JP2013210398A - ズームレンズ、撮像装置および携帯情報端末装置 - Google Patents

ズームレンズ、撮像装置および携帯情報端末装置 Download PDF

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Abstract

【課題】 小型で且つ高性能のズームレンズであって、AF動作の高速化、およびAF動作に要する駆動系の小型化を図り、1000万画素を超える撮像素子に対応する解像力を実現する。
【解決手段】 光軸に沿って、物体側から、順次、正の第1レンズ群G1と、負の第2レンズ群G2と、負の第3レンズ群G3と、正の第4レンズ群G4と、正の第5レンズ群G5とを配置し、第3レンズ群G3でフォーカシングする。第1レンズ群〜第5レンズ群の各群の光軸方向の厚さの総和をDgとし、無限遠合焦時における広角端での歪曲収差をDiswとし、そして像高をY′とするとともに、広角端での焦点距離をFwとし、望遠端での焦点距離をFtとして、中間焦点距離Fmが、Fm=√(Fw×Ft)であるとして、下記条件式〔1〕:
〔1〕 3×10−3<|(Dg×Disw)/(Y′×Fm)|<1×10−2
を満足する。
【選択図】 図1

Description

本発明は、焦点距離を変化させて画角を変化させる変倍機能を有するズームレンズに係り、固体撮像素子等の撮像素子を用いて被写体の画像データを取得する撮像装置に適するズームレンズであって、特に、静止画を撮像する電子スティルカメラおよび動画を撮像するビデオカメラ等に好適な小型のズームレンズ、並びにそのようなズームレンズを撮像光学系として用いる撮像装置および携帯情報端末装置に関するものである。
近年において、普及の著しいデジタルカメラは、さらなる高性能化および小型化が要求されている。また、近年、この種のデジタルカメラにおいては、オートフォーカス(自動合焦調整:しばしば、「AF」と略称される)機能を装備することが主流となっており、このようなオートフォーカス機能を装備するデジタルカメラにあっては、自動合焦速度(AF速度)の高速化も要求されている。さらに、近年、デジタルカメラの多くに撮影レンズとして採用されているズームレンズにも、小型化、高速化および高性能化等が要求されている。
ズームレンズの小型化の面においては、まず、使用時のレンズ全長(最も物体側のレンズ面から像面までの距離)を短縮することが必要である。また、自動合焦(AF)の高速化のためには、ピント調整のためのレンズであるフォーカシングレンズの小型化を図る必要がある。
また、ズームレンズの高性能化の面においては、ハイエンド(最上位)のデジタルカメラへの適用を考えると、少なくとも1000万画素を超える撮像素子に対応した解像力を全ズーム域にわたって有することが必要である。
高変倍化等に適するズームレンズとしては、物体側から、順次、正の焦点距離を持つ第1レンズ群と、負の焦点距離を持つ第2レンズ群と、負の焦点距離を持つ第3レンズ群と、正の焦点距離を持つ第4レンズ群と、正の焦点距離を持つ第5レンズ群とを配置したレンズタイプのズームレンズが広く知られている。このような正−負−負−正−正の5群構成のレンズタイプを有するズームレンズの例が、特許文献1(特許3716418号)および特許文献2(特許4401451号)等に開示されている。
特許文献1には、正−負−負−正−正の5群構成のズームレンズが開示されており、具体的な実施例として、第3レンズ群をフォーカス群として移動させてフォーカシングすることが示されているが、第3レンズ群は、負レンズと正レンズの2枚構成の接合レンズであるため、大きく且つ重くなりがちである。そのため、フォーカス群を移動するための負荷が大きく、それを駆動するモータ等も大型化し、またフォーカシング動作に要する時間も長時間になってしまう。
また、特許文献2にも、具体的な実施例(例えば実施例4)として、正−負−負−正−正の5群構成で、第3レンズ群をフォーカス群として移動させてフォーカシングするズームレンズが開示されている。この場合も、第3レンズ群は負−正−負の3枚構成のため大きく且つ重くなりがちであり、特許文献1(特許3716418号)の場合と同様にフォーカス群を移動するための負荷が大きくなり、それを駆動するモータ等も大型化し、またフォーカシング動作に要する時間も長時間になってしまう。
上述したように、特許文献1に開示された正−負−負−正−正の5群構成で、第3レンズ群をフォーカス群として移動させてフォーカシングするズームレンズにおいては、第3レンズ群が、負レンズと正レンズの2枚構成であるため、大きく且つ重くなりがちである。また、特許文献2に開示された正−負−負−正−正の5群構成で、第3レンズ群をフォーカス群として移動させてフォーカシングするズームレンズにおいては、第3レンズ群が、負−正−負の3枚構成であるため大きく且つ重くなりがちである。
すなわち、特許文献1および特許文献2のいずれに開示された構成も、高変倍化に適し、小型化、高速化および高性能化等が期待できるが、フォーカス群が大きく且つ重くなってしまう。そのため、フォーカス群を移動するための負荷が大きくなり、それを駆動するモータ等も大型化するとともに、フォーカシング動作に要する時間も長時間になってしまうという問題を抱えていた。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、小型で且つ高性能のデジタルカメラ等に用いるズームレンズとして好適な、自動合焦(AF)動作の高速化および自動合焦(AF)動作に要する駆動系の小型化を一層図ることができ、そして1000万画素を超える撮像素子に対応する解像力を実現することを可能とするズームレンズを提供することを目的とし、さらにはそのようなズームレンズを撮像光学系として用いる小型で且つ高性能の撮像装置および携帯情報端末装置を提供することを目的としている。
本発明に係るズームレンズは、上述した目的を達成するために、
光軸に沿って、物体側から、順次、正の屈折力を有する第1レンズ群と、負の屈折力を有する第2レンズ群と、負の屈折力を有する第3レンズ群と、正の屈折力を有する第4レンズ群と、正の屈折力を有する第5レンズ群とを配置してなり、
広角端から望遠端への変倍に伴って、前記第1レンズ群と前記第2レンズ群の間隔が増大し、前記第2レンズ群と前記第3レンズ群の間隔が変動し、前記第3レンズ群と前記第4レンズ群の間隔が減少し、前記第4レンズ群と前記第5レンズ群の間隔が減少し、そして前記第3レンズ群でフォーカシングを行うズームレンズにおいて、
前記第1レンズ群〜第5レンズ群の各群の光軸方向の厚さの総和をDgとし、無限遠合焦時における広角端での歪曲収差をDiswとし、そして像高をY′とするとともに、
広角端での焦点距離をFwとし、望遠端での焦点距離をFtとして、中間焦点距離Fmが、Fm=√(Fw×Ft)であるとして、
下記条件式〔1〕:
〔1〕 3×10−3<|(Dg×Disw)/(Y′×Fm)|<1×10−2
を満足することを特徴としている。
本発明によれば、小型で且つ高性能のデジタルカメラ等に用いるズームレンズとして好適な、自動合焦(AF)動作の高速化および自動合焦(AF)動作に要する駆動系の小型化を一層図ることができ、そして1000万画素を超える撮像素子に対応する解像力を実現することを可能とするズームレンズを提供し、さらにはそのようなズームレンズを撮像光学系として用いることで小型で且つ高性能の撮像装置および携帯情報端末装置を提供することができる。
すなわち、本発明に係るズームレンズによれば、
光軸に沿って、物体側から、順次、正の屈折力を有する第1レンズ群と、負の屈折力を有する第2レンズ群と、負の屈折力を有する第3レンズ群と、正の屈折力を有する第4レンズ群と、正の屈折力を有する第5レンズ群とを配置してなり、
広角端から望遠端への変倍に伴って、前記第1レンズ群と前記第2レンズ群の間隔が増大し、前記第2レンズ群と前記第3レンズ群の間隔が変動し、前記第3レンズ群と前記第4レンズ群の間隔が減少し、前記第4レンズ群と前記第5レンズ群の間隔が減少し、そして前記第3レンズ群でフォーカシングを行うズームレンズにおいて、
前記第1レンズ群〜第5レンズ群の各群の光軸方向の厚さの総和をDgとし、無限遠合焦時における広角端での歪曲収差をDiswとし、そして像高をY′とするとともに、
広角端での焦点距離をFwとし、望遠端での焦点距離をFtとして、中間焦点距離Fmが、Fm=√(Fw×Ft)であるとして、
下記条件式〔1〕:
〔1〕 3×10−3<|(Dg×Disw)/(Y′×Fm)|<1×10−2
を満足することにより、小型で且つ高性能のデジタルカメラ等に用いるズームレンズとして好適な、自動合焦(AF)動作の高速化および自動合焦(AF)動作に要する駆動系の小型化を一層図ることができ、そして1000万画素を超える撮像素子に対応する解像力を実現することが可能となる。
本発明の第1の実施の形態に係る実施例1におけるズームレンズの光学系の構成およびズーミングに伴うズーム軌跡を模式的に示す図であり、(a)は広角端、(b)は中間焦点距離および(c)は望遠端のそれぞれにおける光軸に沿った断面図である。 図1に示す本発明の実施例1によるズームレンズの広角端における球面収差、非点収差、歪曲収差およびコマ収差を示す収差曲線図である。 図1に示す本発明の実施例1によるズームレンズの中間焦点距離における球面収差、非点収差、歪曲収差およびコマ収差を示す収差曲線図である。 図1に示す本発明の実施例1によるズームレンズの望遠端における球面収差、非点収差、歪曲収差およびコマ収差を示す収差曲線図である。 本発明の第2の実施の形態に係る実施例2におけるズームレンズの光学系の構成およびズーミングに伴うズーム軌跡を模式的に示す図であり、(a)は広角端、(b)は中間焦点距離および(c)は望遠端のそれぞれにおける光軸に沿った断面図である。 図5に示す本発明の実施例2によるズームレンズの広角端における球面収差、非点収差、歪曲収差およびコマ収差を示す収差曲線図である。 図5に示す本発明の実施例2によるズームレンズの中間焦点距離における球面収差、非点収差、歪曲収差およびコマ収差を示す収差曲線図である。 図5に示す本発明の実施例2によるズームレンズの望遠端における球面収差、非点収差、歪曲収差およびコマ収差を示す収差曲線図である。 本発明の第3の実施の形態に係る実施例3におけるズームレンズの光学系の構成およびズーミングに伴うズーム軌跡を模式的に示す図であり、(a)は広角端、(b)は中間焦点距離および(c)は望遠端のそれぞれにおける光軸に沿った断面図である。 図9に示す本発明の実施例3によるズームレンズの広角端における球面収差、非点収差、歪曲収差およびコマ収差を示す収差曲線図である。 図9に示す本発明の実施例3によるズームレンズの中間焦点距離における球面収差、非点収差、歪曲収差およびコマ収差を示す収差曲線図である。 図9に示す本発明の実施例3によるズームレンズの望遠端における球面収差、非点収差、歪曲収差およびコマ収差を示す収差曲線図である。 本発明の第4の実施の形態に係る実施例4におけるズームレンズの光学系の構成およびズーミングに伴うズーム軌跡を模式的に示す図であり、(a)は広角端、(b)は中間焦点距離および(c)は望遠端のそれぞれにおける光軸に沿った断面図である。 図13に示す本発明の実施例4によるズームレンズの広角端における球面収差、非点収差、歪曲収差およびコマ収差を示す収差曲線図である。 図13に示す本発明の実施例4によるズームレンズの中間焦点距離における球面収差、非点収差、歪曲収差およびコマ収差を示す収差曲線図である。 図13に示す本発明の実施例4によるズームレンズの望遠端における球面収差、非点収差、歪曲収差およびコマ収差を示す収差曲線図である。 本発明の第5の実施の形態に係る実施例5におけるズームレンズの光学系の構成およびズーミングに伴うズーム軌跡を模式的に示す図であり、(a)は広角端、(b)は中間焦点距離および(c)は望遠端のそれぞれにおける光軸に沿った断面図である。 図17に示す本発明の実施例5によるズームレンズの広角端における球面収差、非点収差、歪曲収差およびコマ収差を示す収差曲線図である。 図17に示す本発明の実施例5によるズームレンズの中間焦点距離における球面収差、非点収差、歪曲収差およびコマ収差を示す収差曲線図である。 図17に示す本発明の実施例5によるズームレンズの望遠端における球面収差、非点収差、歪曲収差およびコマ収差を示す収差曲線図である。 本発明の第6の実施の形態に係る実施例6におけるズームレンズの光学系の構成およびズーミングに伴うズーム軌跡を模式的に示す図であり、(a)は広角端、(b)は中間焦点距離および(c)は望遠端のそれぞれにおける光軸に沿った断面図である。 図21に示す本発明の実施例6によるズームレンズの広角端における球面収差、非点収差、歪曲収差およびコマ収差を示す収差曲線図である。 図21に示す本発明の実施例6によるズームレンズの中間焦点距離における球面収差、非点収差、歪曲収差およびコマ収差を示す収差曲線図である。 図21に示す本発明の実施例6によるズームレンズの望遠端における球面収差、非点収差、歪曲収差およびコマ収差を示す収差曲線図である。 本発明の第7の実施の形態に係る実施例7におけるズームレンズの光学系の構成およびズーミングに伴うズーム軌跡を模式的に示す図であり、(a)は広角端、(b)は中間焦点距離および(c)は望遠端のそれぞれにおける光軸に沿った断面図である。 図25に示す本発明の実施例7によるズームレンズの広角端における球面収差、非点収差、歪曲収差およびコマ収差を示す収差曲線図である。 図25に示す本発明の実施例7によるズームレンズの中間焦点距離における球面収差、非点収差、歪曲収差およびコマ収差を示す収差曲線図である。 図25に示す本発明の実施例7によるズームレンズの望遠端における球面収差、非点収差、歪曲収差およびコマ収差を示す収差曲線図である。 本発明の第8の実施の形態に係る実施例8におけるズームレンズの光学系の構成およびズーミングに伴うズーム軌跡を模式的に示す図であり、(a)は広角端、(b)は中間焦点距離および(c)は望遠端のそれぞれにおける光軸に沿った断面図である。 図29に示す本発明の実施例8によるズームレンズの広角端における球面収差、非点収差、歪曲収差およびコマ収差を示す収差曲線図である。 図29に示す本発明の実施例8によるズームレンズの中間焦点距離における球面収差、非点収差、歪曲収差およびコマ収差を示す収差曲線図である。 図29に示す本発明の実施例8によるズームレンズの望遠端における球面収差、非点収差、歪曲収差およびコマ収差を示す収差曲線図である。 本発明の第9の実施の形態に係る撮像装置としてのデジタルカメラの物体側から見た外観構成を模式的に示す斜視図である。 図33のデジタルカメラを撮影者側から見た外観構成を模式的に示す斜視図である。 図33および図34のデジタルカメラの機能構成を示すブロック図である。
