JP6699667B2 - 変倍光学系および光学機器 - Google Patents

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Description

本発明は、変倍光学系およびこれを用いた光学機器に関する。
以前から、写真用カメラ、電子スチルカメラ、ビデオカメラ等に適した変倍光学系が提案されている(例えば、特許文献1を参照)。しかし、従来の変倍光学系にあっては、光学性能が不十分であった。
特開平4−293007号公報
本発明に係る変倍光学系は、物体側から順に並んだ、正の屈折力を有する第1レンズ群と、一つのレンズ群から構成され負の屈折力を有する中間群と、正の屈折力を有する中間側レンズ群と、正の屈折力を有する後続側レンズ群と、一つまたは二つのレンズ群から構成される後続群とからなり、変倍の際、前記第1レンズ群と前記中間群との間隔が変化し、前記中間群と前記中間側レンズ群との間隔が変化し、前記中間側レンズ群と前記後続側レンズ群との間隔が変化し、前記後続側レンズ群と前記後続群との間隔が変化し、前記後続群が二つのレンズ群から構成される場合、前記後続群における前記二つのレンズ群の間隔が変化し、または、物体側から順に並んだ、正の屈折力を有する第1レンズ群と、二つのレンズ群から構成され全体で負の屈折力を有する中間群と、正の屈折力を有する中間側レンズ群と、正の屈折力を有する後続側レンズ群と、一つのレンズ群から構成される後続群とからなり、変倍の際、前記第1レンズ群と前記中間群との間隔が変化し、前記中間群と前記中間側レンズ群との間隔が変化し、前記中間側レンズ群と前記後続側レンズ群との間隔が変化し、前記後続側レンズ群と前記後続群との間隔が変化し、前記中間群における前記二つのレンズ群の間隔が変化し、合焦の際、前記後続側レンズ群が移動し、前記後続側レンズ群は、少なくとも一つの正の屈折力を有するレンズと、少なくとも一つの負の屈折力を有するレンズとを有し、前記第1レンズ群は、物体側から順に並んだ、正の屈折力を有する第1-1レンズと、負の屈折力を有する第1-2レンズと、正の屈折力を有する第1-3レンズとを有し、以下の条件式を満足する。
2.5<f1/fRP1<5.0
2.9<f1/(−fMt)<5.5
0.2<fP/(−fN)<0.8
2.25<νP/νN<2.90
但し、f1:前記第1レンズ群の焦点距離、
fRP1:前記中間側レンズ群の焦点距離、
fMt:望遠端状態における前記中間群の焦点距離、
fP:前記後続側レンズ群内の最も正の屈折力が強いレンズの焦点距離、
fN:前記後続側レンズ群内の最も負の屈折力が強いレンズの焦点距離、
νP:前記第1レンズ群内の最も正の屈折力が強いレンズのアッベ数、
νN:前記第1レンズ群内の最も負の屈折力が強いレンズのアッベ数。
また、本発明に係る光学機器は、上記変倍光学系を搭載して構成される。
本実施形態の第1実施例に係る変倍光学系のレンズ構成を示す図である。 図2(a)は、第1実施例に係る変倍光学系の広角端状態における無限遠合焦時の諸収差図であり、図2(b)は、0.30°の回転ブレに対してブレ補正を行った際のメリディオナル横収差図である。 第1実施例に係る変倍光学系の中間焦点距離状態における無限遠合焦時の諸収差図である。 図4(a)は、第1実施例に係る変倍光学系の望遠端状態における無限遠合焦時の諸収差図であり、図4(b)は、0.20°の回転ブレに対してブレ補正を行った際のメリディオナル横収差図である。 図5(a)、図5(b)、および図5(c)はそれぞれ、第1実施例に係る変倍光学系の広角端状態、中間焦点距離状態、望遠端状態における近距離合焦時の諸収差図である。 本実施形態の第2実施例に係る変倍光学系のレンズ構成を示す図である。 図7(a)は、第2実施例に係る変倍光学系の広角端状態における無限遠合焦時の諸収差図であり、図7(b)は、0.30°の回転ブレに対してブレ補正を行った際のメリディオナル横収差図である。 第2実施例に係る変倍光学系の中間焦点距離状態における無限遠合焦時の諸収差図である。 図9(a)は、第2実施例に係る変倍光学系の望遠端状態における無限遠合焦時の諸収差図であり、図9(b)は、0.20°の回転ブレに対してブレ補正を行った際のメリディオナル横収差図である。 図10(a)、図10(b)、および図10(c)はそれぞれ、第2実施例に係る変倍光学系の広角端状態、中間焦点距離状態、望遠端状態における近距離合焦時の諸収差図である。 本実施形態の第3実施例に係る変倍光学系のレンズ構成を示す図である。 図12(a)は、第3実施例に係る変倍光学系の広角端状態における無限遠合焦時の諸収差図であり、図12(b)は、0.30°の回転ブレに対してブレ補正を行った際のメリディオナル横収差図である。 第3実施例に係る変倍光学系の中間焦点距離状態における無限遠合焦時の諸収差図である。 図14(a)は、第3実施例に係る変倍光学系の望遠端状態における無限遠合焦時の諸収差図であり、図14(b)は、0.20°の回転ブレに対してブレ補正を行った際のメリディオナル横収差図である。 図15(a)、図15(b)、および図15(c)はそれぞれ、第3実施例に係る変倍光学系の広角端状態、中間焦点距離状態、望遠端状態における近距離合焦時の諸収差図である。 本実施形態の第4実施例に係る変倍光学系のレンズ構成を示す図である。 図17(a)は、第4実施例に係る変倍光学系の広角端状態における無限遠合焦時の諸収差図であり、図17(b)は、0.30°の回転ブレに対してブレ補正を行った際のメリディオナル横収差図である。 第4実施例に係る変倍光学系の中間焦点距離状態における無限遠合焦時の諸収差図である。 図19(a)は、第4実施例に係る変倍光学系の望遠端状態における無限遠合焦時の諸収差図であり、図19(b)は、0.20°の回転ブレに対してブレ補正を行った際のメリディオナル横収差図である。 図20(a)、図20(b)、および図20(c)はそれぞれ、第4実施例に係る変倍光学系の広角端状態、中間焦点距離状態、望遠端状態における近距離合焦時の諸収差図である。 本実施形態の第5実施例に係る変倍光学系のレンズ構成を示す図である。 図22(a)は、第5実施例に係る変倍光学系の広角端状態における無限遠合焦時の諸収差図であり、図22(b)は、0.30°の回転ブレに対してブレ補正を行った際のメリディオナル横収差図である。 第5実施例に係る変倍光学系の中間焦点距離状態における無限遠合焦時の諸収差図である。 図24(a)は、第5実施例に係る変倍光学系の望遠端状態における無限遠合焦時の諸収差図であり、図24(b)は、0.20°の回転ブレに対してブレ補正を行った際のメリディオナル横収差図である。 図25(a)、図25(b)、および図25(c)はそれぞれ、第5実施例に係る変倍光学系の広角端状態、中間焦点距離状態、望遠端状態における近距離合焦時の諸収差図である。 本実施形態の第6実施例に係る変倍光学系のレンズ構成を示す図である。 図27(a)は、第6実施例に係る変倍光学系の広角端状態における無限遠合焦時の諸収差図であり、図27(b)は、0.30°の回転ブレに対してブレ補正を行った際のメリディオナル横収差図である。 第6実施例に係る変倍光学系の中間焦点距離状態における無限遠合焦時の諸収差図である。 図29(a)は、第6実施例に係る変倍光学系の望遠端状態における無限遠合焦時の諸収差図であり、図29(b)は、0.20°の回転ブレに対してブレ補正を行った際のメリディオナル横収差図である。 図30(a)、図30(b)、および図30(c)はそれぞれ、第6実施例に係る変倍光学系の広角端状態、中間焦点距離状態、望遠端状態における近距離合焦時の諸収差図である。 本実施形態に係る変倍光学系を備えたカメラの構成を示す図である。 本実施形態に係る変倍光学系の製造方法を示すフローチャートである。
