JP5867829B2 - ズームレンズ - Google Patents
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Description
(1)2.3<(D1T−D1W)/fw<10
(2)6.6<f1/|f2|<15
を満足するズームレンズが提案されている(例えば、特許文献1参照)。
2.0<f1 /fW ≦4.8424 ・・・(1)
0.4<|f2 /fW |<1.0 ・・・・(2)
0.3<f3 /fT345≦0.8217 ・・(3)
0.6<|f4 |/fT345<5.0 ・・・(4)
0.9154≦f5 /fT345<4.0 ・・(5)
ただし、
fW は、広角端における全系の焦点距離
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
fT345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
であるズームレンズが提案されている(例えば、特許文献3参照)。
本発明は、従来のズームレンズの上述した問題点に鑑みてなされたものであって、高倍率でありながら高い結像性能を得ることができるコンパクトなズームレンズを提供することを目的とする。
広角端から望遠端への変倍において、前記第1レンズ群と第2レンズ群の間隔が増加し、前記第2レンズ群と第3レンズ群の間隔が減少し、前記第3レンズ群と第4レンズ群の間隔が変化し、前記第4レンズ群と第5レンズ群の間隔が減少するように、全てのレンズ群が物体側に移動するズームレンズであって、
前記第3レンズ群は物体側から順に正レンズ3枚と負レンズ1枚からなり、
前記第5レンズ群は、物体側から順に正の屈折力の第5Aレンズ群と、該第5Aレンズ群と空気間隔を空けて配置された負の屈折力の第5Bレンズ群とからなり、前記第5Aレンズ群は物体側から順に正レンズ、負レンズと正レンズとの接合レンズを含み、前記第5Bレンズ群は少なくとも負レンズ1枚を含み、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である。
(1)0.23<f1/ft<0.41
(2)0.03<|f2/ft|<0.06
(3)0.9<f345t/f3<1.5
f1:第1レンズ群の焦点距離
f2:第2レンズ群の焦点距離
f3:第3レンズ群の焦点距離
ft:望遠端の焦点距離
f345t:望遠端のにおける第3レンズ群から第5レンズ群までの合成焦点距離
前記本発明において、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である。
(4)0.16<R/f5<0.42
(5)0.01<D/f5<0.20
(6)0.34<f5a/f5<0.74
R:第5Aレンズ群中の最も物体側にある接合レンズの接合面の曲率半径
f5:第5レンズ群の焦点距離
D:第5Aレンズ群と第5Bレンズ群との光軸上の空気間隔
f5a:第5Aレンズ群の焦点距離
前記本発明において、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である。
(7)1.28<Z3<2.03
Z3:(第3レンズ群以降の望遠端での近軸結像倍率)/(広角端の近軸結像倍率の比)
前記本発明において、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である。
(8)6.2<|Z5|<28.2
Z:(望遠端のおける第5レンズ群の近軸結像倍率)/(広角端のおける第5レンズ群の近軸結像倍率)
高倍率ズームレンズをコンパクト化にするためには、各レンズ群の焦点距離の最適化が必須である。例えば、第1レンズ群や第2レンズ群の焦点距離を短くする等があげられる。しかし、望遠端の結像性能、特に望遠端の軸上色収差や倍率色収差が劣化してその補正が難しくなるという問題が発生する。本発明によれば、これらの収差を良好に補正し、高い結像性能を実現させることができる。
条件式(1)は、第1レンズ群の焦点距離を短くし、レンズ全長、特に望遠端での全長を短くするためのものである。また、第2レンズ群から像側へ出射する光束径を適切にしかつ絞り径を小さくすることにより、絞りユニットの大型化を避けて鏡筒外径を小さくするための条件でもある。
条件式(1)の下限値を越えて第1レンズ群の焦点距離が短くなると、第1レンズ群で発生する望遠側での球面収差が著しく大きくなる。この大きくなった球面収差を第2レンズ群以降のレンズ群で補正することは、困難である。
条件式(1)の上限値を越えると、前述のコンパクト化の目的に反する。さらに、所望とする変倍比を得るためにはレンズ移動量を大きくしなければならない。その上、鏡筒をカム筒等で構成させた場合、筒の繋ぎ部の保持構造が大型化するなどコンパクト化に対する課題が大きくなり、設計が困難になる。
条件式(2)は、第2レンズ群の適切なパワー配置の範囲を規定する条件である。例えば、画角70°以上で、変倍比10倍以上のズームレンズを、小型化・小径化で達成しようとすると、第1レンズ群および第2レンズ群のパワーバランスが重要になる。特に本発明では、広角端において強いレトロフォーカスのパワー配置にしているため、良好な収差補正を達成するためには、条件式(1)と合わせ、第2レンズ群のパワーバランスを適切に設定することが必須である。