以下、本発明の実施の形態に基づき、図面を参照して本発明に係るズームレンズおよび撮像装置および携帯情報端末装置を詳細に説明する。具体的な実施例について説明する前に、まず、本発明の原理的な実施の形態を説明する。
本発明の第1の実施の形態〜第8の実施の形態は、いずれもズームレンズとしての実施の形態である。
すなわち、本発明の第1〜第8の実施の形態に係るズームレンズは、
光軸に沿って、物体側から、順次、正の屈折力を有する第1レンズ群と、負の屈折力を有する第2レンズ群と、負の屈折力を有する第3レンズ群と、正の屈折力を有する第4レンズ群と、正の屈折力を有する第5レンズ群とを配置してなり、
広角端(短焦点端)から望遠端(長焦点端)への変倍に伴って、前記第1レンズ群と前記第2レンズ群の間隔が大きくなり、前記第2レンズ群と前記第3レンズ群の間隔が変動し、前記第3レンズ群と前記第4レンズ群の間隔が小さくなり、前記第4レンズ群と第5レンズ群の間隔が小さくなり、且つ前記第3レンズ群を移動させてフォーカシングを行うズームレンズにおいて、
次の条件式〔1〕を満足するようにした(請求項1に対応する)。
〔1〕 3×10−3<|(Dg×Disw)/(Y′×Fm)|<1×10−2
ここで、Dgは各群の光軸方向の厚さの総和を、Diswは無限遠合焦時における広角端の歪曲収差を、そしてY′は像高を、それぞれあらわし、広角端での焦点距離をFwとし、そして望遠端での焦点距離をFtとして、中間焦点距離Fmを、
Fm=√(Fw×Ft)
としている。
条件式〔1〕の|(Dg×Disw)/(Y′×Fm)|が、下限値である3×10−3を下回ると、歪曲収差等収差補正が厳しくなるか、または、無理な小型化によって製造誤差感度が高くなり生産性に問題が生ずる。あるいは、各群を構成するエレメントを増やしつつ小型化を図ることは可能であるが、エレメントが増えることによるコスト増や、生産性の問題が発生してしまう。一方、条件式〔1〕の|(Dg×Disw)/(Y′×Fm)|が、上限値である1×10−2を上回ると、光学系全長が長くなり、カメラ等の撮像装置の大型化を招くか、または、歪曲収差が許容できないレベルに劣化するかしてしまう。
したがって、条件式〔1〕を満足するように構成することによって、光学全長と、歪曲収差等の光学特性および生産性やコストとのバランスが良好になる。
ここで、条件式〔1〕のY´(像高)とは、広角端における像高を示す。近年、画像処理技術が進んでおり、ある程度は歪曲収差を画像処理で補正することを前提にする場合があるため、ズームレンズの場合広角端と望遠端では光学的な像高が異なる場合があることから、条件式〔1〕の像高は、広角端の像高と定義する。しかしながら、画像処理で歪曲収差を補正する場合でも補正量が大きくなるとコントラストの低下等の副作用もあるため、極力光学的に歪曲収差を補正したほうが良いことは言うまでもない。
また、上述したズームレンズにおいては、開口絞りを、前記第3レンズ群と前記第4レンズ群との間に配置することが望ましい(請求項2に対応する)。開口絞りの配置をこのように規定することによって、上述したズームレンズのレンズ構成をより有効に機能させることができる。この場合、開口絞りは、前記第3レンズ群および前記第4レンズ群とは独立にこれらのレンズ群と干渉しないように単独で移動させるようにしたり、前記第3レンズ群と一体的に移動させるようにしたりしても良いが、より好ましくは、前記第4レンズ群と一体的に移動させるようにする。
さらに望ましくは、上述したズームレンズにおいて、前記第4レンズ群および第5レンズ群は、接合レンズを1エレメント、そして接合されていない個々のレンズをそれぞれ1エレメントとして数えて、合計で4エレメント以下で構成する(請求項3に対応する)。
上述した条件式〔1〕を満足することによって、前記第4レンズ群および前記第5レンズ群は、合計して4エレメント以下で構成することが可能となり、コストや、生産性にかかわる問題を低減することができる。
また、望ましくは、上述したズームレンズにおいて、前記第4レンズ群および前記第5レンズ群からなるレンズ群は、少なくとも1つの接合レンズを有する構成とする(請求項4に対応する)。
前記第4レンズ群および前記第5レンズ群からなるレンズ群が接合レンズを有することによって、同じレンズ枚数であればエレメント数を低減することができ、鏡胴に組み付ける際の作業工程数や部品管理等で有利であるばかりでなく、組み付け精度についてもレンズ単体の位置精度の管理に比べて容易になり、生産性が向上する。
さらにまた、上述したズームレンズにおいて、前記第4レンズ群および前記第5レンズ群の各レンズ群を構成する1以上のレンズにそれぞれ非球面を形成する構成とすることが望ましい(請求項5に対応する)。
前記第4レンズ群を構成する1以上のレンズに非球面を形成する構成とすることは、収差補正、特に球面収差の補正に有効であり、且つ光学系全長やレンズの有効径の小型化、ひいてはカメラ等の撮像装置の小型化にも寄与し、光学系のエレメント数の低減を図ることができる。さらに、フォーカシングによる像面湾曲の劣化を抑制することが可能となる。また、前記第5レンズ群を構成する1以上のレンズに非球面を形成する構成とすることは、収差補正、特に像面湾曲の補正に有効であり、且つ光学系全長や、レンズの有効径の小型化、ひいてはカメラ等の撮像装置の小型化にも寄与し、光学系のエレメント数の低減を図ることができる。
そしてまた、上述したズームレンズにおいて、前記第2レンズ群を構成する1以上のレンズに非球面を形成する構成とすることが望ましい(請求項6に対応する)。
このような構成とすることは、歪曲収差の補正に有効であり、歪曲収差を補正するためにレンズが大型化することを防ぐことが可能となる。特に、レンズの有効径が大型化することを防ぐことができるので、レンズの小型化に寄与することが可能となる。
望ましくは、上述したズームレンズにおいて、前記第2レンズ群に形成する非球面は、レンズ群を構成する1以上のレンズのうち、物体側から数えて2枚目以降のレンズに形成する構成とする(請求項7に対応する)。
前記第2レンズ群の最も物体側のレンズに非球面を形成する場合に比べ、物体側から数えて2枚目以降のレンズに非球面を形成することによって、非球面レンズの有効径を小さくすることができるので、非球面の面精度の確保が容易になるとともに、球面レンズに比べてコストが高くなる傾向にある非球面レンズのコストの低減を図ることが可能となる。
また、望ましくは、上述したズームレンズにおいて、前記第1レンズ群を2枚のレンズで構成する(請求項8に対応する)。上述したズームレンズの要件を満たす構成とすることによって、前記第1レンズ群を2枚のレンズで構成しても収差劣化等が問題にならなくなり、ズームレンズのさらなる小型化を図ることが可能となる。
さらにまた、望ましくは、上述したズームレンズにおいて、前記第3レンズ群は1枚の負レンズで構成する(請求項9に対応する)。上述したズームレンズの要件を満たす構成とすることによって、フォーカス群となる前記第3レンズ群を負レンズ1枚で構成してもフォーカシングによる収差劣化等が問題にならなくなり、フォーカス群の小型化およびAF動作の高速化の少なくとも一方を図ることが可能となる。
そしてさらに望ましくは、上述したズームレンズにおいて、次の条件式〔2〕を満足する構成とする(請求項10に対応する)。
〔2〕 2<Tlt/(Y′・(Ft/Fw))<3
ここで、Tltは望遠端における光学系全長を、Y′は像高を、Fwは広角端での焦点距離を、そしてFtは望遠端での焦点距離をそれぞれあらわしている。
条件式〔2〕のTlt/(Y′・(Ft/Fw))が、下限値である2を下回ると、歪曲収差等収差補正が厳しくなるか、または無理な小型化によって製造誤差感度が高くなり生産性に問題が生ずるかする。あるいは、各群を構成するエレメントを増やしつつ小型化を図ることは可能であるが、エレメントが増えることによるコスト増や、生産性の問題が発生してしまう。
一方、条件式〔2〕のTlt/(Y′・(Ft/Fw))が、上限値である3を上回ると、光学系全長が長くなり、カメラ等の撮像装置の大型化を招くか、または歪曲収差が許容できないレベルに劣化するかしてしまう。
したがって、条件式〔2〕を満足するように構成することによって、光学系全長と、歪曲収差等の光学特性および生産性やコストとのバランスが良好になる。
ここで、条件式〔2〕のY´(像高)とは、広角端における像高を示す。近年、画像処理技術が進んでおり、ある程度は歪曲収差を画像処理で補正することを前提にする場合があるため、ズームレンズの場合広角端と望遠端では光学的な像高が異なる場合があることから、条件式〔2〕の像高は、広角端の像高と定義する。しかしながら、画像処理で歪曲収差を補正する場合でも補正量が大きくなるとコントラストの低下等の副作用もあるため、極力光学的に歪曲収差を補正したほうが良いことは言うまでもない。
上述のように構成することにより、小型で且つ収差が充分に補正され、1000万画素を超える画素数の受光素子に対応することが可能なズームレンズを実現することができる。
以上の説明は、第1の実施の形態〜第8の実施の形態に係るズームレンズに共通したものである。
そして、本発明の第9の実施の形態は、いわゆるデジタルカメラ等の撮像装置としての実施の形態である。
すなわち、本発明の第9の実施の形態に係る撮像装置は、上述したズームレンズを、撮像用光学系として用いて構成する(請求項11に対応する)。このような構成により、小型で且つ性能良好なデジタルカメラ等の撮像装置を実現することができる。また、条件式〔1〕を満足する構成のズームレンズを用いることによって、各レンズ群の光軸方向の厚さの総和Dgの小型化と収差補正とのバランスを図ることが可能となるので、特に収納時にレンズが沈胴するタイプの撮像装置や撮像装置用の交換レンズにも適している。
次に、上述した本発明の実施の形態に基づく、具体的な実施例を詳細に説明する。以下に述べる実施例1〜実施例8は、それぞれ本発明の第1の実施の形態〜第8の実施の形態に係るズームレンズの数値例による具体的な構成の実施例である。
図1〜図4は、本発明の第1の実施の形態に係る実施例1におけるズームレンズを説明するためのものであり、図5〜図8は、本発明の第2の実施の形態に係る実施例2におけるズームレンズを説明するためのものであり、図9〜図12は、本発明の第3の実施の形態に係る実施例3におけるズームレンズを説明するためのものであり、図13〜図16は、本発明の第4の実施の形態に係る実施例4におけるズームレンズを説明するためのものであり、図17〜図20は、本発明の第5の実施の形態に係る実施例5におけるズームレンズを説明するためのものであり、図21〜図24は、本発明の第6の実施の形態に係る実施例6におけるズームレンズを説明するためのものであり、図25〜図28は、本発明の第7の実施の形態に係る実施例7におけるズームレンズを説明するためのものであり、そして図29〜図32は、本発明の第8の実施の形態に係る実施例8におけるズームレンズを説明するためのものである。