以下、本実施形態の変倍光学系、光学機器について図を参照して説明する。本実施形態に係る変倍光学系(ズームレンズ)ZLの一例としての変倍光学系ZL(1)は、図1に示すように、物体側から順に並んだ、正の屈折力を有する第1レンズ群G1と、少なくとも一つのレンズ群を有し全体で負の屈折力を有する中間群GM(第2レンズ群G2)と、正の屈折力を有する中間側レンズ群GRP1(第3レンズ群G3)と、正の屈折力を有する後続側レンズ群GRP2(第4レンズ群G4)と、少なくとも一つのレンズ群から構成される後続群GR(第5レンズ群G5)とを有して構成される。変倍の際、第1レンズ群G1と中間群GMとの間隔が変化し、中間群GMと中間側レンズ群GRP1との間隔が変化し、中間側レンズ群GRP1と後続側レンズ群GRP2との間隔が変化し、後続側レンズ群GRP2と後続群GRとの間隔が変化する。合焦の際、後続側レンズ群GRP2が合焦レンズ群として移動する。
本実施形態に係る変倍光学系ZLは、図6に示す変倍光学系ZL(2)でも良く、図11に示す変倍光学系ZL(3)でも良く、図16に示す変倍光学系ZL(4)でも良く、図21に示す変倍光学系ZL(5)でも良く、図26に示す変倍光学系ZL(6)でも良い。なお、図6、図11、および図16に示す変倍光学系ZL(2),ZL(3),ZL(4)の各群は、図1に示す変倍光学系ZL(1)と同様に構成される。図21に示す変倍光学系ZL(5)においては、中間群GM(第2レンズ群G2)、中間側レンズ群GRP1(第3レンズ群G3)、および後続側レンズ群GRP2(第4レンズ群G4)が、図1に示す変倍光学系ZL(1)と同様に構成され、後続群GRが第5レンズ群G5および第6レンズ群G6から構成される。図26に示す変倍光学系ZL(6)においては、中間群GMが第2レンズ群G2および第3レンズ群G3から構成され、中間側レンズ群GRP1が第4レンズ群G4から構成され、後続側レンズ群GRP2が第5レンズ群G5から構成され、後続群GRが第6レンズ群G6から構成される。
本実施形態の変倍光学系ZLは、少なくとも5つのレンズ群を有し、変倍の際、各レンズ群間隔を変化させることによって、変倍時の良好な収差補正を図ることができる。また、後続側レンズ群GRP2を合焦レンズ群として合焦を行うことにより、合焦レンズ群を小型軽量化できる。
開口絞りは、中間側レンズ群GRP1の物体側または像面側に配置するのが好ましい。また、開口絞りは、中間側レンズ群GRP1を構成するレンズ同士の間に配置することとしてもよい。
中間群GMは、広角端状態から望遠端状態までの全域で負の屈折力を有することが好ましい。例えば、中間群GMは、負の屈折力を有する1つのレンズ群から構成されてもよく、共に負の屈折力を有する2つのレンズ群から構成されてもよい。また例えば、中間群GMは、物体側から順に、正・負の屈折力を有する2つのレンズ群から構成されてもよく、負・正の屈折力を有する2つのレンズ群から構成されてもよい。
後続群GRは、全体として負または正の屈折力を有することが好ましい。例えば、後続群GRは、負の屈折力を有する1つのレンズ群から構成されてもよく、共に負の屈折力を有する2つのレンズ群から構成されてもよい。
また、変倍の際、複数のレンズ群が同じ移動軌跡で移動するように構成されても良い。具体的には、中間側レンズ群GRP1と後続群GRに含まれる少なくとも一つのレンズ群とが同じ移動軌跡で移動するように構成されるのが良く、さらに、第1レンズ群G1と中間側レンズ群GRP1と後続群GRに含まれる少なくとも一つのレンズ群とが同じ移動軌跡で移動するように構成されるのがより良い。
上記構成の下、本実施形態に係る変倍光学系ZLは、以下の条件式を満足する。
2.5<f1/fRP1<5.0 ・・・(1)
但し、f1:第1レンズ群G1の焦点距離、
fRP1:中間側レンズ群GRP1の焦点距離。
条件式(1)は、第1レンズ群G1の焦点距離と中間側レンズ群GRP1の焦点距離との比の適正範囲を規定するものである。条件式(1)を満足することで、変倍時の球面収差をはじめとする諸収差の変動を抑えることができる。
条件式(1)の対応値が上限値を上回ると、中間側レンズ群GRP1の屈折力が強くなり、変倍時の球面収差をはじめとする諸収差の変動を抑えることが困難となる。条件式(1)の上限値を4.7に設定することで、本実施形態の効果をより確実なものとすることができる。本実施形態の効果をさらに確実にするために、条件式(1)の上限値を4.4に設定することが好ましい。
条件式(1)の対応値が下限値を下回ると、第1レンズ群G1の屈折力が強くなり、変倍時の球面収差をはじめとする諸収差を補正することが困難となる。条件式(1)の下限値を2.7に設定することで、本実施形態の効果をより確実なものとすることができる。本実施形態の効果をさらに確実にするために、条件式(1)の下限値を2.9に設定することが好ましい。
本実施形態の変倍光学系において、中間群GMは、像ブレを補正するために光軸と垂直な方向の成分を有するように移動可能な防振レンズ群を有することが好ましい。これにより、ブレ補正を行った際の性能劣化を効果的に抑えることができる。
本実施形態の変倍光学系は、以下の条件式(2)を満足することが望ましい。
2.9<f1/(−fMt)<5.5 ・・・(2)
但し、fMt:望遠端状態における中間群GMの焦点距離。
条件式(2)は、第1レンズ群G1の焦点距離と望遠端状態における中間群GMの焦点距離との比の適正範囲を規定するものである。条件式(2)を満足することで、変倍時の球面収差をはじめとする諸収差の変動を抑えることができる。
条件式(2)の対応値が上限値を上回ると、中間群GMの屈折力が強くなり、変倍時の球面収差をはじめとする諸収差の変動を抑えることが困難となる。条件式(2)の上限値を5.2に設定することで、本実施形態の効果をより確実なものとすることができる。本実施形態の効果をさらに確実にするために、条件式(2)の上限値を4.9に設定することが好ましい。
