JP3958489B2

JP3958489B2 - Zoom lens

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Publication number: JP3958489B2
Application number: JP2000035164A
Authority: JP
Inventors: 隆則山梨
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2000-02-14
Filing date: 2000-02-14
Publication date: 2007-08-15
Anticipated expiration: 2020-02-14
Also published as: JP2001228397A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ズームレンズに関し、特に、カメラ等に最適な小型で高性能な広角高倍率ズームレンズに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
カメラ用の高倍率ズームレンズは、スタジオにおけるテレビカメラ用やシネカメラ用途で比較的古くから開発が行われてきた。また、ビデオカメラが普及してからは、業務用又は家庭用において開発が行われてきた。また、高倍率であって広角側の画角が７０°以上となると、光学設計も非常に高度な水準が要求されることは知られている。古くはその構成が、物体側より順に、正屈折力の第１レンズ群、負屈折力の第２レンズ群、正屈折力の第３レンズ群及び正屈折力の第４レンズ群にて構成するタイプが普及した。例えば特公平２−４８０８７号のものがある。これは、変倍時に第１レンズ群と第４レンズ群が固定されていることに特徴がある。
【０００３】
また、このタイプで、第１レンズ群にフロントコンバータを配置する考え方で開発された方式もある。例えば米国特許３，６８２，５３４号のものがある。これらはレンズ構成枚数が多く、大型であった。
【０００４】
また、構成が、物体側より順に、正屈折力の第１レンズ群、負屈折力の第２レンズ群、正屈折力の第３レンズ群及び正屈折力の第４レンズ群にて構成するタイプであって、第２レンズ群から第４レンズ群までが変倍時に可動であり、第４レンズ群でフォーカスするという方式の広角高倍率ズームレンズが提案されている。例えば特開平６−１４８５２０号のものがある。
【０００５】
また、構成が、物体側より順に、正屈折力の第１レンズ群、負屈折力の第２レンズ群、負屈折力の第３レンズ群及び正屈折力の第４レンズ群にて構成するタイプがあるが、現在まで本出願で考える広角高倍率ズームレンズに近いものとして、特開平９−５６２８号のもの等がある。
【０００６】
さらに、構成が、物体側より順に、正屈折力の第１レンズ群、負屈折力の第２レンズ群、正屈折力の第３レンズ群及び正屈折力の第４レンズ群にて構成するタイプであって、変倍時に第１レンズ群以下が可動であるタイプとして、特開平７−２０３８１号のものがある。
【０００７】
これらの提案は、レンズ構成が簡単であるが、今後の結像素子の高画素化に対応するには、課題があった。これらのズームレンズタイプは、むしろ従来の銀塩フィルムを使用するカメラにおいて、開発が始められたものである。例えば、構成が、物体側より順に、正屈折力の第１レンズ群、負屈折力の第２レンズ群、正屈折力の第３レンズ群及び正屈折力の第４レンズ群にて構成するタイプであって、各々のレンズ群が移動するズーム方式で、広角端の画角が８０°を越えるものとして、米国特許第４，２９９，４５４号のものがある。
【０００８】
また、画角が７４°程度から１９°程度の約５倍の変倍比を持つものとして提案されたのが特公昭５８−３３５３１号のものである。
【０００９】
この提案は、構成が、物体側より順に、正屈折力の第１レンズ群、負屈折力の第２レンズ群、正屈折力の第３レンズ群及び負屈折力の第４レンズ群及び正屈折力の第５レンズ群にて構成するタイプであって、第１レンズ群と第２レンズ群を一体とするフォーカシング方法に特色があった。また、画角７４°程度から８．３°程度まで包括するズームレンズとして、米国特許第４，８９６，９５０号のものがある。これは、構成が、物体側より順に、正屈折力の第１レンズ群、負屈折力の第２レンズ群、正屈折力の第３レンズ群及び負屈折力の第４レンズ群及び正屈折力の第５レンズ群にて構成するタイプであって、第５レンズ群が変倍中に固定である。
【００１０】
これらは、銀塩フィルムカメラ用途には問題がなかったが、今後にデジタルカメラ用のＣＣＤに使用されているマイクロレンズを含めた開口率を損なわない光学系として用いるには、そのままで使用することはできない。また、色収差を含めた色むらの問題を考慮した場合に、軸外主光線の射出角度を十分に考え、像面照度まで考慮した光学設計が必要であると言わざるを得ない状況である。
【００１１】
また、後記する本発明のズームレンズのように、広角を含みながら望遠端が超望遠域まで含む高倍率ズームレンズにおいては、手持ち撮影時に手振れが起きやすく、結像性能を損なう場合があり、その場合の補償機構が必要な場合がある。こうした目的で、手振れ等による結像面での像移動を打ち消す方向に像を移動させる方法が提案されている。例えば特開昭６３−２０２７１４号は、撮像レンズの一部を補正レンズ系として光学系に想定される光軸を基準と考えた場合に、垂直方向に移動する方法をとっている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
従来のビデオカメラにおいては、広角高倍率ズームレンズとしての提案があるが、高画素の結像素子に対応する光学性能の光学系の提案がなされていない。また、銀塩カメラ用では、光学性能及びＣＣＤ等の特性への親和性という点では未だ課題が多かった。
【００１３】
したがって、マイクロレンズを有した結像素子と色収差によるアライアジング等の影響を考慮すると、従来のビデオカメラ用のズームレンズの方式であって、ある程度テレセントリック性を有した光学系であることが望まれる。従来のビデオカメラ用のズームレンズを基にした光学設計では、非常に大きなズームレンズとなり、実用上で大きな問題になることがある。
【００１４】
本発明は従来技術のこのような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、カメラ等に最適な広角高倍率ズームレンズを提供することであり、特に、比較的大きな結像素子に適用でき、広角端の画角が７０°を越え、変倍比が１０倍程度を越えても十分な結像性能を維持する小型のズームレンズを提供することである。また、このようなズームレンズに最適なレンズ群の移動による像移動を補償する方式を提供することを目的とするものである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明のズームレンズは、物体側より順に、正屈折力の第１レンズ群、負屈折力の第２レンズ群、正屈折力の第３レンズ群、負屈折力の第４レンズ群、及び、正屈折力の第５レンズ群で構成し、
広角端から望遠端への変倍時に、第１レンズ群から第５レンズ群までの各々のレンズ群が移動し、第１レンズ群と第２レンズ群、及び、第３レンズ群と第４レンズ群の間隔が大きくなるように、第１レンズ群及び第３レンズ群が、前記の変倍の過程で物体側へ移動し、少なくとも第３レンズ群、第４レンズ群又は第５レンズ群が非線形移動することで変倍に伴う像面位置の変動を補償し、以下の条件式を満足することを特徴とするものである。
【００１６】
２．０＜ｆ₁／ｆ_W＜８．０・・・（１）
０．４＜｜ｆ₂／ｆ_W｜＜１．０・・・（２）
０．３＜ｆ₃／ｆ_T345＜１．２・・・（３）
０．６＜｜ｆ₄｜／ｆ_T345＜５．０・・・（４）
０．５＜ｆ₅／ｆ_T345＜４．０・・・（５）
ただし、ｆ₁は第１レンズ群の焦点距離、ｆ₂は第２レンズ群の焦点距離、ｆ₃は第３レンズ群の焦点距離、ｆ₄は第４レンズ群の焦点距離、ｆ₅は第５レンズ群の焦点距離、ｆ_Wは広角端での全系の焦点距離、ｆ_T345は望遠端における第３レンズ群から第５レンズ群までの焦点距離である。
【００１７】
以下、本発明において上記構成をとる理由と作用について説明する。
【００１８】
本発明の目的は、上記のように小型で高性能な広角高倍率ズームレンズを提供することにある。従来、物体側より順に、正屈折力の第１レンズ群、負屈折力の第２レンズ群、正屈折力の第３レンズ群及び正屈折力の第４レンズ群から構成されたズームレンズが、銀塩フィルム用カメラでは主流となっており、高倍率ズームレンズでは、第１レンズ群以降が可動であることが普通になっている。また、第３レンズ群と第４レンズ群の移動は、変倍以外に変倍時の像面歪曲の変動を補正するために必要であり、基本的にはこれらの群は１つの群であると考えられる場合さえある。しかしながら、さらに広画角とさらに大きな変倍比を達成しようとする場合には、正レンズ群以外に１つの負レンズ群を設け移動させることで、収差補正上からも、変倍から考えても有利となる。特に、本発明のように、例えば変倍比が１０倍程度以上になると、非常に優位性が明確になった。一般的には、レンズ群数が増すと各レンズ群で色収差補正が必要であると言う考え方があり、レンズ構成枚数が増えると考えられる。
【００１９】
しかしながら、本発明では、非球面を有効に活用し、歪曲収差補正を第２レンズ群で解決し、後ろのレンズ群でコマ収差等を十分に補正できるように非球面を活用している。
【００２０】
すなわち、物体側より順に、正屈折力の第１レンズ群、負屈折力の第２レンズ群、正屈折力の第３レンズ群、負屈折力の第４レンズ群、及び、正屈折力の第５レンズ群で構成し、広角端から望遠端への変倍時に、第１レンズ群から第５レンズ群までの各々のレンズ群が移動し、第１レンズ群と第２レンズ群及び第３レンズ群と第４レンズ群の間隔が大きくなるように、第１レンズ群及び第３レンズ群が、前記の変倍の過程で物体側へ移動し、少なくとも第３レンズ群、第４レンズ群又は第５レンズ群が非線形移動することで変倍に伴う像面位置の変動を補償し、条件式（１）〜（５）を満足することを特徴とするズームレンズである。
【００２１】
本発明は、広角端の画角が７０°程度以上でも十分に対応でき、高い結像性能を有するズームレンズを提供することが大きな目的である。このため、ズーム方式として、物体側から、正屈折力の第１レンズ群、負屈折力の第２レンズ群、正屈折力の第３レンズ群、負屈折力の第４レンズ群及び正屈折力の第５レンズ群で構成し、条件式（１）〜（５）に適った適切なパワー配置を見出し、これに最適な実際のレンズ構成を配することで、実現できたものである。また、広角高倍率ズームレンズにありがちな、大型化や性能低下という問題を解決したものである。