実施例1〜実施例8の各実施例のズームレンズにおいて、第5レンズ群の像面側に配設される平行平板からなる光学要素は、光学ローパスフィルタおよび赤外カットフィルタ等の各種光学フィルタや、CMOS(相補型金属酸化物半導体)イメージセンサまたはCCD(電荷結合素子)イメージセンサ等の受光撮像素子のカバーガラス(シールガラス)を想定したもので、等価的な透明平行平板として示しており、フィルタ等FGと総称することにする。
また、実施例1〜実施例8において、いくつかのレンズ面を非球面としている。非球面を形成するには、いわゆるモールド非球面レンズのように、各レンズ面を直接非球面とする構成と、いわゆるハイブリッド非球面レンズのように、球面レンズのレンズ面に非球面を形成する樹脂薄膜を敷設して非球面を得る構成とがあるが、それらのいずれを用いても良い。
実施例1〜実施例8の各実施例のズームレンズにおける収差は、充分に補正されており、1000万画素を超える画素数の受光素子に対応することが可能となっている。本発明の第1の実施の形態〜第8の実施の形態に従ってズームレンズを構成することによって、自動合焦(AF)動作の高速化および自動合焦(AF)動作に要する駆動系の小型化を図ることができて、しかも、充分な小型化を達成しながら、非常に良好な像性能を確保し得ることは、実施例1〜実施例8の各実施例より明らかである。
実施例1〜実施例8に共通な記号の意味は、次の通りである。
f:光学系全系の焦点距離
F:Fナンバ(F値)
ω:半画角(度)
R:曲率半径(非球面については近軸曲率半径)
D:面間隔
Nd:屈折率
νd:アッベ数
K:非球面の円錐定数
:4次の非球面定数
:6次の非球面定数
:8次の非球面定数
10:10次の非球面定数
12:12次の非球面定数
Bf:バックフォーカス(光学系の最終光学面〜像面間の距離)
ここで用いられる非球面形状は、近軸曲率半径の逆数(近軸曲率)をc、光軸からの高さをH、そして円錐定数をKとし、上述した各次数の非球面係数を用い、Xを光軸方向における非球面量として、次の式〔3〕で定義され、近軸曲率半径と円錐定数および非球面係数を与えて形状を特定する。
Figure 2013210398
図1は、本発明の第1の実施の形態に係る実施例1のズームレンズの光学系のレンズ構成および広角端から所定の中間焦点距離を経て望遠端へのズーミングに伴うズーム軌跡を模式的に示しており、(a)は短焦点端、すなわち広角端における断面図、(b)は所定の中間焦点距離における断面図、そして(c)は長焦点端、すなわち望遠端における断面図である。なお、実施例1のレンズ群配置を示す図1において、図示左側が物体(被写体)側である。
図1に示すズームレンズは、光軸に沿って、物体側から、順次、正の屈折力を有する第1レンズ群G1と、負の屈折力を有する第2レンズ群G2と、負の屈折力を有する第3レンズ群G3と、正の屈折力を有する第4レンズ群G4と、そして正の屈折力を有する第5レンズ群G5とを配置し、さらに第3レンズ群G3と第4レンズ群G4との間に開口絞りADを配置している。
第1レンズ群G1は、物体側から、順次、第1レンズL1および第2レンズL2を配置してなり、第2レンズ群G2は、物体側から、順次、第3レンズL3、第4レンズL4および第5レンズL5を配置してなり、第3レンズ群G3は、単一の第6レンズL6を有してなり、第4レンズ群G4は、物体側から、順次、第7レンズL7、第8レンズL8および第9レンズL9を配置してなり、そして第5レンズ群G5は、物体側から、順次、第10レンズL10および第11レンズL11を配置してなる。
第1レンズ群G1〜第5レンズ群G5は、それぞれ各群毎に適宜なる共通の支持枠等によって支持され、ズーミング等に際しては各群毎に一体的に動作する。図1には、各光学面の面番号も示している。
広角端(短焦点端)から望遠端(長焦点端)への変倍に伴って、第1レンズ群G1〜第5レンズ群G5の全群が移動して、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との間隔が増大し、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3との間隔が増大し、第3レンズ群G3と第4レンズ群G4との間隔が減少し、そして第4レンズ群G4と第5レンズ群G5との間隔が減少する。開口絞りADは、第4レンズ群G4と一体的に動作する。
第1レンズ群G1は、物体側から、順次、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズからなる第1レンズL1と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズからなる第2レンズL2とを配している。これら第1レンズL1と第2レンズL2の2枚のレンズは、互いに密接して貼り合わせられて一体に接合され、2枚接合からなる接合レンズを形成している。
第2レンズ群G2は、物体側から、順次、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズからなる第3レンズL3と、像側により強い凹面を向けて両面に非球面を形成した両凹レンズからなる第4レンズL4と、物体側により強い凸面を向けた両凸レンズからなる第5レンズL5とを配している。
第3レンズ群G3は、物体側に強い凹面を向けた負メニスカスレンズからなる単一の第6レンズL6で構成している。
開口絞りADは、第3レンズ群G3と第4レンズ群G4との間に介挿配置しており、既に述べたように第4レンズ群G4と一体的に動作する。
第4レンズ群G4は、物体側から、順次、物体側により強い凸面を向けて両面に非球面を形成した両凸レンズからなる第7レンズL7と、像側により強い凸面を向けた両凸レンズからなる第8レンズL8と、物体側により強い凹面を向けた両凹レンズからなる第9レンズL9とを配している。第8レンズL8と第9レンズL9の2枚のレンズは、互いに密接して貼り合わせられて一体に接合され、2枚接合からなる接合レンズを形成している。
第5レンズ群G5は、物体側から、順次、物体側にわずかに強い凸面を向けて両面に非球面を形成した両凸レンズからなる第10レンズL10と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズからなる第11レンズL11とを配している。
この実施例1においては、全光学系の焦点距離f、FナンバFおよび半画角ωが、ズーミングによって、それぞれf=16.146〜29.487〜53.852、F=3.59〜4.69〜5.93およびω=42.8〜25.7〜14.5の範囲で変化する。実施例1における各光学要素の光学特性は、次表1の通りである。
Figure 2013210398
表1において、面番号に「*(アスタリスク)」を付して示した面番号のレンズ面が非球面である。これは、他の実施例についても同様である。
すなわち、表1においては、「*」が付された第6面、第7面、第13面、第14面、第18面および第19面の各光学面が非球面であり、式〔3〕における各非球面のパラメータ(非球面係数)は、次の通りである。なお、非球面パラメータにおいて、「En」は、「10のべき乗」すなわち「×10」をあらわし、例えば「E−05」は、「×10−5」をあらわしている。他の実施例についても同様である。
非球面パラメータ
第6面
K= 0
=−1.12571E−05
= 1.21899E−07
= 2.76874E−09
10=−4.5160E−11
12= 1.38009E−13
第7面
K=0
=−4.98762E−05
= 3.02710E−07
=−1.83352E−09
10=−4.9553E−12
第13面
K=0
=−2.23034E−05
=−3.30061E−08
= 1.96596E−09
10=−4.33079E−11
第14面
K=0
=−6.86789E−06
= 1.59127E−07
=−8.05125E−10
10=−2.46291E−11
第18面
K=−4.76959
=−2.06414E−06
=−1.71695E−07
=−2.33143E−09
10= 6.08643E−12
第19面
K= 0.25043
= 3.72591E−05
=−4.11291E−08
=−2.02648E−09
10= 3.86766E−12

この実施例1においては、全光学系の焦点距離f、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との間の可変間隔DA、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3との間の可変間隔DB、第3レンズ群G3と開口絞りADとの間の可変間隔DC、第4レンズ群G4と第5レンズ群G5との間の可変間隔DD、第5レンズ群G5とフィルタ等FGとの間の可変間隔DE、そしてフィルタ等FGと像面との間のバックフォーカスBf等の間隔は、ズーミングに伴って次表2のように変化させる。
Figure 2013210398
この場合、条件式〔1〕および条件式〔2〕に関連する値は、それぞれ次の通りとなる。
Dg=35.02
Disw=−4.2[%]
Y′=14.3
Fw=16.146
Ft=53.852
Fm:√(Fw×Ft)=29.487
Tlt=119.35
条件式〔1〕:|(Dg×Disw)/(Y′×Fm)|=0.0035
条件式〔2〕:Tlt/(Y′・(Ft/Fw))=2.5
ここで、歪曲収差Diswの値は、最大像高における歪曲収差を示しており、他の実施例においても同様である。
また、図2、図3および図4に、それぞれ実施例1の広角端、中間焦点距離および望遠端における球面収差、非点収差、歪曲収差、並びにコマ収差の各収差図を示している。なお、これらの各収差図において、球面収差図における破線は正弦条件を、非点収差図における実線はサジタル、そして破線はメリディオナルをそれぞれあらわしている。また、「g」および「d」はそれぞれ、g線およびd線をあらわしている。これらは、他の実施例の収差図についても同様である。
図5は、本発明の第2の実施の形態に係る実施例2のズームレンズの光学系のレンズ構成および広角端から所定の中間焦点距離を経て望遠端へのズーミングに伴うズーム軌跡を模式的に示しており、(a)は短焦点端、すなわち広角端における断面図、(b)は所定の中間焦点距離における断面図、そして(c)は長焦点端、すなわち望遠端における断面図である。なお、実施例2のレンズ群配置を示す図5においても、図示左側が物体(被写体)側である。
図5に示すズームレンズは、光軸に沿って、物体側から、順次、正の屈折力を有する第1レンズ群G1と、負の屈折力を有する第2レンズ群G2と、負の屈折力を有する第3レンズ群G3と、正の屈折力を有する第4レンズ群G4と、そして正の屈折力を有する第5レンズ群G5とを配置し、さらに第3レンズ群G3と第4レンズ群G4との間に開口絞りADを配置している。
第1レンズ群G1は、物体側から、順次、第1レンズL1および第2レンズL2を配置してなり、第2レンズ群G2は、物体側から、順次、第3レンズL3、第4レンズL4および第5レンズL5を配置してなり、第3レンズ群G3は、単一の第6レンズL6を有してなり、第4レンズ群G4は、物体側から、順次、第7レンズL7、第8レンズL8および第9レンズL9を配置してなり、そして第5レンズ群G5は、物体側から、順次、第10レンズL10および第11レンズL11を配置してなる。
第1レンズ群G1〜第5レンズ群G5は、それぞれ各群毎に適宜なる共通の支持枠等によって支持され、ズーミング等に際しては各群毎に一体的に動作する。図5には、各光学面の面番号も示している。なお、図5における各参照符号は、参照符号の桁数の増大による説明の煩雑化を避けるため、各実施例毎に独立に用いており、そのため他の実施例に係る図面と共通の参照符号を付していてもそれらは他の実施例とはかならずしも共通の構成ではない。
広角端(短焦点端)から望遠端(長焦点端)への変倍に伴って、第1レンズ群G1〜第5レンズ群G5の全群が移動して、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との間隔が増大し、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3との間隔が増大し、第3レンズ群G3と第4レンズ群G4との間隔が減少し、そして第4レンズ群G4と第5レンズ群G5との間隔が減少する。開口絞りADは、第4レンズ群G4と一体的に動作する。
第1レンズ群G1は、物体側から、順次、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズからなる第1レンズL1と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズからなる第2レンズL2とを配している。これら第1レンズL1と第2レンズL2の2枚のレンズは、互いに密接して貼り合わせられて一体に接合され、2枚接合からなる接合レンズを形成している。
