WO2017170047A1 - ズームレンズおよび撮像装置 - Google Patents

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WO2017170047A1
WO2017170047A1 PCT/JP2017/011478 JP2017011478W WO2017170047A1 WO 2017170047 A1 WO2017170047 A1 WO 2017170047A1 JP 2017011478 W JP2017011478 W JP 2017011478W WO 2017170047 A1 WO2017170047 A1 WO 2017170047A1
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zoom lens
zoom
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大田 基在
琢也 田中
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富士フイルム株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a zoom lens suitable for an electronic camera such as a digital camera, a video camera, a broadcast camera, a movie camera, a surveillance camera, and an image pickup apparatus including the zoom lens.
  • zoom lenses used in electronic cameras such as digital cameras, video cameras, broadcast cameras, movie cameras, surveillance cameras, etc.
  • zoom lenses described in Patent Documents 1 to 4 have been proposed.
  • Example 6 of Patent Document 1 Example 6 of Patent Document 2, Example 4 of Patent Document 3, and Example 6 of Patent Document 4, all of them are subjected to zooming in order from the object side.
  • a first lens group having a positive refractive power fixed with respect to the image surface at least two moving lens groups including a second lens group having a negative refractive power, and a lens disposed closest to the image side upon zooming.
  • the lenses of Examples 1 and 3 of Patent Document 1 cannot sufficiently achieve both reduction of the spherical aberration on the telephoto side and reduction of the fluctuation of the curvature of field at the time of zooming. It cannot be said that the amount of spherical aberration at the telephoto end is sufficiently small.
  • the lens of Example 6 of Patent Document 2 and the lens of Example 4 of Patent Document 3 cannot sufficiently achieve both reduction of the spherical aberration on the telephoto side and reduction of fluctuation of the field curvature at the time of zooming. .
  • the lens of Example 6 of Patent Document 4 is not high magnification.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a high-performance zoom lens with high magnification and excellent correction of various aberrations, and an imaging device including the zoom lens. .
  • the zoom lens of the present invention has, in order from the object side, a first lens group having a positive refractive power that is fixed with respect to the image plane at the time of zooming, and a negative refractive power adjacent to the first lens group.
  • a first lens group having a positive refractive power that is fixed with respect to the image plane at the time of zooming, and a negative refractive power adjacent to the first lens group.
  • the final lens group is substantially fixed, and the first lens group includes a first negative lens having a concave surface facing the image side, a second negative lens, and a third lens.
  • L1ar radius of curvature of the image side surface of the first negative lens
  • L1bf radius of curvature of the object side surface of the second negative lens
  • d2 distance between the first negative lens and the second negative lens tt1: light of the first lens group
  • Length on axis f1 Focal length at d line of first lens group
  • f2 Focal length at d line of second lens group
  • conditional expressions (1-1), (2-1), (3-1), and / or (3-2) are satisfied. ⁇ 0.41 ⁇ (L1ar + L1bf) / (L1ar ⁇ L1bf) ⁇ 0.04 (1-1) 0.06 ⁇ d2 / tt1 ⁇ 0.12 (2-1) -5.5 ⁇ f1 / f2 ⁇ -3 (3-1) -4.6 ⁇ f1 / f2 ⁇ -3.5 (3-2)
  • the first lens group includes, in order from the object side, the first lens group having a negative refractive power that is fixed with respect to the image plane at the time of focusing, and the optical axis at the time of focusing.
  • the group consists essentially of three lenses.
  • the first lens group is substantially composed of the 1a lens group, the 1b lens group, and the 1c lens group, it is preferable to satisfy the following conditional expression (4). It is more preferable to satisfy 4-1). ⁇ 0.65 ⁇ f1 / f1a ⁇ 0.5 (4) ⁇ 0.63 ⁇ f1 / f1a ⁇ 0.52 (4-1)
  • f1 Focal length of the first lens group at the d-line
  • f1a The focal length of the first lens group at the d-line.
  • the first lens group is substantially composed of the 1a lens group, the 1b lens group, and the 1c lens group
  • the following conditional expression (5) is satisfied. It is more preferable that the formula (5-1) is satisfied. ⁇ 0.4 ⁇ f1 / f1ab ⁇ 0.2 (5) ⁇ 0.36 ⁇ f1 / f1ab ⁇ 0.21 (5-1)
  • f1 Focal length at the d-line of the first lens group
  • f1ab Combined focal length at the d-line of the 1a lens group and the 1b lens group.
  • the first lens group is substantially composed of the 1a lens group, the 1b lens group, and the 1c lens group
  • the following conditional expression (6) is satisfied. It is more preferable that the formula (6-1) is satisfied.
  • f1c_ ⁇ d_ave The average value of the Abbe number with respect to the d-line of the positive lens included in the first c lens group.
  • the first lens group is substantially composed of the 1a lens group, the 1b lens group, and the 1c lens group
  • the following conditional expression (7) is satisfied. It is more preferable that the formula (7-1) is satisfied. 0.95 ⁇ f1 / f1c ⁇ 1.15 (7) 1 ⁇ f1 / f1c ⁇ 1.1 (7-1)
  • f1 Focal length at the d-line of the first lens group
  • f1c Focal length at the d-line of the first c lens group.
  • conditional expression (8) is satisfied, and it is more preferable that the following conditional expression (8-1) is satisfied.
  • conditional expression (8-1) is satisfied.
  • L1avd Abbe number with respect to d-line of the first negative lens
  • L1b ⁇ d Abbe number with respect to d-line of the second negative lens
  • L1c ⁇ d Abbe number with respect to d-line of the third positive lens.
  • conditional expression (9) is satisfied, and it is more preferable that the following conditional expression (9-1) is satisfied. ⁇ 0.3 ⁇ (L1br ⁇ L1cf) / (L1br + L1cf) ⁇ 0.5 (9) ⁇ 0.06 ⁇ (L1br ⁇ L1cf) / (L1br + L1cf) ⁇ 0.35 (9-1)
  • L1br radius of curvature of the image-side surface of the second negative lens
  • L1cf radius of curvature of the object-side surface of the third positive lens
  • the zoom lens according to the present invention includes, in order from the object side, a first lens group having a positive refractive power that is fixed with respect to the image plane at the time of zooming, and a negative refractive power that moves at the time of zooming.
  • a second lens group having positive refractive power that moves during zooming, a fourth lens group having positive refractive power that moves during zooming, and during zooming And a fifth lens group having a positive refractive power fixed to the image plane.
  • a 34th synthetic lens obtained by synthesizing the third lens group and the fourth lens group at the time of zooming from the wide angle end to the telephoto end. It is preferable that the third lens group always moves toward the object side so that the group and the second lens group simultaneously pass through the point where the imaging magnification is ⁇ 1.
  • the distance between the third lens group and the fourth lens group becomes narrow at the time of zooming from the wide angle end to the telephoto end. It is preferable that it spread once and then narrow again.
  • the imaging device of the present invention includes the zoom lens of the present invention described above.
  • the above “consisting essentially of” means, in addition to those listed as constituent elements, lenses having substantially no power, optical elements other than lenses such as a diaphragm, mask, cover glass, and filter, and lenses It is intended that a mechanism part such as a flange, a lens barrel, an image sensor, a camera shake correction mechanism, and the like may be included.
  • the sign of the refractive power of the above lens group, the sign of the refractive power of the lens, and the surface shape of the lens are considered in the paraxial region if they contain an aspherical surface. Further, all the above conditional expressions are based on the d-line (wavelength 587.6 nm) unless otherwise noted, and the values at the time of focusing on infinity.
  • the zoom lens of the present invention has, in order from the object side, a first lens group having a positive refractive power that is fixed with respect to the image plane at the time of zooming, and a negative refractive power adjacent to the first lens group.
  • a first lens group having a positive refractive power that is fixed with respect to the image plane at the time of zooming, and a negative refractive power adjacent to the first lens group.
  • the final lens group is substantially fixed, and the first lens group includes a first negative lens having a concave surface facing the image side, a second negative lens, and a third lens. Since it has a positive lens and satisfies the following conditional expressions (1), (2), and (3), a high-performance zoom lens with high magnification and various aberrations corrected satisfactorily Can do.
  • the imaging apparatus of the present invention since the imaging apparatus of the present invention includes the zoom lens of the present invention, it can acquire a high-quality and high-quality image.
  • Each aberration diagram of the zoom lens of Example 1 of the present invention Each aberration diagram of the zoom lens of Example 2 of the present invention
  • Each aberration diagram of the zoom lens of Example 3 of the present invention Each aberration diagram of the zoom lens of Example 4 of the present invention
  • Each aberration diagram of the zoom lens of Example 5 of the present invention Each aberration diagram of the zoom lens of Example 6 of the present invention
  • Each aberration diagram of the zoom lens of Example 7 of the present invention Each aberration diagram of the zoom lens of Example 8 of the present invention
  • Each aberration diagram of the zoom lens of Example 9 of the present invention Each aberration diagram of the zoom lens of Example 10 of the present invention
