JP2016051137A - ズームレンズ及びそれを有する撮像装置 - Google Patents

ズームレンズ及びそれを有する撮像装置 Download PDF

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Abstract

【課題】 大口径比で、かつ全ズーム範囲にわたり高い光学性能が得られる小型のズームレンズが得られる。
【解決手段】 物体側から像側へ順に、正,負,正の屈折力の第1、第2、第3レンズ群、開口絞り、中間群、最終レンズ群より構成され、ズーミングに際して隣り合うレンズ群の間隔が変化するズームレンズであって、第3レンズ群は2つ以上の正レンズと1つ以上の負レンズを有し、望遠端における第1レンズ群と第2レンズ群の合成焦点距離f12t、中間群を構成するレンズ群のうち負の屈折力の絶対値が最も大きいレンズ群Nの焦点距離fn、第3レンズ群の焦点距離f3、望遠端における全系の焦点距離ftを各々適切に設定する。
【選択図】 図1

Description

本発明は、ズームレンズ及びそれを有する撮像装置に関し、ビデオカメラやデジタルスチルカメラ等の電子カメラ、フィルム用カメラ、放送用カメラ等に好適に用いられるものである。
近年、撮像装置は小型化され、それに用いられている撮像素子は、高感度でしかも大型化されている。このような撮像素子を備える撮像装置で用いるズームレンズには、深度の浅い(ボケが強調された)画像が得られる大口径比であること、そしてテレセントリック性が良く、しかも全系が小型であること等が要求されている。大口径比化を図りつつ全系の小型化を図るにはレンズ鏡筒径を小さくする必要がある。レンズ鏡筒径を小さくするには、絞りユニットの光軸方向の位置を適切に設定し、開口絞りの絞り径が小さくなるようにする必要がある。
一定の口径比を有しつつ、開口絞りの絞り径を小さくするには、開口絞りの光軸方向の位置をレンズ系のなるべく像側に設定するのが良い。従来、開口絞りをレンズ系中の像側に配置し、絞りユニットの径を小さくしたズームレンズが知られている(特許文献1,2)。
特許文献1は正の屈折力の第1レンズ群、負の屈折力の第2レンズ群、負の屈折力の第3レンズ群、正の屈折力の第4A群、開口絞り、正の屈折力の第4B群よりなり、ズーミングに際して各レンズ群が移動するズームレンズを開示している。特許文献2は物体側から像側へ順に、正,負,正,負,正,負の屈折力の第1レンズ群乃至第6レンズ群よりなり、第3レンズ群と第4レンズ群との間に開口絞りを設けている。そしてズーミングに際して各レンズ群が移動するズームレンズを開示している。
また全系が比較的小型で高ズーム比のズームレンズとして、最も物体側に正の屈折力のレンズ群を配置した、所謂ポジティブリードタイプのズームレンズが知られている(特許文献3,4)。
特許文献3では物体側より像側へ順に、正,負,正,負,正の屈折力の5つのレンズ群より成り、開口絞りを第3レンズ群中に配置している。そしてズーミングに際して3つ以上のレンズ群が移動するズームレンズを開示している。特許文献4では物体側から像側へ順に、正,負,正,正,負,正の屈折力の第1レンズ群乃至第6レンズ群よりなり、開口絞りを第3レンズ群の像側又は第4レンズ群の像側に配置している。そしてズーミングに際して第1,第3,第4,第5レンズ群が移動するズームレンズを開示している。
特開2009−251112号公報 特開平07−077656号公報 特開2011−75975号公報 特開2012−053444号公報
撮像装置に用いるズームレンズには、高ズーム比、大口径比で全ズーム範囲にわたり高い光学性能を有し、テレセントリック性が良く、しかも全系が小型であること等が要求されている。特にレンズ鏡筒径が小さく、全系が小型であること等が強く要求されている。これらの要求を満足するには、各レンズ群のレンズ構成、各レンズ群の屈折力、そして開口絞りの位置等を適切に設定することが重要である。これらの構成が適切でないと、鏡筒径が増大し、全系が大型化してくる。更にズーミングに伴う諸収差の変動が増大し、大口径比化を図りつつ、全ズーム範囲にわたり高い光学性能を得るのが大変難しくなってくる。
特に開口絞りの光軸方向の位置や、最終レンズ群(最も像側に近いレンズ群)の屈折力等を適切に設定しないと、撮像素子に入射する軸外光線の入射角が大きくなり、テレセントリック性を良好に維持するのが困難になってくる。
本発明は、大口径比で、かつ全ズーム範囲にわたり高い光学性能が得られる小型のズームレンズ及びそれを有する撮像装置を提供することを目的とする。
本発明のズームレンズは、物体側から像側へ順に、正の屈折力の第1レンズ群、負の屈折力の第2レンズ群、正の屈折力の第3レンズ群、開口絞り、少なくとも1つの負の屈折力のレンズ群を有する中間群、正の屈折力の最終レンズ群より構成され、ズーミングに際して隣り合うレンズ群の間隔が変化するズームレンズであって、
前記第3レンズ群は2つ以上の正レンズと1つ以上の負レンズを有し、
望遠端における前記第1レンズ群と前記第2レンズ群の合成焦点距離をf12t、前記中間群を構成するレンズ群のうち負の屈折力の絶対値が最も大きいレンズ群Nの焦点距離をfn、前記第3レンズ群の焦点距離をf3、望遠端における全系の焦点距離をftとするとき、
1.50<|f12t|/f3<2.20
0.28<|fn|/ft<0.59
なる条件式を満足することを特徴としている。
本発明によれば、大口径比で、かつ全ズーム範囲にわたり高い光学性能が得られる小型のズームレンズが得られる。