第2レンズ群G2は、物体側から、順次、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズからなる第3レンズL3と、物体側により強い凹面を向けて両面に非球面を形成した両凹レンズからなる第4レンズL4と、像側により強い凸面を向けた両凸レンズからなる第5レンズL5とを配している。
第3レンズ群G3は、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズからなる単一の第6レンズL6で構成している。
開口絞りADは、第3レンズ群G3と第4レンズ群G4との間に介挿配置しており、既に述べたように第4レンズ群G4と一体的に動作する。
第4レンズ群G4は、物体側から、順次、物体側により強い凸面を向けて両面に非球面を形成した両凸レンズからなる第7レンズL7と、像側により強い凸面を向けた両凸レンズからなる第8レンズL8と、物体側により強い凹面を向けた両凹レンズからなる第9レンズL9とを配している。第8レンズL8と第9レンズL9の2枚のレンズは、互いに密接して貼り合わせられて一体に接合され、2枚接合からなる接合レンズを形成している。
第5レンズ群G5は、物体側から、順次、物体側により強い凸面を向けて両面に非球面を形成した両凸レンズからなる第10レンズL10と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズからなる第11レンズL11とを配している。
この実施例2においては、全光学系の焦点距離f、FナンバFおよび半画角ωが、ズーミングによって、それぞれf=16.146〜29.486〜53.851、F=3.6〜4.62〜5.77およびω=42.9〜25.6〜14.5の範囲で変化する。実施例2における各光学要素の光学特性は、次表3の通りである。
Figure 2013210398
表3において、面番号に「*」を付して示した面番号のレンズ面が非球面である。これは、他の実施例についても同様である。
すなわち、表3においては、「*」が付された第6面、第7面、第13面、第14面、第18面および第19面の各光学面が非球面であり、式〔3〕における各非球面のパラメータ(非球面係数)は、次の通りである。なお、非球面パラメータにおいて、「En」は、「10のべき乗」すなわち「×10」をあらわし、例えば「E−05」は、「×10−5」をあらわしている。他の実施例についても同様である。
非球面パラメータ
第6面
K=0
=−6.13912E−05
= 6.02764E−07
=−3.68927E−09
10=−5.86282E−12
第7面
K=0
=−9.55771E−05
= 6.67024E−07
=−5.78157E−09
10= 3.44512E−12
第13面
K=0
=−2.21195E−05
=−1.07672E−06
= 1.98544E−08
10=−3.47093E−10
第14面
K=0
= 5.12674E−06
=−9.94310E−07
= 1.53589E−08
10=−2.78900E−10
第18面
K=−1.2879
=−1.57778E−05
=−7.80973E−08
=−8.69905E−10
10= 3.89552E−12
第19面
K= 0.98584
= 4.43195E−05
= 5.66872E−08
=−2.64609E−09
10=1.33387E−11
この実施例2においては、全光学系の焦点距離f、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との間の可変間隔DA、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3との間の可変間隔DB、第3レンズ群G3と開口絞りADとの間の可変間隔DC、第4レンズ群G4と第5レンズ群G5との間の可変間隔DD、第5レンズ群G5とフィルタ等FGとの間の可変間隔DE、そしてフィルタ等FGと像面との間のバックフォーカスBf等の間隔は、ズーミングに伴って次表4のように変化させる。
Figure 2013210398
この場合、条件式〔1〕および条件式〔2〕に関連する値は、それぞれ次の通りとなる。
Dg=37.29
Disw=−4.58[%]
Y′=14.3
Fw=16.146
Ft=53.851
Fm:√(Fw×Ft)=29.486
Tlt=127.4
条件式〔1〕:|(Dg×Disw)/(Y’×Fm)|=0.0041
条件式〔2〕:Tlt/(Y’・(Ft/Fw))=2.67
また、図6、図7および図8に、それぞれ実施例2の広角端、中間焦点距離および望遠端における球面収差、非点収差、歪曲収差、並びにコマ収差の各収差図を示している。なお、これらの各収差図において、球面収差図における破線は正弦条件を、非点収差図における実線はサジタル、そして破線はメリディオナルをそれぞれあらわしている。また、「g」および「d」はそれぞれ、g線およびd線をあらわしている。
図9は、本発明の第3の実施の形態に係る実施例3のズームレンズの光学系のレンズ構成および広角端から所定の中間焦点距離を経て望遠端へのズーミングに伴うズーム軌跡を模式的に示しており、(a)は短焦点端、すなわち広角端における断面図、(b)は所定の中間焦点距離における断面図、そして(c)は長焦点端、すなわち望遠端における断面図である。なお、実施例3のレンズ群配置を示す図9においても、図示左側が物体(被写体)側である。
図9に示すズームレンズは、光軸に沿って、物体側から、順次、正の屈折力を有する第1レンズ群G1と、負の屈折力を有する第2レンズ群G2と、負の屈折力を有する第3レンズ群G3と、正の屈折力を有する第4レンズ群G4と、そして正の屈折力を有する第5レンズ群G5とを配置し、さらに第3レンズ群G3と第4レンズ群G4との間に開口絞りADを配置している。
第1レンズ群G1は、物体側から、順次、第1レンズL1および第2レンズL2を配置してなり、第2レンズ群G2は、物体側から、順次、第3レンズL3、第4レンズL4および第5レンズL5を配置してなり、第3レンズ群G3は、単一の第6レンズL6を有してなり、第4レンズ群G4は、物体側から、順次、第7レンズL7、第8レンズL8および第9レンズL9を配置してなり、そして第5レンズ群G5は、物体側から、順次、第10レンズL10および第11レンズL11を配置してなる。
第1レンズ群G1〜第5レンズ群G5は、それぞれ各群毎に適宜なる共通の支持枠等によって支持され、ズーミング等に際しては各群毎に一体的に動作する。図9には、各光学面の面番号も示している。なお、図9における各参照符号は、参照符号の桁数の増大による説明の煩雑化を避けるため、各実施例毎に独立に用いており、そのため他の実施例に係る図面と共通の参照符号を付していてもそれらは他の実施例とはかならずしも共通の構成ではない。
広角端(短焦点端)から望遠端(長焦点端)への変倍に伴って、第1レンズ群G1〜第5レンズ群G5の全群が移動して、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との間隔が増大し、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3との間隔が増大し、第3レンズ群G3と第4レンズ群G4との間隔が減少し、そして第4レンズ群G4と第5レンズ群G5との間隔が減少する。開口絞りADは、第4レンズ群G4と一体的に動作する。
第1レンズ群G1は、物体側から、順次、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズからなる第1レンズL1と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズからなる第2レンズL2とを配している。これら第1レンズL1と第2レンズL2の2枚のレンズは、互いに密接して貼り合わせられて一体に接合され、2枚接合からなる接合レンズを形成している。
第2レンズ群G2は、物体側から、順次、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズからなる第3レンズL3と、像側により強い凹面を向けて両面に非球面を形成した両凹レンズからなる第4レンズL4と、像側により強い凸面を向けた両凸レンズからなる第5レンズL5とを配している。
第3レンズ群G3は、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズからなる単一の第6レンズL6で構成している。
開口絞りADは、第3レンズ群G3と第4レンズ群G4との間に介挿配置しており、既に述べたように第4レンズ群G4と一体的に動作する。
第4レンズ群G4は、物体側から、順次、物体側により強い凸面を向けて両面に非球面を形成した両凸レンズからなる第7レンズL7と、像側により強い凸面を向けた両凸レンズからなる第8レンズL8と、像側により強い凹面を向けた両凹レンズからなる第9レンズL9とを配している。第8レンズL8と第9レンズL9の2枚のレンズは、互いに密接して貼り合わせられて一体に接合され、2枚接合からなる接合レンズを形成している。
第5レンズ群G5は、物体側から、順次、物体側により強い凸面を向けて両面に非球面を形成した両凸レンズからなる第10レンズL10と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズからなる第11レンズL11とを配している。
この実施例3においては、全光学系の焦点距離f、FナンバFおよび半画角ωが、ズーミングによって、それぞれf=16.146〜29.487〜53.85、F=3.62〜4.59〜5.67およびω=42.8〜25.6〜14.5の範囲で変化する。実施例3における各光学要素の光学特性は、次表5の通りである。
Figure 2013210398
表5において、面番号に「*」を付して示した面番号のレンズ面が非球面である。これは、他の実施例についても同様である。
すなわち、表5においては、「*」が付された第6面、第7面、第13面、第14面、第18面および第19面の各光学面が非球面であり、式〔3〕における各非球面のパラメータ(非球面係数)は、次の通りである。なお、非球面パラメータにおいて、「En」は、「10のべき乗」すなわち「×10」をあらわし、例えば「E−05」は、「×10−5」をあらわしている。他の実施例についても同様である。
非球面パラメータ
第6面
K=0
=−8.18151E−06
=−2.01833E−07
= 2.53333E−09
10=−1.29107E−11
第7面
K=0
=−3.23283E−05
=−1.88341E−07
= 1.96755E−09
10=−1.43273E−11
第13面
K=0
=−3.22004E−05
=−9.60992E−07
= 1.55589E−08
10=−2.82657E−10
第14面
K=0
= 3.53815E−06
=−8.66214E−07
= 1.17377E−08
10=−2.24402E−10
第18面
K=−1.27337
=−1.58768E−05
=−1.86624E−07
= 6.94712E−10
10=−5.97184E−12
第19面
K=0
= 3.31640E−05
=−1.06067E−07
=−6.29723E−10
10=0
この実施例3においては、全光学系の焦点距離f、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との間の可変間隔DA、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3との間の可変間隔DB、第3レンズ群G3と開口絞りADとの間の可変間隔DC、第4レンズ群G4と第5レンズ群G5との間の可変間隔DD、第5レンズ群G5とフィルタ等FGとの間の可変間隔DE、そしてフィルタ等FGと像面との間のバックフォーカスBf等の間隔は、ズーミングに伴って次表6のように変化させる。
Figure 2013210398
この場合、条件式〔1〕および条件式〔2〕に関連する値は、それぞれ次の通りとなる。
Dg=38.17
Disw=−4.39[%]
Y′=14.3
Fw=16.146
Ft=53.85
Fm:√(Fw×Ft)=29.487
Tlt=126.1
条件式〔1〕:|(Dg×Disw)/(Y′×Fm)|=0.004
条件式〔2〕:Tlt/(Y′・(Ft/Fw))=2.64
また、図10、図11および図12に、それぞれ実施例3の広角端、中間焦点距離および望遠端における球面収差、非点収差、歪曲収差、並びにコマ収差の各収差図を示している。なお、これらの各収差図において、球面収差図における破線は正弦条件を、非点収差図における実線はサジタル、そして破線はメリディオナルをそれぞれあらわしている。また、「g」および「d」はそれぞれ、g線およびd線をあらわしている。これらは、他の実施例の収差図についても同様である。