【００２２】
条件式（１）は、第１レンズ群のパワー配置を規定するものである。第１レンズ群は、本発明の如きズーム方式であれば、変倍時に移動するため、その移動量と前玉径の増大に注意しながら結像性能を維持できるようにすることが重要である。条件式（１）の上限値８．０を越えると、第１レンズ群としての収差残存量が減り、収差補正上で有利となるが、変倍時の移動量が増し、また、レンズ外径も増すために、全体として大型の傾向となるために望ましくない。また、下限値２．０を越える場合には、小型化の方向であり、前玉径も変倍時の移動量も減る傾向が出るが、収差補正上から好ましいとは言えない。
【００２３】
条件式（２）は、負屈折力の第２レンズ群のパワー配置を決める条件式である。第２レンズ群は、第１レンズ群のパワー決定にも関係がある。第２レンズ群が小さなパワーであれば第１レンズ群も同様となり、大型化する傾向を有することになる。条件式（２）で、上限値１．０を越える場合、レンズ構成も少なくて済み、収差補正上の利点があるが、第２レンズ群以外に第１レンズ群のパワーも小さくなり、第１レンズ群の前玉径の増大、変倍時の移動量の増大を招く等、課題が多く派生するために望ましくない結果となる。一方で、下限値０．４を越える場合には、レンズ径の小型化を意図することができるが、収差補正上で困難が生じ、歪曲収差の発生、軸外コマ収差の発生が顕著になる。また、本条件式内であっても、適切なレンズ構成とすることによってのみレンズ径の小型化と高い結像性能を得ることができるものである。
【００２４】
条件式（３）は、第３レンズ群のパワー決定に関する条件式である。このズーム方式では、第３レンズ群から第５レンズ群によって結像部を構成しており、ズーミング方式から鑑みれば独立した３つのレンズ群で構成しているということができる。これまでの多くのズーム方式である第３レンズ群が正屈折力、そして第４レンズ群が正屈折力である方式とその変倍方法を異にするものである。この第３レンズ群は強い発散性のパワーの第２レンズ群からの光束を収斂し、球面収差や軸外収差を補正する役割を有する。また、軸上球面収差の補正を良好に行うという役割を有している。条件式（３）の上限値１．２を越えると、第３レンズ群の収差補正面では非常に有利であるが、第３レンズ群の変倍時の移動量が増し、好ましくない。また、下限値０．３を越えると、変倍時の移動量が減り、小型化には望ましいが、収差補正という観点から観ると球面収差補正が困難となるばかりでなく、軸外コマ収差の補正が困難となり、望ましくない結果となる。
【００２５】
条件式（４）は、負屈折力の第４レンズ群のパワーを決める条件式である。条件式（４）の上限値５．０を越えると、第４レンズ群の移動量が増し、第３レンズ群及び第５レンズ群の間を移動するために変倍比を大きくとることが難しくなる。また、下限値０．６を越える場合、その変倍時の移動量が減るが、収差補正の観点では難しくなるため、この範囲以下の数値をとるのは望ましくない。また、本発明においては、第１レンズ群から第４レンズ群で特に広角端付近ではアフォーカルに近い光束を構成する。
【００２６】
条件式（５）は、第５レンズ群のパワーを決める条件式である。このレンズ群は、軸外光束の主光線の制御上で重要な役割を果たす。特に、ＣＣＤ撮像素子等の仕様においては、軸外主光線にある程度テレセントリック性を持たせる役割がある点では、大きな役割を持っている。この条件式の上限値４．０を越えると、第５レンズ群の収差補正は容易になるが、変倍時の移動量が増すので好ましくない。また、下限値０．５を越えると、軸外収差の補正が難しくなると同時に、レンズ構成を増やさないと、収差補正が困難となる。さらに、このレンズ群はレンズ構成が増すとレンズ系全体の大型化に繋がるために、望ましい結果が得られない場合が多い。
【００２７】
本発明のズームレンズは、レンズ構成をできる限り簡単にすることで小型化も意図している。こうした場合には、上記の各レンズ群の屈折力配置が重要であり、各群のレンズ構成ばかりではなく、変倍時のレンズ群の移動量にも関係している。
【００２８】
また、本発明においては高倍率でありながら広角端が７０°程度以上を包括することを意図しており、従来の先行発明に比較して構成が簡素である高度な光学系を提案するものである。
【００２９】
すなわち、焦点距離で言うならば、広角端の焦点距離が、光学系の結像面又は撮像素子の有効対角長より短いことを特徴とするズームレンズである。
【００３０】
また、本発明の後記の実施例に見るように、ＣＣＤを撮像素子として考えた場合も含め、結像面でのアライアジング等やシェーディング等の色の問題を鑑みて、ある程度のテレセントリック性を維持できる光学系を提案している。
【００３１】
すなわち、光学系から射出する主光線が以下の条件式に基づいて決められることを特徴とするズームレンズである。
【００３２】
１０＜｜Ｅｘｐｄ_W・Ｙ｜／Ｌ_W ・・・（６）
ただし、Ｅｘｐｄ_Wは、結像面位置から射出瞳までの光軸上距離、Ｙは、結像面での実際の最大像高、Ｌ_Wは、広角端での第１レンズ群の最も物体側面の頂点から結像面までの光軸上距離である。
【００３３】
この条件式（６）を満たすことで、クリアーな画像を得ることが可能な条件を満たすことができるものである。
【００３４】
また、広角端から望遠端に変倍するときに以下の関係を満足することを特徴とするズームレンズである。
【００３５】
１．６＜Δ_1T／ｆ_W＜５．０・・・（７）
１．０＜Δ_3T／ｆ_W＜４．０・・・（８）
ただし、Δ_1Tは、広角端基準の第１レンズ群の望遠端までの変倍時の移動量、Δ_3Tは、広角端基準の第３レンズ群の望遠端までの変倍時の移動量である。
【００３６】
すなわち、（７）式が、第１レンズ群の変倍時の広角端から望遠端までに変倍時の移動量を規制する条件式である。また、（８）式が、第３レンズ群の変倍時の広角端から望遠端までに変倍時の移動量を規制する条件式である。条件式（７）は、第１レンズ群の変倍時の移動量を適切にし、小型化を意図した条件式である。（７）式の上限値５．０を越えると、広角端の全長が比較的に短くとも、望遠端に移動する際に大きな移動量となるために、鏡胴構造を含めた小型化が難しくなる。また、下限値１．６を越えると、移動量が十分とならず、変倍比を大きくとることができなくなり望ましくない。条件式（８）の上限値４．０を越えると、第３レンズ群の移動量が増し、大型化して望ましくない。また、下限値１．０を越えると、本方式以外のズーム方式で実現することが可能である。
【００３７】
次に、結像倍率について述べる。本発明のズームレンズにおいては、構成する５群全体が変倍時に移動することが特徴である。また、広角端から望遠端に移動する場合に、第２レンズ群が以下の関係で変倍し、大きな変倍作用を有している。また、この第２レンズ群自体は変倍中に固定することも可能なレンズ群である。
【００３８】
第２レンズ群の近軸横倍率は、以下の関係を満足して変倍する。
【００３９】
２．５＜β_2T／β_2W＜７・・・（９）
ただし、β_2Wは第２レンズ群の広角端での結像倍率、β_2Tは第２レンズ群の望遠端での結像倍率である。
【００４０】
また、手振れによる像移動の補償機構については、本発明で提案したズームレンズについて最適な方式は以下の方式である。特に第２レンズ群又は第４レンズ群を移動する方式は、これらのレンズ群ではレンズ群を移動したときの像の移動が小さい（感度が小さい）ので、補償機構として適している。
【００４１】
すなわち、本発明のズームレンズで、第２レンズ群を光軸と略垂直方向に移動することにより、全系の結像点のずれを補正するようにする方法、第３レンズ群を光軸と略垂直方向に移動することにより、全系の結像点のずれを補正するようにする方法、第４レンズ群を光軸と略垂直方向に移動することにより、全系の結像点のずれを補正するようにする方法、第５レンズ群を光軸と略垂直方向に移動することにより、全系の結像点のずれを補正するようにする方法、がある。
【００４２】
各々の方法により、各ズームポイントにおける移動レンズ群の倍率が異なり、結像面での像移動を補償するために光軸に対して垂直に移動する量は異なっている。実際には、レンズ群を移動する制御を行うためには、その移動が簡単である方がより望ましいことは言うまでもない。また、ズームレンズに新たなレンズ要素を付加して像移動を補償する方法も考えられているが、光学系が大きくなり望ましくない。後記の実施例では、第３レンズ群や第４レンズ群が単体レンズにて構成されており、レンズ群での残存収差量においてはさらに小さくすることで、レンズ群の移動時における収差変動を抑えることが可能になる。ただし、軸外収差の中でも色収差の補正をできる限り考える場合には、複数のレンズ群による収差補正が望ましいということが言える。
【００４３】
本発明では、第２レンズ群のパワーが大きく、かつ、有する結像倍率が大きいために、像面における像移動が手振れ等により起きた場合に、これを補償するための第２レンズ群のシフト量は小さくなる。一方で、第４レンズ群はパワーが大きく結像倍率が比較的小さい。この場合、補償のためのレンズシフト量が増すことになる。結像倍率の関係で、望遠側での移動量は、焦点距離が長い程同じ手振れに対する像移動量も増し、シフト量が大きくなることになる。
【００４４】
本発明の後記の実施例では、ズームレンズがカメラ全体として手振れを発生させた状況において、特定のレンズ群を光軸に略垂直方向に移動することで、発生する像劣化を補償する方法をとる。その補正量には適性量があり、この量を必要以上に大きくすると、基準状態の結像性能が低下することがあり、注意が必要である。本発明の後記の実施例では、０．５°程度を想定した手振れに対するシフト量を与えた実例を多く示している。
【００４５】
以上の本発明の光学系で、第２レンズ群に少なくとも１面の非球面を使用することにより、歪曲収差の補正及びコマ収差の補正が容易になる。特に、負メニスカスレンズの第１面に使用すると、歪曲収差とコマ収差のバランス関係を比較的容易に補正できる。
【００４６】
また、第３レンズ群に少なくとも１面の非球面を使用した場合、球面収差の補正が非常に容易になる。第４レンズ群に少なくとも１面の非球面を使用すると、微妙な像面歪曲収差の補正が可能になる。
【００４７】
また、第５レンズ群に少なくとも１面の非球面を使用する場合、ある程度のテレセントリック性を維持して、かつ、周辺光量を維持した光学系を実現することが可能となる。
【００４８】
また、本発明においては、第１レンズ群と第３レンズ群が略線形的な変倍移動をするが、これら以外のレンズ群については、変倍時の倍率関係は、第４レンズ群の関係以外は、一般に広角端から望遠端への移動について言えばその倍率の絶対値は増倍の方向性を維持するものである。これにより、効率的な変倍が可能となっている。