  • Each aberration diagram of the zoom lens of Example 11 of the present invention 1 is a schematic configuration diagram of an imaging apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a lens configuration of a zoom lens according to an embodiment of the present invention.
  • the configuration example shown in FIG. 1 is the same as the configuration of the zoom lens of Example 1 described later.
  • the left side is the object side and the right side is the image side, and the illustrated aperture stop St does not necessarily indicate the size or shape, but indicates the position on the optical axis Z. Further, in FIG. 1
  • the zoom lens according to this embodiment includes, in order from the object side, a first lens group G1 having a positive refractive power that is fixed with respect to the image plane Sim at the time of zooming, and a negative lens adjacent to the first lens group G1. At least two moving lens groups that include the second lens group G2 having refractive power and move while changing the interval in the optical axis direction with adjacent groups at the time of zooming, and arranged at the most image side and at the time of zooming And a final lens group fixed to the image plane Sim (in the zoom lens of the present embodiment shown in FIG. 1, the fifth lens group G5 corresponds to the final lens group).
  • FIG. 1 shows an example in which parallel plane plate-like optical members PP1 and PP2 assuming these are disposed between the lens system and the image plane Sim.
  • the first lens group G1 includes a first negative lens L1a, a second negative lens L1b, and a third positive lens L1c, which are sequentially continuous from the object side and have a concave surface facing the image side.
  • the chief ray angle of the peripheral field angle incident on the third positive lens L1c and subsequent lenses can be reduced, so that the generation of astigmatism in the third positive lens L1c and subsequent lenses can be reduced.
  • the negative power can be shared by forming two negative lenses closest to the object side of the first lens group G1, generation of spherical aberration can be suppressed.
  • conditional expression (1) it is possible to reduce the variation in field curvature during zooming, and it is possible to keep the spherical aberration on the telephoto side within an appropriate range.
  • conditional expression (2) By making it not below the lower limit of conditional expression (2), it becomes possible to give sufficient negative power to the air lens formed between the first negative lens L1a and the second negative lens L1b.
  • the spherical aberration on the telephoto side can be reduced.
  • it can be set as high magnification so that it may not become more than the upper limit of conditional expression (3).
  • the first lens group G1 is in focus with the first a lens group G1a having negative refractive power that is fixed with respect to the image plane Sim at the time of focusing in order from the object side.
  • 1b lens group G1b having a positive refractive power that moves along the optical axis at the time of focusing
  • a first c lens group G1c having a positive refractive power that is fixed with respect to the image plane Sim at the time of focusing.
  • the first lens group G1a is preferably substantially composed of three lenses.
  • the first lens group G1 By configuring the first lens group G1 as described above, fluctuations in spherical aberration on the telephoto side during focusing can be reduced. Further, by suppressing the number of lenses of the first a lens group G1a to three, the length of the first a lens group G1a in the optical axis direction can be suppressed, and the effective diameter of the first negative lens L1a can be increased. Can be suppressed.
  • the first lens group G1 is substantially composed of the first lens group G1a, the first lens group G1b, and the first lens group G1c, it is preferable that the following conditional expression (4) is satisfied.
  • conditional expression (4) When focusing from infinity to a short distance, the height at which the light beam having the maximum field angle passes through the first lens group G1a is low, and therefore distortion distortion tends to occur, but conditional expression (4) must be satisfied. Thus, it is possible to suppress fluctuations in distortion at the maximum angle of view at the wide angle end during focusing. If the following conditional expression (4-1) is satisfied, better characteristics can be obtained.
  • f1 Focal length of the first lens group at the d-line
  • f1a The focal length of the first lens group at the d-line.
  • the following conditional expression (5) is satisfied. preferable.
  • the upper limit of conditional expression (5) By making sure that the upper limit of conditional expression (5) is not exceeded, fluctuations in the angle of view of the intermediate angle of view (about 60%) at the wide angle end during focusing can be suppressed.
  • the lower limit of conditional expression (5) By avoiding being less than or equal to the lower limit of conditional expression (5), it is possible to suppress fluctuations in distortion at the maximum field angle at the wide angle end during focusing. If the following conditional expression (5-1) is satisfied, better characteristics can be obtained.
  • f1 Focal length at the d-line of the first lens group
  • f1ab Combined focal length at the d-line of the 1a lens group and the 1b lens group.
  • the following conditional expression (6) is satisfied.
  • a lens material having a relatively high refractive index can be used, so that spherical aberration on the telephoto side can be reduced.
  • axial chromatic aberration on the telephoto side can be reduced. If the following conditional expression (6-1) is satisfied, better characteristics can be obtained.
  • f1c_ ⁇ d_ave The average value of the Abbe number with respect to the d-line of the positive lens included in the first c lens group.
  • the following conditional expression (7) is satisfied. preferable.
  • the spherical aberration on the telephoto side can be reduced.
  • the lower limit of conditional expression (7) it is possible to suppress the change in the angle of view of the intermediate angle of view (about 60%) at the wide angle end during focusing. If the following conditional expression (7-1) is satisfied, better characteristics can be obtained.
  • f1 Focal length at the d-line of the first lens group
  • f1c Focal length at the d-line of the first c lens group.
  • conditional expression (8) is satisfied.
  • the conditional expression (8) By preventing the conditional expression (8) from exceeding the upper limit, the occurrence of primary axial chromatic aberration on the telephoto side can be suppressed.
  • the lower limit of conditional expression (8) By making sure that the lower limit of conditional expression (8) is not exceeded, a combination of lens materials in which the third positive lens L1c has a larger partial dispersion ratio than the first negative lens L1a and / or the second negative lens L1b is used. Since it becomes easy to select, the secondary axial chromatic aberration on the telephoto side can be easily reduced. If the following conditional expression (8-1) is satisfied, better characteristics can be obtained.
  • L1avd Abbe number with respect to d-line of the first negative lens
  • L1b ⁇ d Abbe number with respect to d-line of the second negative lens
  • L1c ⁇ d Abbe number with respect to d-line of the third positive lens.
  • conditional expression (9) is satisfied.
  • the following conditional expression (9-1) is satisfied, better characteristics can be obtained.
  • the zoom lens according to the present embodiment includes, in order from the object side, a first lens group G1 having a positive refractive power that is fixed with respect to the image plane Sim at the time of zooming, and a negative lens that moves at the time of zooming.
  • a fifth lens group G5 having a positive refractive power that is fixed with respect to the image plane Sim at the time of zooming.
  • the zoom ratio can be increased without the third lens group G3 returning to the image side when zooming from the wide-angle end to the telephoto end.
  • the distance between the third lens group G3 and the fourth lens group G4 at the time of zooming from the wide angle end to the telephoto end is preferable that it spread once after narrowing and then narrow again.
  • the optical members PP1 and PP2 are arranged between the lens system and the image plane Sim.
  • a low-pass filter, various filters that cut a specific wavelength range, and the like are used as the lens system.
  • These various filters may be arranged between the lenses instead of being arranged between the image plane Sim, or the lens surface of any lens is coated with a coating having the same action as the various filters. May be.
  • FIG. 1 is a sectional view showing the lens configuration of the zoom lens of Example 1.
  • the left side is the object side
  • the right side is the image side
  • the illustrated aperture stop St does not necessarily represent the size or shape.
  • the position on the optical axis Z is not shown. Further, in FIG.
  • the zoom lens according to the first exemplary embodiment includes, in order from the object side, the first lens group G1 including the ten lenses L1a to L1j and the positive refractive power as a whole, and the six lenses L2a to L2f.
  • the second lens group G2 having a negative refractive power as a whole, and the three lenses L3a to L3c, and the third lens group G3 having a positive refractive power as a whole, and three lenses L4a to L4c.
  • the lens includes a fourth lens group G4 having a positive refractive power as a whole, and a fifth lens group G5 having a total of positive refractive power and 15 lenses L5a to L5o.
  • the first lens group G1 includes a first a lens group G1a composed of three lenses L1a to L1c, a first b lens group G1b composed of three lenses L1d to L1f, and a lens L1g to a lens L1j.
  • the first lens group G1c is composed of four lenses.
