JP5354326B2 - ズームレンズ、これを有する光学機器 - Google Patents

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Description

本発明は、ズームレンズ、これを有する光学機器に関する。
近年、デジタルカメラにおいて、より広い範囲の撮影が可能な広画角域を含むズームレンズが用いられるようになってきた。また、搭載されるCCDやCMOS等の固体撮像素子もより高集積化され、高画素なものが提供されている。それゆえに、デジタルカメラ用のズームレンズには、高い結像性能が求められるようになってきた。
このような要望に応えるべく、従来より種々のズームレンズが提案されている。例えば、光軸に沿って物体側から順に、負の屈折力の第1レンズ群と、正の屈折力の第2レンズ群と、正の屈折力の第3レンズ群と、負の屈折力の第4レンズ群とから構成されるズームレンズが提案されている。(例えば、特許文献1を参照)。
特開2003−043358号広報
しかしながら、従来のズームレンズは、広角端状態における画角が狭く、変倍比も小さい。また、各レンズ群の光軸方向の厚さが大きく、収納時の沈胴状態での大きさが十分にコンパクト化されているとは言えない。
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、広角端状態における画角が広く、広角高変倍ズームでありながら、小型で高性能を達成したズームレンズ、これを有する光学機器を提供することを目的とする。
このような目的を達成するため、本発明のズームレンズは物体側から順に並んだ、負の屈折力を有する第1レンズ群と、正の屈折力を有する第2レンズ群と、正の屈折力を有する第3レンズ群と、負の屈折力を有する第4レンズ群とにより実質的に4個のレンズ群からなり、前記第1レンズ群は、2枚以下で構成され、広角端状態から望遠端状態への変倍に際して、前記第1〜前記第4レンズ群の間隔をそれぞれ変化させるとともに、前記第4レンズ群を像面に対して固定し、前記第3レンズ群は、正レンズ1枚で構成され、前記第3レンズ群の焦点距離をf3とし、前記第4レンズ群の焦点距離をf4とし、広角端状態におけるズームレンズ全系の合成焦点距離をfwとしたとき、次式2.99≦f3/fw<5.0および3.0<(−f4)/fw<10.0の条件を満足する。
また、本発明のズームレンズは、物体側から順に並んだ、負の屈折力を有する第1レンズ群と、正の屈折力を有する第2レンズ群と、正の屈折力を有する第3レンズ群と、負の屈折力を有する第4レンズ群とにより実質的に4個のレンズ群からなり、前記第1レンズ群は、2枚以下で構成され、広角端状態から望遠端状態への変倍に際して、前記第1〜前記第4レンズ群の間隔をそれぞれ変化させるとともに、前記第4レンズ群を像面に対して固定し、前記第3レンズ群を像側へ移動し、前記第3レンズ群は、正レンズ1枚で構成され、前記第3レンズ群の焦点距離をf3とし、前記第4レンズ群の焦点距離をf4とし、広角端状態におけるズームレンズ全系の合成焦点距離をfwとしたとき、次式2.99≦f3/fw<5.0および3.0<(−f4)/fw<10.0の条件を満足する。
なお、前記第1レンズ群は、負レンズと正レンズとの2枚で構成されていることが好ましい。
また、前記第2レンズ群の焦点距離をf2とし、広角端状態におけるズームレンズ全系の合成焦点距離をfwとしたとき、次式1.8<f2/fw<3.5の条件を満足することが好ましい。
また、前記第4レンズ群は、負レンズ1枚で構成されていることが好ましい。
また、前記第3レンズ群を移動させて、無限遠合焦状態から有限距離物体への合焦を行うことが好ましい。
また、前記第1レンズ群の焦点距離をf1とし、前記第2レンズ群の焦点距離をf2としたとき、次式0.8<(−f1)/f2<1.3の条件を満足することが好ましい。
また、前記第1レンズ群は、非球面を有することが好ましい。
また、前記第2レンズ群は、非球面を有することが好ましい。
また、前記第3レンズ群は、非球面を有することが好ましい。
また、本発明は、上記いずれかのズームレンズを有する光学機器である。
本発明によれば、広角端状態における画角が広く、広角高変倍ズームでありながら、小型で高性能を達成したズームレンズ、これを有する光学機器を提供することができる。
以下、好ましい実施形態について、図面を用いて説明する。図1に示すように、本実施形態に係るズームレンズは、物体側から順に並んだ、負の屈折力を有する第1レンズ群G1と、正の屈折力を有する第2レンズ群G2と、正の屈折力を有する第3レンズ群G3と、負の屈折力を有する第4レンズ群G4とを有し、第1レンズ群G1は、負レンズと正レンズ(図1ではレンズL11とレンズL12)とを有し、広角端状態から望遠端状態への変倍に際して、第1レンズ群G1〜第4レンズ群G4の間隔をそれぞれ変化させるとともに、第4レンズ群G4を像面Iに対して固定する。