条件式(2)の下限を下回る場合、第2レンズ群の焦点距離の絶対値が比較的大きくなり、すなわち第2レンズ群のパワーを比較的緩い値で設定することになる。この場合、変倍時の第2レンズ群の移動量が増加するため、全系の大型化や全長変化の増大を招く。この場合、また、相対的に第1レンズ群のパワーが強くなるため、特に広角端の主光線の入射高が上昇し、結果的にフィルターサイズの増大を招き、好ましくない。
条件式(2)の上限を上回る場合、第2レンズ群の焦点距離が絶対値が比較的小さくなり、すなわち第2レンズ群のパワーを比較的強い値で設定することになる。この場合、広角側の歪曲の増大、ペッツバール和の悪化による非点収差の増大、下方コマ収差の変倍による変動、望遠側の球面収差の増大等を招き、好ましくない。
条件式(3)は、第3レンズ群の焦点距離を規定するものである。全長の小型化には、第3レンズ群の焦点距離の短縮化が避けられない。しかし、コンパクトで高い結像性能の光学系を得ようとすると、第3レンズ群で発生する残存収差を適切に補正しなければならない。本発明では、第3レンズ群を、物体側から順に3枚の凸レンズと1枚の凹レンズより構成している。この構成は、特に広角端における軸外光線の下光線側のコマ収差の補正に好ましい。この構成は、さらに望遠側の球面収差補正も同時に補正できる。条件式(3)は、さらに、焦点距離を適正に与えて、収差の発生量と全長の良好なバランスを与える条件である。
条件式(3)の上限を越えて第3レンズ群の焦点距離を短くすると、第3レンズ群による収差発生を補正することが困難となる。
条件式(3)の下限を越えると、バックフォーカスが長くなりすぎ、全長のコンパクト化を図ることが困難となる。
(3’) 0.99<f345t/f3<1.33
であることが好ましい。
条件式(4)は、第5Aレンズ群の構成中、ダブレットからなる凹凸構成のレンズの接合面が、望遠端での球面収差の補正に強く関与する面となることに鑑みた条件式である。
条件式(4)の下限を超え、曲率半径が小さくなり過ぎると、凸レンズのコバ厚を製造上問題ない程度の値に確保する際、中心肉厚を増加させなければならない。その結果、軸外の最周辺光線が上がり周辺光量の確保が困難となり、好ましくない。
条件式(4)の上限を超え、曲率半径が大きくなりすぎると、第5Aレンズ群の接合面での球面収差補正能力が減り、所望の結像性能を確保することが困難となり、好ましくない。
(4’) 0.21<R/f5<0.35
である。このように限定することにより、特に望遠端の倍率色収差を良好に補正することができる。
条件式(5)は、第5Aレンズ群と第5Bレンズ群の空気間隔Dと、第5Aレンズ群の焦点距離の関係を規定して、最終レンズのレンズ径を小さくするための条件式である。
条件式(5)の下限を超えて空気間隔Dが狭くなると、第5Aレンズ群から第5Bレンズ群にかけての周辺光線を下げる効果が薄れてしまい,第5Bレンズ群の有効径が大きくなり、鏡筒サイズが大きくなり,好ましくない。
条件式(5)の上限を超えて空気間隔Dを広くすることは、第5Bレンズ群の有効径を小さくするために好ましい。しかし、軸外主光線の撮像面への入射角度が大きくなり、撮像素子の受光角度と受光効率の関係に起因する周辺減光につながり、好ましくない。
条件式(6)は、第5Aレンズ群の焦点距離と、第5レンズ群の焦点距離の関係を規定し、第5レンズ群すなわち最終レンズのレンズ径を小さくするための条件式である。
条件式(6)の下限を超えて第5Aレンズ群の焦点距離が短くなると、中間焦点距離での球面収差がアンダー側にふれ、補正が困難となり、好ましくない。
条件式(6)の上限を超えると、逆に中間焦点距離での球面収差がオーバー側に振れ、補正が困難となり、好ましくない。
条件式(7)は、第1レンズ群の径を小さくし、さらに光学系をコンパクト化するための条件式である。
本発明のズームレンズにおいては、第1レンズ群の外径すなわち前玉径は、望遠端の最短撮影距離状態で決まる。第1レンズ群の最大光線高さを低くするには、広角端から望遠端にかけての第3レンズ群以降の変倍比を大きくすることが必要となる。
条件式(7)の上限を超えて変倍比を大きくすると、第1レンズ群の外径すなわち前玉径を小さくすることができるが、絞りから前の第2レンズ群の移動量を小さくしなくてはならない。このように絞りから前の第2レンズ群の移動量を小さくすることは、第2レンズ群の焦点距離の短縮化につながり、また広角端での像面湾曲がオーバーとなり、良好な結像性能が得られなくなり、好ましくない。
条件式(7)の下限を超えて変倍比が小さくなると、第2レンズ群で変倍比を稼がなければならず、望遠端で入射瞳位置が深くなり、第1レンズ群の有効径が大きくなるため望ましくない。
条件式(8)は、望遠端のおける第5レンズ群の倍率と広角端のおける第5レンズ群の倍率の比を規定している。
条件式(8)の上限を超えて望遠端における第5レンズ群の倍率が大きくなると、第5レンズ群の移動量を大きくしなければならず、カム等のメカ部品を構成することができなくなる。