本発明の実施例1のレンズ断面図 (A),(B) 本発明の実施例1の広角端と望遠端における収差図 本発明の実施例2のレンズ断面図 (A),(B) 本発明の実施例2の広角端と望遠端における収差図 本発明の実施例3のレンズ断面図 (A),(B) 本発明の実施例3の広角端と望遠端における収差図 本発明の実施例4のレンズ断面図 (A),(B) 本発明の実施例4の広角端と望遠端における収差図 本発明の実施例5のレンズ断面図 (A),(B) 本発明の実施例5の広角端と望遠端における収差図 本発明の撮像装置の要部概略図
以下、本発明のズームレンズ及びそれを有する撮像装置の実施例について説明する。本発明のズームレンズは、物体側から像側へ順に、正の屈折力の第1レンズ群、負の屈折力の第2レンズ群、正の屈折力の第3レンズ群、開口絞り、少なくとも1つの負の屈折力のレンズ群を有する中間群、正の屈折力の最終レンズ群より構成されている。ズーミングに際して隣り合うレンズ群の間隔が変化する。ここで屈折力とは光学的パワーのことであり、焦点距離の逆数である。
図1は本発明の実施例1のズームレンズの広角端(短焦点距離端)において無限遠物体に合焦したときのレンズ断面図である。図2(A)、(B)は実施例1のズームレンズの広角端と望遠端(長焦点距離端)において無限遠物体に合焦させたときの縦収差図である。図3は本発明の実施例2のズームレンズの広角端において無限遠物体に合焦したときのレンズ断面図である。図4(A)、(B)は実施例2のズームレンズの広角端と望遠端において無限遠物体に合焦させたときの縦収差図である。
図5は本発明の実施例3のズームレンズの広角端において無限遠物体に合焦したときのレンズ断面図である。図6(A)、(B)は実施例3のズームレンズの広角端と望遠端において無限遠物体に合焦させたときの縦収差図である。図7は本発明の実施例4のズームレンズの広角端において無限遠物体に合焦したときのレンズ断面図である。図8(A)、(B)は実施例4のズームレンズの広角端と望遠端において無限遠物体に合焦させたときの縦収差図である。
図9は本発明の実施例5のズームレンズの広角端において無限遠物体に合焦したときのレンズ断面図である。図10(A)、(B)は実施例5のズームレンズの広角端と望遠端において無限遠物体に合焦させたときの縦収差図である。図11は本発明のズームレンズを備えるカメラ(撮像装置)の要部概略図である。各実施例のズームレンズはビデオカメラやデジタルカメラ、そして銀塩フィルムカメラ等の撮像装置に用いられる撮像レンズ系である。
レンズ断面図において、左方が物体側(前方)で、右方が像側(後方)である。レンズ断面図において、iは物体側からレンズ群の順番を示し、Liは第iレンズ群である。LMは1以上の負の屈折力のレンズ群を有する中間群である。Nは中間群LMを構成するレンズ群のうち負の屈折力が最も大きい(負の屈折力の絶対値が最も大きい)レンズ群である。LRは最も物体側に位置する正の屈折力の最終レンズ群である。第3レンズ群L3における最も広い空気間隔の物体側に第3a群L3a、像側に第3b群L3bが配置されている。
実施例1,2,3では、物体側より像側へ順に、正の屈折力の第1レンズ群L1、負の屈折力の第2レンズ群L2、正の屈折力の第3レンズ群L3、負の屈折力の第4レンズ群L4、正の屈折力の第5レンズ群L5より構成されている。そしてズーミングに際して各レンズ群が互いに異なる軌跡で移動する。実施例1,2,3では第4レンズ群L4が中間群LMに相当する。また第4レンズ群L4がレンズ群Nに相当する。
実施例4では、物体側より像側へ順に、正の屈折力の第1レンズ群L1、負の屈折力の第2レンズ群L2、正の屈折力の第3レンズ群L3、負の屈折力の第4レンズ群L4、負の屈折力の第5レンズ群L5、正の屈折力の第6レンズ群L6より構成されている。ズーミングに際して各レンズ群が互いに異なる軌跡で移動する。実施例4では第4レンズ群L4と第5レンズ群L5が中間群LMに相当する。また第4レンズ群L4がレンズ群Nに相当する。
実施例5では、物体側より像側へ順に、正の屈折力の第1レンズ群L1、負の屈折力の第2レンズ群L2、正の屈折力の第3レンズ群L3、正の屈折力の第4レンズ群L4、負の屈折力の第5レンズ群L5、正の屈折力の第6レンズ群L6より構成されている。ズーミングに際して各レンズ群が互いに異なる軌跡で移動する。実施例5では第4レンズ群L4と第5レンズ群L5が中間群LMに相当する。第5レンズ群L5がレンズ群Nに相当する。
各レンズ断面図において、SPは開口絞りであり、第3レンズ群L3の像側に配置している。IPは像面であり、ビデオカメラやデジタルスチルカメラの撮影光学系として使用する際にはCCDセンサーやCMOSセンサーなどの固体撮像素子(光電変換素子)の撮像面が配置され、銀塩フィルム用カメラのときはフィルム面が配置される。
球面収差図において、実線はd線、二点鎖線はg線である。非点収差図において点線のMはメリディオナル像面、実線のSはサジタル像面である。倍率色収差はg線について示している。ωは半画角、FnoはFナンバーである。尚、以下の各実施例において広角端と望遠端は各レンズ群が機構上光軸上を移動可能な範囲の両端に位置したときのズーム位置をいう。矢印は広角端から望遠端へのズーミングにおける各レンズ群の移動軌跡を示している。またフォーカシングに際しての移動方向を示している。
各実施例のズームレンズは、物体側から像側へ順に、正の屈折力の第1レンズ群L1、負の屈折力の第2レンズ群L2、正の屈折力の第3レンズ群L3、開口絞りSPより構成されている。更に少なくとも1つの負の屈折力のレンズ群を有する中間群LM、正の屈折力の最終レンズ群LRより構成されている。そしてズーミングに際して隣り合うレンズ群の間隔が変化する。
