JP5915261B2 - 変倍光学系、光学装置、変倍光学系の製造方法 - Google Patents
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Description
そこで本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、高変倍で、高い光学性能を備えた小型の変倍光学系、光学装置、及び変倍光学系の製造方法を提供することを目的とする。
光軸に沿って物体側から順に、正の屈折力を有する第1レンズ群と、負の屈折力を有する第2レンズ群と、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、負の屈折力を有する第5レンズ群とを有し、
広角端状態から望遠端状態への変倍時に、前記第1レンズ群と前記第2レンズ群との間隔、前記第2レンズ群と前記第3レンズ群との間隔、前記第3レンズ群と前記第4レンズ群との間隔、及び前記第4レンズ群と前記第5レンズ群との間隔がそれぞれ変化し、
以下の条件式を満足することを特徴とする変倍光学系を提供する。
3.532 ≦ (−f5)/fw
0.40 < f5/f4 < 4.20
ただし、
f4:前記第4レンズ群の焦点距離
f5:前記第5レンズ群の焦点距離
fw:広角端状態における前記変倍光学系の焦点距離
また本発明は、
光軸に沿って物体側から順に、正の屈折力を有する第1レンズ群と、負の屈折力を有する第2レンズ群と、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、負の屈折力を有する第5レンズ群とを有し、
広角端状態から望遠端状態への変倍時に、前記第1レンズ群と前記第2レンズ群との間隔、前記第2レンズ群と前記第3レンズ群との間隔、前記第3レンズ群と前記第4レンズ
群との間隔、及び前記第4レンズ群と前記第5レンズ群との間隔がそれぞれ変化し、
以下の条件式を満足することを特徴とする変倍光学系を提供する。
3.532 ≦ (−f5)/fw
0.88 < (−f5)/f3 < 8.20
ただし、
f3:前記第3レンズ群の焦点距離
f5:前記第5レンズ群の焦点距離
fw:広角端状態における前記変倍光学系の焦点距離
また本発明は、
光軸に沿って物体側から順に、正の屈折力を有する第1レンズ群と、負の屈折力を有する第2レンズ群と、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、負の屈折力を有する第5レンズ群とを有し、
広角端状態から望遠端状態への変倍時に、前記第1レンズ群と前記第2レンズ群との間隔、前記第2レンズ群と前記第3レンズ群との間隔、前記第3レンズ群と前記第4レンズ
群との間隔、及び前記第4レンズ群と前記第5レンズ群との間隔がそれぞれ変化し、
以下の条件式を満足することを特徴とする変倍光学系を提供する。
3.532 ≦ (−f5)/fw
0.066 < R5/f5 < 0.600
ただし、
f5:前記第5レンズ群の焦点距離
fw:広角端状態における前記変倍光学系の焦点距離
R5:前記第5レンズ群中の物体側に凹形状で曲率半径の絶対値の最も小さいレンズ面の曲率半径
また本発明は、
光軸に沿って物体側から順に、正の屈折力を有する第1レンズ群と、負の屈折力を有する第2レンズ群と、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、負の屈折力を有する第5レンズ群とを有し、
広角端状態から望遠端状態への変倍時に、前記第1レンズ群と前記第2レンズ群との間隔、前記第2レンズ群と前記第3レンズ群との間隔、前記第3レンズ群と前記第4レンズ群との間隔、及び前記第4レンズ群と前記第5レンズ群との間隔がそれぞれ変化し、
以下の条件式を満足することを特徴とする変倍光学系を提供する。
0.066 < R5/f5 ≦ 0.158
ただし、
f5:前記第5レンズ群の焦点距離
R5:前記第5レンズ群中の物体側に凹形状で曲率半径の絶対値の最も小さいレンズ面の曲率半径
前記変倍光学系を有することを特徴とする光学装置を提供する。
また本発明は、
変倍光学系の製造方法において、
光軸に沿って物体側から順に、正の屈折力を有する第1レンズ群と、負の屈折力を有する第2レンズ群と、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、負の屈折力を有する第5レンズ群とを有するようにし、
広角端状態から望遠端状態への変倍時に、前記第1レンズ群と前記第2レンズ群との間隔、前記第2レンズ群と前記第3レンズ群との間隔、前記第3レンズ群と前記第4レンズ群との間隔、及び前記第4レンズ群と前記第5レンズ群との間隔がそれぞれ変化するようにし、
前記変倍光学系が以下の条件式を満足するようにすることを特徴とする変倍光学系の製造方法を提供する。
3.532 ≦ (−f5)/fw
0.40 < f5/f4 < 4.20
ただし、
f4:前記第4レンズ群の焦点距離
f5:前記第5レンズ群の焦点距離
fw:広角端状態における前記変倍光学系の焦点距離
本願の変倍光学系は、光軸に沿って物体側から順に、正の屈折力を有する第1レンズ群と、負の屈折力を有する第2レンズ群と、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、負の屈折力を有する第5レンズ群とを有し、広角端状態から望遠端状態への変倍時に、前記第1レンズ群と前記第2レンズ群との間隔、前記第2レンズ群と前記第3レンズ群との間隔、前記第3レンズ群と前記第4レンズ群との間隔、及び前記第4レンズ群と前記第5レンズ群との間隔がそれぞれ変化することを特徴とする。