  • Table 1 shows basic lens data of the zoom lens of Example 1
  • Table 2 shows data related to specifications
  • Table 3 shows data on the surface distance at which the distance changes upon zooming
  • Table 3 shows data on the aspheric coefficient
  • Table 4 shows data on aspheric coefficients. Shown in In the following, the meaning of the symbols in the table will be described using the example 1 as an example, but the same applies to the examples 2 to 11.
  • the surface number column indicates the surface number that sequentially increases toward the image side with the surface of the component closest to the object side as the first
  • the curvature radius column indicates the curvature radius of each surface.
  • the nd column shows the refractive index of each optical element at the d-line (wavelength 587.6 nm)
  • the ⁇ d column shows the Abbe number of each optical element at the d-line (wavelength 587.6 nm)
  • ⁇ gF The column shows the partial dispersion ratio of each optical element.
  • the basic lens data includes the aperture stop St and the optical members PP1 and PP2.
  • the phrase (aperture) is written together with the surface number.
  • DD [surface number] is described in the surface interval column where the interval changes during zooming.
  • Table 3 shows numerical values corresponding to the DD [surface number].
  • the data related to the specifications in Table 2 include zoom magnification, focal length f ′, F value FNo. , And the value of the total angle of view 2 ⁇ .
  • the surface number of the aspheric surface is marked with *, and the paraxial radius of curvature is shown as the radius of curvature of the aspheric surface.
  • the data relating to the aspheric coefficients in Table 4 shows the surface numbers of the aspheric surfaces and the aspheric coefficients related to these aspheric surfaces.
  • the numerical value “E ⁇ n” (n: integer) of the aspheric coefficient means “ ⁇ 10 ⁇ n ”.
  • Zd C ⁇ h 2 / ⁇ 1+ (1 ⁇ KA ⁇ C 2 ⁇ h 2 ) 1/2 ⁇ + ⁇ Am ⁇ h m
  • Zd Depth of aspheric surface (length of a perpendicular line drawn from a point on the aspherical surface at height h to a plane perpendicular to the optical axis where the aspherical vertex contacts)
  • h Height (distance from the optical axis)
  • C reciprocal of paraxial radius of curvature KA
  • FIG. 12 shows aberration diagrams of the zoom lens of Example 1.
  • 12 shows spherical aberration, astigmatism, distortion, and lateral chromatic aberration at the wide-angle end in order from the upper left side in FIG. 12, and spherical aberration, astigmatism, distortion at the middle position in order from the middle left side in FIG.
  • Aberration and lateral chromatic aberration are shown, and spherical aberration, astigmatism, distortion, and lateral chromatic aberration at the telephoto end are shown in order from the lower left side in FIG.
  • These aberration diagrams show states when the object distance is infinite.
  • Each aberration diagram showing spherical aberration, astigmatism, and distortion shows aberrations with the d-line (wavelength 587.6 nm) as the reference wavelength.
  • the aberrations for the d-line (wavelength 587.6 nm), C-line (wavelength 656.3 nm), F-line (wavelength 486.1 nm), and g-line (wavelength 435.8 nm) are shown as a solid line and a long broken line, respectively. , A short dashed line, and a solid gray line.
  • the sagittal and tangential aberrations are indicated by a solid line and a short broken line, respectively.
  • FIG. 2 is a sectional view showing the lens configuration of the zoom lens of Example 2.
  • the zoom lens of the second embodiment has the same number of lenses as the zoom lens of the first embodiment.
  • Table 5 shows basic lens data of the zoom lens of Example 2
  • Table 6 shows data concerning specifications
  • Table 7 shows data about changing surface spacing
  • Table 8 shows data about aspheric coefficients
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing the lens configuration of the zoom lens of Example 3.
  • the zoom lens of Example 3 has the same number of lenses as the zoom lens of Example 1.
  • Table 9 shows basic lens data of the zoom lens of Example 3
  • Table 10 shows data on specifications
  • Table 11 shows data on changing surface distances
  • Table 12 shows data on aspheric coefficients
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing the lens configuration of the zoom lens of Example 4.
  • the zoom lens of Example 4 differs from the zoom lens of Example 1 only in the configuration of the number of lenses in the first lens group G1.
  • the first lens group G1 includes a first a lens group G1a composed of three lenses L1a to L1c, a first b lens group G1b composed of two lenses, a lens L1d and a lens L1e, and a lens L1f to a lens L1j.
  • the first lens group G1c is composed of five lenses.
  • Table 13 shows basic lens data of the zoom lens of Example 4
  • Table 14 shows data concerning specifications
  • Table 15 shows data concerning changing surface distances
  • Table 16 shows data concerning aspheric coefficients
  • FIG. 5 is a sectional view showing the lens configuration of the zoom lens of Example 5.
  • the zoom lens of Example 5 has the same number of lenses as the zoom lens of Example 4.
  • Table 17 shows basic lens data of the zoom lens of Example 5
  • Table 18 shows data on specifications
  • Table 19 shows data on changing surface spacing
  • Table 20 shows data on aspheric coefficients
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing the lens configuration of the zoom lens of Example 6.
  • the zoom lens of Example 6 has the same number of lenses as the zoom lens of Example 4.
  • Table 21 shows basic lens data of the zoom lens of Example 6
  • Table 22 shows data on specifications
  • Table 23 shows data on changing surface spacing
  • Table 24 shows data on aspheric coefficients
  • FIG. 7 is a cross-sectional view showing the lens configuration of the zoom lens of Example 7.
  • the zoom lens of Example 7 has the same number of lenses as the zoom lens of Example 4.
  • Table 25 shows basic lens data of the zoom lens of Example 7
  • Table 26 shows data on specifications
  • Table 27 shows data on changing surface spacing
  • Table 28 shows data on aspheric coefficients
  • FIG. 8 is a sectional view showing the lens configuration of the zoom lens of Example 8.
  • the zoom lens of Example 8 has the same number of lenses as the zoom lens of Example 4.
  • Table 29 shows basic lens data of the zoom lens of Example 8
  • Table 30 shows data on specifications
  • Table 31 shows data on changing surface spacing
  • Table 32 shows data on aspheric coefficients
  • FIG. 9 is a sectional view showing the lens configuration of the zoom lens of Example 9.
  • the zoom lens of the ninth embodiment has the same number of lenses as the zoom lens of the fourth embodiment.
  • Table 33 shows basic lens data of the zoom lens of Example 9
  • Table 34 shows data concerning specifications
  • Table 35 shows data concerning changing surface distances
  • Table 36 shows data concerning aspheric coefficients
  • FIG. 10 A sectional view showing the lens configuration of the zoom lens of Example 10 is shown in FIG.
  • the zoom lens of Example 10 has the same number of lenses as the zoom lens of Example 4.
  • Table 37 shows basic lens data of the zoom lens of Example 10
  • Table 38 shows data on specifications
  • Table 39 shows data on changing surface spacing
  • Table 40 shows data on aspheric coefficients
  • FIG. 11 is a sectional view showing the lens configuration of the zoom lens of Example 11.
  • the zoom lens of Example 11 has the same number of lenses as the zoom lens of Example 4.
  • Table 41 shows basic lens data of the zoom lens of Example 11
  • Table 42 shows data concerning specifications
  • Table 43 shows data concerning changing surface spacing
  • Table 44 shows data concerning aspheric coefficients
  • Table 45 shows values corresponding to the conditional expressions (1) to (9) of the zoom lenses of Examples 1 to 11.
  • the d-line is used as the reference wavelength, and the values shown in Table 45 below are at this reference wavelength.
  • FIG. 23 shows a schematic configuration diagram of an imaging apparatus using the zoom lens of the embodiment of the present invention as an example of the imaging apparatus of the embodiment of the present invention.
  • FIG. 23 schematically shows each lens group.
  • the image pickup apparatus include a video camera and an electronic still camera provided with a solid-state image pickup device such as a CCD (Charge-Coupled Device) and a CMOS (Complementary-Metal-Oxide-Semiconductor).
  • An image pickup apparatus 10 shown in FIG. 23 includes a zoom lens 1, a filter 6 having a function such as a low-pass filter arranged on the image side of the zoom lens 1, an image pickup element 7 arranged on the image side of the filter 6, and a signal. And a processing circuit 8.
  • the image sensor 7 converts an optical image formed by the zoom lens 1 into an electrical signal.
  • a CCD, a CMOS, or the like can be used as the image sensor 7.
  • the image sensor 7 is arranged so that its image plane coincides with the image plane of the zoom lens 1.
  • An image picked up by the zoom lens 1 is formed on the image pickup surface of the image pickup device 7, an output signal from the image pickup device 7 relating to the image is subjected to arithmetic processing by the signal processing circuit 8, and the image is displayed on the display device 9.
  • the imaging device 10 of the present embodiment includes the zoom lens 1 of the present invention, it can acquire a high-quality and high-quality image.
  • the present invention has been described with reference to the embodiments and examples. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments and examples, and various modifications can be made.
  • the values of the radius of curvature, the surface interval, the refractive index, and / or the Abbe number of each lens are not limited to the values shown in the above numerical examples, and may take other values.