【００４９】
さらに、フォーカシングについて言えば、本発明のような広角高倍率ズームレンズでは、過去のズームレンズで使用された第１レンズ群移動による方法は大型化や収差変動等実用的ではなく、第１レンズ群と第２レンズ群を共に移動する方がむしろよい。また、収差変動の観点では、近接撮影に使用するのであれば、第２レンズ群の移動等も使用できる。また、第３レンズ群より後ろの少なくとも１つのレンズ群を移動することによってもフォーカシングを実現できる。
【００５０】
以上の本発明によれば、単なる高倍率ズームレンズはもちろん、画角７０°程度を越える広角を含む高倍率ズームレンズが可能である。このために、適切なズーム方式とパワー配置、適切なレンズ構成、並びに、非球面の効果的使用方法を実現することができた。
【００５１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のズームレンズの実施例１〜４について説明する。その中、実施例３〜４は本発明の参考例である。実施例１〜４の広角端（ａ）、中間状態（ｂ）、望遠端（ｃ）のレンズ断面図をそれぞれ図１〜図４に示す。なお、各実施例の数値データは後記する。
【００５２】
（実施例１）
実施例１は、焦点距離１４．３６〜１４０．５ｍｍで、Ｆナンバーが３．６〜４．４の広角高倍率ズームレンズである。図１に示すように、広角端から望遠端への変倍時には、第１レンズ群Ｇ１は物体側に移動する。第２レンズ群Ｇ２は僅かに移動する。第３レンズ群Ｇ３は開口絞りと共に物体側に移動する。第４レンズ群Ｇ４は広角端位置を基準とした場合に像側へ後退する。また、第５レンズ群Ｇ５はここでは非線型に移動する。
【００５３】
第１レンズ群Ｇ１は、像側に強い曲率を持った負メニスカスレンズと物体側に強い曲率を持った両凸レンズの接合レンズと、物体側に強い曲率を持った正メニスカスレンズで構成されている。ここでは、第１レンズ群Ｇ１には非球面を使用していない。第２レンズ群Ｇ２は、物体側より像側に非常に強い曲率を持った負メニスカスレンズと、両凹レンズと、僅かな空気レンズを隔てて、両凸レンズ、及び、両凹レンズにて構成されている。また、第３レンズ群Ｇ３は、開口絞りに続く両凸レンズにて構成されている。第４レンズ群Ｇ４は、両凹レンズ１枚の構成である。
【００５４】
第５レンズ群Ｇ５は、両凸レンズと両凹レンズの接合レンズ、及び、両凸レンズにて構成されている。
【００５５】
非球面は、第２レンズ群Ｇ２の第１レンズの第１面及び第２レンズの物体側面に使用することで、歪曲収差の補正とコマ収差の補正のバランスをとっている。特に広角系になる程歪曲収差の補正が困難となるため、この非球面の使用は大きな効果を持っている。また、第３レンズ群Ｇ３の両凸レンズの物体側面に非球面を使用して、球面収差の補正を良好にしている。さらに、第５レンズ群Ｇ５の最も像側の両凸レンズの両面に非球面を使用して、軸外収差の補正とテレセントリック性を持たせながら収差を良好にする作用をさせており、大きな効果が得られている。
【００５６】
第１レンズ群Ｇ１と第３レンズ群Ｇ３は、広角端から望遠端に変倍する際に、略線形に物体側へ移動する。また、第２レンズ群Ｇ２は、移動量は比較的少ないが、物体側に移動している。一方で、第４レンズ群Ｇ４と第５レンズ群Ｇ５の移動は非線形に移動する。
【００５７】
この実施例では、像面における像移動が手振れ等により起きた場合にこれを補償するため、略０．５°の手振れに対して第２レンズ群Ｇ２を光軸に垂直にシフトδ_iさせて像面で補正するようにしている。
【００５８】
（実施例２）
実施例２は、焦点距離１４．３６〜１４０．５ｍｍで、Ｆナンバーが３．５〜４．１の広角高倍率ズームレンズである。仕様は実施例１と略同じである。すなわち、図２に示すように、広角端から望遠端への変倍時には、第１レンズ群Ｇ１は物体側に移動する。第２レンズ群Ｇ２は僅かに移動する。第３レンズ群Ｇ３は開口絞りと共に物体側に移動する。第４レンズ群Ｇ４は広角端位置を基準とした場合に像側へ後退する。また、第５レンズ群Ｇ５はここでは非線型に移動する。
【００５９】
第１レンズ群Ｇ１は、像側に強い曲率を持った負メニスカスレンズと物体側に強い曲率を持った両凸レンズの接合レンズと、物体側に強い曲率を持った正メニスカスレンズで構成されている。ここでは、第１レンズ群Ｇ１には非球面を使用していない。第２レンズ群Ｇ２は、物体側より像側に非常に強い曲率を持った負メニスカスレンズと、両凹レンズと、僅かな空気レンズを隔てて、両凸レンズ、及び、両凹レンズにて構成されている。また、第３レンズ群Ｇ３は、開口絞りに続く両凸レンズにて構成されている。第４レンズ群Ｇ４は、両凹レンズ１枚の構成である。
【００６０】
第５レンズ群Ｇ５は、両凸レンズと両凹レンズの接合レンズ、及び、両凸レンズにて構成されている。
【００６１】
非球面は、第２レンズ群Ｇ２の第１レンズの物体側面に及び第２レンズの物体側面、第３レンズ群Ｇ３の両凸レンズの両面、第５レンズ群Ｇ５の最も像側の両凸レンズの両面に使用している。
【００６２】
第１レンズ群Ｇ１と第３レンズ群Ｇ３は、広角端から望遠端に変倍する際に、略線形に物体側へ移動する。また、第２レンズ群Ｇ２は、移動量は比較的少ないが、物体側に移動している。一方で、第４レンズ群Ｇ４と第５レンズ群Ｇ５の移動は非線形に移動する。
【００６３】
この実施例では、像面における像移動が手振れ等により起きた場合にこれを補償するため、略０．５°の手振れに対して第４レンズ群Ｇ４を光軸に垂直にシフトδ_iさせて像面で補正するようにしている。このレンズ群Ｇ４を移動することで、比較的に安定した性能を得ることが可能である。
【００６４】
なお、実施例１及び２において、広角端の画角が７０°を越えるズームレンズで、変倍比を１０倍程度有し、ある程度までテレセントリック性を有している。これらの有する結像性能のポテンシャルも非常に優れている。また、望遠端側の焦点距離をより長くとり、変倍比を拡張することは比較的容易である。
【００６５】
（実施例３）
実施例３は、焦点距離１４．３６〜１４０．５ｍｍで、Ｆナンバーが３．５〜４．３６の広角高倍率ズームレンズである。仕様は実施例１と略同じである。すなわち、図３に示すように、広角端から望遠端への変倍時には、第１レンズ群Ｇ１は物体側に移動する。第２レンズ群Ｇ２は僅かに移動する。第３レンズ群Ｇ３は開口絞りと共に物体側に移動する。第４レンズ群Ｇ４は広角端位置を基準とした場合に像側へ後退する。また、第５レンズ群Ｇ５はここでは非線型に移動する。
【００６６】
第１レンズ群Ｇ１は、像側に強い曲率を持った負メニスカスレンズと物体側に強い曲率を持った両凸レンズの接合レンズと、物体側に強い曲率を持った正メニスカスレンズで構成されている。ここでは、第１レンズ群Ｇ１には非球面を使用していない。第２レンズ群Ｇ２は、物体側より像側に非常に強い曲率を持った負メニスカスレンズと、両凹レンズと、僅かな空気レンズを隔てて、両凸レンズ、及び、両凹レンズにて構成されている。また、第３レンズ群Ｇ３は、開口絞りに続く両凸レンズにて構成されている。第４レンズ群Ｇ４は、両凹レンズ１枚の構成である。
【００６７】
第５レンズ群Ｇ５は、両凸レンズと物体側に強い曲率を持った負メニスカスレンズの接合レンズ、及び、両凸レンズにて構成されている。
【００６８】
非球面は、第２レンズ群Ｇ２の第１レンズの物体側面に及び第２レンズの物体側面、第３レンズ群Ｇ３の両凸レンズの両面、第５レンズ群Ｇ５の最も像側の両凸レンズの両面に使用している。
【００６９】
第１レンズ群Ｇ１と第３レンズ群Ｇ３は、広角端から望遠端に変倍する際に、略線形に物体側へ移動する。また、第２レンズ群Ｇ２は、移動量は比較的少ないが、物体側に移動している。一方で、第４レンズ群Ｇ４と第５レンズ群Ｇ５の移動は非線形に移動する。
【００７０】
この実施例では、像面における像移動が手振れ等により起きた場合にこれを補償するため、略０．５°の手振れに対して第５レンズ群Ｇ５を光軸に垂直にシフトδ_iさせて像面で補正するようにしている。
【００７１】
（実施例４）
実施例４は、焦点距離１４．３６〜１４０．５ｍｍで、Ｆナンバーが３．２５〜４．４３の広角高倍率ズームレンズである。仕様は実施例１と略同じである。すなわち、図４に示すように、広角端から望遠端への変倍時には、第１レンズ群Ｇ１は物体側に移動する。第２レンズ群Ｇ２は僅かに移動する。第３レンズ群Ｇ３は開口絞りと共に物体側に移動する。第４レンズ群Ｇ４は広角端位置を基準とした場合に像側へ後退する。また、第５レンズ群Ｇ５はここでは非線型に移動する。
【００７２】
第１レンズ群Ｇ１は、像側に強い曲率を持った負メニスカスレンズと物体側に強い曲率を持った両凸レンズの接合レンズと、物体側に強い曲率を持った正メニスカスレンズで構成されている。ここでは、第１レンズ群Ｇ１には非球面を使用していない。第２レンズ群Ｇ２は、物体側より像側に非常に強い曲率を持った負メニスカスレンズと、両凹レンズと、僅かな空気レンズを隔てて、両凸レンズ、及び、両凹レンズにて構成されている。また、第３レンズ群Ｇ３は、開口絞りに続く両凸レンズにて構成されている。第４レンズ群Ｇ４は、両凹レンズ１枚の構成である。
【００７３】
第５レンズ群Ｇ５は、両凸レンズと物体側に強い曲率を持った負メニスカスレンズの接合レンズ、及び、両凸レンズにて構成されている。
【００７４】
非球面は、第２レンズ群Ｇ２の第１レンズの物体側面に及び第２レンズの物体側面、第３レンズ群Ｇ３の両凸レンズの両面、第５レンズ群Ｇ５の最も像側の両凸レンズの両面に使用している。
【００７５】
第１レンズ群Ｇ１と第３レンズ群Ｇ３は、広角端から望遠端に変倍する際に、略線形に物体側へ移動する。また、第２レンズ群Ｇ２は、移動量は比較的少ないが、物体側に移動している。一方で、第４レンズ群Ｇ４と第５レンズ群Ｇ５の移動は非線形に移動する。
【００７６】
この実施例では、像面における像移動が手振れ等により起きた場合にこれを補償するため、略０．５°の手振れに対して第３レンズ群Ｇ３を光軸に垂直にシフトδ_iさせて像面で補正するようにしている。
【００７７】
以下に、上記各実施例の数値データを示すが、記号は上記の外、ｆは全系焦点距離、２ωは画角、Ｆ_NOはＦナンバー、ＦＢはバックフォーカス、ＷＥは広角端、ＳＴは中間状態、ＴＥは望遠端、ｒ₁、ｒ₂…は各レンズ面の曲率半径、ｄ₁、ｄ₂…は各レンズ面間の間隔、ｎ_d1、ｎ_d2…は各レンズのｄ線の屈折率、ν_d1、ν_d2…は各レンズのアッベ数である。なお、非球面形状は、ｘを光の進行方向を正とした光軸とし、ｙを光軸と直交する方向にとると、下記の式にて表される。
【００７８】