図13は、本発明の第4の実施の形態に係る実施例4のズームレンズの光学系のレンズ構成および広角端から所定の中間焦点距離を経て望遠端へのズーミングに伴うズーム軌跡を模式的に示しており、(a)は短焦点端、すなわち広角端における断面図、(b)は所定の中間焦点距離における断面図、そして(c)は長焦点端、すなわち望遠端における断面図である。なお、実施例4のレンズ群配置を示す図13においても、図示左側が物体(被写体)側である。
図13に示すズームレンズは、光軸に沿って、物体側から、順次、正の屈折力を有する第1レンズ群G1と、負の屈折力を有する第2レンズ群G2と、負の屈折力を有する第3レンズ群G3と、正の屈折力を有する第4レンズ群G4と、そして正の屈折力を有する第5レンズ群G5とを配置し、さらに第3レンズ群G3と第4レンズ群G4との間に開口絞りADを配置している。
第1レンズ群G1は、物体側から、順次、第1レンズL1および第2レンズL2を配置してなり、第2レンズ群G2は、物体側から、順次、第3レンズL3、第4レンズL4および第5レンズL5を配置してなり、第3レンズ群G3は、単一の第6レンズL6を有してなり、第4レンズ群G4は、物体側から、順次、第7レンズL7、第8レンズL8および第9レンズL9を配置してなり、そして第5レンズ群G5は、物体側から、順次、第10レンズL10および第11レンズL11を配置してなる。
第1レンズ群G1〜第5レンズ群G5は、それぞれ各群毎に適宜なる共通の支持枠等によって支持され、ズーミング等に際しては各群毎に一体的に動作する。図13には、各光学面の面番号も示している。なお、図13における各参照符号は、参照符号の桁数の増大による説明の煩雑化を避けるため、各実施例毎に独立に用いており、そのため他の実施例に係る図面と共通の参照符号を付していてもそれらは他の実施例とはかならずしも共通の構成ではない。
広角端(短焦点端)から望遠端(長焦点端)への変倍に伴って、第1レンズ群G1〜第5レンズ群G5の全群が移動して、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との間隔が増大し、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3との間隔が増大し、第3レンズ群G3と第4レンズ群G4との間隔が減少し、そして第4レンズ群G4と第5レンズ群G5との間隔が減少する。開口絞りADは、第4レンズ群G4と一体的に動作する。
第1レンズ群G1は、物体側から、順次、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズからなる第1レンズL1と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズからなる第2レンズL2とを配している。これら第1レンズL1と第2レンズL2の2枚のレンズは、互いに密接して貼り合わせられて一体に接合され、2枚接合からなる接合レンズを形成している。
第2レンズ群G2は、物体側から、順次、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズからなる第3レンズL3と、物体側により強い凹面を向けて両面に非球面を形成した両凹レンズからなる第4レンズL4と、像側により強い凸面を向けた両凸レンズからなる第5レンズL5とを配している。
第3レンズ群G3は、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズからなる単一の第6レンズL6で構成している。
開口絞りADは、第3レンズ群G3と第4レンズ群G4との間に介挿配置しており、既に述べたように第4レンズ群G4と一体的に動作する。
第4レンズ群G4は、物体側から、順次、物体側により強い凸面を向けて両面に非球面を成した両凸レンズからなる第7レンズL7と、像側により強い凸面を向けた両凸レンズからなる第8レンズL8と、物体側により強い凹面を向けた両凹レンズからなる第9レンズL9とを配している。第8レンズL8と第9レンズL9の2枚のレンズは、互いに密接して貼り合わせられて一体に接合され、2枚接合からなる接合レンズを形成している。
第5レンズ群G5は、物体側から、順次、物体側により強い凸面を向けて両面に非球面を形成した両凸レンズからなる第10レンズL10と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズからなる第11レンズL11とを配している。
この実施例4においては、全光学系の焦点距離f、FナンバFおよび半画角ωが、ズーミングによって、それぞれf=16.195〜27.22〜45.75、F=3.63〜4.95〜5.86およびω=42.7〜27.8〜16.9の範囲で変化する。実施例4における各光学要素の光学特性は、次表7の通りである。
Figure 2013210398
表7において、面番号に「*」を付して示した面番号のレンズ面が非球面である。これは、他の実施例についても同様である。
すなわち、表7においては、「*」が付された第6面、第7面、第13面、第14面、第18面および第19面の各光学面が非球面であり、式〔3〕における各非球面のパラメータ(非球面係数)は次の通りである。なお、非球面パラメータにおいて、「En」は、「10のべき乗」すなわち「×10」をあらわし、例えば「E−05」は、「×10−5」をあらわしている。他の実施例についても同様である。
非球面パラメータ
第6面
K=0
=−2.62797E−05
= 2.15039E−07
= 1.25881E−09
10=−3.37339E−11
12=−5.96466E−14
第7面
K=0
=−6.94415E−05
= 2.98647E−07
=−1.81245E−09
10=−2.26671E−11
第13面
K=0
=−1.84404E−05
=−9.86481E−08
= 1.21421E−09
10=−2.38227E−11
第14面
K=0
= 9.50545E−06
= 8.22895E−08
=−9.41319E−10
10=−1.57178E−11
12=0
第18面
K=−4.00213
= 5.35275E−06
=−6.14576E−08
=−3.35757E−09
10= 3.63892E−11
第19面
K=−0.0203
= 4.11207E−05
= 6.45731E−08
=−4.12993E−09
10= 4.1149E−11
この実施例4においては、全光学系の焦点距離f、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との間の可変間隔DA、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3との間の可変間隔DB、第3レンズ群G3と開口絞りADとの間の可変間隔DC、第4レンズ群G4と第5レンズ群G5との間の可変間隔DD、第5レンズ群G5とフィルタ等FGとの間の可変間隔DE、そしてフィルタ等FGと像面との間のバックフォーカスBf等の間隔は、ズーミングに伴って次表8のように変化させる。
Figure 2013210398
この場合、条件式〔1〕および条件式〔2〕に関連する値は、それぞれ次の通りとなる。
Dg=35.12
Disw=−4.3[%]
Y′=14.3
Fw=16.195
Ft=45.75
Fm:√(Fw×Ft)=27.22
Tlt=110.19
条件式〔1〕:|(Dg×Disw)/(Y′×Fm)|=0.0039
条件式〔2〕:Tlt/(Y′・(Ft/Fw))=2.73
また、図14、図15および図16に、それぞれ実施例4の広角端、中間焦点距離および望遠端における球面収差、非点収差、歪曲収差、並びにコマ収差の各収差図を示している。なお、これらの各収差図において、球面収差図における破線は正弦条件を、非点収差図における実線はサジタル、そして破線はメリディオナルをそれぞれあらわしている。また、「g」および「d」はそれぞれ、g線およびd線をあらわしている。
図17は、本発明の第5の実施の形態に係る実施例5のズームレンズの光学系のレンズ構成および広角端から所定の中間焦点距離を経て望遠端へのズーミングに伴うズーム軌跡を模式的に示しており、(a)は短焦点端、すなわち広角端における断面図、(b)は所定の中間焦点距離における断面図、そして(c)は長焦点端、すなわち望遠端における断面図である。なお、実施例5のレンズ群配置を示す図17においても、図示左側が物体(被写体)側である。
図17に示すズームレンズは、光軸に沿って、物体側から、順次、正の屈折力を有する第1レンズ群G1と、負の屈折力を有する第2レンズ群G2と、負の屈折力を有する第3レンズ群G3と、正の屈折力を有する第4レンズ群G4と、そして正の屈折力を有する第5レンズ群G5とを配置し、さらに第3レンズ群G3と第4レンズ群G4との間に開口絞りADを配置している。
第1レンズ群G1は、物体側から、順次、第1レンズL1および第2レンズL2を配置してなり、第2レンズ群G2は、物体側から、順次、第3レンズL3、第4レンズL4および第5レンズL5を配置してなり、第3レンズ群G3は、単一の第6レンズL6を有してなり、第4レンズ群G4は、物体側から、順次、第7レンズL7、第8レンズL8および第9レンズL9を配置してなり、そして第5レンズ群G5は、物体側から、順次、第10レンズL10および第11レンズL11を配置してなる。
第1レンズ群G1〜第5レンズ群G5は、それぞれ各群毎に適宜なる共通の支持枠等によって支持され、ズーミング等に際しては各群毎に一体的に動作する。図17には、各光学面の面番号も示している。なお、図17における各参照符号は、参照符号の桁数の増大による説明の煩雑化を避けるため、各実施例毎に独立に用いており、そのため他の実施例に係る図面と共通の参照符号を付していてもそれらは他の実施例とはかならずしも共通の構成ではない。
広角端(短焦点端)から望遠端(長焦点端)への変倍に伴って、第1レンズ群G1〜第5レンズ群G5の全群が移動して、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との間隔が増大し、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3との間隔が一旦減少してから増大し、即ち、変動し、第3レンズ群G3と第4レンズ群G4との間隔が減少し、そして第4レンズ群G4と第5レンズ群G5との間隔が減少する。開口絞りADは、第4レンズ群G4と一体的に動作する。
第1レンズ群G1は、物体側から、順次、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズからなる第1レンズL1と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズからなる第2レンズL2とを配している。これら第1レンズL1と第2レンズL2の2枚のレンズは、互いに密接して貼り合わせられて一体に接合され、2枚接合からなる接合レンズを形成している。
第2レンズ群G2は、物体側から、順次、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズからなる第3レンズL3と、像側により強い凹面を向けて両面に非球面を形成した両凹レンズからなる第4レンズL4と、像側により強い凸面を向けた両凸レンズからなる第5レンズL5とを配している。
第3レンズ群G3は、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズからなる単一の第6レンズL6で構成している。
開口絞りADは、第3レンズ群G3と第4レンズ群G4との間に介挿配置しており、既に述べたように第4レンズ群G4と一体的に動作する。
第4レンズ群G4は、物体側から、順次、物体側により強い凸面を向けて両面に非球面を形成した両凸レンズからなる第7レンズL7と、像側により強い凸面を向けた両凸レンズからなる第8レンズL8と、像側により強い凹面を向けた両凹レンズからなる第9レンズL9とを配している。第8レンズL8と第9レンズL9の2枚のレンズは、互いに密接して貼り合わせられて一体に接合され、2枚接合からなる接合レンズを形成している。
第5レンズ群G5は、物体側から、順次、物体側により強い凸面を向けて両面に非球面を形成した両凸レンズからなる第10レンズL10と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズからなる第11レンズL11とを配している。
この場合、図17に示すように、広角端(短焦点端)から望遠端(長焦点端)への変倍に伴って、第1レンズ群G1は像側から物体側へほぼ単調に移動し、第2レンズ群G2はおおむね像側に凸となる軌跡を描いて物体側へ移動し、第3レンズ群G3はおおむね像側に凸となる軌跡を描いて物体側へ移動し、開口絞りADおよび第4レンズ群G4はおおむね像側から物体側へ移動し、そして第5レンズ群G5はおおむね像側から物体側へ移動する。
