載のズームレンズ系。
  9. 前記後続レンズ群は、広角端から望遠端へのズーミング時に像面に対して移動する、
    請求項1から8に記載のズームレンズ系。
  10. 以下の条件式(3)を満足する、請求項1から9に記載のズームレンズ系:
    0.1 < G1D/Wf < 1.0 ・・・(3)
    ここで、
    G1D:第1レンズ群G1の光軸上のレンズの厚み
    である。
  11. 以下の条件式(4)を満足する、請求項1から10に記載のズームレンズ系:
    0.5 < |G2f/Wf| < 1.5 ・・・(4)
    ここで、
    G2f:第2レンズ群G2の焦点距離
    である。
  12. 以下の条件式(5)を満足する、請求項1から11に記載のズームレンズ系:
    2.0 < |G1f/G2f| < 8.0 ・・・(5)
    である。
  13. 前記第2群を構成する4枚以上のレンズ素子は以下の条件式(6)を満足する、請求項1から12に記載のズームレンズ系:
    0.02 < G2LD/Wf < 1.0 ・・・(6)
    ここで、
    G2LD:第2レンズ群G2を構成するレンズ素子の内、最も薄いレンズ素子の厚み
    である。
  14. ズームレンズ系と、
    前記ズームレンズ系が形成する光学像を受光して、電気的な画像信号に変換する撮像センサを含むカメラ本体と接続可能なレンズマウント部と、を備える交換レンズ装置において、
    前記ズームレンズ系は、
    物体側から像側へと順に、
    2枚以下のレンズ素子で構成される、正のパワーを有する第1レンズ群と、
    4枚以上のレンズ素子で構成される、負のパワーを有する第2レンズ群と、
    第3レンズ群を含む少なくとも3つのレンズ群で構成される後続レンズ群とからなり、
    前記後続レンズ群には2つ以上の正レンズ群を含み、
    前記第1レンズ群及び前記第2レンズ群は広角端から望遠端へのズーミング時に像に対して移動し、
    無限遠合焦状態から近接物体合焦状態へのフォーカシングの際に、第3レンズ群と像面の間に配置されたレンズ群をフォーカスレンズ群として光軸に沿って移動し、
    以下の条件式(1)、(2)を同時に満足する、交換レンズ装置。
    0.1 < α2f/Wf < 4.0 ・・・(1)
    2.7 < G1f/Wf < 14.0 ・・・(2)
    ここで、
    Wf:広角端における全系の焦点距離
    α2f:後続レンズ群に含まれる正レンズ群のうち2番目にパワーの強いレンズ群の焦点距離
    G1f:第1レンズ群の焦点距離
    である。
  15. 交換レンズ装置と、
    前記交換レンズ装置とカメラマウント部を介して着脱可能に接続され、前記ズームレンズ系が形成する光学像を受光して、電気的な画像信号に変換する撮像センサを含むカメラ本体と、を備えるカメラシステムにおいて、前記交換レンズ装置は、
    ズームレンズ系と、
    前記ズームレンズ系が形成する光学像を受光して、電気的な画像信号に変換する撮像センサを含むカメラ本体と接続可能なレンズマウント部と、を備え、
    前記ズームレンズ系は、
    物体側から像側へと順に、
    2枚以下のレンズ素子で構成される、正のパワーを有する第1レンズ群と、
    4枚以上のレンズ素子で構成される、負のパワーを有する第2レンズ群と、
    第3レンズ群を含む少なくとも3つのレンズ群で構成される後続レンズ群とからなり、
    前記後続レンズ群には2つ以上の正レンズ群を含み、
    前記第1レンズ群及び前記第2レンズ群は広角端から望遠端へのズーミング時に像に対して移動し、
    無限遠合焦状態から近接物体合焦状態へのフォーカシングの際に、第3レンズ群と像面の間に配置されたレンズ群をフォーカスレンズ群として光軸に沿って移動し、
    以下の条件式(1)、(2)を同時に満足する、
    カメラシステム。
    0.1 < α2f/Wf < 4.0 ・・・(1)
    2.7 < G1f/Wf < 14.0 ・・・(2)
    ここで、
    Wf:広角端における全系の焦点距離
    α2f:後続レンズ群に含まれる正レンズ群のうち2番目にパワーの強いレンズ群の焦点距離
    G1f:第1レンズ群の焦点距離
    である。
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