第1レンズ群G1が負の屈折力を有するズームレンズでは、最大画角に対して前玉径を小さくすることができるため、広画角域を含む広角ズームレンズに適している。しかしながら、広画角域の倍率色収差や歪曲収差を良好に補正するためには、第1レンズ群G1を3枚以上のレンズ構成とする必要があり、第1レンズ群G1が厚くなるため、収納時の所謂沈胴状態が厚くなり、カメラが大型化してしまう。そこで、本実施形態のズームレンズでは、第3レンズ群G3より像側に負の屈折力を有する第4レンズ群G4を配置し、また第1レンズ群G1を負レンズと正レンズとの2枚で構成することにより、第1レンズ群G1で発生する倍率色収差や歪曲収差を第4レンズ群G4で補正することができる。さらに、第1レンズ群G1の薄型化も達成することができる。
そして、上記構成の基に、第3レンズ群G3の焦点距離をf3とし、第4レンズ群G4の焦点距離をf4とし、広角端状態におけるズームレンズ全系の合成焦点距離をfwとしたとき、次式(1)及び(2)の条件を満足することが好ましい。
2.3<f3/fw<5.0 …(1)
3.0<(−f4)/fw<10.0 …(2)
上記条件式(1)は、第3レンズ群G3の焦点距離f3を規定したものである。この条件式(1)を満足することで、広角端状態における非点収差や望遠端状態における球面収差を適切に補正することができ、良好な光学性能が得られる。なお、条件式(1)の下限値を下回ると、第3レンズ群G3の屈折力が大きくなり、望遠端状態における球面収差が悪化するとともに、第3レンズ群G3より物体側のレンズ群が大型化してしまう。一方、条件式(1)の上限値を上回ると、第3レンズ群G3の屈折力が小さくなり、広角端状態における非点収差が悪化するとともに、適切な射出瞳位置が保てなくなる。
なお、本実施形態の効果を確実にするために、条件式(1)の下限値を2.8に設定することが好ましい。また、本実施形態の効果をより確実にするために、条件式(1)の下限値を2.5に設定することが好ましい。また、本実施形態の効果を確実にするために、条件式(1)の上限値を4.5に設定することが好ましい。また、本実施形態の効果をより確実にするために、条件式(1)の上限値を4.0に設定することが好ましい。
上記条件式(2)は第4レンズ群G4の焦点距離f4を規定したものである。この条件式(2)を満足することで、広角端状態における倍率色収差や歪曲収差を適切に補正することができ、良好な光学性能が得られる。なお、条件式(2)の下限値を下回ると、第4レンズ群G4の屈折力が大きくなり、望遠端状態における球面収差や軸上色収差が悪化し、また第4レンズ群G4が大型化してしまう。一方、条件式(2)の上限値を上回ると、第4レンズ群G4の屈折力が小さくなり、広角端状態における倍率色収差や歪曲収差が悪化してしまう。
なお、本実施形態の効果をより確実にするために、条件式(2)の下限値を3.5に設定することが好ましい。また、本実施形態の効果をより確実にするために、条件式(2)の上限値を7.5に設定することが好ましい。
なお、本実施形態においては、第2レンズ群G2の焦点距離をf2とし、広角端状態におけるズームレンズ全系の合成焦点距離をfwとしたとき、次式(3)の条件を満足することが好ましい。
1.8<f2/fw<3.5 …(3)
上記条件式(3)は、第2レンズ群G2の焦点距離f2を規定したものである。この条件式(3)を満足することで、球面収差や変倍による収差変動が抑えられ、良好な光学性能およびレンズ系の小型化が達成される。なお、条件式(3)の下限値を下回ると、第2レンズ群G2の屈折力が大きくなり、望遠端状態での球面収差や変倍による非点収差の変動が悪化してしまう。一方、条件式(3)の上限値を上回ると、第2レンズ群G2の屈折力が小さくなり、変倍に要する第2レンズ群G2の移動量が大きくなり、レンズ全長や鏡筒構造が大型化してしまう。
なお、本実施形態の効果をより確実にするために、条件式(3)の下限値を2.0に設定することが好ましい。また、本実施形態の効果をより確実にするためには、条件式(3)の上限値を3.0に設定することが好ましい。
また、本実施形態においては、第3レンズ群G3は、正レンズ1枚で構成されていることが好ましい。この構成により、鏡筒構造が簡素化され、小型化が図れる。
また、本実施形態においては、第4レンズ群G4は、負レンズ1枚で構成されていることが好ましい。この構成により、収納時の所謂沈胴状態での厚さを薄くすることができる。
また、本実施形態においては、第3レンズ群G3は、広角端状態から望遠端状態への変倍に際して、像側へ移動することが好ましい。この構成により、望遠端状態において第3レンズ群G3と第4レンズ群G4との間隔が狭まることで、倍率色収差や球面収差の悪化を防ぐことができる。
また、本実施形態においては、第3レンズ群G3を移動させて、無限遠合焦状態から有限距離物体への合焦を行うことが好ましい。この構成より、合焦時における移動量が小さく、また合焦時の収差変動も小さくすることができる。
また、本実施形態においては、第1レンズ群G1の焦点距離をf1とし、第2レンズ群G2の焦点距離をf2としたとき、次式(4)の条件を満足することが好ましい。
0.8<(−f1)/f2<1.3…(4)