また本願の変倍光学系は、上記のように第5レンズ群を負レンズ群とすることにより、変倍光学系の主点位置を物体側に配置し、広角端状態から望遠端状態までの変倍領域全体において変倍光学系の全長の短縮化を図ることができる。またこれに加えて、周辺光束の光軸に対する距離を小さく抑え、第5レンズ群を小径化することができる。もし、第5レンズ群を正レンズ群とすれば、変倍光学系の全長や第5レンズ群の径を同一として考えたとき、第5レンズ群を負レンズ群とした場合に比べて各レンズ群の屈折力が増大してしまう。このため、広角端状態から望遠端状態への変倍時の球面収差の変動や非点収差の変動を抑えることが困難になってしまう。
以上より、高変倍で、高い光学性能を備えた小型の変倍光学系を実現することができる。
(1) 1.80 < (−f5)/fw
ただし、
f5:前記第5レンズ群の焦点距離
fw:広角端状態における前記変倍光学系の焦点距離
本願の変倍光学系の条件式(1)の対応値が下限値を下回ると、第5レンズ群の焦点距離が小さくなり過ぎる。このため、変倍に伴う歪曲収差の変動や非点収差の変動を抑えることが困難になり、高い光学性能を実現することができなくなってしまう。なお、本願の効果をより確実にするために、条件式(1)の下限値を2.40とすることが好ましい。
ここで、より好ましくは、条件式(1)の上限値を10.0とすることが好ましい。本願の変倍光学系の条件式(1)の対応値がこの上限値を下回ることで、変倍に伴う歪曲収差の変動や非点収差の変動を第5レンズ群によって抑えることができ、高い光学性能を実現することができる。なお、本願の効果をより確実にするために、条件式(1)の上限値を8.50とすることが好ましい。
(2) 0.40 < f5/f4 < 4.20
ただし、
f4:前記第4レンズ群の焦点距離
f5:前記第5レンズ群の焦点距離
本願の変倍光学系の条件式(2)の対応値が下限値を下回ると、第5レンズ群の焦点距離が第4レンズ群の焦点距離に対して小さくなり過ぎる。このため、変倍に伴う歪曲収差の変動や非点収差の変動を抑えることが困難になり、高い光学性能を実現することができなくなってしまう。なお、本願の効果をより確実にするために、条件式(2)の下限値を0.52とすることが好ましい。また、本願の効果をより確実にするために、条件式(2)の下限値を0.66とすることがより好ましい。
一方、本願の変倍光学系の条件式(2)の対応値が上限値を上回ると、第4レンズ群の焦点距離が相対的に小さくなる。このため、第4レンズ群で発生する非点収差の変動を抑えることが困難になり、高い光学性能を実現することができなくなってしまう。なお、本願の効果をより確実にするために、条件式(2)の上限値を2.80とすることが好ましい。また、本願の効果をより確実にするために、条件式(2)の上限値を1.60とすることがより好ましい。
(3) 0.88 < (−f5)/f3 < 8.20
ただし、
f3:前記第3レンズ群の焦点距離
f5:前記第5レンズ群の焦点距離
本願の変倍光学系の条件式(3)の対応値が下限値を下回ると、第5レンズ群の焦点距離が第3レンズ群の焦点距離に対して小さくなり過ぎる。このため、変倍に伴う歪曲収差の変動や非点収差の変動を抑えることが困難になり、高い光学性能を実現することができなくなってしまう。なお、本願の効果をより確実にするために、条件式(3)の下限値を1.20とすることが好ましい。また、本願の効果をより確実にするために、条件式(3)の下限値を1.46とすることがより好ましい。
一方、本願の変倍光学系の条件式(3)の対応値が上限値を上回ると、第3レンズ群の焦点距離が相対的に小さくなる。このため、第3レンズ群で発生する球面収差の変動やコマ収差の変動を抑えることが困難になり、高い光学性能を実現することができなくなってしまう。なお、本願の効果をより確実にするために、条件式(3)の上限値を7.50とすることが好ましい。また、本願の効果をより確実にするために、条件式(3)の上限値を5.80とすることがより好ましい。
(4) 0.066 < R5/f5 < 0.600
ただし、
f5:前記第5レンズ群の焦点距離
R5:前記第5レンズ群中の物体側に凹形状で曲率半径の絶対値の最も小さいレンズ面の曲率半径
本願の変倍光学系の条件式(4)の対応値が下限値を下回ると、変倍に伴う非点収差の変動を抑えることが困難になり、高い光学性能を実現することができなくなってしまう。なお、本願の効果をより確実にするために、条件式(4)の下限値を0.087とすることが好ましい。また、本願の効果をより確実にするために、条件式(4)の下限値を0.098とすることがより好ましい。
一方、本願の変倍光学系の条件式(4)の対応値が上限値を上回ると、第3レンズ群から第4レンズ群で発生するコマ収差の変動や非点収差の変動を第5レンズ群で抑えることが困難になり、高い光学性能を実現することができなくなってしまう。なお、本願の効果をより確実にするために、条件式(4)の上限値を0.490とすることが好ましい。また、本願の効果をより確実にするために、条件式(4)の上限値を0.350とすることがより好ましい。
また本願の変倍光学系は、広角端状態から望遠端状態への変倍時に、前記第3レンズ群と前記第4レンズ群との間隔が、広角端状態から中間焦点距離状態まで増加し、中間焦点距離状態から望遠端状態まで減少することが望ましい。この構成により、本願の変倍光学系は、広角端状態から望遠端状態への変倍時に、第3レンズ群から第4レンズ群で発生する非点収差の変動を抑えることができ、高い光学性能を実現することができる。