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Abstract

【課題】高倍率でかつ諸収差が良好に補正された高性能な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。 【解決手段】物体側から順に、変倍の際に像面(Sim)に対し固定されている正の第1レンズ群(G1)と、負の第2レンズ群(G2)を含み変倍の際に隣接する群との光軸方向の間隔を変化させて移動する少なくとも2つの移動レンズ群と、最も像側に配置され変倍の際に像面(Sim)に対し固定されている最終レンズ群とから実質的になり、第1レンズ群(G1)は、最も物体側から順に連続して、像側に凹面を向けた第1負レンズ(L1a)と、第2負レンズ(L1b)と、第3正レンズ(L1c)とを有し、第1レンズ群(G1)に関する所定の条件式を満足するものとする。

Description

ズームレンズおよび撮像装置
 本発明は、デジタルカメラ、ビデオカメラや放送用カメラ、映画撮影用カメラ、監視用カメラ等の電子カメラに好適な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に関するものである。
 デジタルカメラ、ビデオカメラや放送用カメラ、映画撮影用カメラ、監視用カメラ等の電子カメラに用いられるズームレンズとして、特許文献1~4のズームレンズが提案されている。
 特許文献1の実施例1~3、特許文献2の実施例6、特許文献3の実施例4、および特許文献4の実施例6には、いずれも、物体側から順に、変倍の際に像面に対し固定されている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レンズ群を含む少なくとも2つの移動レンズ群と、最も像側に配置され変倍の際に像面に対し固定されている最終レンズ群とから構成されたレンズ系が開示されている。
特開2015-52781号公報 特開2015-94869号公報 特開2011-39401号公報 特開2013-221977号公報
 しかしながら、特許文献1の実施例1および3のレンズは、望遠側の球面収差の低減と変倍の際の像面湾曲の変動の低減を十分に両立できておらず、実施例2のレンズは、望遠端の球面収差の量が十分に小さいとは言えない。
 また、特許文献2の実施例6のレンズおよび特許文献3の実施例4のレンズは、望遠側の球面収差の低減と変倍の際の像面湾曲の変動の低減を十分に両立できていない。
 また、特許文献4の実施例6のレンズは、高倍率ではない。
 本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、高倍率でかつ諸収差が良好に補正された高性能な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ものである。
 本発明のズームレンズは、物体側から順に、変倍の際に像面に対し固定されている正の屈折力を有する第1レンズ群と、第1レンズ群に隣接した負の屈折力を有する第2レンズ群を含み変倍の際に隣接する群との光軸方向の間隔を変化させて移動する少なくとも2つの移動レンズ群と、最も像側に配置され変倍の際に像面に対し固定されている最終レンズ群とから実質的になり、第1レンズ群は、最も物体側から順に連続して、像側に凹面を向けた第1負レンズと、第2負レンズと、第3正レンズとを有し、下記条件式(1)、(2)、および(3)を満足することを特徴とするものである。
  -0.8<(L1ar+L1bf)/(L1ar-L1bf)<-0.03 …(1)
  0.04<d2/tt1<0.13 …(2)
  -10<f1/f2<-3 …(3)
ただし、
 L1ar:第1負レンズの像側の面の曲率半径
 L1bf:第2負レンズの物体側の面の曲率半径
 d2:第1負レンズと第2負レンズとの間隔
 tt1:第1レンズ群の光軸上の長さ
 f1:第1レンズ群のd線における焦点距離
 f2:第2レンズ群のd線における焦点距離
とする。
 なお、下記条件式(1-1)、(2-1)、(3-1)、および/または(3-2)を満足することがより好ましい。
  -0.41<(L1ar+L1bf)/(L1ar-L1bf)<-0.04 …(1-1)
  0.06<d2/tt1<0.12 …(2-1)
  -5.5<f1/f2<-3 …(3-1)
  -4.6<f1/f2<-3.5 …(3-2)
 本発明のズームレンズにおいて、第1レンズ群は、物体側から順に、合焦の際に像面に対し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レンズ群とから実質的になり、第1aレンズ群は、3枚のレンズから実質的になることが好ましい。
 第1レンズ群について、第1aレンズ群と、第1bレンズ群と、第1cレンズ群とから実質的になるものとした場合、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。
  -0.65<f1/f1a<-0.5 …(4)
  -0.63<f1/f1a<-0.52 …(4-1)
ただし、
 f1:第1レンズ群のd線における焦点距離
 f1a:第1aレンズ群のd線における焦点距離
とする。
 また、第1レンズ群について、第1aレンズ群と、第1bレンズ群と、第1cレンズ群とから実質的になるものとした場合、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。
  -0.4<f1/f1ab<-0.2 …(5)
  -0.36<f1/f1ab<-0.21 …(5-1)
ただし、
 f1:第1レンズ群のd線における焦点距離
 f1ab:第1aレンズ群および第1bレンズ群のd線における合成焦点距離
とする。
 また、第1レンズ群について、第1aレンズ群と、第1bレンズ群と、第1cレンズ群とから実質的になるものとした場合、下記条件式(6)を満足することが好ましく、下記条件式(6-1)を満足することがより好ましい。
  75<f1c_νd_ave<95.2 …(6)
  78<f1c_νd_ave<95.2 …(6-1)
ただし、
 f1c_νd_ave:第1cレンズ群に含まれる正レンズのd線に対するアッベ数の平均値
とする。
 また、第1レンズ群について、第1aレンズ群と、第1bレンズ群と、第1cレンズ群とから実質的になるものとした場合、下記条件式(7)を満足することが好ましく、下記条件式(7-1)を満足することがより好ましい。
  0.95<f1/f1c<1.15 …(7)
  1<f1/f1c<1.1 …(7-1)
ただし、
 f1:第1レンズ群のd線における焦点距離
 f1c:第1cレンズ群のd線における焦点距離
とする。
 また、下記条件式(8)を満足することが好ましく、下記条件式(8-1)を満足することがより好ましい。
  15<(L1aνd+L1bνd)/2-L1cνd<29 …(8)
  18<(L1aνd+L1bνd)/2-L1cνd<26 …(8-1)
ただし、
 L1aνd:第1負レンズのd線に対するアッベ数
 L1bνd:第2負レンズのd線に対するアッベ数
 L1cνd:第3正レンズのd線に対するアッベ数
とする。
 また、下記条件式(9)を満足することが好ましく、下記条件式(9-1)を満足することがより好ましい。
  -0.3<(L1br-L1cf)/(L1br+L1cf)<0.5 …(9)
  -0.06<(L1br-L1cf)/(L1br+L1cf)<0.35 …(9-1)
ただし、
 L1br:第2負レンズの像側の面の曲率半径
 L1cf:第3正レンズの物体側の面の曲率半径
とする。
 また、本発明のズームレンズは、物体側から順に、変倍の際に像面に対し固定されている正の屈折力を有する第1レンズ群と、変倍の際に移動する負の屈折力を有する第2レンズ群と、変倍の際に移動する正の屈折力を有する第3レンズ群と、変倍の際に移動する正の屈折力を有する第4レンズ群と、変倍の際に像面に対し固定されている正の屈折力を有する第5レンズ群とから実質的になることが好ましい。
 第1レンズ群~第5レンズ群から実質的になるものとした場合、広角端から望遠端への変倍の際に、第3レンズ群および第4レンズ群を合成してなる第34合成レンズ群と第2レンズ群とはそれぞれの結像倍率が-1倍の点を同時に通るように、第3レンズ群が常に物体側に移動することが好ましい。
 また、第1レンズ群~第5レンズ群から実質的になるものとした場合、広角端から望遠端への変倍の際に、第3レンズ群と第4レンズ群との間隔は狭まった後に一度広がりその後また狭まることが好ましい。
 本発明の撮像装置は、上記記載の本発明のズームレンズを備えたものである。
 なお、上記「~から実質的になる」とは、構成要素として挙げたもの以外に、実質的にパワーを有さないレンズ、絞りやマスクやカバーガラスやフィルタ等のレンズ以外の光学要素、レンズフランジ、レンズバレル、撮像素子、手ぶれ補正機構等の機構部分、等を含んでもよいことを意図するものである。
 また、上記のレンズ群の屈折力の符号、レンズの屈折力の符号、およびレンズの面形状は、非球面が含まれているものは近軸領域で考えることとする。また、上記条件式は全て断りがない限りd線(波長587.6nm)を基準とし、かつ無限遠合焦時の値とする。
 本発明のズームレンズは、物体側から順に、変倍の際に像面に対し固定されている正の屈折力を有する第1レンズ群と、第1レンズ群に隣接した負の屈折力を有する第2レンズ群を含み変倍の際に隣接する群との光軸方向の間隔を変化させて移動する少なくとも2つの移動レンズ群と、最も像側に配置され変倍の際に像面に対し固定されている最終レンズ群とから実質的になり、第1レンズ群は、最も物体側から順に連続して、像側に凹面を向けた第1負レンズと、第2負レンズと、第3正レンズとを有し、下記条件式(1)、(2)、および(3)を満足するものとしたので、高倍率でかつ諸収差が良好に補正された高性能なズームレンズとすることができる。
  -0.8<(L1ar+L1bf)/(L1ar-L1bf)<-0.03 …(1)
  0.04<d2/tt1<0.13 …(2)
  -10<f1/f2<-3 …(3)
 また、本発明の撮像装置は、本発明のズームレンズを備えているため、高倍率でかつ高画質の画像を取得することができる。
本発明の一実施形態にかかるズームレンズ(実施例1と共通)のレンズ構成を示す断面図 本発明の実施例2のズームレンズのレンズ構成を示す断面図 本発明の実施例3のズームレンズのレンズ構成を示す断面図 本発明の実施例4のズームレンズのレンズ構成を示す断面図 本発明の実施例5のズームレンズのレンズ構成を示す断面図 本発明の実施例6のズームレンズのレンズ構成を示す断面図 本発明の実施例7のズームレンズのレンズ構成を示す断面図 本発明の実施例8のズームレンズのレンズ構成を示す断面図 本発明の実施例9のズームレンズのレンズ構成を示す断面図 本発明の実施例10のズームレンズのレンズ構成を示す断面図 本発明の実施例11のズームレンズのレンズ構成を示す断面図 本発明の実施例1のズームレンズの各収差図 本発明の実施例2のズームレンズの各収差図 本発明の実施例3のズームレンズの各収差図 本発明の実施例4のズームレンズの各収差図 本発明の実施例5のズームレンズの各収差図 本発明の実施例6のズームレンズの各収差図 本発明の実施例7のズームレンズの各収差図 本発明の実施例8のズームレンズの各収差図 本発明の実施例9のズームレンズの各収差図 本発明の実施例10のズームレンズの各収差図 本発明の実施例11のズームレンズの各収差図 本発明の実施形態にかかる撮像装置の概略構成図
 以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。図1は本発明の一実施形態にかかるズームレンズのレンズ構成を示す断面図である。図1に示す構成例は、後述の実施例1のズームレンズの構成と共通である。図1においては、左側が物体側、右側が像側であり、図示されている開口絞りStは必ずしも大きさや形状を表すものではなく、光軸Z上の位置を示すものである。また、図1では、広角端から望遠端への変倍の際の各レンズ群の移動軌跡を示す矢印、結像倍率が-1倍の点(図中においてβ=-1と示す水平の点線)、軸上光束waおよび最大画角の光束wbを合わせて示している。
 本実施形態のズームレンズは、物体側から順に、変倍の際に像面Simに対し固定されている正の屈折力を有する第1レンズ群G1と、第1レンズ群G1に隣接した負の屈折力を有する第2レンズ群G2を含み変倍の際に隣接する群との光軸方向の間隔を変化させて移動する少なくとも2つの移動レンズ群と、最も像側に配置され変倍の際に像面Simに対し固定されている最終レンズ群(図1に示す本実施形態のズームレンズにおいては、第5レンズ群G5が最終レンズ群に該当する)とから実質的に構成されている。
 このズームレンズを撮像装置に適用する際には、レンズを装着するカメラ側の構成に応じて、光学系と像面Simの間にカバーガラス、プリズム、および/または赤外線カットフィルタやローパスフィルタなどの各種フィルタを配置することが好ましいため、図1では、これらを想定した平行平面板状の光学部材PP1およびPP2をレンズ系と像面Simとの間に配置した例を示している。
 第1レンズ群G1は、最も物体側から順に連続して、像側に凹面を向けた第1負レンズL1aと、第2負レンズL1bと、第3正レンズL1cとを有する。
 このような構成とすることで、第3正レンズL1c以降のレンズに入射する周辺画角の主光線の角度を低減できるため、第3正レンズL1c以降のレンズにおける非点収差の発生を低減できる。また、第1レンズ群G1の最も物体側の負レンズを2枚構成とすることで負のパワーを分担させることができるため、球面収差の発生を抑制できる。