上記条件式(4)は、第1レンズ群G1の焦点距離f1と第2レンズ群G2の焦点距離f2との関係を規定したものである。この条件式(4)を満足することで、良好な光学性能を保ちながら、レンズ系の小型化が達成される。なお、条件式(4)の下限値を下回ると、変倍に必要な移動量が大きくなり、レンズ全長が大きくなってしまう。また、変倍による球面収差やコマ収差の変動が大きくなってしまう。一方、条件式(4)の上限値を上回ると、望遠端状態におけるレンズ全長が大きくなるとともに、非点収差が悪化してしまう。
なお、本実施形態の効果をより確実にするために、条件式(4)の下限値を0.9に設定することが好ましい。また、本実施形態の効果をより確実にするために、条件式(4)の上限値を1.2に設定することが好ましい。
また、本実施形態においては、第1レンズ群G1は、非球面を有することが好ましい。この構成により、広角端状態における歪曲収差を良好に補正することができる。
また、本実施形態においては、第2レンズ群G2は、非球面を有することが好ましい。この構成により、望遠端状態における球面収差を良好に補正することができる。
また、本実施形態においては、第3レンズ群G3は、非球面を有することが好ましい。この構成により、広角端状態における非点収差を良好に補正することができる。
図7及び図8に、上記構成のズームレンズを撮影レンズZLとして備えたデジタルスチルカメラ1(光学機器)の構成を示す。このデジタルスチルカメラ1は、不図示の電源ボタンを押されると不図示のシャッタが開放され、撮影レンズZLで不図示の被写体からの光が集光され、像面Iに配置された撮像素子C(例えば、フィルム、CCD、CMOS等)に結像される。撮像素子Cに結像された被写体像は、カメラ1の背後に配置された液晶モニター2に表示される。撮影者は、液晶モニター2を見ながら被写体像の構図を決めた後、レリーズボタン3を押し下げる。すると、被写体像は撮像素子Cで撮影され、不図示のメモリーに記録保存される。
このカメラ1には、被写体が暗い場合に補助光を発光する補助光発光部4、撮影レンズZLを広角端状態(W)から望遠端状態(T)にズーミングする際のワイド(W)−テレ(T)ボタン5、及び、デジタルスチルカメラ1の種々の条件設定等に使用するファンクションボタン6等が配置されている。
以下、本実施形態に係る各実施例について、図面に基づいて説明する。以下に、表1〜表3を示すが、これらは第1実施例〜第3実施例における各諸元の表である。[全体諸元]において、fは本ズームレンズの焦点距離を、FNOはFナンバーを、ωは半画角(最大入射角。単位は度[°])を示す。[レンズデータ]においては、面番号は光線の進行する方向に沿った物体側からのレンズ面の順序を、rは各レンズ面の曲率半径を、dは各光学面から次の光学面(又は像面)までの光軸上の距離である面間隔を、ndはd線(波長587.6nm)に対する屈折率を、νdはd線に対するアッベ数を示す。また、レンズ面が非球面である場合には、面番号に*印を付し、曲率半径rの欄には近軸曲率半径を示す。なお、曲率半径の「0.0000」は平面又は開口を示す。また、空気の屈折率「1.00000」の記載は省略している。[可変間隔データ]において、fは本ズームレンズの焦点距離を、Di(但し、iは整数)は第i面の可変の面間隔を、Bfはバックフォーカスを、TLはレンズ全長を示す。[各群焦点距離データ]において、各群の初面及び焦点距離を示す。[条件式対応値]において、上記の条件式(1)〜(4)に対応する値を示す。
[非球面データ]には、[レンズデータ]に示した非球面について、その形状を次式(a)で示す。すなわち、光軸に垂直な方向の高さをyとし、非球面の頂点における接平面から高さyにおける非球面上の位置までの光軸に沿った距離(サグ量)をS(y)とし、基準球面の曲率半径(近軸曲率半径)をrとし、円錐係数をKとし、n次の非球面係数をAnとしたとき、以下の式(a)で示している。なお、各実施例において、2次の非球面係数A2は0であり、その記載を省略している。また、Enは、×10nを表す。例えば、1.234E-05=1.234×10-5である。
S(y)=(y2/r)/{1+(1−K・y2/r21/2
+A4×y4+A6×y6+A8×y8+A10×y10 …(a)
なお、表中において、焦点距離f、曲率半径r、面間隔d、その他の長さの単位は、一般に「mm」が使われている。但し、光学系は、比例拡大又は比例縮小しても同等の光学性能が得られるので、単位は「mm」に限定されることなく、他の適当な単位を用いることが可能である。
以上の表の説明は、他の実施例においても同様とし、その説明を省略する。
(第1実施例)
第1実施例について、図1、図2及び表1を用いて説明する。図1は、第1実施例のレンズ構成図及びズーム軌跡を示している。図1に示すように、第1実施例に係るズームレンズは、光軸に沿って物体側から順に並んだ、負の屈折力の第1レンズ群G1と、正の屈折力の第2レンズ群G2と、正の屈折力の第3レンズ群G3と、負の屈折力の第4レンズ群G4とを有する。