ただし、ｒは近軸曲率半径、Ｋは円錐係数、A₄、A₆、A₈、A₁₀はそれぞれ４次、６次、８次、１０次の非球面係数である。

【００７９】

【００８０】

【００８１】

【００８２】
次に、上記各実施例における条件式（１）〜（９）の値を以下に示す：
（１）（２）（３）（４）（５）
実施例１ 4.7735 0.7553 0.8162 1.4436 1.0996
実施例２ 4.5699 0.6463 0.6327 1.4135 0.9675
実施例３ 4.6404 0.6414 0.6853 1.3684 0.9988
実施例４ 4.6593 0.6673 0.6590 0.9687 0.8219
（６）（７）（８）（９）
実施例１ 14.8712 3.5984 2.4800 3.6144
実施例２ 14.8712 − 2.9388 4.0074
実施例３ 13.6554 3.9717 2.4819 3.8190
実施例４ 15.3941 4.0162 2.4156 3.8034
。
【００８３】
以上の本発明のズームレンズは例えば次のように構成することができる。
【００８４】
〔１〕物体側より順に、正屈折力の第１レンズ群、負屈折力の第２レンズ群、正屈折力の第３レンズ群、負屈折力の第４レンズ群、及び、正屈折力の第５レンズ群で構成し、広角端から望遠端への変倍時に、第１レンズ群から第５レンズ群までの各々のレンズ群が移動し、第１レンズ群と第２レンズ群及び第３レンズ群と第４レンズ群の間隔が大きくなるように、第１レンズ群及び第３レンズ群が、前記の変倍の過程で物体側へ移動し、少なくとも第３レンズ群、第４レンズ群又は第５レンズ群が非線形移動することで変倍に伴う像面位置の変動を補償し、以下の条件式を満足することを特徴とするズームレンズ。
【００８５】
２．０＜ｆ₁／ｆ_W＜８．０・・・（１）
０．４＜｜ｆ₂／ｆ_W｜＜１．０・・・（２）
０．３＜ｆ₃／ｆ_T345＜１．２・・・（３）
０．６＜｜ｆ₄｜／ｆ_T345＜５．０・・・（４）
０．５＜ｆ₅／ｆ_T345＜４．０・・・（５）
ただし、ｆ₁は第１レンズ群の焦点距離、ｆ₂は第２レンズ群の焦点距離、ｆ₃は第３レンズ群の焦点距離、ｆ₄は第４レンズ群の焦点距離、ｆ₅は第５レンズ群の焦点距離、ｆ_Wは広角端での全系の焦点距離、ｆ_T345は望遠端における第３レンズ群から第５レンズ群までの焦点距離である。
【００８６】
〔２〕広角端の焦点距離が、光学系の結像面又は撮像素子の有効対角長より短いことを特徴とする上記１記載のズームレンズ。
【００８７】
〔３〕光学系から射出する主光線が以下の条件式に基づいて決められることを特徴とする上記１又は２記載のズームレンズ。
【００８８】
１０＜｜Ｅｘｐｄ_W・Ｙ｜／Ｌ_W ・・・（６）
ただし、Ｅｘｐｄ_Wは、結像面位置から射出瞳までの光軸上距離、Ｙは、結像面での実際の最大像高、Ｌ_Wは、広角端での第１レンズ群の最も物体側面の頂点から結像面までの光軸上距離である。
【００８９】
〔４〕広角端から望遠端に変倍するときに以下の関係を満足することを特徴とする上記１から３の何れか１項記載ののズームレンズ。
【００９０】
１．６＜Δ_1T／ｆ_W＜５．０・・・（７）
１．０＜Δ_3T／ｆ_W＜４．０・・・（８）
ただし、Δ_1Tは、広角端基準の第１レンズ群の望遠端までの変倍時の移動量、Δ_3Tは、広角端基準の第３レンズ群の望遠端までの変倍時の移動量である。
【００９１】
〔５〕第２レンズ群の近軸横倍率が以下の関係を満足することを特徴とする上記１から４の何れか１項記載ののズームレンズ
２．５＜β_2T／β_2W＜７・・・（９）
ただし、β_2Wは第２レンズ群の広角端での結像倍率、β_2Tは第２レンズ群の望遠端での結像倍率である。
【００９２】
〔６〕第２レンズ群を光軸と略垂直方向に移動することにより、全系の移動によって発生する像移動を補正するようにしたことを特徴とする上記１から５の何れか１項記載のズームレンズ。
【００９３】
〔７〕第３レンズ群を光軸と略垂直方向に移動することにより、全系の移動によって発生する像移動を補正するようにしたことを特徴とする上記１から５の何れか１項記載のズームレンズ。
【００９４】
〔８〕第４レンズ群を光軸と略垂直方向に移動することにより、全系の移動によって発生する像移動を補正するようにしたことを特徴とする上記１から５の何れか１項記載のズームレンズ。
【００９５】
〔９〕第５レンズ群を光軸と略垂直方向に移動することにより、全系の移動によって発生する像移動を補正するようにしたことを特徴とする上記１から５の何れか１項記載のズームレンズ。
【００９６】
【発明の効果】
本発明によれば、比較的大きな結像素子に適用でき、単なる高倍率ズームレンズはもちろん、広角端の画角が７０°を越え、変倍比が１０倍程度を越えても十分な結像性能を維持する小型のズームレンズを提供することができる。また、このようなズームレンズにおいて最適なレンズ群の移動による像移動を補償する方式を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１のズームレンズの広角端（ａ）、中間状態（ｂ）、望遠端（ｃ）のレンズ断面図である。
【図２】本発明の実施例２のズームレンズの図１と同様のレンズ断面図である。
【図３】本発明の実施例３のズームレンズの図１と同様のレンズ断面図である。
【図４】本発明の実施例４のズームレンズの図１と同様のレンズ断面図である。
【符号の説明】
Ｇ１…第１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[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a zoom lens, and more particularly, to a compact and high-performance wide-angle high-magnification zoom lens that is optimal for cameras and the like.
[0002]
[Prior art]
High-power zoom lenses for cameras have been developed for a long time in TV studios and cine camera applications in studios. In addition, since video cameras have become widespread, they have been developed for business use or home use. In addition, it is known that a very high level of optical design is required when the magnification is high and the angle of view on the wide-angle side is 70 ° or more. In the old days, the configuration is composed of a first lens unit having a positive refractive power, a second lens group having a negative refractive power, a third lens group having a positive refractive power, and a fourth lens group having a positive refractive power in order from the object side. Type spread. For example, there is a thing of Japanese Patent Publication No. 2-48087. This is characterized in that the first lens group and the fourth lens group are fixed at the time of zooming.
[0003]
In addition, there is a method developed with the concept of arranging a front converter in the first lens group of this type. For example, US Pat. No. 3,682,534 is available. These have a large number of lenses and are large.
[0004]
Further, the type is configured by a first lens group having a positive refractive power, a second lens group having a negative refractive power, a third lens group having a positive refractive power, and a fourth lens group having a positive refractive power in order from the object side. A wide-angle, high-magnification zoom lens has been proposed in which the second lens group to the fourth lens group are movable during zooming and the fourth lens group focuses. For example, there exists a thing of Unexamined-Japanese-Patent No. 6-148520.
[0005]
In addition, the configuration includes, in order from the object side, a first lens group having a positive refractive power, a second lens group having a negative refractive power, a third lens group having a negative refractive power, and a fourth lens group having a positive refractive power. However, as close to the wide-angle high-magnification zoom lens considered in the present application, there is one disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 9-5628.
[0006]
Furthermore, the configuration is configured by a first lens group having a positive refractive power, a second lens group having a negative refractive power, a third lens group having a positive refractive power, and a fourth lens group having a positive refractive power in order from the object side. Japanese Patent Laid-Open No. 7-20281 discloses a type in which the first lens unit and the like are movable during zooming.
[0007]
These proposals have a simple lens configuration, but have a problem in dealing with future increase in the number of pixels of the imaging element. Rather, these zoom lens types have been developed for cameras using conventional silver salt films. For example, the configuration includes a first lens group having a positive refractive power, a second lens group having a negative refractive power, a third lens group having a positive refractive power, and a fourth lens group having a positive refractive power in order from the object side. US Pat. No. 4,299,454 discloses a zoom system in which each lens group moves and the angle of view at the wide-angle end exceeds 80 °.
[0008]
Japanese Patent Publication No. 58-33531 has been proposed as having a zoom ratio of about 5 times from about 74 ° to about 19 °.
[0009]
In this proposal, the first lens group having a positive refractive power, the second lens group having a negative refractive power, the third lens group having a positive refractive power, the fourth lens group having a negative refractive power, and the positive refraction are arranged in order from the object side. This type is composed of a fifth lens group of force, and has a special feature in a focusing method in which the first lens group and the second lens group are integrated. Further, as a zoom lens including a field angle of about 74 ° to about 8.3 °, there is one of US Pat. No. 4,896,950. This is because, in order from the object side, the first lens group having positive refractive power, the second lens group having negative refractive power, the third lens group having positive refractive power, the fourth lens group having negative refractive power, and the positive refractive power. And the fifth lens group is fixed during zooming.
[0010]
These were not problematic for silver film camera applications, but should be used as they are for future use as an optical system that does not impair the aperture ratio, including microlenses used in CCDs for digital cameras. I can't. In addition, when the problem of color unevenness including chromatic aberration is taken into consideration, it is unavoidable that an optical design that sufficiently considers the exit angle of the off-axis principal ray and considers the illuminance on the image plane is necessary.
[0011]
In addition, as in the zoom lens of the present invention described later, in a high-magnification zoom lens that includes a wide angle but includes a telephoto end up to a super telephoto range, camera shake tends to occur during hand-held shooting, and imaging performance may be impaired. In some cases, a compensation mechanism may be necessary. For this purpose, a method has been proposed in which the image is moved in a direction that cancels the image movement on the imaging plane due to camera shake or the like. For example, Japanese Patent Laid-Open No. 63-202714 uses a method of moving in the vertical direction when a part of an imaging lens is used as a correction lens system and an optical axis assumed in the optical system is considered as a reference.
[0012]
[Problems to be solved by the invention]
In the conventional video camera, there is a proposal as a wide-angle high-magnification zoom lens, but an optical system having an optical performance corresponding to a high-pixel imaging element has not been proposed. In addition, for a silver salt camera, there are still many problems in terms of optical performance and compatibility with characteristics such as a CCD.
[0013]
Therefore, in consideration of the influence of the imaging element having a microlens and aliasing due to chromatic aberration, it is desired that the zoom lens system for the conventional video camera is an optical system having a certain degree of telecentricity. . An optical design based on a conventional zoom lens for a video camera results in a very large zoom lens, which may be a serious problem in practical use.
[0014]
The present invention has been made in view of such problems of the prior art, and an object of the present invention is to provide a wide-angle high-magnification zoom lens that is optimal for a camera or the like. It is an object of the present invention to provide a small zoom lens that can be applied and maintains sufficient imaging performance even when the angle of view at the wide-angle end exceeds 70 ° and the zoom ratio exceeds about 10 times. It is another object of the present invention to provide a method for compensating for image movement due to movement of a lens group optimal for such a zoom lens.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
The zoom lens of the present invention that achieves the above object, in order from the object side, is a first lens group having a positive refractive power, a second lens group having a negative refractive power, a third lens group having a positive refractive power, and a fourth lens having a negative refractive power. Consists of a lens group and a fifth lens group with positive refractive power,