 さらに、下記条件式(1)、(2)、および(3)を満足するように構成されている。条件式(1)を満足することで、変倍の際の像面湾曲の変動を低減可能となり、さらに、望遠側の球面収差を適切な範囲に収めることが可能となる。また、条件式(2)の上限以上とならないようにすることで、望遠側の球面収差を低減可能となる。条件式(2)の下限以下とならないようにすることで、第1負レンズL1aと第2負レンズL1bとの間に形成される空気レンズに十分な負のパワーを与えることが可能となるため、望遠側の球面収差を低減可能となる。また、条件式(3)の上限以上とならないようにすることで、高倍率とすることができる。条件式(3)の下限以下とならないようにすることで、変倍の際の球面収差、非点収差、および歪曲収差の変動を抑えることができる。
  -0.8<(L1ar+L1bf)/(L1ar-L1bf)<-0.03 …(1)
  0.04<d2/tt1<0.13 …(2)
  -10<f1/f2<-3 …(3)
ただし、
 L1ar:第1負レンズの像側の面の曲率半径
 L1bf:第2負レンズの物体側の面の曲率半径
 d2:第1負レンズと第2負レンズとの間隔
 tt1:第1レンズ群の光軸上の長さ
 f1:第1レンズ群のd線における焦点距離
 f2:第2レンズ群のd線における焦点距離
とする。
 なお、下記条件式(1-1)、(2-1)、(3-1)、および/または(3-2)を満足するものとすれば、より良好な特性とすることができる。
  -0.41<(L1ar+L1bf)/(L1ar-L1bf)<-0.04 …(1-1)
  0.06<d2/tt1<0.12 …(2-1)
  -5.5<f1/f2<-3 …(3-1)
  -4.6<f1/f2<-3.5 …(3-2)
 本実施形態のズームレンズにおいては、第1レンズ群G1は、物体側から順に、合焦の際に像面Simに対し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とから実質的になり、第1aレンズ群G1aは、3枚のレンズから実質的になることが好ましい。
 第1レンズ群G1について上記のような構成とすることで、合焦の際の望遠側の球面収差の変動を低減できる。また、第1aレンズ群G1aのレンズの枚数を3枚に抑えることにより、第1aレンズ群G1aの光軸方向の長さを抑えることができるとともに、第1負レンズL1aの有効径が大きくなることを抑えることができる。
 第1レンズ群G1について、第1aレンズ群G1aと、第1bレンズ群G1bと、第1cレンズ群G1cとから実質的になるものとした場合、下記条件式(4)を満足することが好ましい。無限遠から近距離への合焦の際に最大画角の光線が第1aレンズ群G1aを通過する高さが低くなるため歪曲収差の変動が発生しやすいが、条件式(4)を満足することで、合焦の際の広角端の最大画角の歪曲収差の変動を抑えることができる。なお、下記条件式(4-1)を満足するものとすれば、より良好な特性とすることができる。
  -0.65<f1/f1a<-0.5 …(4)
  -0.63<f1/f1a<-0.52 …(4-1)
ただし、
 f1:第1レンズ群のd線における焦点距離
 f1a:第1aレンズ群のd線における焦点距離
とする。
 また、第1レンズ群G1について、第1aレンズ群G1aと、第1bレンズ群G1bと、第1cレンズ群G1cとから実質的になるものとした場合、下記条件式(5)を満足することが好ましい。条件式(5)の上限以上とならないようにすることで、合焦の際の広角端の中間画角(6割程度)の画角変動を抑えることができる。条件式(5)の下限以下とならないようにすることで、合焦の際の広角端の最大画角の歪曲収差の変動を抑えることができる。なお、下記条件式(5-1)を満足するものとすれば、より良好な特性とすることができる。
  -0.4<f1/f1ab<-0.2 …(5)
  -0.36<f1/f1ab<-0.21 …(5-1)
ただし、
 f1:第1レンズ群のd線における焦点距離
 f1ab:第1aレンズ群および第1bレンズ群のd線における合成焦点距離
とする。
 また、第1レンズ群G1について、第1aレンズ群G1aと、第1bレンズ群G1bと、第1cレンズ群G1cとから実質的になるものとした場合、下記条件式(6)を満足することが好ましい。条件式(6)の上限以上とならないようにすることで、比較的高い屈折率のレンズ材料を使用できるため、望遠側の球面収差を低減することができる。条件式(6)の下限以下とならないようにすることで、望遠側の軸上色収差を低減することができる。なお、下記条件式(6-1)を満足するものとすれば、より良好な特性とすることができる。
  75<f1c_νd_ave<95.2 …(6)
  78<f1c_νd_ave<95.2 …(6-1)
ただし、
 f1c_νd_ave:第1cレンズ群に含まれる正レンズのd線に対するアッベ数の平均値
とする。
 また、第1レンズ群G1について、第1aレンズ群G1aと、第1bレンズ群G1bと、第1cレンズ群G1cとから実質的になるものとした場合、下記条件式(7)を満足することが好ましい。条件式(7)の上限以上とならないようにすることで、望遠側の球面収差を低減することができる。条件式(7)の下限以下とならないようにすることで、合焦の際の広角端の中間画角(6割程度)の画角変動を抑えることができる。なお、下記条件式(7-1)を満足するものとすれば、より良好な特性とすることができる。
  0.95<f1/f1c<1.15 …(7)
  1<f1/f1c<1.1 …(7-1)
ただし、
 f1:第1レンズ群のd線における焦点距離
 f1c:第1cレンズ群のd線における焦点距離
とする。
 また、下記条件式(8)を満足することが好ましい。条件式(8)の上限以上とならないようにすることで、望遠側の1次の軸上色収差の発生を抑えることができる。条件式(8)の下限以下とならないようにすることで、第1負レンズL1aおよび/または第2負レンズL1bに比べて第3正レンズL1cの方が部分分散比が大きいレンズ材料の組合せを選びやすくなるため、望遠側の2次の軸上色収差を低減し易くできる。なお、下記条件式(8-1)を満足するものとすれば、より良好な特性とすることができる。
  15<(L1aνd+L1bνd)/2-L1cνd<29 …(8)
  18<(L1aνd+L1bνd)/2-L1cνd<26 …(8-1)
ただし、
 L1aνd:第1負レンズのd線に対するアッベ数
 L1bνd:第2負レンズのd線に対するアッベ数
 L1cνd:第3正レンズのd線に対するアッベ数
とする。
 また、下記条件式(9)を満足することが好ましい。条件式(9)の上限以上とならないようにすることで、望遠側の5次以上の球面収差の発生を抑えることができる。条件式(9)の下限以下とならないようにすることで、望遠側の3次の球面収差の発生を抑えることができる。なお、下記条件式(9-1)を満足するものとすれば、より良好な特性とすることができる。
  -0.3<(L1br-L1cf)/(L1br+L1cf)<0.5 …(9)
  -0.06<(L1br-L1cf)/(L1br+L1cf)<0.35 …(9-1)
ただし、
 L1br:第2負レンズの像側の面の曲率半径
 L1cf:第3正レンズの物体側の面の曲率半径
とする。
 また、本実施形態のズームレンズは、物体側から順に、変倍の際に像面Simに対し固定されている正の屈折力を有する第1レンズ群G1と、変倍の際に移動する負の屈折力を有する第2レンズ群G2と、変倍の際に移動する正の屈折力を有する第3レンズ群G3と、変倍の際に移動する正の屈折力を有する第4レンズ群G4と、変倍の際に像面Simに対し固定されている正の屈折力を有する第5レンズ群G5とから実質的になることが好ましい。上記のような構成とし第3レンズ群G3と第4レンズ群G4とを独立して移動させることで、高倍率にしつつ、変倍の際の像面湾曲の変動を抑えることができる。
 上記のように第1レンズ群G1~第5レンズ群G5から実質的になるものとした場合、広角端から望遠端への変倍の際に、第3レンズ群G3および第4レンズ群G4を合成してなる第34合成レンズ群と第2レンズ群G2とはそれぞれの結像倍率が-1倍の点を同時に通るように、第3レンズ群G3が常に物体側に移動することが好ましい。このような構成とすることで、広角端から望遠端への変倍の際に第3レンズ群G3が像側に戻ることなく、変倍比を大きくとることが可能となる。
 また、第1レンズ群G1~第5レンズ群G5から実質的になるものとした場合、広角端から望遠端への変倍の際に、第3レンズ群G3と第4レンズ群G4との間隔は狭まった後に一度広がりその後また狭まることが好ましい。このような構成とすることで、中間焦点距離での像面湾曲の変動を抑えることが可能となる。
 図1に示す例では、レンズ系と像面Simとの間に光学部材PP1,PP2を配置した例を示したが、ローパスフィルタや特定の波長域をカットするような各種フィルタ等をレンズ系と像面Simとの間に配置する代わりに、各レンズの間にこれらの各種フィルタを配置してもよく、あるいは、いずれかのレンズのレンズ面に、各種フィルタと同様の作用を有するコートを施してもよい。
 次に、本発明のズームレンズの数値実施例について説明する。
 まず、実施例1のズームレンズについて説明する。実施例1のズームレンズのレンズ構成を示す断面図を図1に示す。なお、図1および後述の実施例2~11に対応した図2~11においては、左側が物体側、右側が像側であり、図示されている開口絞りStは必ずしも大きさや形状を表すものではなく、光軸Z上の位置を示すものである。また、図1では、広角端から望遠端への変倍の際の各レンズ群の移動軌跡を示す矢印、結像倍率が-1倍の点(図中においてβ=-1と示す水平の点線)、軸上光束waおよび最大画角の光束wbを合わせて示している。
 実施例1のズームレンズは、物体側から順に、レンズL1a~レンズL1jの10枚のレンズからなり全体として正の屈折力を有する第1レンズ群G1、レンズL2a~レンズL2fの6枚のレンズからなり全体として負の屈折力を有する第2レンズ群G2、レンズL3a~レンズL3cの3枚のレンズからなり全体として正の屈折力を有する第3レンズ群G3、レンズL4a~レンズL4cの3枚のレンズからなり全体として正の屈折力を有する第4レンズ群G4、およびレンズL5a~レンズL5oの15枚のレンズからなり全体として正の屈折力を有する第5レンズ群G5から構成されている。
 第1レンズ群G1は、レンズL1a~レンズL1cの3枚のレンズからなる第1aレンズ群G1a、レンズL1d~レンズL1fの3枚のレンズからなる第1bレンズ群G1b、およびレンズL1g~レンズL1jの4枚のレンズからなる第1cレンズ群G1cから構成されている。
 実施例1のズームレンズの基本レンズデータを表1に、諸元に関するデータを表2に、変倍の際に間隔が変化する面間隔に関するデータを表3に、非球面係数に関するデータを表4に示す。以下では、表中の記号の意味について、実施例1のものを例にとり説明するが、実施例2~11についても基本的に同様である。
 表1のレンズデータにおいて、面番号の欄には最も物体側の構成要素の面を1番目として像側に向かうに従い順次増加する面番号を示し、曲率半径の欄には各面の曲率半径を示し、面間隔の欄には各面とその次の面との光軸Z上の間隔を示す。また、ndの欄には各光学要素のd線(波長587.6nm)における屈折率を示し、νdの欄には各光学要素のd線(波長587.6nm)におけるアッベ数を示し、θgFの欄には各光学要素の部分分散比を示す。
 なお、部分分散比θgFは下記式で表される。
  θgF=(ng-nF)/(nF-nC)
ただし、
 ng:g線における屈折率
 nF:F線における屈折率
 nC:C線における屈折率
とする。
 ここで、曲率半径の符号は、面形状が物体側に凸の場合を正、像側に凸の場合を負としている。基本レンズデータには、開口絞りSt、光学部材PP1,PP2も含めて示している。開口絞りStに相当する面の面番号の欄には面番号とともに(絞り)という語句を記載している。また、表1のレンズデータにおいて、変倍の際に間隔が変化する面間隔の欄にはそれぞれDD[面番号]と記載している。このDD[面番号]に対応する数値は表3に示している。
 表2の諸元に関するデータに、ズーム倍率、焦点距離f´、F値FNo.、および全画角2ωの値を示す。
 基本レンズデータ、諸元に関するデータ、および変化する面間隔に関するデータにおいて、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。
 表1のレンズデータでは、非球面の面番号に*印を付しており、非球面の曲率半径として近軸の曲率半径の数値を示している。表4の非球面係数に関するデータには、非球面の面番号と、これら非球面に関する非球面係数を示す。非球面係数の数値の「E±n」(n:整数)は「×10±n」を意味する。非球面係数は、下記式で表される非球面式における各係数KA、Am(m=3…16)の値である。
  Zd=C・h/{1+(1-KA・C・h1/2}+ΣAm・h
ただし、
 Zd:非球面深さ(高さhの非球面上の点から、非球面頂点が接する光軸に垂直な平面に下ろした垂線の長さ)
 h:高さ(光軸からの距離)
 C:近軸曲率半径の逆数
 KA、Am:非球面係数(m=3…16)
とする。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
 