第1レンズ群G1は、物体側から順に並んだ、像側に凹面を向けた負メニスカスレンズL11と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL12とを有する。なお、負レンズL11の像側の面が非球面である。
第2レンズ群G2は、物体側から順に並んだ、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL21と、両凸面の正レンズL22と像側に凹面を向けた両凹面の負レンズL23とからなる接合レンズと、両凸面の正レンズL24とを有する。なお、正メニスカスレンズL21の両面が非球面である。
第3レンズ群G3は、両凸面の正レンズL31を有する。なお、正レンズL31の物体側の面が非球面である。
第4レンズ群G4は、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズL41を有する。
さらに、本実施形態においては、第2レンズ群G2の物体側に開口絞りSを、像面Iの物体側に赤外域の波長をカットするフィルターFLをそれぞれ配置している。
このような構成である本実施例に係るズームレンズでは、広角端状態から望遠端状態への変倍に際し、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との空気間隔が減少し、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3との空気間隔が増加し、第3レンズ群G3と第4レンズ群G4との空気間隔が減少するように、第1レンズ群G1が像側に凸状の軌跡で移動し、第2レンズ群が物体側へ移動し、第3レンズ群G3が像側へ移動する。このとき、第4レンズ群G4は、像面Iに対して固定される。
以下の表1に第1実施例に係るズームレンズの各諸元の値を掲げる。なお、表1における面番号1〜18は、図1に示す面1〜18に対応している。
(表1)
[全体諸元]
広角端状態 中間焦点距離状態 望遠端状態
f 6.18 〜 12.00 〜 20.80
FNO 2.76 〜 3.79 〜 5.88
ω 39.9 〜 22.6 〜 11.5
[レンズデータ]
面番号 r d nd νd
1 44.9756 1.5000 1.801387 45.45
*2 6.9025 3.7000
3 11.3383 1.8000 1.922860 18.90
4 16.1942 (D4)
5 0.0000 0.4500 (開口絞り)
*6 8.0361 1.8000 1.589129 61.25
*7 20.1690 0.4000
8 7.8861 1.7000 1.729157 54.68
9 -19.2601 0.7000 1.720467 34.71
10 5.8826 1.0000
11 133.7982 1.5000 1.497820 82.52
12 -12.3827 (D12)
*13 22.2872 2.4000 1.497820 82.52
14 -16.2104 (D14)
15 -14.2000 0.9000 1.754999 52.32
16 -52.5096 0.5000
17 0.0000 1.5000 1.516330 64.14
18 0.0000 (Bf)
[非球面データ]
第2面
κ=0.3743,C4=2.60060E-05,C6=3.89930E-07,C8=0.00000E+00,C10=0.00000E+00
第6面
κ=1.1348,C4=1.56200E-04,C6=-7.37090E-07,C8=0.00000E+00,C10=0.00000E+00
第7面
κ=10.0000,C4=4.03610E-04,C6=0.00000E+00,C8=0.00000E+00,C10=0.00000E+00
第13面
κ=-21.5269,C4=1.33980E-04,C6=-1.54180E-06,C8=0.00000E+00,C10=0.00000E+00
[可変間隔データ]
広角端状態 中間焦点距離状態 望遠端状態
f 6.16 12.00 20.80
D4 19.7089 7.5752 2.0009
D12 5.4762 13.5448 23.9941
D14 3.3578 2.5443 1.5082
Bf 0.9705 0.9705 0.9705
TL 49.3635 44.4848 48.3238
[各群焦点距離データ]
群番号 群初面 群焦点距離
G1 1 -15.8431
G2 6 14.3072
G3 13 19.2502
G4 15 -26.0426
[条件式対応値]
条件式(1) f3/fw=3.11
条件式(2) (−f4)/fw=4.21
条件式(3) f2/fw=2.31
条件式(4) (−f1)/f2=1.11
表1に示す諸元の表から、第1実施例に係るズームレンズでは、上記条件式(1)〜(4)を全て満たすことが分かる。