第3レンズ群L3は2つ以上の正レンズと1つ以上の負レンズを有している。望遠端における第1レンズ群L1と第2レンズ群L2の合成焦点距離をf12tとする。中間群LMを構成するレンズ群のうち負の屈折力の絶対値が最も大きいレンズ群Nの焦点距離をfnとする。第3レンズ群L3の焦点距離をf3、望遠端における全系の焦点距離をftとする。このとき、
1.50<|f12t|/f3<2.20 ・・・(1)
0.28<|fn|/ft<0.59 ・・・(2)
なる条件式を満足する。
各実施例ではこのようにレンズ群の数及び各レンズ群の屈折力、そして開口絞りSPの位置等を特定することで、全系が小型でありながら良好なるテレセントリック性能を維持している。さらには、広角端から望遠端まで大口径であってズーミングに際しての収差変動を軽減している。
また、第3レンズ群L3を前述の如く4つのレンズより構成することにより、ズーミングに際して、球面収差やコマ収差などの諸収差の変動を軽減している。また開口絞りSPの位置については、絞りユニットの配置に要するスペースを考慮して可能なかぎり小径化するために、像側に配置している。尚、より望ましくは開口絞りSPを最も像側に配置するのが良い。
次に前述の各条件式の技術的意味について説明する。条件式(1)は第3レンズ群L3の焦点距離に対する望遠端における第1レンズ群L1と第2レンズ群L2の合成の焦点距離の比を規定する。条件式(1)の下限値を超えると絞りユニット径が大きくなり、ズームレンズの鏡筒径を小さく設定することが困難になる。逆に上限値を超えると、第3レンズ群L3の正の屈折力が大きくなりすぎ、ズーミングに際して、球面収差とコマ収差の変動が大きくなる。
条件式(2)は、中間群LMに含まれる、負の屈折力の絶対値が最も大きいレンズ群Nと、望遠端における全系の焦点距離の比に関する。条件式(2)の下限値を超えると、レンズ群Nの負の屈折力が強くなりすぎて(負の屈折力の絶対値が大きくなり)ズーミングに際して収差変動が増大してくるので良くない。逆に上限値を超えると、レンズ全長が長くなってくる。更に好ましくは条件式(1),(2)の数値範囲を次の如く設定するのが良い。
1.60<|f12t|/f3<2.17 ・・・(1a)
0.28<|fn|/ft<0.55 ・・・(2a)
以上のように本発明によれば、全系の小型、小径化を図った大口径比のズームレンズが得られるが、更に好ましくは次の条件式のうち1つ以上を満足するのが良い。
広角端における最終レンズ群LRの横倍率をβkwとする。第3レンズ群L3は、最も広い空気間隔を境に物体側に第3a群L3a、像側に第3b群L3bを有する。第3レンズ群L3の一部の第3a群L3aの焦点距離をf3aとする。第1レンズ群L1は1つ以上の負レンズと1つ以上の正レンズを有し、ズーミングに際して第1レンズ群L1は移動し、第1レンズ群L1の焦点距離をf1とする。第2レンズ群L2は1つ以上の負レンズと1つ以上の正レンズを有し、ズーミングに際して第2レンズ群L2は移動し、第2レンズ群L2の焦点距離をf2とする。
このとき次の条件式のうち1つ以上を満足するのが良い。
0.30<βkw<0.80 ・・・(3)
0.10<f3/ft<0.40 ・・・(4)
0.80<f3a/f3<2.00 ・・・(5)
0.50<f1/ft<1.20 ・・・(6)
0.10<|f2|/ft<0.24・・・(7)
尚、後述する実施例2,4に対応する数値実施例2,4では第3レンズ群L3中のレンズ間隔は、いずれも0.12となっている。しかしながら実際のレンズ間隔d17の値は0.124であり、各数値実施例では四捨五入して示している。従ってd17で示す間隔が第3レンズ群L3中で最も広い空気間隔となる。このため図3,図7に示すように第3レンズ群L3において物体側の2つのレンズが第3a群L3aであり、像側の2つのレンズが第3b群L3bに相当している。
次に前述の各条件式の技術的意味について説明する。条件式(3)は、最終レンズ群LRの広角端における横倍率を規定している。条件式(3)の下限値を超えると、最終レンズ群LRの正の屈折力が強くなりすぎて、最終レンズ群LRを複数のレンズで構成しなければならず、沈胴収納時に小型化を図るのが困難になる。逆に上限値を超えると、中間群LMに配置される負の屈折力のレンズ群の屈折力によってセンサー(撮像素子)に対する軸外光線の入射角度が大きくなる、つまり像側瞳位置が短くなり、テレセントリック性が低下してくるため好ましくない。
条件式(4)は、第3レンズ群L3の焦点距離と望遠端における全系の焦点距離の比に関する。条件式(4)の下限値を超えると、第3レンズ群L3の正の屈折力が強くなりすぎて、ズーミングに際して球面収差、コマ収差等の諸収差の変動が増大してくる。逆に上限値を超えると、ズーミングに際して第3レンズ群L3の移動量が増大し、全系の小型化が困難になる。
条件式(5)は、第3レンズ群L3を構成する第3a群L3aの焦点距離と、第3レンズ群L3の焦点距離の比に関する。条件式(5)の下限値を超えて第3a群L3aの正の屈折力が大きくなると、ズーミングに際して球面収差と、コマ収差の変動が大きくなる。逆に上限値を超えると、第3レンズ群L3の主点位置が像側に位置するようになるため、全系の小型化が困難になる。
条件式(6)は、第1レンズ群L1の焦点距離と望遠端における全系の焦点距離の比に関する。条件式(6)の下限値を超えて、第1レンズ群L1の正の屈折力が強くなると像面彎曲が増大してくる。また上限値を超えると、レンズ全長が長くなり、全系の小型化が困難となる。