 実施例1のズームレンズの各収差図を図12に示す。なお、図12中の上段左側から順に広角端での球面収差、非点収差、歪曲収差、および倍率色収差を示し、図12中の中段左側から順に中間位置での球面収差、非点収差、歪曲収差、および倍率色収差を示し、図12中の下段左側から順に望遠端での球面収差、非点収差、歪曲収差、および倍率色収差を示す。これらの収差図は、物体距離を無限遠としたときの状態を示す。球面収差、非点収差、および歪曲収差を表す各収差図には、d線(波長587.6nm)を基準波長とした収差を示す。球面収差図にはd線(波長587.6nm)、C線(波長656.3nm)、F線(波長486.1nm)、およびg線(波長435.8nm)についての収差をそれぞれ実線、長破線、短破線、および灰色の実線で示す。非点収差図にはサジタル方向およびタンジェンシャル方向の収差をそれぞれ実線および短破線で示す。倍率色収差図にはC線(波長656.3nm)、F線(波長486.1nm) 、およびg線(波長435.8nm)についての収差をそれぞれ長破線、短破線、および灰色の実線で示す。なお、球面収差図のFNo.はF値、その他の収差図のωは半画角を意味する。
 次に、実施例2のズームレンズについて説明する。実施例2のズームレンズのレンズ構成を示す断面図を図2に示す。実施例2のズームレンズは、実施例1のズームレンズと同じレンズ枚数構成である。また、実施例2のズームレンズの基本レンズデータを表5に、諸元に関するデータを表6に、変化する面間隔に関するデータを表7に、非球面係数に関するデータを表8に、各収差図を図13に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000008
 