また本願の変倍光学系は、広角端状態から望遠端状態への変倍時に、前記第4レンズ群と前記第5レンズ群との間隔が、広角端状態から中間焦点距離状態まで減少し、中間焦点距離状態から望遠端状態まで増加することが望ましい。この構成により、本願の変倍光学系は、広角端状態から望遠端状態への変倍時に、第4レンズ群から第5レンズ群で発生する非点収差の変動を抑えることができ、高い光学性能を実現することができる。
また本願の変倍光学系は、広角端状態から望遠端状態への変倍時に、前記第1レンズ群と前記第2レンズ群との間隔が増加し、前記第2レンズ群と前記第3レンズ群との間隔が減少することが望ましい。この構成により、本願の変倍光学系は各レンズ群で発生する球面収差や非点収差を抑え、広角端状態から望遠端状態への変倍時の球面収差の変動や非点収差の変動を抑えることができる。
また本願の変倍光学系は、前記第5レンズ群が非球面を有することが望ましい。この構成により、本願の変倍光学系は第5レンズ群で発生するコマ収差や非点収差を抑えることができ、高い光学性能を実現することができる。
また本願の変倍光学系は、前記非球面が前記第5レンズ群中の最も物体側のレンズ面に設けられていることが望ましい。この構成により、本願の変倍光学系は第5レンズ群で発生するコマ収差や非点収差を効率的に抑えることができ、高い光学性能を実現することができる。
また本願の変倍光学系は、広角端状態から望遠端状態への変倍時に、前記開口絞りが前記第3レンズ群と一体で移動することが望ましい。この構成により、本願の変倍光学系は広角端状態から望遠端状態への変倍時の軸外収差、特に非点収差の変動を抑えることができる。
本願の光学装置は、上述した構成の変倍光学系を有することを特徴とする。これにより、高変倍で、高い光学性能を備えた小型の光学装置を実現することができる。
(第1実施例)
図1は、本願の第1実施例に係る変倍光学系の広角端状態、第1中間焦点距離状態、第2中間焦点距離状態、及び望遠端状態における断面図である。なお、図1において、Wは広角端状態、M1は第1中間焦点距離状態、M2は第2中間焦点距離状態、Tは望遠端状態をそれぞれ示しており、後述する各実施例の断面図においても同様である。
本実施例に係る変倍光学系は、光軸に沿って物体側から順に、正の屈折力を有する第1レンズ群G1と、負の屈折力を有する第2レンズ群G2と、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、負の屈折力を有する第5レンズ群G5とから構成されている。
第1レンズ群G1は、光軸に沿って物体側から順に、物体側に凸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との接合レンズと、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL13とから構成されている。
第3レンズ群G3は、光軸に沿って物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL31と両凸形状の正レンズL32との接合レンズと、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL33と、両凸形状の正レンズL34と物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズL35との接合レンズとから構成されている。なお、第3レンズ群G3の物体側の近傍には開口絞りSが備えられている。
第5レンズ群G5は、光軸に沿って物体側から順に、両凸形状の正レンズL51と物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズL52との接合レンズのみで構成されている。なお、第5レンズ群G5中の物体側に凹形状で曲率半径の絶対値の最も小さいレンズ面は、正レンズL51と負メニスカスレンズL52との接合面である。また、第5レンズ群G5中の最も物体側に位置する正レンズL51は、物体側のレンズ面を非球面形状としたガラスモールド非球面レンズである。
表1において、fは焦点距離、Bfはバックフォーカスを示す。
[面データ]において、面番号は物体側から数えたレンズ面の順番、rはレンズ面の曲率半径、dはレンズ面の間隔、ndはd線(波長λ=587.6nm)に対する屈折率、νdはd線(波長λ=587.6nm)に対するアッベ数をそれぞれ示している。また、物面は物体面、可変は可変の面間隔、絞りSは開口絞りS、像面は像面Iをそれぞれ示している。なお、曲率半径rの欄の∞は平面を示しており、屈折率ndの欄において空気の屈折率1.000000は記載を省略している。また、非球面には面番号に*を付して曲率半径rの欄には近軸曲率半径を示している。
x=(h2/r)/[1+{1−κ(h/r)2}1/2]
+A4h4+A6h6+A8h8+A10h10
ここで、hを光軸に垂直な方向の高さ、xを非球面の頂点の接平面から当該非球面までの高さhにおける光軸方向に沿った距離(サグ量)、κを円錐定数、A4,A6,A8,A10を非球面係数、rを基準球面の曲率半径(近軸曲率半径)とする。なお、「E−n」(n:整数)は「×10−n」を示し、例えば「1.234E-05」は「1.234×10−5」を示す。
ここで、表1に掲載されている焦点距離fや曲率半径r、及びその他長さの単位は一般に「mm」が使われる。しかしながら光学系は、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ため、これに限られるものではない。
なお、以上に述べた表1の符号は、後述する各実施例の表においても同様に用いるものとする。
[面データ]
面番号 r d nd νd
物面 ∞
1 101.7859 1.4000 1.950000 29.37
2 32.5483 6.8500 1.497820 82.52