図2は、第1実施例に係るズームレンズの諸収差図であり、(a)は広角端状態(f=6.18)における諸収差図、(b)は中間焦点距離状態(f=12.0)における諸収差図、(c)は望遠端状態(f=20.8)における諸収差図である。各収差図において、FNOはFナンバーを、Yは像高(単位:mm)を示す。なお、球面収差図では最大口径に対応するFナンバーの値を示し、非点収差図及び歪曲収差図では像高の最大値をそれぞれ示し、コマ収差図では各像高の値を示す。また、dはd線(波長587.6nm)、gはg線(波長435.8nm)に対する諸収差を、記載のないものはd線に対する諸収差をそれぞれ示す。また、非点収差図において、実線はサジタル像面を示し、破線はメリディオナル像面を示す。以上の収差図の説明は、他の実施例においても同様とし、その説明を省略する。
各収差図から明らかなように、第1実施例では、広角端状態から望遠端状態までの各焦点距離状態において、諸収差が良好に補正され、優れた結像性能を有することが分かる。
(第2実施例)
第2実施例について、図3、図4及び表2を用いて説明する。図3は、第2実施例のレンズ構成図及びズーム軌跡を示している。図3に示すように、第2実施例に係るズームレンズは、光軸に沿って物体側から順に並んだ、負の屈折力の第1レンズ群G1と、正の屈折力の第2レンズ群G2と、正の屈折力の第3レンズ群G3と、負の屈折力の第4レンズ群G4とを有する。
第1レンズ群G1は、物体側から順に並んだ、像側に凹面を向けた負メニスカスレンズL11と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL12とを有する。なお、負レンズL11の像側の面が非球面である。
第2レンズ群G2は、物体側から順に並んだ、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL21と、両凸面の正レンズL22と像側に凹面を向けた両凹面の負レンズL23とからなる接合レンズと、像側に凸面を向けた正メニスカスレンズL24とを有する。なお、正メニスカスレンズL21の両面が非球面である。
第3レンズ群G3は、両凸面の正レンズL31を有する。なお、正レンズL31の物体側の面が非球面である。
第4レンズ群G4は、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズL41を有する。
さらに、本実施形態においては、第2レンズ群G2の物体側に開口絞りSを、像面Iの物体側に赤外域の波長をカットするフィルターFLをそれぞれ配置している。
このような構成である本実施例に係るズームレンズでは、広角端状態から望遠端状態への変倍に際し、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との空気間隔が減少し、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3との空気間隔が増加し、第3レンズ群G3と第4レンズ群G4との空気間隔が減少するように、第1レンズ群G1が像側に凸状の軌跡で移動し、第2レンズ群が物体側へ移動し、第3レンズ群G3が像側へ移動する。このとき、第4レンズ群G4は、像面Iに対して固定される。
以下の表2に第2実施例に係るズームレンズの各諸元の値を掲げる。なお、表2における面番号1〜18は、図3に示す面1〜18に対応している。
(表2)
[全体諸元]
広角端状態 中間焦点距離状態 望遠端状態
f 6.26 〜 12.00 〜 23.80
FNO 2.85 〜 3.93 〜 6.09
ω 39.8 〜 22.3 〜 11.5
[レンズデータ]
面番号 r d nd νd
1 90.0000 1.5000 1.801387 45.45
*2 6.8960 3.2000
3 12.1002 2.0000 1.808095 22.76
4 24.8949 (D4)
5 0.0000 0.4500 (開口絞り)
*6 6.8658 1.8000 1.589129 61.25
*7 99.8907 0.2500
8 11.2762 1.7000 1.729157 54.68
9 -26.6839 0.7000 1.720467 34.71
10 5.4874 0.8000
11 -64.4493 1.7000 1.497820 82.52
12 -12.0132 (D12)
*13 30.5625 2.4000 1.497820 82.52
14 -15.5133 (D14)
15 -14.5000 0.9000 1.762001 40.10
16 -31.6441 0.5000
17 0.0000 1.5000 1.516330 64.14
18 0.0000 (Bf)
[非球面データ]
第2面
κ=0.5249,C4=-8.94010E-05,C6=4.03040E-07,C8=-2.62060E-08,C10=8.58000E-12
第6面
κ=0.7496,C4=-4.67970E-05,C6=0.00000E+00,C8=0.00000E+00,C10=0.00000E+00
第7面
κ=20.0000,C4=2.37650E-04,C6=0.00000E+00,C8=0.00000E+00,C10=0.00000E+00