At the time of zooming from the wide angle end to the telephoto end, the respective lens groups from the first lens group to the fifth lens group move, and the first lens group and the second lens group, and the third lens group and the fourth lens group. The first lens group and the third lens group move to the object side in the process of zooming so that the distance between the groups becomes large, and at least the third lens group, the fourth lens group, or the fifth lens group is nonlinear. By moving, the fluctuation of the image plane position due to zooming is compensated, and the following conditional expression is satisfied.
[0016]
2.0 <f ₁ / F _W <8.0 (1)
0.4 <| f ₂ / F _W | <1.0 (2)
0.3 <f _Three / F _T345 <1.2 (3)
0.6 <| f _Four | / F _T345 <5.0 (4)
0.5 <f _Five / F _T345 <4.0 (5)
Where f ₁ Is the focal length of the first lens group, f ₂ Is the focal length of the second lens group, f _Three Is the focal length of the third lens group, f _Four Is the focal length of the fourth lens group, f _Five Is the focal length of the fifth lens group, f _W Is the focal length of the entire system at the wide-angle end, f _T345 Is the focal length from the third lens group to the fifth lens group at the telephoto end.
[0017]
Hereinafter, the reason and effect | action which take the said structure in this invention are demonstrated.
[0018]
An object of the present invention is to provide a compact and high-performance wide-angle high-magnification zoom lens as described above. Conventionally, in order from the object side, a zoom lens composed of a first lens group having a positive refractive power, a second lens group having a negative refractive power, a third lens group having a positive refractive power, and a fourth lens group having a positive refractive power, It has become mainstream in cameras for silver halide films, and in high-power zoom lenses, it is common for the first lens group and subsequent lenses to be movable. Further, the movement of the third lens group and the fourth lens group is necessary for correcting the fluctuation of the image plane distortion at the time of zooming in addition to the zooming. Basically, these groups are one group. It may even be considered. However, in order to achieve a wider angle of view and a larger zoom ratio, one negative lens group is provided and moved in addition to the positive lens group. It will be advantageous. In particular, when the zoom ratio is about 10 times or more as in the present invention, the superiority becomes clear. In general, when the number of lens groups increases, there is an idea that chromatic aberration correction is necessary for each lens group, and it is considered that the number of lens components increases.
[0019]
However, in the present invention, the aspherical surface is utilized so that the aspherical surface can be effectively utilized, distortion correction can be solved by the second lens group, and coma aberration and the like can be sufficiently corrected by the rear lens group.
[0020]
That is, in order from the object side, a first lens group having a positive refractive power, a second lens group having a negative refractive power, a third lens group having a positive refractive power, a fourth lens group having a negative refractive power, and a first lens group having a positive refractive power. The first lens group, the second lens group, and the third lens are configured by moving from the first lens group to the fifth lens group at the time of zooming from the wide-angle end to the telephoto end. The first lens group and the third lens group move to the object side during the zooming process so that the distance between the group and the fourth lens group becomes large, and at least the third lens group, the fourth lens group, or the The zoom lens is characterized in that the fluctuation of the image plane position due to zooming is compensated by the non-linear movement of the five lens groups, and the conditional expressions (1) to (5) are satisfied.
[0021]
A major object of the present invention is to provide a zoom lens that can sufficiently cope with an angle of view of about 70 ° or more at the wide-angle end and has high imaging performance. Therefore, as a zoom method, from the object side, the first lens group with positive refractive power, the second lens group with negative refractive power, the third lens group with positive refractive power, the fourth lens group with negative refractive power, and the positive refractive power This is achieved by finding an appropriate power arrangement suitable for the conditional expressions (1) to (5) and arranging an optimum actual lens configuration. In addition, the present invention solves the problems of enlargement and performance degradation that are common in wide-angle, high-magnification zoom lenses.
[0022]
Conditional expression (1) defines the power arrangement of the first lens group. If the first lens group is a zoom system as in the present invention, it moves at the time of zooming, so it is important to be able to maintain imaging performance while paying attention to the amount of movement and the increase of the front lens diameter. . If the upper limit value 8.0 of conditional expression (1) is exceeded, the remaining amount of aberration as the first lens unit is reduced, which is advantageous in correcting aberrations, but the amount of movement during zooming increases, and the lens outer diameter Therefore, it tends to be large as a whole, which is not desirable. On the other hand, when the lower limit value of 2.0 is exceeded, there is a tendency to reduce the size, and the front lens diameter and the movement amount at the time of zooming tend to decrease, but this is not preferable from the viewpoint of aberration correction.
[0023]
Conditional expression (2) is a conditional expression that determines the power arrangement of the second lens unit having negative refractive power. The second lens group is also related to the power determination of the first lens group. If the second lens group has a small power, the first lens group is the same, and has a tendency to increase in size. In the conditional expression (2), when the upper limit value of 1.0 is exceeded, the lens configuration can be reduced, and there is an advantage in aberration correction. However, the power of the first lens group other than the second lens group is reduced, and the first This results in an undesirable result because many problems are derived, such as an increase in the front lens diameter of the lens group and an increase in the amount of movement during zooming. On the other hand, when the lower limit value of 0.4 is exceeded, it is possible to reduce the lens diameter, but there is difficulty in correcting aberrations, and distortion and off-axis coma are prominent. . Even within this conditional expression, the lens diameter can be reduced and high imaging performance can be obtained only by using an appropriate lens configuration.
[0024]
Conditional expression (3) is a conditional expression related to power determination of the third lens group. In this zoom system, the imaging unit is configured by the third lens group to the fifth lens group, and it can be said that the zoom system includes three independent lens groups. The zooming method differs from the conventional zooming method in which the third lens group has positive refracting power and the fourth lens group has positive refracting power. The third lens group has a role of converging the light flux from the second lens group having a strong divergent power and correcting spherical aberration and off-axis aberration. In addition, it has a role of favorably correcting axial spherical aberration. Exceeding the upper limit of 1.2 in conditional expression (3) is very advantageous in terms of aberration correction of the third lens group, but it is not preferable because the amount of movement of the third lens group during zooming increases. If the lower limit of 0.3 is exceeded, the amount of movement during zooming is reduced, which is desirable for downsizing, but not only spherical aberration correction is difficult from the viewpoint of aberration correction, but also off-axis coma aberration. Correction is difficult and results in undesirable results.
[0025]
Conditional expression (4) is a conditional expression that determines the power of the fourth lens unit having negative refractive power. If the upper limit value 5.0 of conditional expression (4) is exceeded, the amount of movement of the fourth lens group increases, and it is difficult to increase the zoom ratio because it moves between the third lens group and the fifth lens group. Become. Further, when the lower limit value is exceeded, the amount of movement at the time of zooming decreases, but it becomes difficult from the viewpoint of aberration correction, so it is not desirable to take a value below this range. In the present invention, the first lens unit to the fourth lens unit constitute light beams close to afocal, particularly near the wide-angle end.
[0026]
Conditional expression (5) is a conditional expression for determining the power of the fifth lens group. This lens group plays an important role in controlling the principal ray of the off-axis light beam. In particular, the specifications of the CCD image pickup device have a great role in that the off-axis principal ray has a certain degree of telecentricity. If the upper limit value 4.0 of this conditional expression is exceeded, aberration correction of the fifth lens group becomes easy, but this is not preferable because the amount of movement during zooming increases. If the lower limit of 0.5 is exceeded, it will be difficult to correct off-axis aberrations, and at the same time, it will be difficult to correct aberrations unless the lens configuration is increased. In addition, when the lens configuration of this lens group is increased, the overall size of the lens system is increased, so that desirable results are often not obtained.
[0027]
The zoom lens of the present invention is also intended to be miniaturized by making the lens configuration as simple as possible. In such a case, the refractive power arrangement of each lens group is important, and is related not only to the lens configuration of each group but also to the amount of movement of the lens group during zooming.
[0028]
In addition, the present invention is intended to cover a wide-angle end of about 70 ° or more while having a high magnification, and proposes an advanced optical system having a simpler configuration than the conventional prior invention. is there.
[0029]
That is, in terms of focal length, the zoom lens is characterized in that the focal length at the wide-angle end is shorter than the effective diagonal length of the imaging plane of the optical system or the image sensor.