条件式(7)は、第2レンズ群L2の焦点距離と望遠端における全系の焦点距離の比に関する。条件式(7)の下限値を超えて、第2レンズ群L2の負の屈折力が強すぎると(負の屈折力の絶対値が大きくなると)像面彎曲が増大してくる。また上限値を超えると、レンズ全長が増大し、全系の小型化が困難になる。
更に好ましくは条件式(3)乃至(8)の数値範囲を次の如く設定するのが良い。
0.50<βkw<0.79 ・・・(3a)
0.18<f3/ft<0.31 ・・・(4a)
0.90<f3a/f3<1.75 ・・・(5a)
0.60<f1/ft<1.10 ・・・(6a)
0.11<|f2|/ft<0.20・・・(7a)
次に各実施例のレンズ構成について説明する。
図1を参照して、本発明の実施例1について説明する。実施例1のズームレンズは、物体側より像側へ順に、正の屈折力の第1レンズ群L1、負の屈折力の第2レンズ群L2、正の屈折力の第3レンズ群L3、負の屈折力の第4レンズ群L4、正の屈折力の第5レンズ群L5から構成されている。第4レンズ群L4は中間群LM、第5レンズ群L5は最終レンズ群LRに相当している。
広角端から望遠端へのズーミングに際し、第1レンズ群L1は物体側へ移動する。尚、第1レンズ群L1はズーム中間域の画面周辺照度比を確保するために、像側に凸形状の軌跡を描きながら移動しても良い。第2レンズ群L2は像側に凸形状の軌跡で移動し、第3レンズ群L3は物体側へ移動して変倍を行っている。第4レンズ群L4と第5レンズ群L5は物体側に凸形状の軌跡で移動する。第3レンズ群L3は最も広い空気間隔を境に物体側に第3a群L3a、像側に第3b群L3bよりなっている。第3a群L3aは物体側から像側へ順に、正レンズ、負レンズよりなっている。
第3b群L3bは正レンズ、負レンズより構成されている。第3レンズ群L3の像側に開口絞りSPが配置されている。第3レンズ群L3は2つ以上の正レンズと1つ以上の負レンズを有し、これにより、大口径比化を図りつつ、ズーミングに際して球面収差やコマ収差の変動を少なくしている。
開口絞りSPを第3レンズ群L3を像側に配置して、絞りユニット径が小さくなるようにしている。開口絞りSPを第3レンズ群L3の像側に配置とすると、広角端において軸外主光線がセンサーに対して大きな角度に入射するようになるが、このとき正の屈折力の最終レンズ群における横倍率を一定の範囲に設定する。これにより入射角度が大きくならないようにしてテレセントリック性を良好にしている。実施例1は前述の条件式(1)乃至(7)を満足しており、これにより前述した効果を得ている。
本実施例では撮影距離が変化したときのピント調整(フォーカシング)は、第3a群L3aで実施している。以下、図3を参照して、本発明の実施例2について説明する。実施例2のズームレンズのレンズ群の数、各レンズ群の屈折力等は実施例1と同じである。広角端から望遠端へのズーミングに際し、第1レンズ群L1は物体側へ移動する。尚、第1レンズ群L1は、ズーム中間域の画面周辺照度比を確保するために像側へ凸形状の軌跡を描きながら移動しても良い。第2レンズ群L2乃至第5レンズ群L5はいずれも物体側へ移動する。
第3レンズ群L3の一部の第3a群L3aは、物体側から像側へ順に、正レンズ、正レンズよりなり、第3b群L3bは負レンズ、正レンズよりなっている。第3レンズ群L3の像側に開口絞りSPを配置している。このように、第3レンズ群L3の構成と開口絞りSPの位置を特定することにより、実施例1と同様の効果を得ている。
実施例2は前述の条件式(1)乃至(7)を満足しており、これにより前述した効果を得ている。本実施例では撮影距離が変化したときのピント調整は、第2レンズ群L2の最も像側の各レンズで実施している。
以下、図5を参照して、本発明の実施例3について説明する。実施例3のズームレンズはレンズ群の数、各レンズ群の屈折力等は実施例1と同じである。広角端から望遠端へのズーミングに際しての各レンズ群の移動は実施例1と同じである。第3レンズ群L3の第3a群L3aは正レンズからなっている。第3b群L3bは正レンズ、負レンズ、正レンズからなっている。第3レンズ群L3の像側に開口絞りSPを配置している。このように、第3レンズ群L3の構成と開口絞りSPの位置を特定することにより、実施例1と同様の効果を得ている。
実施例3は前述の条件式(1)乃至(7)を満足しており、これにより前述した効果を得ている。本実施例では撮影距離が変化したときのピント調整は、第2レンズ群L2で実施している。
以下、図7を参照して、本発明の実施例4について説明する。実施例4のズームレンズは、物体側より像側へ順に、正の屈折力の第1レンズ群L1、負の屈折力の第2レンズ群L2、正の屈折力の第3レンズ群L3、負の屈折力の第4レンズ群L4から構成されている。更に負の屈折力の第5レンズ群L5、正の屈折力の第6レンズ群L6から構成されている。
第4レンズ群L4と第5レンズ群L5は中間群LMに相当し、第6レンズ群L6は最終レンズ群LRに相当している。広角端から望遠端へのズーミングに際し、各レンズ群は互いに異なった軌跡で物体側へ移動する。第3レンズ群L3の第3a群L3aは物体側から像側へ順に、正レンズ、正レンズよりなり、第3b群L3bは負レンズ、正レンズよりなっている。第3レンズ群L3の像側に開口絞りSPを配置している。第3レンズ群L3の構成と開口絞りSPの位置を特定することにより、実施例1と同様の効果を得ている。実施例4は前述の条件式(1)乃至(7)を満足しており、これにより前述した効果を得ている。