第13面
κ=1.0000,C4=-4.13120E-05,C6=0.00000E+00,C8=0.00000E+00,C10=0.00000E+00
[可変間隔データ]
広角端状態 中間焦点距離状態 望遠端状態
f 6.26 12.00 23.80
D4 20.9958 8.7977 1.9551
D12 4.5103 12.9614 27.4715
D14 4.2960 3.4351 2.1307
Bf 0.8826 0.8826 0.8826
TL 50.0849 45.4770 51.8401
[各群焦点距離データ]
群番号 群初面 群焦点距離
G1 1 -16.3105
G2 6 14.9043
G3 13 21.0344
G4 15 -35.9388
[条件式対応値]
条件式(1) f3/fw=3.35
条件式(2) (−f4)/fw=5.74
条件式(3) f2/fw=2.38
条件式(4) (−f1)/f2=1.09
表2に示す諸元の表から、第2実施例に係るズームレンズでは、上記条件式(1)〜(4)を全て満たすことが分かる。
図4は、第2実施例に係るズームレンズの諸収差図であり、(a)は広角端状態(f=6.26)における諸収差図、(b)は中間焦点距離状態(f=12.0)における諸収差図、(c)は望遠端状態(f=23.8)における諸収差図である。各収差図から明らかなように、第2実施例では、広角端状態から望遠端状態までの各焦点距離状態において、諸収差が良好に補正され、優れた結像性能を有することが分かる。
(第3実施例)
第3実施例について、図5、図6及び表3を用いて説明する。図5は、第3実施例のレンズ構成図及びズーム軌跡を示している。図5に示すように、第3実施例に係るズームレンズは、光軸に沿って物体側から順に並んだ、負の屈折力の第1レンズ群G1と、正の屈折力の第2レンズ群G2と、正の屈折力の第3レンズ群G3と、負の屈折力の第4レンズ群G4とを有する。
第1レンズ群G1は、物体側から順に並んだ、像側に凹面を向けた負メニスカスレンズL11と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL12とを有する。なお、負レンズL11の像側の面が非球面である。
第2レンズ群G2は、物体側から順に並んだ、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL21と、両凸面の正レンズL22と像側に凹面を向けた両凹面の負レンズL23とからなる接合レンズと、像側に凸面を向けた正メニスカスレンズL24とを有する。なお、正メニスカスレンズL21の両面が非球面である。
第3レンズ群G3は、両凸面の正レンズL31を有する。なお、正レンズL31の物体側の面が非球面である。
第4レンズ群G4は、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズL41を有する。
さらに、本実施形態においては、第2レンズ群G2の物体側に開口絞りSを、像面Iの物体側に赤外域の波長をカットするフィルターFLをそれぞれ配置している。
このような構成である本実施例に係るズームレンズでは、広角端状態から望遠端状態への変倍に際し、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との空気間隔が減少し、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3との空気間隔が増加し、第3レンズ群G3と第4レンズ群G4との空気間隔が減少するように、第1レンズ群G1が像側に凸状の軌跡で移動し、第2レンズ群が物体側へ移動し、第3レンズ群G3が像側へ移動する。このとき、第4レンズ群G4は、像面Iに対して固定される。
以下の表3に第3実施例に係るズームレンズの各諸元の値を掲げる。なお、表3における面番号1〜18は、図5に示す面1〜18に対応している。
(表3)
[全体諸元]
広角端状態 中間焦点距離状態 望遠端状態
f 6.18 〜 12.00 〜 23.00
FNO 2.92 〜 4.00 〜 6.02
ω 39.8 〜 22.0 〜 11.6
[レンズデータ]
面番号 r d nd νd
1 56.0124 1.5000 1.801387 45.45
*2 6.4909 2.8000
3 10.5547 2.5000 1.808095 22.76
4 19.7442 (D4)
5 0.0000 0.1500 (開口絞り)
*6 8.6185 1.8000 1.589129 61.25
*7 112.8141 0.4000
8 10.5967 1.7000 1.729157 54.68
9 -16.5521 0.7000 1.720467 34.71
10 6.7330 1.0000
11 -20.5606 1.5000 1.497820 82.52
12 -8.4651 (D12)
*13 25.3947 2.4000 1.497820 82.52