この実施例5においては、全光学系の焦点距離f、FナンバFおよび半画角ωが、ズーミングによって、それぞれf=16.146〜29.484〜53.843、F=3.63〜4.64〜5.74およびω=42.8〜25.5〜14.4の範囲で変化する。実施例5における各光学要素の光学特性は、次表9の通りである。
Figure 2013210398
表9において、面番号に「*」を付して示した面番号のレンズ面が非球面である。
すなわち、表9においては、「*」が付された第6面、第7面、第13面、第14面、第18面および第19面の各光学面が非球面であり、式〔3〕における各非球面のパラメータ(非球面係数)は次の通りである。なお、非球面パラメータにおいて、「En」は、「10のべき乗」すなわち「×10」をあらわし、例えば「E−05」は、「×10−5」をあらわしている。他の実施例についても同様である。
非球面パラメータ
第6面
K=0
= 5.52979E−05
=−1.46723E−06
= 1.40955E−08
10=−5.75258E−11
第7面
K=0
= 3.02092E−05
=−1.53901E−06
= 1.44769E−08
10=−6.26901E−11
第13面
K=0
=−8.40542E−06
=−4.37152E−07
= 1.03740E−08
10=−2.45238E−10
第14面
K=0
= 2.47361E−05
=−6.21729E−07
= 1.37690E−08
10=−2.72842E−10
第18面
K=−0.92674
=−1.83059E−05
=−3.30349E−08
=−2.28321E−09
10=−6.15846E−13
第19面
K=0
= 3.19375E−05
= 3.31577E−08
=−2.88956E−09
10=0
この実施例5においては、全光学系の焦点距離f、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との間の可変間隔DA、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3との間の可変間隔DB、第3レンズ群G3と開口絞りADとの間の可変間隔DC、第4レンズ群G4と第5レンズ群G5との間の可変間隔DD、第5レンズ群G5とフィルタ等FGとの間の可変間隔DE、そしてフィルタ等FGと像面との間のバックフォーカスBf等の間隔は、ズーミングに伴って次表10のように変化させる。
Figure 2013210398
この場合、条件式〔1〕および条件式〔2〕に関連する値は、それぞれ次の通りとなる。
Dg=37.11
Disw=−4.37[%]
Y′=14.3
Fw=16.146
Ft=53.843
Fm:√(Fw×Ft)=29.484
Tlt=126.4
条件式〔1〕:|(Dg×Disw)/(Y′×Fm)|=0.0038
条件式〔2〕:Tlt/(Y′・(Ft/Fw))=2.65
また、図18、図19および図20に、それぞれ実施例5の広角端、中間焦点距離および望遠端における球面収差、非点収差、歪曲収差、並びにコマ収差の各収差図を示している。なお、これらの各収差図において、球面収差図における破線は正弦条件を、非点収差図における実線はサジタル、そして破線はメリディオナルをそれぞれあらわしている。また、「g」および「d」はそれぞれ、g線およびd線をあらわしている。
図21は、本発明の第6の実施の形態に係る実施例6のズームレンズの光学系のレンズ構成および広角端から所定の中間焦点距離を経て望遠端へのズーミングに伴うズーム軌跡を模式的に示しており、(a)は短焦点端、すなわち広角端における断面図、(b)は所定の中間焦点距離における断面図、そして(c)は長焦点端、すなわち望遠端における断面図である。なお、実施例6のレンズ群配置を示す図21においても、図示左側が物体(被写体)側である。
図21に示すズームレンズは、光軸に沿って、物体側から、順次、正の屈折力を有する第1レンズ群G1と、負の屈折力を有する第2レンズ群G2と、負の屈折力を有する第3レンズ群G3と、正の屈折力を有する第4レンズ群G4と、そして正の屈折力を有する第5レンズ群G5とを配置し、さらに第3レンズ群G3と第4レンズ群G4との間に開口絞りADを配置している。
第1レンズ群G1は、物体側から、順次、第1レンズL1および第2レンズL2を配置してなり、第2レンズ群G2は、物体側から、順次、第3レンズL3、第4レンズL4および第5レンズL5を配置してなり、第3レンズ群G3は、単一の第6レンズL6を有してなり、第4レンズ群G4は、物体側から、順次、第7レンズL7、第8レンズL8および第9レンズL9を配置してなり、そして第5レンズ群G5は、物体側から、順次、第10レンズL10および第11レンズL11を配置してなる。
第1レンズ群G1〜第5レンズ群G5は、それぞれ各群毎に適宜なる共通の支持枠等によって支持され、ズーミング等に際しては各群毎に一体的に動作する。図21には、各光学面の面番号も示している。なお、図21における各参照符号は、参照符号の桁数の増大による説明の煩雑化を避けるため、各実施例毎に独立に用いており、そのため他の実施例に係る図面と共通の参照符号を付していてもそれらは他の実施例とはかならずしも共通の構成ではない。
広角端(短焦点端)から望遠端(長焦点端)への変倍に伴って、第1レンズ群G1〜第5レンズ群G5の全群が移動して、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との間隔が増大し、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3との間隔が一旦減少してから増大し、即ち、変動し、第3レンズ群G3と第4レンズ群G4との間隔が減少し、そして第4レンズ群G4と第5レンズ群G5との間隔が減少する。開口絞りADは、第4レンズ群G4と一体的に動作する。
第1レンズ群G1は、物体側から、順次、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズからなる第1レンズL1と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズからなる第2レンズL2とを配している。これら第1レンズL1と第2レンズL2の2枚のレンズは、互いに密接して貼り合わせられて一体に接合され、2枚接合からなる接合レンズを形成している。
第2レンズ群G2は、物体側から、順次、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズからなる第3レンズL3と、像側により強い凹面を向けて両面に非球面を形成した両凹レンズからなる第4レンズL4と、像側にわずかに強い凸面を向けた両凸レンズからなる第5レンズL5とを配している。
第3レンズ群G3は、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズからなる単一の第6レンズL6で構成している。
開口絞りADは、第3レンズ群G3と第4レンズ群G4との間に介挿配置しており、既に述べたように第4レンズ群G4と一体的に動作する。
第4レンズ群G4は、物体側から、順次、物体側により強い凸面を向けて両面に非球面を形成した両凸レンズからなる第7レンズL7と、両面が同じ曲率の両凸レンズからなる第8レンズL8と、両面が同じ曲率の両凹レンズからなる第9レンズL9とを配している。第8レンズL8と第9レンズL9の2枚のレンズは、互いに密接して貼り合わせられて一体に接合され、2枚接合からなる接合レンズを形成している。
第5レンズ群G5は、物体側から、順次、物体側により強い凸面を向けて両面に非球面を形成した両凸レンズからなる第10レンズL10と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズからなる第11レンズL11とを配している。
この場合、図21に示すように、広角端(短焦点端)から望遠端(長焦点端)への変倍に伴って、第1レンズ群G1は像側から物体側へほぼ単調に移動し、第2レンズ群G2はおおむね像側に凸となる軌跡を描いて移動し、第3レンズ群G3はおおむね像側に凸となる軌跡を描いて移動し、開口絞りADおよび第4レンズ群G4はおおむね像側から物体側へ移動し、そして第5レンズ群G5はおおむね像側から物体側へ移動する。
この実施例6においては、全光学系の焦点距離f、FナンバFおよび半画角ωが、ズーミングによって、それぞれf=16.146〜29.486〜53.852、F=3.62〜4.62〜5.77およびω=42.9〜25.4〜14.4の範囲で変化する。実施例6における各光学要素の光学特性は、次表11の通りである。
Figure 2013210398
表11において、面番号に「*」を付して示した面番号のレンズ面が非球面である。
すなわち、表11においては、「*」が付された第6面、第7面、第13面、第14面、第18面および第19面の各光学面が非球面であり、式〔3〕における各非球面のパラメータ(非球面係数)は、次の通りである。なお、非球面パラメータにおいて、「En」は、「10のべき乗」すなわち「×10」をあらわし、例えば「E−05」は、「×10−5」をあらわしている。他の実施例についても同様である。
非球面パラメータ
第6面
K=0
= 2.63554E−05
=−1.09237E−06
= 9.8447E−09
10=−3.41409E−11
第7面
K=0
= 2.93738E−06
=−1.13624E−06
= 1.01043E−08
10=−3.88306E−11
第13面
K=0
= 3.21402E−07
=−1.03872E−07
= 6.34622E−09
10=−1.99948E−10
第14面
K=0
= 2.47699E−05
=−2.4115E−07
= 9.50458E−09
10=−2.36136E−10
第18面
K=−0.57855
=−1.83484E−05
=−2.90044E−08
=−1.90061E−09
10=−5.50054E−12
第19面
K=−0.09961
= 3.54974E−05
= 3.43435E−08
=−3.14805E−09
この実施例6においては、全光学系の焦点距離f、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との間の可変間隔DA、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3との間の可変間隔DB、第3レンズ群G3と開口絞りADとの間の可変間隔DC、第4レンズ群G4と第5レンズ群G5との間の可変間隔DD、第5レンズ群G5とフィルタ等FGとの間の可変間隔DE、そしてフィルタ等FGと像面との間のバックフォーカスBf等の間隔は、ズーミングに伴って次表12のように変化させる。
Figure 2013210398
この場合、条件式〔1〕および条件式〔2〕に関連する値は、それぞれ次の通りとなる。
Dg=36.47
Disw=−4.37[%]
Y′=14.3
Fw=16.146
Ft=53.852
Fm:√(Fw×Ft)=29.486
Tlt=128.1
条件式〔1〕:|(Dg×Disw)/(Y′×Fm)|=0.0038
条件式〔2〕:Tlt/(Y′・(Ft/Fw))=2.69
また、図22、図23および図24に、それぞれ実施例6の広角端、中間焦点距離および望遠端における球面収差、非点収差、歪曲収差、並びにコマ収差の各収差図を示している。なお、これらの各収差図において、球面収差図における破線は正弦条件を、非点収差図における実線はサジタル、そして破線はメリディオナルをそれぞれあらわしている。また、「g」および「d」はそれぞれ、g線およびd線をあらわしている。
図25は、本発明の第7の実施の形態に係る実施例7のズームレンズの光学系のレンズ構成および広角端から所定の中間焦点距離を経て望遠端へのズーミングに伴うズーム軌跡を模式的に示しており、(a)は短焦点端、すなわち広角端における断面図、(b)は所定の中間焦点距離における断面図、そして(c)は長焦点端、すなわち望遠端における断面図である。なお、実施例7のレンズ群配置を示す図25においても、図示左側が物体(被写体)側である。
図25に示すズームレンズは、光軸に沿って、物体側から、順次、正の屈折力を有する第1レンズ群G1と、負の屈折力を有する第2レンズ群G2と、負の屈折力を有する第3レンズ群G3と、正の屈折力を有する第4レンズ群G4と、そして正の屈折力を有する第5レンズ群G5とを配置し、さらに第3レンズ群G3と第4レンズ群G4との間に開口絞りADを配置している。
第1レンズ群G1は、物体側から、順次、第1レンズL1および第2レンズL2を配置してなり、第2レンズ群G2は、物体側から、順次、第3レンズL3、第4レンズL4および第5レンズL5を配置してなり、第3レンズ群G3は、単一の第6レンズL6を有してなり、第4レンズ群G4は、物体側から、順次、第7レンズL7、第8レンズL8および第9レンズL9を配置してなり、そして第5レンズ群G5は、物体側から、順次、第10レンズL10および第11レンズL11を配置してなる。