条件式(2)の対応値が下限値を下回ると、第1レンズ群G1の屈折力が強くなり、変倍時の球面収差をはじめとする諸収差を補正することが困難となる。条件式(2)の下限値を3.1に設定することで、本実施形態の効果をより確実なものとすることができる。本実施形態の効果をさらに確実にするために、条件式(2)の下限値を3.3に設定することが好ましい。
本実施形態の変倍光学系において、広角端状態から望遠端状態への変倍の際、第1レンズ群G1が物体側へ移動することが好ましい。これにより、広角端状態でのレンズ全長の短縮ができ、変倍光学系の小型化を図ることができる。
本実施形態の変倍光学系において、後続側レンズ群GRP2は、少なくとも一つの正の屈折力を有するレンズと、少なくとも一つの負の屈折力を有するレンズとを有することが好ましい。これにより、合焦時の球面収差をはじめとする諸収差の変動を抑えることができる。
本実施形態の変倍光学系は、以下の条件式(3)を満足することが望ましい。
0.2<fP/(−fN)<0.8 ・・・(3)
但し、fP:後続側レンズ群GRP2内の最も正の屈折力が強いレンズの焦点距離、
fN:後続側レンズ群GRP2内の最も負の屈折力が強いレンズの焦点距離。
条件式(3)は、後続側レンズ群GRP2内の最も正の屈折力が強いレンズの焦点距離と、後続側レンズ群GRP2内の最も負の屈折力が強いレンズの焦点距離との比の適正範囲を規定するものである。条件式(3)を満足することで、合焦時の球面収差をはじめとする諸収差の変動を抑えることができる。
条件式(3)の対応値が上限値を上回ると、後続側レンズ群GRP2内の最も負の屈折力が強いレンズの屈折力が強くなり、合焦時の球面収差をはじめとする諸収差の変動を抑えることが困難となる。条件式(3)の上限値を0.75に設定することで、本実施形態の効果をより確実なものとすることができる。本実施形態の効果をさらに確実にするために、条件式(3)の上限値を0.70に設定することが好ましい。
条件式(3)の対応値が下限値を下回ると、後続側レンズ群GRP2内の最も正の屈折力が強いレンズの屈折力が強くなり、合焦時の球面収差をはじめとする諸収差の変動を抑えることが困難となる。条件式(3)の下限値を0.25に設定することで、本実施形態の効果をより確実なものとすることができる。本実施形態の効果をさらに確実にするために、条件式(3)の下限値を0.30に設定することが好ましい。
本実施形態の変倍光学系において、第1レンズ群G1は、物体側から順に並んだ、正の屈折力を有する第1-1レンズと、負の屈折力を有する第1-2レンズと、正の屈折力を有する第1-3レンズとを有することが好ましい。これにより、球面収差と色収差を効果的に補正することができる。
本実施形態の変倍光学系は、以下の条件式(4)を満足することが望ましい。
0.85<nP/nN<1.00 ・・・(4)
但し、nP:第1レンズ群G1内の最も正の屈折力が強いレンズの屈折率、
nN:第1レンズ群G1内の最も負の屈折力が強いレンズの屈折率。
条件式(4)は、第1レンズ群G1内の最も正の屈折力が強いレンズの屈折率と、第1レンズ群G1内の最も負の屈折力が強いレンズの屈折率との比の適正範囲を規定するものである。条件式(4)を満足することで、球面収差をはじめとする諸収差を効果的に補正することができる。
条件式(4)の対応値が上限値を上回ると、第1レンズ群G1内の最も負の屈折力が強いレンズの屈折率が小さくなり、球面収差をはじめとする諸収差を補正することが困難となる。条件式(4)の上限値を0.98に設定することで、本実施形態の効果をより確実なものとすることができる。本実施形態の効果をさらに確実にするために、条件式(4)の上限値を0.96に設定することが好ましい。
条件式(4)の対応値が下限値を下回ると、第1レンズ群G1内の最も正の屈折力が強いレンズの屈折率が小さくなり、球面収差の発生が過大となり、補正することが困難となる。条件式(4)の下限値を0.86に設定することで、本実施形態の効果をより確実なものとすることができる。本実施形態の効果をさらに確実にするために、条件式(4)の下限値を0.87に設定することが好ましい。
本実施形態の変倍光学系は、以下の条件式(5)を満足することが望ましい。
2.25<νP/νN<2.90 ・・・(5)
但し、νP:第1レンズ群G1内の最も正の屈折力が強いレンズのアッベ数、
νN:第1レンズ群G1内の最も負の屈折力が強いレンズのアッベ数。
条件式(5)は、第1レンズ群G1内の最も正の屈折力が強いレンズのアッベ数と、第1レンズ群G1内の最も負の屈折力が強いレンズのアッベ数との比の適正範囲を規定するものである。条件式(5)を満足することで、色収差を効果的に補正することができる。
条件式(5)の対応値が上限値を上回ると、第1レンズ群G1内の最も負の屈折力が強いレンズのアッベ数が小さくなり、色収差の補正が過大となる。条件式(5)の上限値を2.85に設定することで、本実施形態の効果をより確実なものとすることができる。本実施形態の効果をさらに確実にするために、条件式(5)の上限値を2.80に設定することが好ましい。
条件式(5)の対応値が下限値を下回ると、第1レンズ群G1内の最も正の屈折力が強いレンズのアッベ数が小さくなり、色収差の発生が過大となり、補正することが困難となる。なお、条件式(5)の下限値を2.30に設定することで、本実施形態の効果をより確実なものとすることができる。本実施形態の効果をさらに確実にするために、条件式(5)の下限値を2.35にすることが好ましい。
本実施形態の光学機器は、上述した構成の変倍光学系を備えて構成される。その具体例として、上記変倍光学系ZLを備えたカメラ(光学機器)を図31に基づいて説明する。このカメラ1は、図31に示すように撮影レンズ2として上記実施形態に係る変倍光学系を備えたデジタルカメラである。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、撮像素子3へ到達する。これにより被写体からの光は、当該撮像素子3によって撮像されて、被写体画像として不図示のメモリに記録される。このようにして、撮影者はカメラ1による被写体の撮影を行うことができる。なお、このカメラは、ミラーレスカメラでも、クイックリターンミラーを有した一眼レフタイプのカメラであっても良い。
以上の構成により、上記変倍光学系ZLを撮影レンズ2として搭載したカメラ1は、後続側レンズ群GRP2を合焦レンズ群として小型軽量化することで、鏡筒を大型化することなく、高速なAF(オートフォーカス)、並びにAF時の静粛性を実現することができる。さらに、広角端状態から望遠端状態への変倍時の収差変動、並びに無限遠物体から近距離物体への合焦時の収差変動を良好に抑え、良好な光学性能を実現することができる。