14 -14.0125 (D14)
15 -14.2000 0.9000 1.772499 49.60
16 -52.5096 0.5000
17 0.0000 1.5000 1.516330 64.14
18 0.0000 (Bf)
[非球面データ]
第2面
κ=0.5520,C4=-4.90720E-05,C6=-9.31820E-07,C8=-1.49130E-08,C10=-5.60420E-10
第6面
κ=1.0851,C4=1.30650E-04,C6=-3.313420-06,C8=1.40210E-07,C10=-2.41600E-09
第7面
κ=10.0000,C4=5.14360E-04,C6=0.00000E+00,C8=0.00000E+00,C10=0.00000E+00
第13面
κ=1.2777,C4=-1.06780E-04,C6=0.00000E+00,C8=0.00000E+00,C10=0.00000E+00
[可変間隔データ]
広角端状態 中間焦点距離状態 望遠端状態
f 6.18 12.00 23.00
D4 20.0065 7.8773 1.6040
D12 5.4771 13.5495 26.2636
D14 3.3577 2.5362 1.1699
Bf 1.0338 1.0338 1.0338
TL 49.2253 44.3469 49.4213
[各群焦点距離データ]
群番号 群初面 群焦点距離
G1 1 -16.0675
G2 6 14.3308
G3 13 18.5136
G4 15 -25.4560
[条件式対応値]
条件式(1) f3/fw=2.99
条件式(2) (−f4)/fw=4.12
条件式(3) f2/fw=2.32
条件式(4) (−f1)/f2=1.12
表3に示す諸元の表から、第3実施例に係るズームレンズでは、上記条件式(1)〜(4)を全て満たすことが分かる。
図6は、第3実施例に係るズームレンズの諸収差図であり、(a)は広角端状態(f=6.18)における諸収差図、(b)は中間焦点距離状態(f=12.0)における諸収差図、(c)は望遠端状態(f=23.0)における諸収差図である。各収差図から明らかなように、第3実施例では、広角端状態から望遠端状態までの各焦点距離状態において、諸収差が良好に補正され、優れた結像性能を有することが分かる。
なお、上述の実施形態において、以下に記載の内容は、光学性能を損なわない範囲で適宜採用可能である。
上記実施例では、ズームレンズとして4群構成のものを示したが、5群、6群等の他の群構成にも適用可能である。また、最も物体側にレンズまたはレンズ群を追加した構成や、最も像側にレンズまたはレンズ群を追加した構成でも構わない。また、レンズ群とは、変倍時に変化する空気間隔で分離された、少なくとも1枚のレンズを有する部分を示す。
また、単独又は複数のレンズ群、又は部分レンズ群を光軸方向に移動させて、無限遠物体から近距離物体への合焦を行う合焦レンズ群としてもよい。前記合焦レンズ群は、オートフォーカスにも適用でき、オートフォーカス用の(超音波モーター等の)モーター駆動にも適している。特に、第3レンズ群G3を合焦レンズ群とするのが好ましい。
また、レンズ群又は部分レンズ群を光軸に垂直な方向の成分を持つように振動させるか、あるいは撮像面を光軸に垂直な方向に振動させて、手ブレによって生じる像ブレを補正する防振レンズ群としてもよい。なお、移動としては、光軸上のある点を回転中心とした回転移動(揺動)でもよい。特に、第2レンズ群G2の少なくとも一部を防振レンズ群とするのが好ましい。
また、レンズ面は、球面又は平面で形成されても、非球面で形成されても構わない。レンズ面が球面又は平面の場合、レンズ加工及び組立調整が容易になり、加工及び組立調整の誤差による光学性能の劣化を防げるので好ましい。また、像面がずれた場合でも描写性能の劣化が少ないので好ましい。一方、レンズ面が非球面の場合、非球面は、研削加工による非球面、ガラスを型で非球面形状に形成したガラスモールド非球面、ガラスの表面に樹脂を非球面形状に形成した複合型非球面のいずれの非球面でも構わない。また、レンズ面は回折面としてもよく、レンズを屈折率分布型レンズ(GRINレンズ)あるいはプラスチックレンズとしてもよい。
また、開口絞りSは、第2レンズ群G2の中または近傍に配置されるのが好ましいが、開口絞りとしての部材を設けずに、レンズ枠でその役割を代用してもよい。
また、各レンズ面には、フレアやゴーストを軽減し、高コントラストの高い光学性能を達成するために、広い波長域で高い透過率を有する反射防止膜を施してもよい。
なお、本実施形態のズームレンズは、変倍比が2.5〜5.0程度であり、より好ましくは3.0〜4.5程度である。
また、本実施形態のズームレンズは、第1レンズ群G1が、正のレンズ成分を1つと、負のレンズ成分を1つ有するのが好ましい。第1レンズ群G1は、物体側から順に、負正の順番にレンズ成分を、空気間隔を介在させて配置するのが好ましい。
また、本実施形態のズームレンズは、第2レンズ群G2が、少なくとも正のレンズを2つと、負のレンズを1つ有するのが好ましい。