本実施例では撮影距離が変化したときのピント調整としては、第2レンズ群L2の最も像側のレンズで行っている。以下、図9を参照して、本発明の実施例5について説明する。
実施例5のズームレンズは、物体側より像側へ順に、正の屈折力の第1レンズ群L1、負の屈折力の第2レンズ群L2、正の屈折力の第3レンズ群L3、正の屈折力の第4レンズ群L4から構成されている。更に負の屈折力の第5レンズ群L5、正の屈折力の第6レンズ群L6から構成されている。第4レンズ群L4と第5レンズ群L5は中間群LMに相当し、第6レンズ群L6は最終レンズ群LRに相当している。
広角端から望遠端へのズーミングに際し、第1レンズ群L1は物体側へ移動する。尚、第1レンズ群L1はズーム中間域の画面周辺照度比を確保するために、像側に凸形状の軌跡を描きながら移動しても良い。第2レンズ群L2は像側に凸形状の軌跡で移動する。第3レンズ群L3乃至第6レンズ群L6は、いずれも物体側に移動する。第3レンズ群L3の第3a群L3aは物体側から像側へ順に、正レンズ、正レンズ、負レンズよりなり、第3b群L3bは正レンズよりなっている。第3レンズ群L3の像側に開口絞りSPを配置している。
このように第3レンズ群L3の構成及び開口絞りSPの位置を特定することにより、実施例1と同様の効果を得ている。実施例5は前述の条件式(1)乃至(7)を満足しており、これにより前述した効果を得ている。本実施例では撮影距離が変化したときのピント調整は、第2レンズ群L2で実施している。
次に本発明のズームレンズを用いた実施例を図11を用いて説明する。図11において、10は一眼レフカメラ本体、11は本発明によるズームレンズを搭載した交換レンズである。12は交換レンズ11を通して得られる被写体像を記録する銀塩フィルムや被写体像を受光する固体撮像素子(光電変換素子)などの感光面である。13は交換レンズ11からの被写体像を観察するファインダー光学系、14は交換レンズ11からの被写体像を感光面12とファインダー光学系13に切り替えて伝送するための回動するクイックリターンミラーである。
ファインダーで被写体像を観察する場合は、クイックリターンミラー14を介してピント板15に結像した被写体像をペンタプリズム16で正立像としたのち、接眼光学系17で拡大して観察する。18はサブミラー、19は自動焦点検出装置である。
撮影時にはクイックリターンミラー14が矢印方向に回動して被写体像は感光面記録手段12に形成される結像して記録される。このように本発明のズームレンズを一眼レフカメラ交換レンズ等の光学機器に適用することにより、高い光学性能を有した光学機器が実現できる。尚、本発明はクイックリターンミラーのないSLR(Single lens Reflex)カメラにも同様に適用することができる。また本発明のズームレンズはビデオカメラにも同様に適用することができる。
以下に、実施例1乃至5に各々対応する数値実施例1乃至5を示す。各数値実施例において、iは物体側からの面の順番を示し、riは第i番目(第i面)の曲率半径、diは第i面と第i+1面との間の間隔、ndi、νdiはそれぞれ第i番目のレンズの材料のd線を基準とした屈折率、アッベ数を示す。BFはバックフォーカスである。レンズ全長は第1レンズ面から像面までの距離である。非球面データには、非球面を次式で表した場合の非球面係数を示す。
但し、
x:光軸方向の基準面からの変位量
h:光軸に対して垂直な方向の高さ
R:ベースとなる2次曲面の半径
k:円錐定数
An:n次の非球面係数
なお、「e−Z」の表示は「10-Z」を意味する。又前述の各条件式と数値実施例における諸数値との関係を表1に示す。
(数値実施例1)
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd 有効径
1 83.630 2.00 1.94595 18.0 50.55
2 56.329 4.84 1.69680 55.5 46.69
3 118.394 0.15 44.31
4 37.508 5.23 1.69680 55.5 38.87
5 135.720 (可変) 37.90
6 111.098 1.20 1.88300 40.8 29.97
7 13.991 7.31 21.74
8 -34.445 0.90 1.80400 46.6 21.43
9 29.297 0.12 21.12
10 25.901 3.36 2.00178 19.3 21.37
11* 924.715 (可変) 21.16
12* 13.866 6.19 1.76802 49.2 21.32
13 116.210 0.12 19.99
14* 16.899 0.52 1.84666 23.8 17.93
15 10.637 5.09 16.06
16 20.341 3.92 1.59282 68.6 15.73
17 -32.483 0.15 15.18
18 -30.949 0.70 1.92286 20.9 15.06
19 -86.436 1.34 14.78
20(絞り) ∞ (可変) 13.76
21 795.325 0.70 1.69680 55.5 16.68
22 17.430 2.29 1.68893 31.1 16.94
23 26.588 (可変) 17.12
24* 19.148 4.35 1.48749 70.2 21.03
25 187.841 (可変) 21.16
像面 ∞
非球面データ
第11面
K = 5.69819e+003 A 4= 1.68666e-006 A 6=-9.06463e-009
A 8= 2.71886e-010 A10=-1.17899e-012