 次に、実施例3のズームレンズについて説明する。実施例3のズームレンズのレンズ構成を示す断面図を図3に示す。実施例3のズームレンズは、実施例1のズームレンズと同じレンズ枚数構成である。また、実施例3のズームレンズの基本レンズデータを表9に、諸元に関するデータを表10に、変化する面間隔に関するデータを表11に、非球面係数に関するデータを表12に、各収差図を図14に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000009
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000010
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000011
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000012
 
 次に、実施例4のズームレンズについて説明する。実施例4のズームレンズのレンズ構成を示す断面図を図4に示す。
 実施例4のズームレンズは、実施例1のズームレンズと比較して第1レンズ群G1のレンズ枚数構成のみが異なる。第1レンズ群G1は、レンズL1a~レンズL1cの3枚のレンズからなる第1aレンズ群G1a、レンズL1dおよびレンズL1eの2枚のレンズからなる第1bレンズ群G1b、およびレンズL1f~レンズL1jの5枚のレンズからなる第1cレンズ群G1cから構成されている。
 また、実施例4のズームレンズの基本レンズデータを表13に、諸元に関するデータを表14に、変化する面間隔に関するデータを表15に、非球面係数に関するデータを表16に、各収差図を図15に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000013
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000014
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000015
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000016
 
 次に、実施例5のズームレンズについて説明する。実施例5のズームレンズのレンズ構成を示す断面図を図5に示す。実施例5のズームレンズは、実施例4のズームレンズと同じレンズ枚数構成である。また、実施例5のズームレンズの基本レンズデータを表17に、諸元に関するデータを表18に、変化する面間隔に関するデータを表19に、非球面係数に関するデータを表20に、各収差図を図16に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000017
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000018
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000019
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000020
 
 次に、実施例6のズームレンズについて説明する。実施例6のズームレンズのレンズ構成を示す断面図を図6に示す。実施例6のズームレンズは、実施例4のズームレンズと同じレンズ枚数構成である。また、実施例6のズームレンズの基本レンズデータを表21に、諸元に関するデータを表22に、変化する面間隔に関するデータを表23に、非球面係数に関するデータを表24に、各収差図を図17に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000021
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000022
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000023
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000024
 
 次に、実施例7のズームレンズについて説明する。実施例7のズームレンズのレンズ構成を示す断面図を図7に示す。実施例7のズームレンズは、実施例4のズームレンズと同じレンズ枚数構成である。また、実施例7のズームレンズの基本レンズデータを表25に、諸元に関するデータを表26に、変化する面間隔に関するデータを表27に、非球面係数に関するデータを表28に、各収差図を図18に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000025
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000026
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000027
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000028
 
 次に、実施例8のズームレンズについて説明する。実施例8のズームレンズのレンズ構成を示す断面図を図8に示す。実施例8のズームレンズは、実施例4のズームレンズと同じレンズ枚数構成である。また、実施例8のズームレンズの基本レンズデータを表29に、諸元に関するデータを表30に、変化する面間隔に関するデータを表31に、非球面係数に関するデータを表32に、各収差図を図19に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000029
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000030
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000031
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000032
 
 次に、実施例9のズームレンズについて説明する。実施例9のズームレンズのレンズ構成を示す断面図を図9に示す。実施例9のズームレンズは、実施例4のズームレンズと同じレンズ枚数構成である。また、実施例9のズームレンズの基本レンズデータを表33に、諸元に関するデータを表34に、変化する面間隔に関するデータを表35に、非球面係数に関するデータを表36に、各収差図を図20に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000033
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000034
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000035
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000036
 
 次に、実施例10のズームレンズについて説明する。実施例10のズームレンズのレンズ構成を示す断面図を図10に示す。実施例10のズームレンズは、実施例4のズームレンズと同じレンズ枚数構成である。また、実施例10のズームレンズの基本レンズデータを表37に、諸元に関するデータを表38に、変化する面間隔に関するデータを表39に、非球面係数に関するデータを表40に、各収差図を図21に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000037
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000038
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000039
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000040
 