[0030]
In addition, as seen in the later embodiments of the present invention, a certain degree of telecentricity is maintained in consideration of color problems such as aliasing on the image plane and shading, including when a CCD is considered as an image sensor. An optical system that can be used is proposed.
[0031]
That is, the zoom lens is characterized in that the principal ray emitted from the optical system is determined based on the following conditional expression.
[0032]
10 <| Expd _W ・ Y | / L _W ... (6)
However, Expd _W Is the distance on the optical axis from the imaging plane position to the exit pupil, Y is the actual maximum image height on the imaging plane, L _W Is the distance on the optical axis from the vertex of the most object side surface of the first lens group at the wide-angle end to the imaging plane.
[0033]
By satisfying the conditional expression (6), a condition that allows a clear image to be obtained can be satisfied.
[0034]
The zoom lens is characterized in that the following relationship is satisfied when zooming from the wide-angle end to the telephoto end.
[0035]
1.6 <Δ _1T / F _W <5.0 (7)
1.0 <Δ _3T / F _W <4.0 (8)
However, Δ _1T Is the amount of movement during zooming to the telephoto end of the first lens unit at the wide-angle end, Δ _3T Is a moving amount at the time of zooming to the telephoto end of the third lens group based on the wide-angle end.
[0036]
That is, Expression (7) is a conditional expression that regulates the amount of movement of the first lens unit during zooming from the wide-angle end to the telephoto end during zooming. Equation (8) is a conditional expression that regulates the amount of movement of the third lens group during zooming from the wide-angle end to the telephoto end during zooming. Conditional expression (7) is a conditional expression intended to reduce the size of the first lens unit by making the amount of movement during zooming appropriate. If the upper limit of 5.0 in equation (7) is exceeded, even if the total length of the wide-angle end is relatively short, the amount of movement becomes large when moving to the telephoto end, so it is difficult to reduce the size including the lens barrel structure. Become. On the other hand, if the lower limit of 1.6 is exceeded, the amount of movement will not be sufficient, and it will not be possible to increase the zoom ratio. If the upper limit of 4.0 in conditional expression (8) is exceeded, the amount of movement of the third lens group increases, which is not desirable because it increases in size. If the lower limit value of 1.0 is exceeded, it can be realized by a zoom method other than this method.
[0037]
Next, the imaging magnification will be described. The zoom lens according to the present invention is characterized in that the entire five constituent groups move during zooming. In addition, when moving from the wide-angle end to the telephoto end, the second lens group changes the magnification according to the following relationship, and has a large magnification effect. The second lens group itself is a lens group that can be fixed during zooming.
[0038]
The paraxial lateral magnification of the second lens group is varied to satisfy the following relationship.
[0039]
2.5 <β _2T / Β _2W <7 (9)
However, β _2W Is the imaging magnification at the wide-angle end of the second lens group, β _2T Is the imaging magnification at the telephoto end of the second lens group.
[0040]
Regarding the compensation mechanism for image movement due to camera shake, the optimum method for the zoom lens proposed in the present invention is the following method. In particular, the method of moving the second lens group or the fourth lens group is suitable as a compensation mechanism because the image movement when these lens groups are moved is small (sensitivity is low).
[0041]
That is, in the zoom lens of the present invention, a method of correcting the shift of the imaging point of the entire system by moving the second lens group in a direction substantially perpendicular to the optical axis, and the third lens group as the optical axis. A method of correcting the shift of the imaging point of the entire system by moving in the substantially vertical direction, and a shift of the imaging point of the entire system by moving the fourth lens group in a direction substantially perpendicular to the optical axis. And a method of correcting the shift of the imaging points of the entire system by moving the fifth lens group in a direction substantially perpendicular to the optical axis.
[0042]
In each method, the magnification of the moving lens group at each zoom point is different, and the amount of movement perpendicular to the optical axis is different in order to compensate for the image movement on the imaging plane. In practice, it is needless to say that it is more desirable that the movement is simple in order to control the movement of the lens group. Although a method of compensating for image movement by adding a new lens element to the zoom lens is also considered, it is not desirable because the optical system becomes large. In the examples described later, the third lens group and the fourth lens group are constituted by a single lens, and the amount of residual aberration in the lens group is further reduced to suppress aberration fluctuations during movement of the lens group. It becomes possible. However, it can be said that aberration correction using a plurality of lens groups is desirable when correction of chromatic aberration is considered as much as possible among off-axis aberrations.
[0043]
In the present invention, since the power of the second lens group is large and the image forming magnification is large, if the image movement on the image plane occurs due to camera shake or the like, the second lens group is shifted to compensate for this. The amount is smaller. On the other hand, the fourth lens group has a large power and a relatively small imaging magnification. In this case, the lens shift amount for compensation increases. Due to the imaging magnification, the amount of movement on the telephoto side increases as the focal length increases, the amount of image movement for the same camera shake increases, and the amount of shift increases.
[0044]
In a later-described embodiment of the present invention, a method of compensating for image degradation that occurs by moving a specific lens group in a direction substantially perpendicular to the optical axis in a situation where the zoom lens generates camera shake as a whole camera. . The correction amount has an appropriate amount, and if this amount is increased more than necessary, the imaging performance in the reference state may be deteriorated, so care must be taken. In the following examples of the present invention, there are many actual examples in which a shift amount with respect to camera shake assuming about 0.5 ° is given.
[0045]
In the above optical system of the present invention, the use of at least one aspherical surface for the second lens group facilitates correction of distortion and coma. In particular, when used for the first surface of a negative meniscus lens, the balance between distortion and coma can be corrected relatively easily.
[0046]
Further, when at least one aspherical surface is used for the third lens group, it is very easy to correct spherical aberration. When at least one aspherical surface is used for the fourth lens group, it is possible to correct subtle field distortion.
[0047]
Further, when at least one aspheric surface is used for the fifth lens group, it is possible to realize an optical system that maintains a certain degree of telecentricity and maintains a peripheral light amount.
[0048]
Further, in the present invention, the first lens group and the third lens group move in a substantially linear variable magnification. However, for other lens groups, the magnification relationship at the time of variable magnification is the relationship of the fourth lens group. Other than the above, generally speaking, regarding the movement from the wide-angle end to the telephoto end, the absolute value of the magnification maintains the direction of multiplication. Thereby, efficient zooming is possible.
[0049]
Furthermore, with regard to focusing, in the wide-angle high-magnification zoom lens as in the present invention, the method using the first lens group movement used in the past zoom lens is not practical such as enlargement or aberration fluctuation, and the first lens group. And moving the second lens group together is preferable. Further, from the viewpoint of aberration fluctuation, the movement of the second lens group can be used if it is used for close-up photography. Further, focusing can also be realized by moving at least one lens group behind the third lens group.
[0050]
According to the present invention described above, not only a simple high-power zoom lens but also a high-power zoom lens including a wide angle exceeding about 70 ° is possible. For this reason, an appropriate zoom method and power arrangement, an appropriate lens configuration, and an effective method of using an aspherical surface could be realized.
[0051]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Examples 1 to 4 of the zoom lens according to the present invention will be described below. Among them, Examples 3 to 4 are reference examples of the present invention. FIGS. 1 to 4 show lens cross-sectional views at the wide-angle end (a), the intermediate state (b), and the telephoto end (c) of Examples 1 to 4, respectively. The numerical data of each example will be described later.
[0052]
Example 1
Example 1 is a wide-angle high-power zoom lens having a focal length of 14.36 to 140.5 mm and an F number of 3.6 to 4.4. As shown in FIG. 1, at the time of zooming from the wide angle end to the telephoto end, the first lens group G1 moves to the object side. The second lens group G2 moves slightly. The third lens group G3 moves to the object side together with the aperture stop. The fourth lens group G4 moves backward to the image side when the wide-angle end position is used as a reference. Further, the fifth lens group G5 here moves non-linearly.
[0053]