条件式(8)の下限を超えて望遠端における第5レンズ群の倍率が小さくなると、所望する変倍比を確保することができなくなる。また、第1レンズ群の外径すなわち前玉径が大きくなり、好ましくない。
NS R D Nd ABV
1 144.4427 1.3000 1.84666 23.78
2 73.3303 7.0500 1.49700 81.61
3 -352.5295 0.1500
4 60.9991 4.5000 1.77250 49.62
5 170.9549 D( 5)
6 ASPH 69.0969 1.3000 1.85135 40.10
7 ASPH 15.4637 5.5500
8 -43.8865 0.7500 1.77250 49.60
9 33.1060 0.2025
10 28.3357 4.9000 1.84666 23.78
11 -31.9256 0.7500
12 ASPH -20.4452 1.1000 1.80139 45.45
13 ASPH -1951.6514 D(13)
14 STOP 0.0000 1.0000
15 30.1405 2.3500 1.72916 54.67
16 151.6594 0.1500
17 45.5256 3.2000 1.49700 81.54
18 -61.5132 1.4382
19 ASPH 44.8466 4.1000 1.62263 58.16
20 -29.9803 0.7000 1.92286 20.88
21 -112.2565 D(21)
22 ASPH -84.8951 0.8000 1.82080 42.71
23 19.3535 2.5000 1.80809 22.76
24 40.7818 1.0000
25 0.0000 D(25)
26 35.7535 2.6000 1.49700 81.61
27 336.3732 0.1500
28 34.5263 0.9000 1.80610 33.27
29 15.7916 10.3000 1.51742 52.43
30 -24.1113 0.6000
31 ASPH -24.4080 1.3000 1.80610 40.73
32 ASPH 109.5351 0.3246
33 109.0382 2.3000 1.84666 23.78
34 -109.0382 D(34)
X(y)=(y2/R)/〔1+(1−ε・y2/R2)1/2〕+A4・y4+A6・y6+A8・y8+A10・y10
ここで、X(y)は光軸から垂直方向の高さyにおける各非球面の頂点から光軸方向に沿った距離(サグ量)、Rは基準球面の曲率半径(近軸曲率半径)、εは円錐係数、A4,A6,A8,A10は非球面係数である。
6 1.0000 -1.02722e-005 9.47619e-008 2.23938e-010 -1.30201e-012
7 1.0000 -1.22226e-005 1.42570e-008 6.69588e-010 1.54928e-011
12 1.0000 1.92359e-007 1.76312e-008 1.41900e-009 -6.82224e-012
13 1.0000 -8.40889e-006 3.95017e-008 8.51233e-010 -6.25657e-012
19 1.0000 -1.73425e-005 3.54976e-009 -2.42064e-010 1.08660e-012
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31 1.0000 7.44476e-006 -1.04046e-007 1.60233e-010 1.03331e-012
32 1.0000 1.83255e-005 -1.23544e-007 3.84014e-010 -2.20579e-013
f 28.8374 91.5081 291.2748
D( 5) 1.7385 31.7224 55.2905
D(13) 20.1018 9.8747 1.2935
D(21) 1.1457 2.0532 1.3255
D(25) 9.4727 3.4243 0.2541
D(34) 41.7770 74.3796 97.5735
NS R D Nd ABV
1 165.4170 1.3000 1.84666 23.78
2 78.2825 7.0500 1.49700 81.61
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5 137.2664 D( 5)
6 ASPH 51.6321 1.3000 1.85135 40.10
7 ASPH 16.8131 5.5500
8 -39.5877 0.7500 1.77250 49.60
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10 22.4842 4.9000 1.84666 23.78
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12 ASPH -23.7495 1.1000 1.80139 45.45