第1レンズ群G1〜第5レンズ群G5は、それぞれ各群毎に適宜なる共通の支持枠等によって支持され、ズーミング等に際しては各群毎に一体的に動作する。図25には、各光学面の面番号も示している。なお、図25における各参照符号は、参照符号の桁数の増大による説明の煩雑化を避けるため、各実施例毎に独立に用いており、そのため他の実施例に係る図面と共通の参照符号を付していてもそれらは他の実施例とはかならずしも共通の構成ではない。
広角端(短焦点端)から望遠端(長焦点端)への変倍に伴って、第1レンズ群G1〜第5レンズ群G5の全群が移動して、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との間隔が増大し、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3との間隔が一旦減少してから増大し、即ち、変動し、第3レンズ群G3と第4レンズ群G4との間隔が減少し、そして第4レンズ群G4と第5レンズ群G5との間隔が減少する。開口絞りADは、第4レンズ群G4と一体的に動作する。
第1レンズ群G1は、物体側から、順次、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズからなる第1レンズL1と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズからなる第2レンズL2とを配している。これら第1レンズL1と第2レンズL2の2枚のレンズは、互いに密接して貼り合わせられて一体に接合され、2枚接合からなる接合レンズを形成している。
第2レンズ群G2は、物体側から、順次、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズからなる第3レンズL3と、像側により強い凹面を向けて両面に非球面を形成した両凹レンズからなる第4レンズL4と、両面が同じ曲率の両凸レンズからなる第5レンズL5とを配している。
第3レンズ群G3は、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズからなる単一の第6レンズL6で構成している。
開口絞りADは、第3レンズ群G3と第4レンズ群G4との間に介挿配置しており、既に述べたように第4レンズ群G4と一体的に動作する。
第4レンズ群G4は、物体側から、順次、物体側により強い凸面を向けて両面に非球面を形成した両凸レンズからなる第7レンズL7と、両面が同じ曲率の両凸レンズからなる第8レンズL8と、両面が同じ曲率の両凹レンズからなる第9レンズL9とを配している。第8レンズL8と第9レンズL9の2枚のレンズは、互いに密接して貼り合わせられて一体に接合され、2枚接合からなる接合レンズを形成している。
第5レンズ群G5は、物体側から、順次、物体側により強い凸面を向けて両面に非球面を形成した両凸レンズからなる第10レンズL10と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズからなる第11レンズL11とを配している。
この場合、図25に示すように、広角端(短焦点端)から望遠端(長焦点端)への変倍に伴って、第1レンズ群G1は像側から物体側へほぼ単調に移動し、第2レンズ群G2はおおむね像側に凸となる軌跡を描いて移動し、第3レンズ群G3はおおむね像側に凸となる軌跡を描いて移動し、開口絞りADおよび第4レンズ群G4は像側から物体側へほぼ単調に移動し、そして第5レンズ群G5はおおむね像側から物体側へ移動する。
この実施例7においては、全光学系の焦点距離f、FナンバFおよび半画角ωが、ズーミングによって、それぞれf=16.146〜29.487〜53.852、F=3.61〜4.61〜5.76およびω=42.9〜25.4〜14.4の範囲で変化する。各光学要素の光学特性は、次表13の通りである。
Figure 2013210398
表13において、面番号に「*」を付して示した面番号のレンズ面が非球面である。これは、他の実施例についても同様である。
すなわち、表13においては、「*」が付された第6面、第7面、第13面、第14面、第18面および第19面の各光学面が非球面であり、式〔3〕における各非球面のパラメータ(非球面係数)は、次の通りである。なお、非球面パラメータにおいて、「En」は、「10のべき乗」すなわち「×10」をあらわし、例えば「E−05」は、「×10−5」をあらわしている。他の実施例についても同様である。
非球面パラメータ
第6面
K=0
= 3.46877E−05
=−1.27443E−06
= 1.11921E−08
10=−4.40045E−11
第7面
K=0
= 6.8617E−06
=−1.34447E−06
= 1.13537E−08
10=−4.81564E−11
第13面
K=0
=−1.2513E−06
=−4.84014E−08
= 5.40686E−09
10=−2.0620E−10
第14面
K=0
= 2.71708E−05
=−2.3373E−07
= 9.93932E−09
10=−2.54318E−10
第18面
K=−0.65075
=−1.90482E−05
=−3.34777E−08
=−1.71693E−09
10=−5.56274E−12
第19面
K=−0.20854
= 3.63343E−05
= 2.45318E−08
=−2.95008E−09
この実施例7においては、全光学系の焦点距離f、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との間の可変間隔DA、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3との間の可変間隔DB、第3レンズ群G3と開口絞りADとの間の可変間隔DC、第4レンズ群G4と第5レンズ群G5との間の可変間隔DD、第5レンズ群G5とフィルタ等FGとの間の可変間隔DE、そしてフィルタ等FGと像面との間のバックフォーカスBf等の間隔は、ズーミングに伴って次表14のように変化させる。
Figure 2013210398
この場合、条件式〔1〕および条件式〔2〕に関連する値は、それぞれ次の通りとなる。
Dg=36.11
Disw=−4.8[%]
φ=38.4
Y′=14.3
Fw=16.146
Ft=53.852
Fm:√(Fw×Ft)=29.487
Tlt=128.35
条件式〔1〕:|(Dg×Disw)/(Y′×Fm)|=0.0041
条件式〔2〕:Tlt/(Y′・(Ft/Fw))=2.69
また、図26、図27および図28に、それぞれ実施例7の広角端、中間焦点距離および望遠端における球面収差、非点収差、歪曲収差、並びにコマ収差の各収差図を示している。
なお、これらの各収差図において、球面収差図における破線は正弦条件を、非点収差図における実線はサジタル、そして破線はメリディオナルをそれぞれあらわしている。また、「g」および「d」はそれぞれ、g線およびd線をあらわしている。これらは、他の実施例の収差図についても同様である。
図29は、本発明の第8の実施の形態に係る実施例8のズームレンズの光学系のレンズ構成および広角端から所定の中間焦点距離を経て望遠端へのズーミングに伴うズーム軌跡を模式的に示しており、(a)は短焦点端、すなわち広角端における断面図、(b)は所定の中間焦点距離における断面図、そして(c)は長焦点端、すなわち望遠端における断面図である。なお、実施例8のレンズ群配置を示す図29においても、図示左側が物体(被写体)側である。
図29に示すズームレンズは、光軸に沿って、物体側から、順次、正の屈折力を有する第1レンズ群G1と、負の屈折力を有する第2レンズ群G2と、負の屈折力を有する第3レンズ群G3と、正の屈折力を有する第4レンズ群G4と、そして正の屈折力を有する第5レンズ群G5とを配置し、さらに第3レンズ群G3と第4レンズ群G4との間に開口絞りADを配置している。
第1レンズ群G1は、物体側から、順次、第1レンズL1および第2レンズL2を配置してなり、第2レンズ群G2は、物体側から、順次、第3レンズL3、第4レンズL4および第5レンズL5を配置してなり、第3レンズ群G3は、単一の第6レンズL6を有してなり、第4レンズ群G4は、物体側から、順次、第7レンズL7、第8レンズL8および第9レンズL9を配置してなり、そして第5レンズ群G5は、物体側から、順次、第10レンズL10および第11レンズL11を配置してなる。
第1レンズ群G1〜第5レンズ群G5は、それぞれ各群毎に適宜なる共通の支持枠等によって支持され、ズーミング等に際しては各群毎に一体的に動作する。図29には、各光学面の面番号も示している。なお、図29における各参照符号は、参照符号の桁数の増大による説明の煩雑化を避けるため、各実施例毎に独立に用いており、そのため他の実施例に係る図面と共通の参照符号を付していてもそれらは他の実施例とはかならずしも共通の構成ではない。
広角端(短焦点端)から望遠端(長焦点端)への変倍に伴って、第1レンズ群G1〜第5レンズ群G5の全群が移動して、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との間隔が増大し、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3との間隔が増大し、第3レンズ群G3と第4レンズ群G4との間隔が減少し、そして第4レンズ群G4と第5レンズ群G5との間隔が減少する。開口絞りADは、第4レンズ群G4と一体的に動作する。
第1レンズ群G1は、物体側から、順次、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズからなる第1レンズL1と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズからなる第2レンズL2とを配している。これら第1レンズL1と第2レンズL2の2枚のレンズは、互いに密接して貼り合わせられて一体に接合され、2枚接合からなる接合レンズを形成している。
第2レンズ群G2は、物体側から、順次、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズからなる第3レンズL3と、像側により強い凹面を向けて両面に非球面を形成した両凹レンズからなる第4レンズL4と、物体側により強い凸面を向けた両凸レンズからなる第5レンズL5とを配している。
第3レンズ群G3は、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズからなる単一の第6レンズL6で構成している。
開口絞りADは、第3レンズ群G3と第4レンズ群G4との間に介挿配置しており、既に述べたように第4レンズ群G4と一体的に動作する。
第4レンズ群G4は、物体側から、順次、物体側により強い凸面を向けて両面に非球面を形成した両凸レンズからなる第7レンズL7と、像面側により強い凸面を向けた両凸レンズからなる第8レンズL8と、物体側により強い凹面を向けた両凹レンズからなる第9レンズL9とを配している。第8レンズL8と第9レンズL9の2枚のレンズは、互いに密接して貼り合わせられて一体に接合され、2枚接合からなる接合レンズを形成している。
第5レンズ群G5は、物体側から、順次、像面側により強い凸面を向けて両面に非球面を形成した両凸レンズからなる第10レンズL10と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズからなる第11レンズL11とを配している。
この実施例8においては、全光学系の焦点距離f、FナンバFおよび半画角ωが、ズーミングによって、それぞれf=16.146〜35.034〜76.013、F=3.71〜5.25〜5.9およびω=42.2〜22.2〜10.4の範囲で変化する。各光学要素の光学特性は、次表15の通りである。
Figure 2013210398
表15において、面番号に「*」を付して示した面番号のレンズ面が非球面である。これは、他の実施例についても同様である。
すなわち、表15においては、「*」が付された第6面、第7面、第13面、第14面、第18面および第19面の各光学面が非球面であり、式〔3〕における各非球面のパラメータ(非球面係数)は、次の通りである。なお、非球面パラメータにおいて、「En」は、「10のべき乗」、すなわち「×10」をあらわし、例えば「E−05」は、「×10−5」をあらわしている。他の実施例についても同様である。
非球面パラメータ
第6面
K=0
= −6.39394E−05
= 2.46847E−06
= −2.94708E−08
10= 1.51592E−10
12=−2.50091E−15
第7面
K=0
= −7.74001E−05
= 2.32671E−06
= −2.98594E−08
10= 1.43427E−10