 次に、実施例11のズームレンズについて説明する。実施例11のズームレンズのレンズ構成を示す断面図を図11に示す。実施例11のズームレンズは、実施例4のズームレンズと同じレンズ枚数構成である。また、実施例11のズームレンズの基本レンズデータを表41に、諸元に関するデータを表42に、変化する面間隔に関するデータを表43に、非球面係数に関するデータを表44に、各収差図を図22に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000041
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000042
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000043
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000044
 
 実施例1~11のズームレンズの条件式(1)~(9)に対応する値を表45に示す。なお、全実施例ともd線を基準波長としており、下記の表45に示す値はこの基準波長におけるものである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000045
 
 以上のデータから、実施例1~11のズームレンズは全て、条件式(1)~(9)を満たしており、20倍程度と高倍率でかつ諸収差が良好に補正された高性能なズームレンズであることが分かる。
 次に、本発明の実施形態にかかる撮像装置について説明する。図23に、本発明の実施形態の撮像装置の一例として、本発明の実施形態のズームレンズを用いた撮像装置の概略構成図を示す。なお、図23では各レンズ群を概略的に示している。この撮像装置としては、例えば、CCD(Charge Coupled Device)やCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)等の固体撮像素子を備えたビデオカメラや電子スチルカメラ等を挙げることができる。
 図23に示す撮像装置10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ローパスフィルタ等の機能を有するフィルタ6と、フィルタ6の像側に配置された撮像素子7と、信号処理回路8とを備えている。撮像素子7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、撮像素子7としては、CCDやCMOS等を用いることができる。撮像素子7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。
 ズームレンズ1により撮像された像は撮像素子7の撮像面上に結像し、その像に関する撮像素子7からの出力信号が信号処理回路8にて演算処理され、表示装置9に像が表示される。
 本実施形態の撮像装置10は、本発明のズームレンズ1を備えたものであるから、高倍率でかつ高画質の画像を取得することができる。
 以上、実施形態および実施例を挙げて本発明を説明したが、本発明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、および/またはアッベ数等の値は、上記各数値実施例で示した値に限定されず、他の値をとり得るものである。
  1  ズームレンズ
  6  フィルタ
  7  撮像素子
  8  信号処理回路
  9  表示装置
  10  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
  PP1,PP2  光学部材
  L1a~L5o  レンズ
  Sim  像面
  St  開口絞り
  wa  軸上光束
  wb  最大画角の光束
  Z  光軸

Claims (19)

  1.  物体側から順に、変倍の際に像面に対し固定されている正の屈折力を有する第1レンズ群と、該第1レンズ群に隣接した負の屈折力を有する第2レンズ群を含み変倍の際に隣接する群との光軸方向の間隔を変化させて移動する少なくとも2つの移動レンズ群と、最も像側に配置され変倍の際に像面に対し固定されている最終レンズ群とから実質的になり、
     前記第1レンズ群は、最も物体側から順に連続して、像側に凹面を向けた第1負レンズと、第2負レンズと、第3正レンズとを有し、
     下記条件式(1)、(2)、および(3)を満足する
     ことを特徴とするズームレンズ。
      -0.8<(L1ar+L1bf)/(L1ar-L1bf)<-0.03 …(1)
      0.04<d2/tt1<0.13 …(2)
      -10<f1/f2<-3 …(3)
    ただし、
     L1ar:前記第1負レンズの像側の面の曲率半径
     L1bf:前記第2負レンズの物体側の面の曲率半径
     d2:前記第1負レンズと前記第2負レンズとの間隔
     tt1:前記第1レンズ群の光軸上の長さ
     f1:前記第1レンズ群のd線における焦点距離
     f2:前記第2レンズ群のd線における焦点距離
    とする。
  2.  前記第1レンズ群は、物体側から順に、合焦の際に像面に対し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レンズ群とから実質的になり、
     前記第1aレンズ群は、3枚のレンズから実質的になる
     請求項1記載のズームレンズ。
  3.  下記条件式(4)を満足する
     請求項2記載のズームレンズ。
      -0.65<f1/f1a<-0.5 …(4)
    ただし、
     f1:前記第1レンズ群のd線における焦点距離
     f1a:前記第1aレンズ群のd線における焦点距離
    とする。
  4.  下記条件式(5)を満足する
     請求項2または3記載のズームレンズ。
      -0.4<f1/f1ab<-0.2 …(5)
    ただし、
     f1:前記第1レンズ群のd線における焦点距離
     f1ab:前記第1aレンズ群および前記第1bレンズ群のd線における合成焦点距離とする。
  5.  下記条件式(6)を満足する
     請求項2から4のいずれか1項記載のズームレンズ。
      75<f1c_νd_ave<95.2 …(6)
    ただし、
     f1c_νd_ave:前記第1cレンズ群に含まれる正レンズのd線に対するアッベ数の平均値
    とする。
  6.  下記条件式(7)を満足する
     請求項2から5のいずれか1項記載のズームレンズ。
      0.95<f1/f1c<1.15 …(7)
    ただし、
     f1:前記第1レンズ群のd線における焦点距離
     f1c:前記第1cレンズ群のd線における焦点距離
    とする。
  7.  下記条件式(8)を満足する
     請求項1から6のいずれか1項記載のズームレンズ。
      15<(L1aνd+L1bνd)/2-L1cνd<29 …(8)
    ただし、
     L1aνd:前記第1負レンズのd線に対するアッベ数
     L1bνd:前記第2負レンズのd線に対するアッベ数
     L1cνd:前記第3正レンズのd線に対するアッベ数
    とする。
  8.  下記条件式(9)を満足する
     請求項1から7のいずれか1項記載のズームレンズ。
      -0.3<(L1br-L1cf)/(L1br+L1cf)<0.5 …(9)
    ただし、
     L1br:前記第2負レンズの像側の面の曲率半径
     L1cf:前記第3正レンズの物体側の面の曲率半径
    とする。
  9.  物体側から順に、
     変倍の際に像面に対し固定されている正の屈折力を有する前記第1レンズ群と、
     変倍の際に移動する負の屈折力を有する前記第2レンズ群と、
     変倍の際に移動する正の屈折力を有する第3レンズ群と、
     変倍の際に移動する正の屈折力を有する第4レンズ群と、
     変倍の際に像面に対し固定されている正の屈折力を有する第5レンズ群とから実質的になる
     請求項1から8のいずれか1項記載のズームレンズ。
  10.  広角端から望遠端への変倍の際に、前記第3レンズ群および前記第4レンズ群を合成してなる第34合成レンズ群と前記第2レンズ群とはそれぞれの結像倍率が-1倍の点を同時に通るように、前記第3レンズ群が常に物体側に移動する
     請求項9記載のズームレンズ。
  11.  広角端から望遠端への変倍の際に、前記第3レンズ群と前記第4レンズ群との間隔は狭まった後に一度広がりその後また狭まる
     請求項9または10記載のズームレンズ。
  12.  下記条件式(1-1)、(2-1)、(3-1)、および/または(3-2)を満足する
     請求項1記載のズームレンズ。
      -0.41<(L1ar+L1bf)/(L1ar-L1bf)<-0.04 …(1-1)
      0.06<d2/tt1<0.12 …(2-1)
      -5.5<f1/f2<-3 …(3-1)
      -4.6<f1/f2<-3.5 …(3-2)
  13.  下記条件式(4-1)を満足する
     請求項3記載のズームレンズ。
      -0.63<f1/f1a<-0.52 …(4-1)
  14.  下記条件式(5-1)を満足する
     請求項4記載のズームレンズ。
      -0.36<f1/f1ab<-0.21 …(5-1)
  15.  下記条件式(6-1)を満足する
     請求項5記載のズームレンズ。
      78<f1c_νd_ave<95.2 …(6-1)
  16.  下記条件式(7-1)を満足する
     請求項6記載のズームレンズ。
      1<f1/f1c<1.1 …(7-1)
  17.  下記条件式(8-1)を満足する
     請求項7記載のズームレンズ。
      18<(L1aνd+L1bνd)/2-L1cνd<26 …(8-1)
  18.  下記条件式(9-1)を満足する
     請求項8記載のズームレンズ。
      -0.06<(L1br-L1cf)/(L1br+L1cf)<0.35 …(9-1)
  19.  請求項1から18のいずれか1項記載のズームレンズを備えた撮像装置。
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