続いて、図32を参照しながら、上述の変倍光学系ZLの製造方法について概説する。まず、鏡筒内に、物体側から順に並べて、正の屈折力を有する第1レンズ群G1と、少なくとも一つのレンズ群から構成されて負の屈折力を有する中間群GMと、正の屈折力を有する中間側レンズ群GRP1と、正の屈折力を有する後続側レンズ群GRP2と、少なくとも一つのレンズ群から構成される後続群GRとを配置する(ステップST1)。そして、変倍の際、第1レンズ群G1と中間群GMとの間隔が変化し、中間群GMと中間側レンズ群GRP1との間隔が変化し、中間側レンズ群GRP1と後続側レンズ群GRP2との間隔が変化し、後続側レンズ群GRP2と後続群GRとの間隔が変化するように構成する(ステップST2)。また、合焦の際、後続側レンズ群GRP2が移動するように構成する(ステップST3)。さらに、少なくとも上記条件式(1)を満足するように、レンズ鏡筒内に各レンズを配置する(ステップST4)。
以下、本実施形態の実施例に係る変倍光学系(ズームレンズ)ZLを図面に基づいて説明する。図1、図6、図11、図16、図21、図26は、第1〜第6実施例に係る変倍光学系ZL{ZL(1)〜ZL(6)}の構成及び屈折力配分を示す断面図である。変倍光学系ZL(1)〜ZL(6)の断面図の下部には、広角端状態(W)から望遠端状態(T)に変倍する際の各レンズ群の光軸に沿った移動方向を矢印で示す。さらに、後続側レンズ群GRP2が合焦レンズ群として無限遠から近距離物体に合焦する際の移動方向を、「合焦」という文字とともに矢印で示している。
これら図1、図6、図11、図16、図21、図26において、各レンズ群を符号Gと数字の組み合わせにより、各レンズを符号Lと数字の組み合わせにより、それぞれ表している。この場合において、符号、数字の種類および数が大きくなって煩雑化するのを防止するため、実施例毎にそれぞれ独立して符号と数字の組み合わせを用いてレンズ群等を表している。このため、実施例間で同一の符号と数字の組み合わせが用いられていても、同一の構成であることを意味するものでは無い。
以下に表1〜表6を示すが、この内、表1は第1実施例、表2は第2実施例、表3は第3実施例、表4は第4実施例、表5は第5実施例、表6は第6実施例における各諸元データを示す表である。各実施例では収差特性の算出対象として、d線(波長λ=587.6nm)、g線(波長λ=435.8nm)を選んでいる。
[レンズ諸元]の表において、面番号は光線の進行する方向に沿った物体側からの光学面の順序を示し、Rは各光学面の曲率半径(曲率中心が像側に位置する面を正の値としている)、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、ndは光学部材の材質のd線に対する屈折率、νdは光学部材の材質のd線を基準とするアッベ数を、それぞれ示す。物面とは物体面のことを示し、曲率半径の「∞」は平面又は開口を、(絞りS)は開口絞りSを、像面は像面Iを、それぞれ示す。空気の屈折率nd=1.00000の記載は省略している。
[各種データ]の表において、fはレンズ全系の焦点距離、FNОはFナンバー、2ωは画角(単位は°(度)で、ωが半画角である)、Ymaxは最大像高を示す。TLは無限遠合焦時の光軸上でのレンズ最前面からレンズ最終面までの距離にBFを加えた距離を示し、BFは無限遠合焦時の光軸上でのレンズ最終面から像面Iまでの距離(バックフォーカス)を示す。なお、これらの値は、広角端(W)、中間焦点距離(M)、望遠端(T)の各変倍状態におけるそれぞれについて示している。
[可変間隔データ]の表は、[レンズ諸元]を示す表において面間隔が「可変」となっている面番号での面間隔を示す。ここでは無限遠および近距離に合焦させたときのそれぞれについて、広角端(W)、中間焦点距離(M)、望遠端(T)の各変倍状態における面間隔を示す。
[レンズ群データ]の表において、第1〜第5レンズ群(もしくは第6レンズ群)のそれぞれの始面(最も物体側の面)と焦点距離を示す。
[条件式対応値]の表には、上記の条件式(1)〜(5)に対応する値を示す。
以下、全ての諸元値において、掲載されている焦点距離f、曲率半径R、面間隔D、その他の長さ等は、特記のない場合一般に「mm」が使われるが、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、これに限られるものではない。
ここまでの表の説明は全ての実施例において共通であり、以下での重複する説明は省略する。
(第1実施例)
第1実施例について、図1〜図5および表1を用いて説明する。図1は、本実施形態の第1実施例に係る変倍光学系のレンズ構成を示す図である。第1実施例に係る変倍光学系ZL(1)は、物体側から順に並んだ、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、開口絞りSと、正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。広角端状態(W)から望遠端状態(T)に変倍する際、第1〜第5レンズ群G1〜G5がそれぞれ図1の矢印で示す方向に移動する。本実施例では、第2レンズ群G2が中間群GMを構成し、第3レンズ群G3および開口絞りSが中間側レンズ群GRP1を構成し、第4レンズ群G4が後続側レンズ群GRP2を構成し、第5レンズ群G5が後続群GRを構成する。各レンズ群記号に付けている符号(+)もしくは(−)は各レンズ群の屈折力を示し、このことは以下の全ての実施例でも同様である。
第1レンズ群G1は、物体側から順に並んだ、両凸形状の正レンズ(第1-1レンズ)L11と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズ(第1-2レンズ)L12および物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズ(第1-3レンズ)L13からなる接合正レンズと、から構成される。
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負メニスカスレンズL21と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL22と、両凹形状の負レンズL23および物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL24からなる接合負レンズと、から構成される。
第3レンズ群G3は、物体側から順に並んだ、両凸形状の正レンズL31と、両凸形状の正レンズL32および両凹形状の負レンズL33からなる接合正レンズと、から構成される。開口絞りSは、第3レンズ群G3の像側近傍に設けられ、変倍の際、第3レンズ群G3と一体的に移動する。