3 507.0890 0.1000
4 37.3347 4.8500 1.882997 40.76
5 300.9596 可変
6 78.3556 1.0000 1.806100 40.74
*7 8.1498 6.1500
8 -15.0638 1.0000 1.882997 40.76
9 -111.9446 0.1500
10 40.1532 3.6000 1.808090 22.79
11 -17.3545 0.6000
12 -13.7038 1.0000 1.902650 35.70
13 -22.0248 可変
14(絞りS) ∞ 1.5000
15 29.5784 1.0000 2.000690 25.45
16 18.6363 2.8000 1.516800 64.10
17 -55.7763 2.0000
18 24.2391 2.1500 1.516800 64.10
19 858.3278 0.1000
20 17.6507 4.1000 1.497820 82.52
21 -15.2742 1.9000 1.950000 29.37
22 -23.3096 可変
*23 -14.7112 1.3500 1.806100 40.74
24 31.5094 2.3000 1.808090 22.79
25 -28.7594 可変
*26 32.3594 5.3000 1.516120 63.84
27 -5.7380 1.9000 1.902650 35.70
28 -44.3875 Bf
像面 ∞
[非球面データ]
第7面
κ 0.8091
A4 -2.81470E-05
A6 -5.35060E-07
A8 1.15520E-08
A10 -2.20190E-10
第23面
κ -4.9782
A4 -5.87340E-05
A6 1.19560E-06
A8 -1.77790E-08
A10 9.84750E-11
第26面
κ 20.0000
A4 -8.22840E-05
A6 4.90020E-06
A8 -8.03990E-08
A10 6.79360E-09
[各種データ]
変倍比 9.42
W T
f 10.30 〜 97.00
FNO 4.11 〜 5.87
ω 39.54 〜 4.59°
Y 7.97 〜 7.97
TL 100.65 〜 133.98
W M1 M2 T
f 10.30000 35.00000 60.00000 97.00000
ω 39.58845 12.47589 7.34848 4.58728
FNO 4.10582 5.89080 5.89975 5.86696
φ 8.80 8.80 9.20 11.60
d5 1.80000 19.37763 32.00000 35.69237
d13 26.66538 7.08688 5.31318 2.20000
d22 2.21304 4.15113 3.20959 2.20000
d25 3.82473 1.88667 2.82824 3.83771
Bf 13.04939 24.70184 26.64686 36.95330
[レンズ群データ]
群 始面 f
1 1 63.72998
2 6 -11.45481
3 15 14.77721
4 23 -42.51000
5 26 -36.37957
[条件式対応値]
(1) (−f5)/fw = 3.532
(2) f5/f4 = 0.856
(3) (−f5)/f3 = 2.462
(4) R5/f5 = 0.158
図3(a)、及び図3(b)はそれぞれ、本願の第1実施例に係る変倍光学系の第2中間焦点距離状態、及び望遠端状態における無限遠物体合焦時の諸収差図である。
各収差図において、FNOはFナンバー、Aは光線入射角(単位は「度」)をそれぞれ示す。dはd線(波長λ=587.6nm)、gはg線(波長λ=435.8nm)における収差をそれぞれ示す。なお、d、gの記載のない歪曲収差図についてはd線における収差を示している。非点収差図において、実線はサジタル像面、破線はメリディオナル像面をそれぞれ示す。なお、後述する各実施例の収差図においても、本実施例と同様の符号を用いる。
各収差図より、本実施例に係る変倍光学系は、広角端状態から望遠端状態にわたって諸収差を良好に補正し高い光学性能を有していることがわかる。
図4は、本願の第2実施例に係る変倍光学系の広角端状態、第1中間焦点距離状態、第2中間焦点距離状態、及び望遠端状態における断面図である。
本実施例に係る変倍光学系は、光軸に沿って物体側から順に、正の屈折力を有する第1レンズ群G1と、負の屈折力を有する第2レンズ群G2と、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、負の屈折力を有する第5レンズ群G5とから構成されている。
第1レンズ群G1は、光軸に沿って物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL11と両凸形状の正レンズL12との接合レンズと、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL13とから構成されている。
第3レンズ群G3は、光軸に沿って物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL31と両凸形状の正レンズL32との接合レンズと、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL33と、両凸形状の正レンズL34と物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズL35との接合レンズとから構成されている。なお、第3レンズ群G3の物体側の近傍には開口絞りSが備えられている。