第12面
K =-5.08067e-001 A 4= 1.27424e-005 A 6= 5.68407e-009
A 8= 3.97908e-010

第14面
K =-5.12841e-001 A 4=-1.45830e-005 A 6=-2.79382e-008
A 8=-2.06681e-009 A10= 6.24676e-012

第24面
K = 0.00000e+000 A 4=-4.03606e-005 A 6= 8.14320e-008
A 8=-7.37539e-010 A10= 2.06121e-012

各種データ
ズーム比 4.71
広角 中間 望遠
焦点距離 16.09 41.83 75.78
Fナンバー 2.07 5.15 6.00
半画角(度) 36.26 18.01 10.17
像高 11.80 13.60 13.60
レンズ全長 100.68 110.04 120.89
BF 15.19 27.94 26.84

d 5 0.58 12.48 22.70
d11 24.56 7.30 1.39
d20 2.63 7.73 17.32
d23 7.27 4.13 2.17
d25 15.19 27.94 26.84

入射瞳位置 29.21 58.29 103.55
射出瞳位置 -17.75 -18.76 -25.40
前側主点位置 37.44 62.65 69.40
後側主点位置 -0.90 -13.89 -48.94

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離 レンズ構成長 前側主点位置 後側主点位置
L1 1 68.67 12.22 0.82 -6.24
L2 6 -13.81 12.88 1.91 -7.91
L3 12 21.56 18.03 2.70 -12.31
L4 21 -39.27 2.99 1.81 0.04
L5 24 43.37 4.35 -0.33 -3.23

単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 -189.14
2 2 149.42
3 4 72.80
4 6 -18.23
5 8 -19.57
6 10 26.55
7 12 19.98
8 14 -35.25
9 16 21.70
10 18 -52.56
11 21 -25.58
12 22 66.66
13 24 43.37
(数値実施例2)
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd 有効径
1 84.913 2.00 1.94595 18.0 41.34
2 51.982 6.37 1.69680 55.5 38.48
3 254.162 0.15 37.22
4 35.333 5.08 1.69680 55.5 35.40
5 129.758 (可変) 34.35
6 67.698 1.16 1.88300 40.8 23.62
7 12.426 5.75 18.11
8 -30.195 1.16 1.88300 40.8 17.67
9 41.751 0.14 17.33
10 27.001 3.17 1.94595 18.0 17.46
11 -60.641 2.89 17.20
12* -20.826 0.93 1.85400 40.4 15.64
13 -65.343 (可変) 15.67
14* 21.180 3.89 1.69680 55.5 15.96
15 97.480 0.12 15.37
16 19.716 7.15 1.59282 68.6 15.02
17 -49.409 0.12 13.05
18 84.086 0.70 1.84666 23.8 12.52
19* 16.576 0.12 11.80
20 16.150 3.91 1.48749 70.2 11.80
21 -167.499 1.16 11.03
22(絞り) ∞ (可変) 10.45
23 1436.281 0.70 1.69680 55.5 10.93
24 17.737 2.15 1.84666 23.8 11.18
25 23.319 (可変) 11.35
26* 19.197 4.50 1.48749 70.2 18.02
27 68.425 (可変) 18.44
像面 ∞
非球面データ
第12面
K = 8.45178e-001 A 4= 5.64142e-006 A 6= 7.45369e-008
A 8=-1.38336e-009 A10= 1.23619e-011

第14面
K =-1.01557e-001 A 4=-7.76908e-007 A 6=-6.54270e-008
A 8=-1.95140e-010

第19面
K = 6.64216e-001 A 4= 5.15408e-005 A 6= 2.33791e-007
A 8=-9.76227e-010 A10= 1.37768e-011

第26面
K = 0.00000e+000 A 4=-2.46987e-005 A 6=-5.66166e-009
A 8= 1.77393e-010 A10=-5.99554e-013

各種データ
ズーム比 4.71
広角 中間 望遠
焦点距離 17.94 41.76 84.48
Fナンバー 2.94 5.00 6.00
半画角(度) 33.34 18.04 9.15
像高 11.80 13.60 13.60
レンズ全長 97.34 108.30 120.68
BF 13.21 25.00 30.35

d 5 0.58 9.85 19.17
d13 16.03 6.07 1.28
d22 2.62 8.68 14.20
d25 11.61 5.39 2.39
d27 13.21 25.00 30.35

入射瞳位置 28.62 54.03 103.54
射出瞳位置 -23.40 -19.82 -19.78
前側主点位置 37.77 56.88 45.67
後側主点位置 -4.73 -16.76 -54.13

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離 レンズ構成長 前側主点位置 後側主点位置
L 1 1 55.69 13.60 2.13 -5.80
L 2 6 -10.15 15.19 3.18 -7.46
L 3 14 17.63 17.15 1.56 -10.03
L 4 23 -37.05 2.85 1.99 0.39
L 5 26 53.14 4.50 -1.15 -4.09

単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 -145.99
2 2 92.58
3 4 68.17
4 6 -17.41
5 8 -19.70
6 10 20.10
7 12 -36.14
8 14 38.04
9 16 24.72
10 18 -24.50
11 20 30.43
12 23 -25.78
13 24 74.37
14 26 53.14
(数値実施例3)
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd 有効径
1 65.228 2.00 1.94595 18.0 50.48
2 47.456 5.17 1.69680 55.5 46.53
3 88.160 0.15 44.02
4 41.871 4.94 1.69680 55.5 39.52
5 142.283 (可変) 38.61
6 142.378 1.20 1.88300 40.8 26.67
7 13.179 6.05 20.00
8 -47.464 0.90 1.88300 40.8 19.75
9 35.446 0.87 19.41
10 28.835 2.90 1.94595 18.0 19.89
11 1740.640 (可変) 19.80
12* 15.453 5.04 1.77250 49.6 21.56
13 72.432 2.84 20.67
14 123.084 2.65 1.59282 68.6 18.43
15 -45.869 0.12 17.62
16 -69.440 0.70 1.84666 23.8 17.01
17* 25.116 0.07 15.57
18 17.263 3.62 1.59282 68.6 15.59
19 -87.337 1.16 15.15
20(絞り) ∞ (可変) 14.23
21 349.729 0.70 1.69350 53.2 15.09
22 17.400 2.27 1.71736 29.5 15.39
23 25.276 (可変) 15.62
24* 19.082 4.93 1.48749 70.2 21.23
25 78.743 (可変) 21.32
像面 ∞

非球面データ
第12面
K =-6.46132e-001 A 4= 2.37777e-005 A 6= 6.99525e-008
A 8= 1.74530e-010

第17面
K = 1.62306e+000 A 4= 7.24456e-005 A 6= 5.40826e-007
A 8=-1.74497e-009 A10= 5.28140e-011

第24面
K = 0.00000e+000 A 4=-3.46423e-005 A 6= 3.25939e-008
A 8=-1.62350e-010 A10= 5.24958e-013