第13面
K=0
= −1.97861E−05
= −2.19267E−07
= 6.77009E−09
10=−6.54436E−11
第14面
K=0
= 2.13782E−05
= −1.49270E−07
= 5.86710E−09
10=−6.00601E−11
第18面
K= −5.29445E+00
= −5.73091E−05
= −1.32029E−07
= −7.86855E−09
10= 1.07998E−10
第19面
K= 4.82700E−01
= 5.09348E−05
= 9.38692E−08
=−6.87162E−09
10=8.75418E−11
12=2.09729E−13
この実施例8においては、全光学系の焦点距離f、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との間の可変間隔DA、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3との間の可変間隔DB、第3レンズ群G3と開口絞りADとの間の可変間隔DC、第4レンズ群G4と第5レンズ群G5との間の可変間隔DD、第5レンズ群G5とフィルタ等FGとの間の可変間隔DE、そしてフィルタ等FGと像面との間のバックフォーカスBf等の間隔は、ズーミングに伴って次表16のように変化させる。
Figure 2013210398
この場合、条件式〔1〕および条件式〔2〕に関連する値は、それぞれ次の通りとなる。
Dg=34.084
Disw=−11.2[%]
Y´=13
Fw=16.146
Ft=75.986
Fm:√(Fw×Ft)=35.026
Tlt=124.02
条件式〔1〕:|(Dg×Disw)/(Y´×Fm)|=0.0084
条件式〔2〕:Tlt/〔Y´・(Ft/Fw)〕=2.03
また、図30、図31および図32に、それぞれ実施例8の広角端、中間焦点距離および望遠端における球面収差、非点収差、歪曲収差、並びにコマ収差の各収差図を示している。
なお、これらの各収差図において、球面収差図における破線は正弦条件を、非点収差図における実線はサジタル、そして破線はメリディオナルをそれぞれあらわしている。また、「g」および「d」はそれぞれ、g線およびd線をあらわしている。これらは、他の実施例の収差図についても同様である。
したがって、上述した実施例1〜実施例8の各実施例における条件式〔1〕および条件式〔2〕の値は、それぞれ次表のようになる。
したがって、上述した実施例1〜実施例8の各実施例における条件式〔1〕および条件式〔2〕の値は、それぞれ次表のようになる。
Figure 2013210398
このように、実施例1〜実施例8の各ズームレンズにおいて、条件式〔1〕および条件式〔2〕に係るパラメータの値は、いずれも条件式の範囲内にある。
〔第9の実施の形態〕
次に、上述した本発明の第1の実施の形態〜第8の実施の形態に係る実施例1〜実施例8等のようなズームレンズを撮像用光学系として採用して構成した本発明の第9の実施の形態に係る撮像装置について図33〜図35を参照して説明する。図33は、本発明の第9の実施の形態に係る撮像装置としてのデジタルカメラを物体側から見た外観構成を模式的に示す斜視図、そして図34は、当該デジタルカメラを撮影者側から見た外観構成を模式的に示す斜視図である。また、図35は、当該デジタルカメラの機能構成を模式的に示すブロック図である。なお、図33〜図35には、撮像装置としてのデジタルカメラについて説明しているが、ビデオカメラおよび在来の、いわゆる銀塩フィルムを用いるフィルムカメラ等を含む主として撮像専用の撮像装置だけでなく、携帯電話機や、PDA(personal data assistant)などと称される携帯情報端末装置、さらにはこれらの機能を含むいわゆるスマートフォン(登録商標)やタブレット端末などの携帯情報端末装置を含む種々の情報装置にデジタルカメラ等に相当する撮像機能が組み込まれることが多い。このような情報装置も外観は若干異にするもののデジタルカメラ等と実質的に全く同様の機能・構成を含んでおり、このような情報装置に上述した本発明の第1の実施の形態〜第8の実施の形態に係るズームレンズを撮像用光学系として用いることができる。
図33および図34に示すように、デジタルカメラは、カメラボディ100に、撮像レンズ101、光学ファインダ102、ストロボ(電子フラッシュライト)103、シャッタボタン104、電源スイッチ105、液晶モニタ106、操作ボタン107、メモリカードスロット108およびズームスイッチ109等を装備している。さらに、図35に示すように、デジタルカメラは、カメラボディ100内に、中央演算装置(CPU)111、画像処理装置112、受光素子113、信号処理装置114、半導体メモリ115および通信カード等116を具備している。
デジタルカメラは、撮像用光学系としての撮像レンズ101と、CMOS(相補型金属酸化物半導体)撮像素子またはCCD(電荷結合素子)撮像素子等を用いてイメージセンサとして構成された受光素子113とを有しており、撮像レンズ101によって結像される被写体光学像を受光素子113によって読み取る。この撮像レンズ101として、上述した実施例1〜実施例8等において説明したような本発明の第1の実施の形態〜第8の実施の形態に係るズームレンズを用いる。
受光素子113の出力は、中央演算装置111によって制御される信号処理装置114によって処理され、デジタル画像情報に変換される。 信号処理装置114によってデジタル化された画像情報は、やはり中央演算装置111によって制御される画像処理装置112において所定の画像処理が施された後、不揮発性メモリ等の半導体メモリ115に記録される。この場合、半導体メモリ115は、メモリカードスロット108に装填されたメモリカードでもよく、デジタルカメラ本体にオンボードで内蔵された半導体メモリでもよい。液晶モニタ106には、撮影中の画像を表示することもできるし、半導体メモリ115に記録されている画像を表示することもできる。また、半導体メモリ115に記録した画像は、通信カードスロット(明確には図示していないが、メモリカードスロット108と兼用しても良い)に装填した通信カード等116を介して外部へ送信することも可能である。
撮像レンズ101は、カメラの携帯時には、その対物面がレンズバリア(図示していない)により覆われており、ユーザが電源スイッチ105を操作して電源を投入すると、レンズバリアが開き、対物面が露出する構成とする。このとき、撮像レンズ101の鏡胴の内部では、ズームレンズを構成する各群の光学系が、例えば広角端(短焦点端)の配置となっており、ズームスイッチ109を操作することによって、各群光学系の配置が変更されて、中間焦点距離を経て望遠端(長焦点端)への変倍動作を行うことができる。なお、光学ファインダ102の光学系も撮影レンズ101の画角の変化に連動して変倍するようにすることが望ましい。
多くの場合、シャッタボタン104の半押し操作により、フォーカシングがなされる。本発明の第1の実施の形態〜第8の実施の形態に係るズームレンズ(請求項1〜請求項10で定義され、あるいは前述した実施例1〜実施例8に示されるズームレンズ)におけるフォーカシングは、ズームレンズを構成する複数群の光学系の一部の群の移動によって行うことができる。シャッタボタン104を更に押し込み全押し状態とすると撮影が行なわれ、その後に上述した通りの処理がなされる。
半導体メモリ115に記録した画像を液晶モニタ106に表示させたり、通信カード等116を介して外部へ送信させたりする際には、操作ボタン107を所定のごとく操作する。半導体メモリ115および通信カード等116は、メモリカードスロット109および通信カードスロット等のような、それぞれ専用または汎用のスロットに装填して使用される。
上述したデジタルカメラのような撮像装置または同様の撮像機能を有する情報装置には、既に述べた通り、第1の実施の形態〜第8の実施の形態(実施例1〜実施例8)のようなズームレンズを用いて構成した撮影レンズ101を撮像用光学系として使用することができる。したがって、1,000万画素を超える画素数の受光素子を使用した高画質で小型のデジタルカメラのような撮像装置または同様の撮像機能を有する携帯情報端末装置等の情報装置を実現することができる。
また、本発明の第1の実施の形態〜第8の実施の形態に係るズームレンズの構成は、在来の銀塩フィルムカメラの撮影レンズや投影機の投射レンズとしても応用が可能である。
G1 第1レンズ群(正)
G2 第2レンズ群(負)
G3 第3レンズ群(負)
G4 第4レンズ群(正)
G5 第5レンズ群(正)
L1〜L11 レンズ
AD 開口絞り
FG フィルタ等
100 カメラボディ
101 撮影レンズ
102 光学ファインダ
103 ストロボ(電子フラッシュライト)
104 シャッタボタン
105 電源スイッチ
106 液晶モニタ
107 操作ボタン
108 メモリカードスロット
109 ズームスイッチ
111 中央演算装置(CPU)
112 画像処理装置
113 受光素子(エリアセンサ)
114 信号処理装置
115 半導体メモリ
116 通信カード等
特許3716418号公報 特許4401451号公報

Claims (12)

  1. 光軸に沿って、物体側から、順次、正の屈折力を有する第1レンズ群と、負の屈折力を有する第2レンズ群と、負の屈折力を有する第3レンズ群と、正の屈折力を有する第4レンズ群と、正の屈折力を有する第5レンズ群とを配置してなり、
    広角端から望遠端への変倍に伴って、前記第1レンズ群と前記第2レンズ群の間隔が増大し、前記第2レンズ群と前記第3レンズ群の間隔が変動し、前記第3レンズ群と前記第4レンズ群の間隔が減少し、前記第4レンズ群と前記第5レンズ群の間隔が減少し、そして前記第3レンズ群でフォーカシングを行うズームレンズにおいて、
    前記第1レンズ群〜第5レンズ群の各群の光軸方向の厚さの総和をDgとし、無限遠合焦時における広角端での歪曲収差をDiswとし、そして像高をY′とするとともに、
    広角端での焦点距離をFwとし、望遠端での焦点距離をFtとして、中間焦点距離Fmが、Fm=√(Fw×Ft)であるとして、
    下記条件式〔1〕:
    〔1〕 3×10−3<|(Dg×Disw)/(Y′×Fm)|<1×10−2
    を満足することを特徴とするズームレンズ。
  2. 前記第3レンズ群と前記第4レンズ群との間に開口絞りを配置してなることを特徴とする請求項1に記載のズームレンズ。
  3. 接合レンズを1エレメント、そして接合されていない個々のレンズをそれぞれ1エレメントとして数えて、前記第4レンズ群および前記第5レンズ群を、合計4エレメント以下で構成してなることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のズームレンズ。
  4. 前記第4レンズ群および前記第5レンズ群からなるレンズ群は、少なくとも1つの接合レンズを含むことを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載のズームレンズ。
  5. 前記第4レンズ群および前記第5レンズ群は、それぞれレンズ群を構成する1以上のレンズに非球面を有する構成とすることを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載のズームレンズ。
  6. 前記第2レンズ群は、レンズ群を構成する1以上のレンズに非球面を有する構成とすることを特徴とする請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載のズームレンズ。
  7. 前記第2レンズ群は、レンズ群を構成する1以上のレンズのうち、物体側から数えて2つ目以降のレンズに非球面を有することを特徴とする請求項6に記載のズームレンズ。
  8. 前記第1レンズ群は、2枚のレンズからなる構成とすることを特徴とする請求項1〜請求項7のいずれか1項に記載のズームレンズ。
  9. 前記第3レンズ群は、1枚の負レンズからなる構成とすることを特徴とする請求項1〜請求項8のいずれか1項に記載のズームレンズ。
  10. 望遠端における光学系全長をTltとし、像高をY′とし、広角端での焦点距離をFw、望遠端での焦点距離をFtとして、
    下記条件式〔2〕:
    〔2〕 2<Tlt/(Y′・(Ft/Fw))<3
    を満足することを特徴とする請求項1〜請求項9のいずれか1項に記載のズームレンズ。
  11. 撮像用光学系として、請求項1〜請求項10のいずれか1項に記載のズームレンズを具備することを特徴とする撮像装置。
  12. 請求項1〜請求項10のいずれか1項に記載のズームレンズを撮影機能部の撮影光学系として有することを特徴とする携帯情報端末装置。
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