第5レンズ群G5は、光軸に沿って物体側から順に、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL51と、両凸形状の正レンズL52と物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズL53との接合レンズとから構成されている。なお、第5レンズ群G5中の物体側に凹形状で曲率半径の絶対値の最も小さいレンズ面は、正レンズL52と負メニスカスレンズL53との接合面である。また、第5レンズ群G5中の最も物体側に位置する正メニスカスレンズL51は、物体側のレンズ面を非球面形状としたガラスモールド非球面レンズである。
以下の表2に、本実施例に係る変倍光学系の諸元の値を掲げる。
[面データ]
面番号 r d nd νd
物面 ∞
1 149.4765 1.4000 1.950000 29.37
2 38.6411 6.6000 1.497820 82.57
3 -351.6316 0.1000
4 41.7750 4.6000 1.883000 40.66
5 328.2384 可変
6 72.4891 1.0000 1.806100 40.97
*7 7.7391 5.8500
8 -13.9505 1.0000 1.883000 40.66
9 -103.9877 0.1000
10 40.8028 3.4000 1.808090 22.74
11 -18.8169 0.6000
12 -13.4665 1.0000 1.883000 40.66
13 -18.2363 可変
14(絞りS) ∞ 1.4000
15 28.0065 1.5000 2.000690 25.46
16 17.4484 2.9000 1.497820 82.57
17 -29.2004 2.0000
18 28.1447 1.6000 1.795040 28.69
19 53.0274 0.1000
20 27.5255 4.2000 1.497820 82.57
21 -13.9702 2.1800 2.000690 25.46
22 -20.5898 可変
*23 -13.2794 1.0000 1.806100 40.97
24 24.2300 3.5000 1.728250 28.38
25 -18.1038 可変
*26 47.8180 1.6500 1.583130 59.42
27 100.8528 0.2000
28 38.0626 3.8000 1.516800 63.88
29 -8.1478 1.0000 1.954000 33.46
30 -52.2418 Bf
像面 ∞
[非球面データ]
第7面
κ 0.9456
A4 -7.24873E-05
A6 -1.38772E-06
A8 3.49795E-08
A10 -9.90184E-10
第23面
κ -5.0310
A4 -2.13400E-04
A6 3.25281E-06
A8 -4.07563E-08
A10 2.36604E-10
第26面
κ -15.0179
A4 1.31767E-05
A6 1.09725E-06
A8 -1.09512E-08
A10 4.81750E-10
[各種データ]
変倍比 9.42
W T
f 10.30 〜 97.00
FNO 4.13 〜 5.79
ω 39.34 〜 4.54°
Y 7.97 〜 7.97
TL 104.60 〜 137.98
W M1 M2 T
f 10.30000 20.00000 50.00000 97.00000
ω 39.34094 21.01370 8.74331 4.54414
FNO 4.12898 4.96138 5.51068 5.79408
φ 9.00 9.00 9.50 9.80
d5 2.00000 11.66890 30.95696 41.68937
d13 26.10451 13.02302 4.99096 2.00000
d22 2.34607 4.05509 5.18708 2.50149
d25 7.92894 6.21994 5.08793 7.77351
Bf 13.54976 19.90197 26.27832 31.33645
[レンズ群データ]
群 始面 f
1 1 66.37666
2 6 -11.22172
3 15 16.67848
4 23 -58.03866
5 26 -77.03015
[条件式対応値]
(1) (−f5)/fw = 7.479
(2) f5/f4 = 1.327
(3) (−f5)/f3 = 4.619
(4) R5/f5 = 0.106
図6(a)、及び図6(b)はそれぞれ、本願の第2実施例に係る変倍光学系の第2中間焦点距離状態、及び望遠端状態における無限遠物体合焦時の諸収差図である。
各収差図より、本実施例に係る変倍光学系は、広角端状態から望遠端状態にわたって諸収差を良好に補正し高い光学性能を有していることがわかる。
図7は、本願の第3実施例に係る変倍光学系の広角端状態、第1中間焦点距離状態、第2中間焦点距離状態、及び望遠端状態における断面図である。
本実施例に係る変倍光学系は、光軸に沿って物体側から順に、正の屈折力を有する第1レンズ群G1と、負の屈折力を有する第2レンズ群G2と、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、負の屈折力を有する第5レンズ群G5と、正の屈折力を有する第6レンズ群G6とから構成されている。