各種データ
ズーム比 4.71
広角 中間 望遠
焦点距離 16.61 41.76 78.21
Fナンバー 2.07 4.64 6.00
半画角(度) 35.39 18.04 9.86
像高 11.80 13.60 13.60
レンズ全長 97.81 108.49 120.70
BF 14.83 27.15 26.20

d 5 2.15 14.73 26.99
d11 22.55 7.13 1.16
d20 2.62 7.07 16.13
d23 7.41 4.14 1.96
d25 14.83 27.15 26.20

入射瞳位置 29.86 59.24 111.51
射出瞳位置 -17.17 -17.16 -22.14
前側主点位置 37.84 61.64 63.17
後側主点位置 -1.78 -14.61 -52.02

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離 レンズ構成長 前側主点位置 後側主点位置
L 1 1 75.45 12.25 -0.12 -7.17
L 2 6 -13.84 11.91 1.10 -8.51
L 3 12 20.41 16.19 1.62 -10.55
L 4 21 -40.19 2.97 1.96 0.21
L 5 24 50.30 4.93 -1.03 -4.26

単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 -194.76
2 2 140.20
3 4 83.46
4 6 -16.52
5 8 -22.86
6 10 30.97
7 12 24.49
8 14 56.70
9 16 -21.71
10 18 24.63
11 21 -26.43
12 22 69.47
13 24 50.30
(数値実施例4)
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd 有効径
1 119.112 2.00 1.94595 18.0 46.08
2 63.888 6.06 1.69680 55.5 44.47
3 1050.812 0.15 43.79
4 36.880 5.34 1.69680 55.5 40.87
5 143.627 (可変) 40.40
6 72.821 1.16 1.88300 40.8 24.35
7 12.770 5.70 18.60
8 -28.799 1.16 1.88300 40.8 17.50
9 63.191 0.13 18.21
10 29.919 3.12 1.94595 18.0 18.31
11 -54.899 2.75 18.08
12* -20.920 0.93 1.85400 40.4 16.45
13 -90.252 (可変) 16.46
14* 21.679 3.74 1.69680 55.5 16.42
15 90.714 0.12 15.80
16 19.575 7.47 1.59282 68.6 15.40
17 -50.307 0.12 13.26
18 62.201 0.70 1.84666 23.8 12.67
19* 15.943 0.12 11.94
20 15.788 4.18 1.48749 70.2 11.94
21 -101.480 1.16 11.09
22(絞り) ∞ (可変) 10.43
23 272.154 0.70 1.69680 55.5 11.51
24 17.400 2.09 1.84666 23.8 11.79
25 21.457 (可変) 11.96
26 -22.110 0.75 1.58913 61.1 13.96
27 -30.237 (可変) 14.71
28* 21.727 4.89 1.48749 70.2 17.78
29 2085.623 (可変) 18.65
像面 ∞
非球面データ
第12面
K = 8.58338e-001 A 4= 5.57146e-006 A 6= 6.59697e-008
A 8=-9.18752e-010 A10= 8.56606e-012

第14面
K =-1.76906e-001 A 4=-3.03720e-006 A 6=-6.37897e-008
A 8=-1.81295e-010

第19面
K = 6.24337e-001 A 4= 4.57564e-005 A 6= 2.09637e-007
A 8=-1.19599e-009 A10= 1.23599e-011

第28面
K = 0.00000e+000 A 4=-2.30829e-005 A 6= 1.71728e-008
A 8= 9.53180e-011 A10=-2.74176e-013

各種データ
ズーム比 4.71
広角 中間 望遠
焦点距離 18.04 41.76 84.96
Fナンバー 2.94 5.00 6.00
半画角(度) 33.19 18.04 9.09
像高 11.80 13.60 13.60
レンズ全長 96.81 108.02 120.68
BF 11.81 22.76 25.78

d 5 0.58 10.81 20.53
d13 16.27 6.29 1.28
d22 2.62 8.56 14.47
d25 10.43 4.39 3.52
d27 0.58 0.69 0.58
d29 11.81 22.76 25.78

入射瞳位置 28.15 55.67 107.37
射出瞳位置 -23.83 -20.63 -24.33
前側主点位置 37.06 57.24 48.30
後側主点位置 -6.23 -18.99 -59.18

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離 レンズ構成長 前側主点位置 後側主点位置
L 1 1 57.22 13.55 2.62 -5.27
L 2 6 -10.33 14.95 3.25 -7.11
L 3 14 17.23 17.59 2.05 -10.07
L 4 23 -36.03 2.78 2.06 0.49
L 5 26 -144.60 0.75 -1.34 -1.83
L 6 28 45.00 4.89 -0.03 -3.32

単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 -148.28
2 2 97.38
3 4 69.78
4 6 -17.70
5 8 -22.27
6 10 20.84
7 12 -32.09
8 14 39.99
9 16 24.76
10 18 -25.50
11 20 28.36
12 23 -26.71
13 24 87.97
14 26 -144.60
15 28 45.00
(数値実施例5)
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd 有効径
1 44.867 2.00 1.84666 23.8 46.40
2 33.933 7.29 1.49700 81.5 42.74
3 100.405 0.15 41.34
4 45.199 4.53 1.60311 60.6 39.12
5 203.790 (可変) 38.27
6 157.168 1.20 1.88300 40.8 27.68
7 13.080 6.61 20.54
8 -43.200 0.90 1.83481 42.7 20.39
9 54.584 0.12 20.48
10 28.087 3.05 1.92286 18.9 20.98
11* 512.023 (可変) 20.78
12* 22.101 3.03 1.70154 41.2 20.56
13 111.773 0.12 20.48
14* 18.689 5.81 1.48749 70.2 20.61
15 -50.930 0.12 19.95
16 34.404 0.70 1.84666 23.8 17.74
17 12.329 0.91 15.88
18 16.867 3.00 1.56907 71.3 15.88
19 70.034 1.15 15.26
20(絞り) ∞ (可変) 14.84
21 -76.632 2.70 1.71736 29.5 16.57
22 -26.085 (可変) 16.94
23 -15.929 0.70 1.74400 44.8 16.84
24 -123.397 (可変) 18.06
25* 18.527 5.09 1.51633 64.1 20.72
26 -5421.636 0.52 1.67790 55.3 20.80
27 42.435 (可変) 20.86
像面 ∞
非球面データ
第11面
K = 0.00000e+000 A 4= 2.77990e-006 A 6= 5.01516e-009
A 8= 5.35699e-011 A10=-5.29843e-013