The first lens group G1 includes a cemented lens of a negative meniscus lens having a strong curvature on the image side, a biconvex lens having a strong curvature on the object side, and a positive meniscus lens having a strong curvature on the object side. . Here, an aspherical surface is not used for the first lens group G1. The second lens group G2 includes a negative meniscus lens having a very strong curvature from the object side to the image side, a biconcave lens, and a slight air lens, and is composed of a biconvex lens and a biconcave lens. . The third lens group G3 is composed of a biconvex lens following the aperture stop. The fourth lens group G4 has a single biconcave lens.
[0054]
The fifth lens group G5 includes a cemented lens of a biconvex lens and a biconcave lens, and a biconvex lens.
[0055]
The aspherical surface is used on the first surface of the first lens of the second lens group G2 and the object side surface of the second lens to balance the correction of distortion and correction of coma. In particular, the use of this aspherical surface has a great effect because the distortion becomes more difficult to correct as the angle becomes wider. Further, an aspheric surface is used on the object side surface of the biconvex lens of the third lens group G3 to improve the correction of spherical aberration. In addition, aspherical surfaces are used on both surfaces of the biconvex lens closest to the image side of the fifth lens group G5 to correct aberrations while providing off-axis aberration correction and telecentricity. Has been obtained.
[0056]
The first lens group G1 and the third lens group G3 move substantially linearly toward the object side when zooming from the wide-angle end to the telephoto end. Further, the second lens group G2 moves toward the object side although the movement amount is relatively small. On the other hand, the movement of the fourth lens group G4 and the fifth lens group G5 moves nonlinearly.
[0057]
In this embodiment, the second lens group G2 is shifted perpendicularly to the optical axis with respect to camera shake of about 0.5 ° to compensate for image movement on the image plane caused by camera shake or the like. _i And correct it on the image plane.
[0058]
(Example 2)
Example 2 is a wide-angle high-magnification zoom lens having a focal length of 14.36 to 140.5 mm and an F number of 3.5 to 4.1. The specifications are substantially the same as in the first embodiment. That is, as shown in FIG. 2, at the time of zooming from the wide angle end to the telephoto end, the first lens group G1 moves to the object side. The second lens group G2 moves slightly. The third lens group G3 moves to the object side together with the aperture stop. The fourth lens group G4 moves backward to the image side when the wide-angle end position is used as a reference. Further, the fifth lens group G5 here moves non-linearly.
[0059]
The first lens group G1 includes a cemented lens of a negative meniscus lens having a strong curvature on the image side, a biconvex lens having a strong curvature on the object side, and a positive meniscus lens having a strong curvature on the object side. . Here, an aspherical surface is not used for the first lens group G1. The second lens group G2 includes a negative meniscus lens having a very strong curvature from the object side to the image side, a biconcave lens, and a slight air lens, and is composed of a biconvex lens and a biconcave lens. . The third lens group G3 is composed of a biconvex lens following the aperture stop. The fourth lens group G4 has a single biconcave lens.
[0060]
The fifth lens group G5 includes a cemented lens of a biconvex lens and a biconcave lens, and a biconvex lens.
[0061]
The aspherical surfaces are the object side surface of the first lens of the second lens group G2, the object side surface of the second lens, both surfaces of the biconvex lens of the third lens group G3, and both surfaces of the biconvex lens on the most image side of the fifth lens group G5. It is used for.
[0062]
The first lens group G1 and the third lens group G3 move substantially linearly toward the object side when zooming from the wide-angle end to the telephoto end. Further, the second lens group G2 moves toward the object side although the movement amount is relatively small. On the other hand, the movement of the fourth lens group G4 and the fifth lens group G5 moves nonlinearly.
[0063]
In this embodiment, the fourth lens group G4 is shifted perpendicularly to the optical axis with respect to camera shake of approximately 0.5 ° to compensate for image movement on the image plane caused by camera shake or the like. _i And correct it on the image plane. By moving this lens group G4, it is possible to obtain relatively stable performance.
[0064]
In Examples 1 and 2, the zoom lens has an angle of view exceeding 70 ° at the wide-angle end, has a zoom ratio of about 10 times, and has telecentricity to some extent. Their potential for imaging performance is also excellent. Also, it is relatively easy to increase the zoom ratio by taking a longer focal length on the telephoto end side.
[0065]
(Example 3)
Example 3 is a wide-angle high-power zoom lens having a focal length of 14.36 to 140.5 mm and an F number of 3.5 to 4.36. The specifications are substantially the same as in the first embodiment. That is, as shown in FIG. 3, at the time of zooming from the wide angle end to the telephoto end, the first lens group G1 moves to the object side. The second lens group G2 moves slightly. The third lens group G3 moves to the object side together with the aperture stop. The fourth lens group G4 moves backward to the image side when the wide-angle end position is used as a reference. Further, the fifth lens group G5 here moves non-linearly.
[0066]
The first lens group G1 includes a cemented lens of a negative meniscus lens having a strong curvature on the image side, a biconvex lens having a strong curvature on the object side, and a positive meniscus lens having a strong curvature on the object side. . Here, an aspherical surface is not used for the first lens group G1. The second lens group G2 includes a negative meniscus lens having a very strong curvature from the object side to the image side, a biconcave lens, and a slight air lens, and is composed of a biconvex lens and a biconcave lens. . The third lens group G3 is composed of a biconvex lens following the aperture stop. The fourth lens group G4 has a single biconcave lens.
[0067]
The fifth lens group G5 includes a biconvex lens, a cemented lens of a negative meniscus lens having a strong curvature on the object side, and a biconvex lens.
[0068]
The aspherical surfaces are the object side surface of the first lens of the second lens group G2, the object side surface of the second lens, both surfaces of the biconvex lens of the third lens group G3, and both surfaces of the biconvex lens on the most image side of the fifth lens group G5. It is used for.
[0069]
The first lens group G1 and the third lens group G3 move substantially linearly toward the object side when zooming from the wide-angle end to the telephoto end. Further, the second lens group G2 moves toward the object side although the movement amount is relatively small. On the other hand, the movement of the fourth lens group G4 and the fifth lens group G5 moves nonlinearly.
[0070]
In this embodiment, the fifth lens group G5 is shifted perpendicularly to the optical axis with respect to camera shake of approximately 0.5 ° to compensate for image movement on the image plane caused by camera shake or the like. _i And correct it on the image plane.
[0071]
Example 4
Example 4 is a wide-angle high-magnification zoom lens having a focal length of 14.36 to 140.5 mm and an F number of 3.25 to 4.43. The specifications are substantially the same as in the first embodiment. That is, as shown in FIG. 4, at the time of zooming from the wide angle end to the telephoto end, the first lens group G1 moves to the object side. The second lens group G2 moves slightly. The third lens group G3 moves to the object side together with the aperture stop. The fourth lens group G4 moves backward to the image side when the wide-angle end position is used as a reference. Further, the fifth lens group G5 here moves non-linearly.
[0072]
The first lens group G1 includes a cemented lens of a negative meniscus lens having a strong curvature on the image side, a biconvex lens having a strong curvature on the object side, and a positive meniscus lens having a strong curvature on the object side. . Here, an aspherical surface is not used for the first lens group G1. The second lens group G2 includes a negative meniscus lens having a very strong curvature from the object side to the image side, a biconcave lens, and a slight air lens, and is composed of a biconvex lens and a biconcave lens. . The third lens group G3 is composed of a biconvex lens following the aperture stop. The fourth lens group G4 has a single biconcave lens.
[0073]
The fifth lens group G5 includes a biconvex lens, a cemented lens of a negative meniscus lens having a strong curvature on the object side, and a biconvex lens.
[0074]
The aspherical surfaces are the object side surface of the first lens of the second lens group G2, the object side surface of the second lens, both surfaces of the biconvex lens of the third lens group G3, and both surfaces of the biconvex lens on the most image side of the fifth lens group G5. It is used for.
[0075]
The first lens group G1 and the third lens group G3 move substantially linearly toward the object side when zooming from the wide-angle end to the telephoto end. Further, the second lens group G2 moves toward the object side although the movement amount is relatively small. On the other hand, the movement of the fourth lens group G4 and the fifth lens group G5 moves nonlinearly.
[0076]
In this embodiment, the third lens group G3 is shifted perpendicularly to the optical axis with respect to a camera shake of about 0.5 ° to compensate for an image movement on the image plane caused by a camera shake or the like. _i And correct it on the image plane.
[0077]
In the following, numerical data of each of the above embodiments is shown. Symbols are the above, f is the focal length of the entire system, 2ω is the angle of view, F _NO Is the F number, FB is the back focus, WE is the wide angle end, ST is the intermediate state, TE is the telephoto end, r ₁ , R ₂ ... is the radius of curvature of each lens surface, d ₁ , D ₂ ... is the distance between each lens surface, n _d1 , N _d2 ... is the refractive index of d-line of each lens, ν _d1 , Ν _d2 ... is the Abbe number of each lens. The aspherical shape is represented by the following formula, where x is an optical axis with the light traveling direction being positive, and y is a direction orthogonal to the optical axis.
[0078]