第1レンズ群G1は、光軸に沿って物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL11と両凸形状の正レンズL12との接合レンズと、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL13とから構成されている。
第3レンズ群G3は、光軸に沿って物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL31と両凸形状の正レンズL32との接合レンズと、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL33と、両凸形状の正レンズL34と物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズL35との接合レンズとから構成されている。なお、第3レンズ群G3中の正レンズL32と正メニスカスレンズL33との間には開口絞りSが備えられている。
第5レンズ群G5は、光軸に沿って物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL51と、両凸形状の正レンズL52と物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズL53との接合レンズとから構成されている。なお、第5レンズ群G5中の物体側に凹形状で曲率半径の絶対値の最も小さいレンズ面は、正レンズL52と負メニスカスレンズL53との接合面である。また、第5レンズ群G5中の最も物体側に位置する負メニスカスレンズL51は、物体側のレンズ面を非球面形状としたガラスモールド非球面レンズである。
第6レンズ群G6は、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL61のみで構成されている。
以下の表3に、本実施例に係る変倍光学系の諸元の値を掲げる。
[面データ]
面番号 r d nd νd
物面 ∞
1 154.5301 1.4000 1.950000 29.37
2 39.8607 7.2500 1.497820 82.57
3 -283.4227 0.1000
4 43.5964 4.8500 1.883000 40.66
5 446.9311 可変
6 96.1250 1.0000 1.806100 40.97
*7 8.1961 6.1500
8 -14.4871 1.0000 1.883000 40.66
9 -97.9643 0.1000
10 44.3150 3.6500 1.808090 22.74
11 -17.2518 0.8000
12 -14.4809 1.0000 1.883000 40.66
13 -24.0963 可変
14 30.1004 1.4000 1.950000 29.37
15 18.1656 2.8500 1.497820 82.57
16 -30.1820 1.0000
17(絞りS) ∞ 1.0000
18 21.4294 1.5000 1.806100 40.97
19 61.8962 1.0500
20 32.7220 2.5500 1.497820 82.57
21 -17.3215 1.0000 2.000690 25.46
22 -26.1872 可変
*23 -11.1837 1.0000 1.806100 40.73
24 20.9851 3.4000 1.647690 33.72
25 -11.9280 可変
*26 31.4353 1.0000 1.806100 40.73
27 10.4731 1.0000
28 10.6935 5.2000 1.575010 41.51
29 -8.0000 1.0000 1.950000 29.37
30 -43.9250 可変
31 78.8127 1.4000 1.808090 22.74
32 130.1997 Bf
像面 ∞
[非球面データ]
第7面
κ 1.0193
A4 -7.25972E-05
A6 -2.01927E-06
A8 5.23101E-08
A10 -1.09165E-09
第23面
κ -3.3364
A4 -2.63114E-04
A6 2.76766E-06
A8 -3.39467E-08
A10 6.49727E-11
第26面
κ 1.5816
A4 -1.52827E-05
A6 7.21136E-07
A8 -2.56336E-09
A10 4.03092E-10
[各種データ]
変倍比 9.42
W T
f 10.30 〜 97.00
FNO 3.63 〜 5.80
ω 39.36 〜 4.56°
Y 7.97 〜 7.97
TL 104.89 〜 139.98
W M1 M2 T
f 10.30000 20.00000 50.00000 97.00000
ω 39.35588 21.00824 8.74248 4.55748
FNO 3.63391 4.50179 5.47868 5.80104
φ 10.60 10.60 10.60 10.60
d5 2.00000 12.01131 29.94199 40.54244
d13 26.77743 14.69932 6.72364 3.40000
d22 2.66702 3.74847 4.51403 2.66188
d25 4.74793 3.66651 2.90094 4.75306
d30 1.50000 1.80000 2.40000 4.50000
Bf 13.54939 20.44615 27.99896 30.47600
[レンズ群データ]
群 始面 f
1 1 64.96294
2 6 -10.79650
3 14 15.45800
4 23 -68.94014
5 26 -50.62258