第4レンズ群G4は、両凸形状の正レンズL41および物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズL42からなる接合正レンズ、から構成される。
第5レンズ群G5は、物体側から順に並んだ、両凹形状の負レンズL51と、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズL52と、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズL53と、両凸形状の正レンズL54と、から構成される。第5レンズ群G5の像側に、像面Iが配置される。
第1実施例に係る変倍光学系ZL(1)では、第4レンズ群G4(後続側レンズ群GRP2)を物体方向へ移動させることにより、遠距離物体から近距離物体への合焦が行われる。また、第1実施例に係る変倍光学系ZL(1)では、第2レンズ群G2の負レンズL23および正メニスカスレンズL24からなる接合負レンズが、光軸と垂直な方向へ移動可能な防振レンズ群を構成し、手ブレ等による結像位置の変位(像面I上の像ブレ)を補正する。
なお、全系の焦点距離がfで、防振係数(ブレ補正での移動レンズ群の移動量に対する結像面での像移動量比)がKのレンズで角度θの回転ブレを補正するには、ブレ補正用の移動レンズ群を(f・tanθ)/Kだけ光軸と直交方向に移動させればよい。第1実施例の広角端状態において、防振係数は0.97であり、焦点距離は72.1mmであるので、0.30°の回転ブレを補正するための防振レンズ群の移動量は0.39mmである。第1実施例の望遠端状態において、防振係数は2.01であり、焦点距離は292.0mmであるので、0.20°の回転ブレを補正するための防振レンズ群の移動量は0.51mmである。
以下の表1に、第1実施例に係る光学系の諸元の値を掲げる。
(表1)
[レンズ諸元]
面番号 R D nd νd
物面 ∞
1 443.9646 3.817 1.48749 70.31
2 -469.6963 0.200
3 100.9381 1.700 1.67270 32.19
4 64.8256 8.767 1.49700 81.73
5 2578.1121 可変
6 189.1236 1.000 1.77250 49.62
7 35.4799 7.123
8 37.2041 2.691 1.80518 25.45
9 57.9432 4.513
10 -64.2854 1.000 1.67003 47.14
11 37.2626 3.500 1.75520 27.57
12 146.7584 可変
13 107.2202 3.817 1.80610 40.97
14 -71.1994 0.200
15 41.9753 5.272 1.49700 81.73
16 -54.1569 1.000 1.85026 32.35
17 154.3187 1.508
18 ∞ 可変 (絞りS)
19 104.1819 4.528 1.51680 63.88
20 -28.6539 1.000 1.80100 34.92
21 -53.7161 可変
22 -120.9949 1.000 1.90366 31.27
23 61.5584 10.276
24 -319.9239 4.049 1.68893 31.16
25 -33.0322 16.448
26 -24.1471 1.000 1.77250 49.62
27 -213.3380 0.200
28 79.7473 3.205 1.71736 29.57
29 -323.3417 BF
像面 ∞
[各種データ]
変倍比 4.05
W M T
f 72.1 99.9 292.0
FNO 4.54 4.73 5.88
2ω 33.60 23.92 8.26
Ymax 21.60 21.60 21.60
TL 193.31 211.69 248.31
BF 38.31 41.11 61.31
[可変間隔データ]
W M T W M T
無限遠 無限遠 無限遠 近距離 近距離 近距離
d5 2.000 26.394 73.625 2.000 26.394 73.625
d12 41.625 32.810 2.000 41.625 32.810 2.000
d18 21.563 20.201 21.407 20.665 19.062 19.151
d21 2.000 3.362 2.156 2.899 4.501 4.413
[レンズ群データ]
群 始面 焦点距離
G1 1 169.064
G2 6 -41.090
G3 13 50.436
G4 19 100.808
G5 22 -52.611
[条件式対応値]
条件式(1) f1/fRP1=3.352
条件式(2) f1/(−fMt)=4.114
条件式(3) fP/(−fN)=0.564
条件式(4) nP/nN=0.895
条件式(5) νP/νN=2.539
図2(a)および図2(b)はそれぞれ、第1実施例に係る防振機能を有する変倍光学系の広角端状態における無限遠合焦時の諸収差図、および0.30°の回転ブレに対してブレ補正を行った際のメリディオナル横収差図である。図3は、第1実施例に係る防振機能を有する変倍光学系の中間焦点距離状態における無限遠合焦時の諸収差図である。図4(a)および図4(b)はそれぞれ、第1実施例に係る防振機能を有する変倍光学系の望遠端状態における無限遠合焦時の諸収差図、および0.20°の回転ブレに対してブレ補正を行った際のメリディオナル横収差図である。図5(a)、図5(b)、および図5(c)はそれぞれ、第1実施例に係る変倍光学系の広角端状態、中間焦点距離状態、望遠端状態における近距離合焦時の諸収差図である。
図2〜図5の各収差図において、FNOはFナンバー、NAは開口数、Yは像高をそれぞれ示す。なお、球面収差図では最大口径に対応するFナンバーまたは開口数の値を示し、非点収差図およ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。dはd線(波長λ=587.6nm)、gはg線(波長λ=435.8nm)をそれぞれ示す。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、以下に示す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、重複する説明は省略する。
各諸収差図より、第1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優れた結像性能を有しており、さらに近距離合焦時にも優れた結像性能を有していることがわかる。
(第2実施例)