13 ASPH 76.2738 D(13)
14 STOP 0.0000 1.0000
15 30.3675 2.3500 1.72916 54.67
16 134.2288 0.1500
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22 ASPH -29.4012 0.8000 1.82080 42.71
23 28.7696 2.5000 1.80809 22.76
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25 0.0000 D(25)
26 40.7266 2.6000 1.49700 81.61
27 -358.6556 0.1500
28 40.0963 0.9000 1.80610 33.27
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30 -26.7047 8.0000
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34 -114.4711 D(34)
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12 1.0000 1.71995e-006 1.38490e-008 8.14630e-010 -3.28026e-012
13 1.0000 -5.10355e-006 2.29079e-008 6.10722e-010 -3.80168e-012
19 1.0000 -1.62110e-005 -4.26214e-009 -2.00100e-010 7.74691e-013
31 1.0000 7.00791e-006 -9.02400e-008 2.24929e-010 5.42984e-013
32 1.0000 1.65783e-005 -1.00230e-007 3.43177e-010 -3.47343e-013
f 28.6753 91.4971 291.2621
D( 5) 1.1299 30.7837 56.8477
D(13) 20.5338 10.0256 1.3308
D(21) 1.2574 2.1308 1.3318
D(25) 8.7640 2.8651 0.3620
D(34) 4.1019 74.4012 93.4081
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
Claims (4)
- 物体側から順に、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、負の屈折力の第4レンズ群、及び正の屈折力の第5レンズ群から構成され、
広角端から望遠端への変倍において、前記第1レンズ群と第2レンズ群の間隔が増加し、前記第2レンズ群と第3レンズ群の間隔が減少し、前記第3レンズ群と第4レンズ群の間隔が変化し、前記第4レンズ群と第5レンズ群の間隔が減少するように、全てレンズ群が物体側に移動するズームレンズであって、
前記第3レンズ群は物体側から順に正レンズ3枚と負レンズ1枚からなり、
前記第5レンズ群は、物体側から順に正の屈折力の第5Aレンズ群と、該第5Aレンズ群と第5レンズ群中の最大空気間隔を空けて配置された負の屈折力の第5Bレンズ群とからなり、前記第5Aレンズ群は物体側から順に正レンズ、負レンズと正レンズとの接合レンズを含み、前記第5Bレンズ群は少なくとも負レンズ1枚を含み、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。
(1)0.23<f1/ft<0.41
(2)0.03<|f2/ft|<0.06
(3)0.9<f345t/f3<1.5
f1:第1レンズ群の焦点距離
f2:第2レンズ群の焦点距離
f3:第3レンズ群の焦点距離
ft:望遠端の焦点距離
f345t:望遠端における第3レンズ群から第5レンズ群までの合成焦点距離 - 以下の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
(4)0.16<R/f5<0.42
(5)0.01<D/f5<0.20
(6)0.34<f5a/f5<0.74
R:第5Aレンズ群中の最も物体側にある接合レンズの接合面の曲率半径
f5:第5レンズ群の焦点距離
D:第5Aレンズ群と第5Bレンズ群との光軸上の空気間隔
f5a:第5Aレンズ群の焦点距離 - 以下の条件式を満足することを特徴とする請求項1記載のズームレンズ
(7)1.28<Z3<2.03
Z3:(第3レンズ群以降の望遠端での近軸結像倍率)/(広角端の近軸結像倍率) - 以下の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
(8)6.2<|Z5|<28.2
Z:(望遠端のおける第5レンズ群の倍率)/(広角端のおける第5レンズ群の倍率)
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