6 31 244.13912
[条件式対応値]
(1) (−f5)/fw = 4.915
(2) f5/f4 = 0.734
(3) (−f5)/f3 = 3.275
(4) R5/f5 = 0.158
図9(a)、及び図9(b)はそれぞれ、本願の第3実施例に係る変倍光学系の第2中間焦点距離状態、及び望遠端状態における無限遠物体合焦時の諸収差図である。
各収差図より、本実施例に係る変倍光学系は、広角端状態から望遠端状態にわたって諸収差を良好に補正し高い光学性能を有していることがわかる。
以下の内容は、本願の変倍光学系の光学性能を損なわない範囲で適宜採用することが可能である。
本願の変倍光学系の数値実施例として5群や6群構成のものを示したが、本願はこれに限られず、その他の群構成(例えば、7群等)の変倍光学系を構成することもできる。具体的には、本願の変倍光学系の最も物体側や最も像側にレンズ又はレンズ群を追加した構成でも構わない。なお、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つのレンズを有する部分をいう。
また、本願の変倍光学系において、いずれかのレンズ群全体又はその一部を、防振レンズ群として光軸に垂直な成分を含むように移動させ、又は光軸を含む面内方向へ回転移動(揺動)させることで、手ブレ等によって生じる像ブレを補正する構成とすることもできる。特に、本願の変倍光学系では第3レンズ群の少なくとも一部を防振レンズ群とすることが好ましい。
また、本願の変倍光学系を構成するレンズのレンズ面に、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。これにより、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ことができる。
また、本願の変倍光学系は、変倍比が3〜20倍程度である。
図10は、本願の変倍光学系を備えたカメラの構成を示す図である。
本カメラ1は、撮影レンズ2として上記第1実施例に係る変倍光学系を備えたデジタル一眼レフカメラである。
本カメラ1において、不図示の物体(被写体)からの光は、撮影レンズ2で集光されて、クイックリターンミラー3を介して焦点板4に結像される。そして焦点板4に結像されたこの光は、ペンタプリズム5中で複数回反射されて接眼レンズ6へ導かれる。これにより撮影者は、被写体像を接眼レンズ6を介して正立像として観察することができる。
ここで、本カメラ1に撮影レンズ2として搭載した上記第1実施例に係る変倍光学系は、上述のように小型、高変倍で、高い光学性能を備えている。これにより本カメラ1は、小型化及び高変倍化を図りながら、高い光学性能を実現することができる。なお、上記第2、第3実施例に係る変倍光学系を撮影レンズ2として搭載したカメラを構成しても、上記カメラ1と同様の効果を奏することができる。また、クイックリターンミラー3を有しない構成のカメラに上記各実施例に係る変倍光学系を搭載した場合でも、上記カメラ1と同様の効果を奏することができる。
図17に示す本願の変倍光学系の製造方法は、以下のステップS1、S2を含むものである。
ステップS1:光軸に沿って物体側から順に、正の屈折力を有する第1レンズ群と、負の屈折力を有する第2レンズ群と、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、負の屈折力を有する第5レンズ群とを有するようにする。
ステップS2:公知の移動機構を設ける等することで、広角端状態から望遠端状態への変倍時に、前記第1レンズ群と前記第2レンズ群との間隔、前記第2レンズ群と前記第3レンズ群との間隔、前記第3レンズ群と前記第4レンズ群との間隔、及び前記第4レンズ群と前記第5レンズ群との間隔がそれぞれ変化するようにする。
斯かる本願のズームレンズの製造方法によれば、高変倍で、高い光学性能を備えた小型の変倍光学系を製造することができる。
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
G6 第6レンズ群
S 開口絞り
I 像面
W 広角端状態
M1 第1中間焦点距離状態
M2 第2中間焦点距離状態
T 望遠端状態
Claims (18)
- 光軸に沿って物体側から順に、正の屈折力を有する第1レンズ群と、負の屈折力を有する第2レンズ群と、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、負の屈折力を有する第5レンズ群とを有し、
広角端状態から望遠端状態への変倍時に、前記第1レンズ群と前記第2レンズ群との間隔、前記第2レンズ群と前記第3レンズ群との間隔、前記第3レンズ群と前記第4レンズ群との間隔、及び前記第4レンズ群と前記第5レンズ群との間隔がそれぞれ変化し、
以下の条件式を満足することを特徴とする変倍光学系。
3.532 ≦ (−f5)/fw
0.40 < f5/f4 < 4.20
ただし、
f4:前記第4レンズ群の焦点距離
f5:前記第5レンズ群の焦点距離
fw:広角端状態における前記変倍光学系の焦点距離 - 光軸に沿って物体側から順に、正の屈折力を有する第1レンズ群と、負の屈折力を有する第2レンズ群と、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、負の屈折力を有する第5レンズ群とを有し、
広角端状態から望遠端状態への変倍時に、前記第1レンズ群と前記第2レンズ群との間隔、前記第2レンズ群と前記第3レンズ群との間隔、前記第3レンズ群と前記第4レンズ
群との間隔、及び前記第4レンズ群と前記第5レンズ群との間隔がそれぞれ変化し、
以下の条件式を満足することを特徴とする変倍光学系。