第2実施例について、図6〜図10および表2を用いて説明する。図6は、本実施形態の第2実施例に係る変倍光学系のレンズ構成を示す図である。第2実施例に係る変倍光学系ZL(2)は、物体側から順に並んだ、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、開口絞りSと、正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。広角端状態(W)から望遠端状態(T)に変倍する際、第1〜第5レンズ群G1〜G5がそれぞれ図6の矢印で示す方向に移動する。本実施例では、第2レンズ群G2が中間群GMを構成し、第3レンズ群G3および開口絞りSが中間側レンズ群GRP1を構成し、第4レンズ群G4が後続側レンズ群GRP2を構成し、第5レンズ群G5が後続群GRを構成する。
第1レンズ群G1は、物体側から順に並んだ、両凸形状の正レンズ(第1-1レンズ)L11と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズ(第1-2レンズ)L12および物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズ(第1-3レンズ)L13からなる接合正レンズと、から構成される。
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負メニスカスレンズL21と、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズL22と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL23と、両凹形状の負レンズL24および物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL25からなる接合負レンズと、から構成される。
第3レンズ群G3は、物体側から順に並んだ、両凸形状の正レンズL31と、両凸形状の正レンズL32および両凹形状の負レンズL33からなる接合正レンズと、から構成される。開口絞りSは、第3レンズ群G3の像側近傍に設けられ、変倍の際、第3レンズ群G3と一体的に移動する。
第4レンズ群G4は、両凸形状の正レンズL41および物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズL42からなる接合正レンズ、から構成される。
第5レンズ群G5は、物体側から順に並んだ、両凹形状の負レンズ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、両凸形状の正レンズL54と、から構成される。第5レンズ群G5の像側に、像面Iが配置される。
第2実施例に係る変倍光学系ZL(2)では、第4レンズ群G4(後続側レンズ群GRP2)を物体方向へ移動させることにより、遠距離物体から近距離物体への合焦が行われる。また、第2実施例に係る変倍光学系ZL(2)では、第2レンズ群G2の負レンズL24および正メニスカスレンズL25からなる接合負レンズが、光軸と垂直な方向へ移動可能な防振レンズ群を構成し、手ブレ等による結像位置の変位(像面I上の像ブレ)を補正する。
なお、全系の焦点距離がfで、防振係数(ブレ補正での移動レンズ群の移動量に対する結像面での像移動量比)がKのレンズで角度θの回転ブレを補正するには、ブレ補正用の移動レンズ群を(f・tanθ)/Kだけ光軸と直交方向に移動させればよい。第2実施例の広角端状態において、防振係数は0.97であり、焦点距離は72.1mmであるので、0.30°の回転ブレを補正するための防振レンズ群の移動量は0.39mmである。第2実施例の望遠端状態において、防振係数は2.03であり、焦点距離は292.0mmであるので、0.20°の回転ブレを補正するための防振レンズ群の移動量は0.50mmである。
以下の表2に、第2実施例に係る光学系の諸元の値を掲げる。
(表2)
[レンズ諸元]
面番号 R D nd νd
物面 ∞
1 524.3080 3.649 1.48749 70.31
2 -473.1509 0.200
3 99.8647 1.700 1.67270 32.19
4 65.5021 8.680 1.49700 81.73
5 1712.5853 可変
6 93.5170 1.000 1.83400 37.18
7 34.3474 6.920
8 -111.6255 1.000 1.60300 65.44
9 -404.2382 0.200
10 45.6203 2.882 1.84666 23.80
11 103.2990 3.776
12 -66.2945 1.000 1.70000 48.11
13 38.4320 3.453 1.79504 28.69
14 151.5709 可変
15 101.1563 3.699 1.80400 46.60
16 -81.9293 0.200
17 39.5595 5.119 1.49700 81.73
18 -67.2517 1.000 1.85026 32.35
19 148.7139 1.531
20 ∞ 可変 (絞りS)
21 99.6360 4.438 1.51680 63.88
22 -28.3755 1.000 1.80610 40.97
23 -55.9883 可変
24 -69.2441 1.000 1.90366 31.27
25 64.7455 7.965
26 1599.2908 4.469 1.67270 32.19
27 -30.6814 16.326
28 -23.5416 1.000 1.80400 46.60
29 -175.4914 0.343
30 82.8193 3.436 1.67270 32.19
31 -167.6215 BF
像面 ∞
[各種データ]
変倍比 4.05
W M T
f 72.1 100.0 292.0
FNO 4.54 4.76 5.88
2ω 33.58 23.98 8.28
Ymax 21.60 21.60 21.60
TL 193.32 210.95 248.32
BF 38.32 41.61 61.32
[可変間隔データ]
W M T W M T
無限遠 無限遠 無限遠 近距離 近距離 近距離
d5 2.000 25.989 75.552 2.000 25.989 75.552
d14 43.552 33.897 2.000 43.552 33.897 2.000
d20 21.465 19.956 21.465 20.527 18.788 19.123
d23 2.000 3.509 2.000 2.938 4.677 4.341
[レンズ群データ]
群 始面 焦点距離
G1 1 173.986
G2 6 -42.714
G3 15 49.108
G4 21 106.792