また、本実施形態のズームレンズは、第3レンズ群G3が、正のレンズ成分を1つ有するのが好ましい。
また、本実施形態のズームレンズは、第4レンズ群G4が、負のレンズ成分を1つ有するのが好ましい。
なお、本発明を分かりやすくするために、実施形態の構成要件を付して説明したが、本発明がこれに限定されるものではないことは言うまでもない。
第1実施例に係るズームレンズの構成及びズーム軌跡を示す図である。 第1実施例に係るズームレンズの諸収差図であり、(a)は広角端状態における諸収差図、(b)は中間焦点距離状態における諸収差図、(c)は望遠端状態における諸収差図である。 第2実施例に係るズームレンズの構成及びズーム軌跡を示す図である。 第2実施例に係るズームレンズの諸収差図であり、(a)は広角端状態における諸収差図、(b)は中間焦点距離状態における諸収差図、(c)は望遠端状態における諸収差図である。 第3実施例に係るズームレンズの構成及びズーム軌跡を示す図である。 第3実施例に係るズームレンズの諸収差図であり、(a)は広角端状態における諸収差図、(b)は中間焦点距離状態における諸収差図、(c)は望遠端状態における諸収差図である。 本実施形態に係るズームレンズを有するデジタルスチルカメラを示し、(a)は正面図であり、(b)は背面図である。 図7(a)のA−A´線に沿った断面図である。
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
S 絞り
I 像面
1 デジタルスチルカメラ(光学機器)

Claims (11)

  1. 物体側から順に並んだ、負の屈折力を有する第1レンズ群と、正の屈折力を有する第2レンズ群と、正の屈折力を有する第3レンズ群と、負の屈折力を有する第4レンズ群とにより実質的に4個のレンズ群からなり、
    前記第1レンズ群は、2枚以下で構成され、
    広角端状態から望遠端状態への変倍に際して、前記第1〜前記第4レンズ群の間隔をそれぞれ変化させるとともに、前記第4レンズ群を像面に対して固定し、
    前記第3レンズ群は、正レンズ1枚で構成され、
    前記第3レンズ群の焦点距離をf3とし、前記第4レンズ群の焦点距離をf4とし、広角端状態におけるズームレンズ全系の合成焦点距離をfwとしたとき、次式
    2.99≦f3/fw<5.0
    3.0<(−f4)/fw<10.0
    の条件を満足することを特徴とするズームレンズ。
  2. 物体側から順に並んだ、負の屈折力を有する第1レンズ群と、正の屈折力を有する第2レンズ群と、正の屈折力を有する第3レンズ群と、負の屈折力を有する第4レンズ群とにより実質的に4個のレンズ群からなり、
    前記第1レンズ群は、2枚以下で構成され、
    広角端状態から望遠端状態への変倍に際して、前記第1〜前記第4レンズ群の間隔をそれぞれ変化させるとともに、前記第4レンズ群を像面に対して固定し、前記第3レンズ群を像側へ移動し、
    前記第3レンズ群は、正レンズ1枚で構成され、
    前記第3レンズ群の焦点距離をf3とし、前記第4レンズ群の焦点距離をf4とし、広角端状態におけるズームレンズ全系の合成焦点距離をfwとしたとき、次式
    2.99≦f3/fw<5.0
    3.0<(−f4)/fw<10.0
    の条件を満足することを特徴とするズームレンズ。
  3. 前記第1レンズ群は、負レンズと正レンズとの2枚で構成されてい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2レンズ群の焦点距離をf2とし、広角端状態におけるズームレンズ全系の合成焦点距離をfwとしたとき、次式
    1.8<f2/fw<3.5
    の条件を満足することを特徴とする請求項1〜のいずれか一項に記載のズームレンズ。
  5. 前記第4レンズ群は、負レンズ1枚で構成されていることを特徴とする請求項1〜のいずれか一項に記載のズームレンズ。
  6. 前記第3レンズ群を移動させて、無限遠合焦状態から有限距離物体への合焦を行うことを特徴とする請求項1〜のいずれか一項に記載のズームレンズ。
  7. 前記第1レンズ群の焦点距離をf1とし、前記第2レンズ群の焦点距離をf2としたとき、次式
    0.8<(−f1)/f2<1.3
    の条件を満足することを特徴とする請求項1〜のいずれか一項に記載のズームレンズ。
  8. 前記第1レンズ群は、非球面を有することを特徴とする請求項1〜のいずれか一項に記載のズームレンズ。
  9. 前記第2レンズ群は、非球面を有することを特徴とする請求項1〜のいずれか一項に記載のズームレンズ。
  10. 前記第3レンズ群は、非球面を有することを特徴とする請求項1〜のいずれか一項に記載のズームレンズ。
  11. 請求項1〜10のいずれか一項に記載のズームレンズを有することを特徴とする光学機器。
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