3.532 ≦ (−f5)/fw
0.88 < (−f5)/f3 < 8.20
ただし、
f3:前記第3レンズ群の焦点距離
f5:前記第5レンズ群の焦点距離
fw:広角端状態における前記変倍光学系の焦点距離 - 光軸に沿って物体側から順に、正の屈折力を有する第1レンズ群と、負の屈折力を有する第2レンズ群と、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、負の屈折力を有する第5レンズ群とを有し、
広角端状態から望遠端状態への変倍時に、前記第1レンズ群と前記第2レンズ群との間隔、前記第2レンズ群と前記第3レンズ群との間隔、前記第3レンズ群と前記第4レンズ
群との間隔、及び前記第4レンズ群と前記第5レンズ群との間隔がそれぞれ変化し、
以下の条件式を満足することを特徴とする変倍光学系。
3.532 ≦ (−f5)/fw
0.066 < R5/f5 < 0.600
ただし、
f5:前記第5レンズ群の焦点距離
fw:広角端状態における前記変倍光学系の焦点距離
R5:前記第5レンズ群中の物体側に凹形状で曲率半径の絶対値の最も小さいレンズ面の曲率半径 - 光軸に沿って物体側から順に、正の屈折力を有する第1レンズ群と、負の屈折力を有する第2レンズ群と、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、負の屈折力を有する第5レンズ群とを有し、
広角端状態から望遠端状態への変倍時に、前記第1レンズ群と前記第2レンズ群との間隔、前記第2レンズ群と前記第3レンズ群との間隔、前記第3レンズ群と前記第4レンズ群との間隔、及び前記第4レンズ群と前記第5レンズ群との間隔がそれぞれ変化し、
以下の条件式を満足することを特徴とする変倍光学系。
0.066 < R5/f5 ≦ 0.158
ただし、
f5:前記第5レンズ群の焦点距離
R5:前記第5レンズ群中の物体側に凹形状で曲率半径の絶対値の最も小さいレンズ面の曲率半径 - 以下の条件式を満足することを特徴とする請求項4に記載の変倍光学系。
1.80 < (−f5)/fw
ただし、
f5:前記第5レンズ群の焦点距離
fw:広角端状態における前記変倍光学系の焦点距離 - 以下の条件式を満足することを特徴とする請求項2から請求項4のいずれか一項に記載の変倍光学系。
0.40 < f5/f4 < 4.20
ただし、
f4:前記第4レンズ群の焦点距離
f5:前記第5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3又は請求項4に記載の変倍光学系。
0.88 < (−f5)/f3 < 8.20
ただし、
f3:前記第3レンズ群の焦点距離
f5:前記第5レンズ群の焦点距離 - 前記第5レンズ群が接合レンズを有し、
前記第5レンズ群中の物体側に凹形状で曲率半径の絶対値の最も小さい前記レンズ面は、前記接合レンズの接合面であることを特徴とする請求項3又は請求項4に記載の変倍光学系。 - 広角端状態から望遠端状態への変倍時に、前記第3レンズ群と前記第4レンズ群との間隔が、広角端状態から中間焦点距離状態まで増加し、中間焦点距離状態から望遠端状態まで減少することを特徴とする請求項1から請求項8のいずれか一項に記載の変倍光学系。
- 広角端状態から望遠端状態への変倍時に、前記第4レンズ群と前記第5レンズ群との間隔が、広角端状態から中間焦点距離状態まで減少し、中間焦点距離状態から望遠端状態まで増加することを特徴とする請求項1から請求項9のいずれか一項に記載の変倍光学系。
- 広角端状態から望遠端状態への変倍時に、前記第3レンズ群と前記第5レンズ群が一体で移動することを特徴とする請求項1から請求項10のいずれか一項に記載の変倍光学系。
- 広角端状態から望遠端状態への変倍時に、前記第1レンズ群と前記第2レンズ群との間隔が増加し、前記第2レンズ群と前記第3レンズ群との間隔が減少することを特徴とする請求項1から請求項11のいずれか一項に記載の変倍光学系。
- 前記第5レンズ群が非球面を有することを特徴とする請求項1から請求項12のいずれか一項に記載の変倍光学系。
- 前記非球面が前記第5レンズ群中の最も物体側のレンズ面に設けられていることを特徴とする請求項13に記載の変倍光学系。
- 前記第3レンズ群の中又は近傍に開口絞りを有することを特徴とする請求項1から請求項14のいずれか一項に記載の変倍光学系。
- 広角端状態から望遠端状態への変倍時に、前記開口絞りが前記第3レンズ群と一体で移動することを特徴とする請求項15に記載の変倍光学系。
- 請求項1から請求項16のいずれか一項に記載の変倍光学系を有することを特徴とする光学装置。
- 変倍光学系の製造方法において、
光軸に沿って物体側から順に、正の屈折力を有する第1レンズ群と、負の屈折力を有する第2レンズ群と、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、負の屈折力を有する第5レンズ群とを有するようにし、
広角端状態から望遠端状態への変倍時に、前記第1レンズ群と前記第2レンズ群との間隔、前記第2レンズ群と前記第3レンズ群との間隔、前記第3レンズ群と前記第4レンズ群との間隔、及び前記第4レンズ群と前記第5レンズ群との間隔がそれぞれ変化するようにし、
前記変倍光学系が以下の条件式を満足するようにすることを特徴とする変倍光学系の製造方法。
3.532 ≦ (−f5)/fw
0.40 < f5/f4 < 4.20
ただし、
f4:前記第4レンズ群の焦点距離
f5:前記第5レンズ群の焦点距離
fw:広角端状態における前記変倍光学系の焦点距離
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