G5 24 -51.186
[条件式対応値]
条件式(1) f1/fRP1=3.543
条件式(2) f1/(−fMt)=4.073
条件式(3) fP/(−fN)=0.596
条件式(4) nP/nN=0.895
条件式(5) νP/νN=2.539
図7(a)および図7(b)はそれぞれ、第2実施例に係る防振機能を有する変倍光学系の広角端状態における無限遠合焦時の諸収差図、および0.30°の回転ブレに対してブレ補正を行った際のメリディオナル横収差図である。図8は、第2実施例に係る防振機能を有する変倍光学系の中間焦点距離状態における無限遠合焦時の諸収差図である。図9(a)および図9(b)はそれぞれ、第2実施例に係る防振機能を有する変倍光学系の望遠端状態における無限遠合焦時の諸収差図、および0.20°の回転ブレに対してブレ補正を行った際のメリディオナル横収差図である。図10(a)、図10(b)、および図10(c)はそれぞれ、第2実施例に係る変倍光学系の広角端状態、中間焦点距離状態、望遠端状態における近距離合焦時の諸収差図である。
各諸収差図より、第2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優れた結像性能を有しており、さらに近距離合焦時にも優れた結像性能を有していることがわかる。
(第3実施例)
第3実施例について、図11〜図15並びに表3を用いて説明する。図11は、本実施形態の第3実施例に係る変倍光学系のレンズ構成を示す図である。第3実施例に係る変倍光学系ZL(3)は、物体側から順に並んだ、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、開口絞りSと、正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。広角端状態(W)から望遠端状態(T)に変倍する際、第1〜第5レンズ群G1〜G5がそれぞれ図11の矢印で示す方向に移動する。本実施例では、第2レンズ群G2が中間群GMを構成し、第3レンズ群G3および開口絞りSが中間側レンズ群GRP1を構成し、第4レンズ群G4が後続側レンズ群GRP2を構成し、第5レンズ群G5が後続群GRを構成する。
第1レンズ群G1は、物体側から順に並んだ、両凸形状の正レンズ(第1-1レンズ)L11と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズ(第1-2レンズ)L12および物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズ(第1-3レンズ)L13からなる接合正レンズと、から構成される。
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負メニスカスレンズL21と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL22と、両凹形状の負レンズL23および物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL24からなる接合負レンズと、から構成される。
第3レンズ群G3は、物体側から順に並んだ、両凸形状の正レンズL31と、両凸形状の正レンズL32および両凹形状の負レンズL33からなる接合正レンズと、から構成される。開口絞りSは、第3レンズ群G3の像側近傍に設けられ、変倍の際、第3レンズ群G3と一体的に移動する。
第4レンズ群G4は、両凸形状の正レンズL41および物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズL42からなる接合正レンズ、から構成される。
第5レンズ群G5は、物体側から順に並んだ、両凹形状の負レンズL51と、両凹形状の負レンズL52と、両凸形状の正レンズL53と、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズL54と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL55と、から構成される。第5レンズ群G5の像側に、像面Iが配置される。
第3実施例に係る変倍光学系ZL(3)では、第4レンズ群G4(後続側レンズ群GRP2)を物体方向へ移動させることにより、遠距離物体から近距離物体への合焦が行われる。また、第3実施例に係る変倍光学系ZL(3)では、第2レンズ群G2の負レンズL23および正メニスカスレンズL24からなる接合負レンズが、光軸と垂直な方向へ移動可能な防振レンズ群を構成し、手ブレ等による結像位置の変位(像面I上の像ブレ)を補正する。
なお、全系の焦点距離がfで、防振係数(ブレ補正での移動レンズ群の移動量に対する結像面での像移動量比)がKのレンズで角度θの回転ブレを補正するには、ブレ補正用の移動レンズ群を(f・tanθ)/Kだけ光軸と直交方向に移動させればよい。第3実施例の広角端状態において、防振係数は0.96であり、焦点距離は72.1mmであるので、0.30°の回転ブレを補正するための防振レンズ群の移動量は0.39mmである。第3実施例の望遠端状態において、防振係数は1.99であり、焦点距離は292.0mmであるので、0.20°の回転ブレを補正するための防振レンズ群の移動量は0.51mmである。
以下の表3に、第3実施例に係る光学系の諸元の値を掲げる。
(表3)
[レンズ諸元]
面番号 R D nd νd
物面 ∞
1 394.8396 3.845 1.48749 70.31
2 -543.4808 0.200
3 105.1984 1.700 1.67270 32.19
4 67.0764 8.688 1.49700 81.73
5 3999.3650 可変
6 187.7927 1.000 1.83481 42.73
7 39.3002 8.392
8 40.6875 2.537 1.84666 23.80
9 61.9560 4.302
10 -65.9607 1.000 1.70000 48.11
11 47.5227 2.966 1.84666 23.80
12 155.3071 可変
13 100.1220 3.921 1.80400 46.60
14 -71.7118 0.200
15 39.6874 5.409 1.49700 81.73
16 -55.1551 1.000 1.85026 32.35
17 138.4368 1.566
18 ∞ 可変 (絞りS)
19 90.1287 4.430 1.51680 63.88
20 -29.8148 1.000 1.83400 37.18
21 -56.5509 可変
22 -89.4853 1.000 1.90366 31.27
23 58.7258 1.623