第12面
K =-2.15051e+000 A 4=-8.65229e-006 A 6=-1.02248e-007
A 8= 6.50805e-011

第14面
K =-5.58052e-002 A 4= 1.57142e-005 A 6= 1.54307e-007
A 8=-5.37125e-010

第25面
K = 0.00000e+000 A 4=-4.07886e-005 A 6= 9.48193e-008
A 8=-4.32267e-010 A10=-6.16086e-014

各種データ
ズーム比 4.71
広角 中間 望遠
焦点距離 18.17 40.60 85.54
Fナンバー 2.10 5.00 6.00
半画角(度) 33.01 18.52 9.03
像高 11.80 13.60 13.60
レンズ全長 99.13 109.10 119.77
BF 9.92 17.64 27.15

d 5 2.15 15.95 24.55
d11 24.96 12.47 2.96
d20 9.81 7.39 11.22
d22 1.75 3.23 3.35
d24 0.87 2.74 0.87
d27 9.92 17.64 27.15

入射瞳位置 34.43 72.69 112.20
射出瞳位置 -15.17 -16.39 -16.80
前側主点位置 39.44 64.86 31.25
後側主点位置 -8.25 -22.96 -58.39

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離 レンズ構成長 前側主点位置 後側主点位置
L 1 1 71.43 13.97 1.08 -7.91
L 2 6 -15.21 11.87 0.89 -8.52
L 3 12 22.10 14.83 -0.29 -10.24
L 4 21 53.92 2.70 2.33 0.79
L 5 23 -24.65 0.70 -0.06 -0.46
L 6 25 74.08 5.61 -4.35 -7.57

単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 -179.49
2 2 99.51
3 4 95.28
4 6 -16.22
5 8 -28.77
6 10 32.10
7 12 38.73
8 14 28.83
9 16 -23.03
10 18 38.26
11 21 53.92
12 23 -24.65
13 25 35.77
14 26 -62.11


以下に各数値実施例の条件式の値を示す。
L1 第1レンズ群 L2 第2レンズ群 L3 第3レンズ群
L3a 第3a群 L3b 第3b群 L4 第4レンズ群
L5 第5レンズ群 L6 第6レンズ群
N 中間群に含まれる、負の屈折力が最大のレンズ群

Claims (10)

  1. 物体側から像側へ順に、正の屈折力の第1レンズ群、負の屈折力の第2レンズ群、正の屈折力の第3レンズ群、開口絞り、少なくとも1つの負の屈折力のレンズ群を有する中間群、正の屈折力の最終レンズ群より構成され、ズーミングに際して隣り合うレンズ群の間隔が変化するズームレンズであって、
    前記第3レンズ群は2つ以上の正レンズと1つ以上の負レンズを有し、
    望遠端における前記第1レンズ群と前記第2レンズ群の合成焦点距離をf12t、前記中間群を構成するレンズ群のうち負の屈折力の絶対値が最も大きいレンズ群Nの焦点距離をfn、前記第3レンズ群の焦点距離をf3、望遠端における全系の焦点距離をftとするとき、
    1.50<|f12t|/f3<2.20
    0.28<|fn|/ft<0.59
    なる条件式を満足することを特徴とするズームレンズ。
  2. 広角端における前記最終レンズ群の横倍率をβkwとするとき、
    0.30<βkw<0.80
    なる条件式を満足することを特徴とする請求項1に記載のズームレンズ。
  3. 0.10<f3/ft<0.40
    なる条件式を満足することを特徴とする請求項1又は2に記載のズームレンズ。
  4. 前記第3レンズ群における最も広い空気間隔の物体側に配置された第3レンズ群の一部を第3a群とし、前記第3a群の焦点距離をf3aとするとき、
    0.80<f3a/f3<2.00
    なる条件式を満足することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載のズームレンズ。
  5. 前記第1レンズ群は1つ以上の負レンズと1つ以上の正レンズを有し、ズーミングに際して前記第1レンズ群は移動し、前記第1レンズ群の焦点距離をf1とするとき、
    0.50<f1/ft<1.20
    なる条件式を満足することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載のズームレンズ。
  6. 前記第2レンズ群は1つ以上の負レンズと1つ以上の正レンズを有し、ズーミングに際して前記第2レンズ群は移動し、前記第2レンズ群の焦点距離をf2とするとき、
    0.10<|f2|/ft<0.24
    なる条件式を満足することを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載のズームレンズ。
  7. 前記中間群は負の屈折力の第4レンズ群よりなり、前記最終レンズ群は正の屈折力の第5レンズ群よりなり、ズーミングに際して各レンズ群が互いに異なる軌跡で移動することを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載のズームレンズ。
  8. 前記中間群は負の屈折力の第4レンズ群と負の屈折力の第5レンズ群よりなり、前記最終レンズ群は正の屈折力の第6レンズ群よりなり、ズーミングに際して各レンズ群が互いに異なる軌跡で移動することを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載のズームレンズ。
  9. 前記中間群は正の屈折力の第4レンズ群と負の屈折力の第5レンズ群よりなり、前記最終レンズ群は正の屈折力の第6レンズ群よりなり、ズーミングに際して各レンズ群が互いに異なる軌跡で移動することを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載のズームレンズ。
  10. 請求項1乃至9のいずれか1項に記載のズームレンズと、該ズームレンズによって形成される像を受光する固体撮像素子とを有することを特徴とする撮像装置。
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