Where r is the paraxial radius of curvature, K is the cone coefficient, A _Four , A ₆ , A ₈ , A _Ten Are the 4th, 6th, 8th and 10th order aspherical coefficients, respectively.

[0079]

[0080]

[0081]

[0082]
Next, the values of conditional expressions (1) to (9) in each of the above embodiments are shown below:
(1) (2) (3) (4) (5)
Example 1 4.7735 0.7553 0.8162 1.4436 1.0996
Example 2 4.5699 0.6463 0.6327 1.4135 0.9675
Example 3 4.6404 0.6414 0.6853 1.3684 0.9988
Example 4 4.6593 0.6673 0.6590 0.9687 0.8219
(6) (7) (8) (9)
Example 1 14.8712 3.5984 2.4800 3.6144
Example 2 14.8712-2.9388 4.0074
Example 3 13.6554 3.9717 2.4819 3.8190
Example 4 15.3941 4.0162 2.4156 3.8034
.
[0083]
The above zoom lens of the present invention can be configured as follows, for example.
[0084]
[1] In order from the object side, a first lens group having a positive refractive power, a second lens group having a negative refractive power, a third lens group having a positive refractive power, a fourth lens group having a negative refractive power, and a positive refractive power The fifth lens group is composed of a first lens group, a second lens group, and a third lens group. The zoom lens unit moves from the first lens group to the fifth lens group during zooming from the wide-angle end to the telephoto end. The first lens group and the third lens group move to the object side in the process of zooming so that the distance between the lens group and the fourth lens group becomes large, and at least the third lens group, the fourth lens group, or A zoom lens characterized in that the fifth lens group nonlinearly moves to compensate for variations in image plane position due to zooming, and satisfies the following conditional expression:
[0085]
2.0 <f ₁ / F _W <8.0 (1)
0.4 <| f ₂ / F _W | <1.0 (2)
0.3 <f _Three / F _T345 <1.2 (3)
0.6 <| f _Four | / F _T345 <5.0 (4)
0.5 <f _Five / F _T345 <4.0 (5)
Where f ₁ Is the focal length of the first lens group, f ₂ Is the focal length of the second lens group, f _Three Is the focal length of the third lens group, f _Four Is the focal length of the fourth lens group, f _Five Is the focal length of the fifth lens group, f _W Is the focal length of the entire system at the wide-angle end, f _T345 Is the focal length from the third lens group to the fifth lens group at the telephoto end.
[0086]
[2] The zoom lens as described in 1 above, wherein the focal length at the wide-angle end is shorter than the effective diagonal length of the imaging plane of the optical system or the image sensor.
[0087]
[3] The zoom lens as described in [1] or [2], wherein the principal ray emitted from the optical system is determined based on the following conditional expression.
[0088]
10 <| Expd _W ・ Y | / L _W ... (6)
However, Expd _W Is the distance on the optical axis from the imaging plane position to the exit pupil, Y is the actual maximum image height on the imaging plane, L _W Is the distance on the optical axis from the vertex of the most object side surface of the first lens group at the wide-angle end to the imaging plane.
[0089]
[4] The zoom lens as described in any one of 1 to 3 above, wherein the following relationship is satisfied when zooming from the wide-angle end to the telephoto end.
[0090]
1.6 <Δ _1T / F _W <5.0 (7)
1.0 <Δ _3T / F _W <4.0 (8)
However, Δ _1T Is the amount of movement during zooming to the telephoto end of the first lens unit at the wide-angle end, Δ _3T Is a moving amount at the time of zooming to the telephoto end of the third lens group based on the wide-angle end.
[0091]
[5] The zoom lens as described in any one of 1 to 4 above, wherein the paraxial lateral magnification of the second lens group satisfies the following relationship:
2.5 <β _2T / Β _2W <7 (9)
However, β _2W Is the imaging magnification at the wide-angle end of the second lens group, β _2T Is the imaging magnification at the telephoto end of the second lens group.
[0092]
[6] Any one of [1] to [5] above, wherein the image movement caused by the movement of the entire system is corrected by moving the second lens group in a direction substantially perpendicular to the optical axis. Zoom lens.
[0093]
[7] Any one of [1] to [5] above, wherein the third lens group is moved in a direction substantially perpendicular to the optical axis to correct image movement caused by movement of the entire system. Zoom lens.
[0094]
[8] Any one of [1] to [5] above, wherein the fourth lens group is moved in a direction substantially perpendicular to the optical axis to correct image movement caused by movement of the entire system. Zoom lens.
[0095]
[9] Any one of [1] to [5], wherein the fifth lens group is moved in a direction substantially perpendicular to the optical axis to correct image movement caused by movement of the entire system. Zoom lens.
[0096]
【The invention's effect】
According to the present invention, it can be applied to a relatively large imaging element, and is sufficient for image formation even when the angle of view at the wide-angle end exceeds 70 ° and the zoom ratio exceeds about 10 times, as well as a simple high-power zoom lens. A small zoom lens that maintains the performance can be provided. In addition, it is possible to provide a method for compensating for image movement due to movement of an optimum lens group in such a zoom lens.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a lens cross-sectional view at a wide angle end (a), an intermediate state (b), and a telephoto end (c) of a zoom lens according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a lens cross-sectional view similar to FIG. 1 of a zoom lens according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a lens cross-sectional view similar to FIG. 1 of a zoom lens according to a third embodiment of the present invention.
4 is a lens cross-sectional view similar to FIG. 1 of a zoom lens according to Example 4 of the present invention. FIG.
[Explanation of symbols]
G1: First lens group
G2: Second lens group
G3 ... Third lens group
G4 ... Fourth lens group
G5: Fifth lens group

Claims

物体側より順に、正屈折力の第１レンズ群、負屈折力の第２レンズ群、正屈折力の第３レンズ群、負屈折力の第４レンズ群、及び、正屈折力の第５レンズ群で構成し、
広角端から望遠端への変倍時に、第１レンズ群から第５レンズ群までの各々のレンズ群が移動し、第１レンズ群と第２レンズ群、及び、第３レンズ群と第４レンズ群の間隔が大きくなるように、第１レンズ群及び第３レンズ群が、前記の変倍の過程で物体側へ移動し、少なくとも第３レンズ群、第４レンズ群又は第５レンズ群が非線形移動することで変倍に伴う像面位置の変動を補償し、以下の条件式を満足することを特徴とするズームレンズ。
２．０＜ｆ₁／ｆ_W＜８．０・・・（１）
０．４＜｜ｆ₂／ｆ_W｜＜１．０・・・（２）
０．６３２７≦ｆ₃／ｆ_T345＜１．２・・・（３）
０．６＜｜ｆ₄｜／ｆ_T345＜５．０・・・（４）
０．５＜ｆ₅／ｆ_T345＜≦１．０９９６・・・（５）
１．６＜Δ_1T／ｆ_W＜５．０・・・（７）
２．４８００≦Δ_3T／ｆ _W＜４．０・・・（８）
ただし、ｆ₁は第１レンズ群の焦点距離、ｆ₂は第２レンズ群の焦点距離、ｆ₃は第３レンズ群の焦点距離、ｆ₄は第４レンズ群の焦点距離、ｆ₅は第５レンズ群の焦点距離、ｆ_Wは広角端での全系の焦点距離、ｆ_T345は望遠端における第３レンズ群から第５レンズ群までの焦点距離、Δ_1Tは広角端基準の第１レンズ群の望遠端までの変倍時の移動量、Δ_3Tは広角端基準の第３レンズ群の望遠端までの変倍時の移動量である。In order from the object side, a first lens group having a positive refractive power, a second lens group having a negative refractive power, a third lens group having a positive refractive power, a fourth lens group having a negative refractive power, and a fifth lens having a positive refractive power Composed of groups,
At the time of zooming from the wide angle end to the telephoto end, the respective lens groups from the first lens group to the fifth lens group move, and the first lens group and the second lens group, and the third lens group and the fourth lens group. The first lens group and the third lens group move to the object side in the process of zooming so that the distance between the groups becomes large, and at least the third lens group, the fourth lens group, or the fifth lens group is nonlinear. A zoom lens that compensates for variations in image plane position caused by zooming by moving and satisfies the following conditional expression:
2.0 <f ₁ / f _W <8.0 (1)
0.4 <| f ₂ / f _W | <1.0 (2)
0.6327 ≦ f ₃ / f _T345 <1.2 (3)
0.6 <| f ₄ | / f _T345 <5.0 (4)
0.5 <f ₅ / f _T345 <≦ 1.0996 (5)
1.6 <Δ _1T / f _W <5.0 (7)
2.4800 ≦ Δ _3T / f _W <4.0 (8)
Where f ₁ is the focal length of the first lens group, f ₂ is the focal length of the second lens group, f ₃ is the focal length of the third lens group, f ₄ is the focal length of the fourth lens group, and f ₅ is the first focal length. The focal length of the five lens groups, f _W is the focal length of the entire system at the wide-angle end, f _T345 is the focal length from the third lens group to the fifth lens group at the telephoto end, and Δ _1T is the first lens based on the wide-angle end. The amount of movement at the time of zooming to the telephoto end of the group, Δ _3T is the amount of movement at the time of zooming to the telephoto end of the third lens group at the wide angle end reference.

広角端の焦点距離が、光学系の結像面又は撮像素子の有効対角長より短いことを特徴とする請求項１記載のズームレンズ。 2. The zoom lens according to claim 1, wherein the focal length at the wide-angle end is shorter than the effective diagonal length of the imaging plane of the optical system or the image sensor.

第２レンズ群の近軸横倍率が以下の関係を満足することを特徴とする請求項１又は２記載のズームレンズ
２．５＜β_2T／β_2W＜７・・・（９）
ただし、β_2Wは第２レンズ群の広角端での結像倍率、β_2Tは第２レンズ群の望遠端での結像倍率である。3. The zoom lens according to claim 1, wherein the paraxial lateral magnification of the second lens group satisfies the following relationship: 2.5 <β _2T / β _2W <7 (9)
Here, β _2W is the imaging magnification at the wide-angle end of the second lens group, and β _2T is the imaging magnification at the telephoto end of the second lens group.

第２レンズ群を光軸と略垂直方向に移動することにより、全系の移動によって発生する像移動を補正するようにしたことを特徴とする請求項１から３の何れか１項記載のズームレンズ。 The zoom according to any one of claims 1 to 3, wherein image movement caused by movement of the entire system is corrected by moving the second lens group in a direction substantially perpendicular to the optical axis. lens.

第４レンズ群を光軸と略垂直方向に移動することにより、全系の移動によって発生する像移動を補正するようにしたことを特徴とする請求項１から３の何れか１項記載のズームレンズ。 The zoom according to any one of claims 1 to 3, wherein image movement caused by movement of the entire system is corrected by moving the fourth lens group in a direction substantially perpendicular to the optical axis. lens.