24 -119.8149 1.000 1.77250 49.62
25 125.4243 2.815
26 86.3318 5.240 1.67270 32.19
27 -30.2745 18.277
28 -22.8447 1.000 1.80400 46.60
29 -60.6486 0.200
30 89.8891 2.703 1.66446 35.87
31 3303.4609 BF
像面 ∞
[各種データ]
変倍比 4.05
W M T
f 72.1 99.9 292.0
FNO 4.53 4.71 5.88
2ω 33.50 23.86 8.24
Ymax 21.60 21.60 21.60
TL 193.32 211.55 248.32
BF 38.32 41.10 61.32
[可変間隔データ]
W M T W M T
無限遠 無限遠 無限遠 近距離 近距離 近距離
d5 2.000 26.748 74.901 2.000 26.748 74.901
d12 42.901 33.607 2.000 42.901 33.607 2.000
d18 22.086 20.598 21.608 21.186 19.465 19.388
d21 2.000 3.489 2.479 2.900 4.621 4.698
[レンズ群データ]
群 始面 焦点距離
G1 1 172.579
G2 6 -42.044
G3 13 48.716
G4 19 101.916
G5 22 -49.748
[条件式対応値]
条件式(1) f1/fRP1=3.543
条件式(2) f1/(−fMt)=4.105
条件式(3) fP/(−fN)=0.571
条件式(4) nP/nN=0.895
条件式(5) νP/νN=2.539
図12(a)および図12(b)はそれぞれ、第3実施例に係る防振機能を有する変倍光学系の広角端状態における無限遠合焦時の諸収差図、および0.30°の回転ブレに対してブレ補正を行った際のメリディオナル横収差図である。図13は、第3実施例に係る防振機能を有する変倍光学系の中間焦点距離状態における無限遠合焦時の諸収差図である。図14(a)および図14(b)はそれぞれ、第3実施例に係る防振機能を有する変倍光学系の望遠端状態における無限遠合焦時の諸収差図、および0.20°の回転ブレに対してブレ補正を行った際のメリディオナル横収差図である。図15(a)、図15(b)、および図15(c)はそれぞれ、第3実施例に係る変倍光学系の広角端状態、中間焦点距離状態、望遠端状態における近距離合焦時の諸収差図である。
各諸収差図より、第3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優れた結像性能を有しており、さらに近距離合焦時にも優れた結像性能を有していることがわかる。
(第4実施例)
第4実施例について、図16〜図20および表4を用いて説明する。図16は本実施形態の第4実施例に係る変倍光学系のレンズ構成を示す図である。第4実施例に係る変倍光学系ZL(4)は、物体側から順に並んだ、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、開口絞りSと、正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。広角端状態(W)から望遠端状態(T)に変倍する際、第1〜第5レンズ群G1〜G5がそれぞれ図16の矢印で示す方向に移動する。本実施例では、第2レンズ群G2が中間群GMを構成し、第3レンズ群G3および開口絞りSが中間側レンズ群GRP1を構成し、第4レンズ群G4が後続側レンズ群GRP2を構成し、第5レンズ群G5が後続群GRを構成する。
第1レンズ群G1は、物体側から順に並んだ、両凸形状の正レンズ(第1-1レンズ)L11と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズ(第1-2レンズ)L12および物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズ(第1-3レンズ)L13からなる接合正レンズと、から構成される。
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負メニスカスレンズL21と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL22と、両凹形状の負レンズL23および物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL24からなる接合負レンズと、から構成される。
第3レンズ群G3は、物体側から順に並んだ、両凸形状の正レンズL31と、両凸形状の正レンズL32および両凹形状の負レンズL33からなる接合正レンズと、から構成される。開口絞りSは、第3レンズ群G3の像側近傍に設けられ、変倍の際、第3レンズ群G3と一体的に移動する。
第4レンズ群G4は、物体側から順に並んだ、両凸形状の正レンズL41と、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズL42と、から構成される。
第5レンズ群G5は、物体側から順に並んだ、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL51と、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズL52と、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズL53と、両凸形状の正レンズL54と、から構成される。第5レンズ群G5の像側に、像面Iが配置される。
第4実施例に係る変倍光学系ZL(4)では、第4レンズ群G4(後続側レンズ群GRP2)を物体方向へ移動させることにより、遠距離物体から近距離物体への合焦が行われる。また、第4実施例に係る変倍光学系ZL(4)では、第2レンズ群G2の負レンズL23および正メニスカスレンズL24からなる接合負レンズが、光軸と垂直な方向へ移動可能な防振レンズ群を構成し、手ブレ等による結像位置の変位(像面I上の像ブレ)を補正する。
なお、全系の焦点距離がfで、防振係数(ブレ補正での移動レンズ群の移動量に対する結像面での像移動量比)がKのレンズで角度θの回転ブレを補正するには、ブレ補正用の移動レンズ群を(f・tanθ)/Kだけ光軸と直交方向に移動させればよい。第4実施例の広角端状態において、防振係数は0.99であり、焦点距離は72.1mmであるので、0.30°の回転ブレを補正するための防振レンズ群の移動量は0.38mmである。第4実施例の望遠端状態において、防振係数は2.04であり、焦点距離は292.0mmであるので、0.20°の回転ブレを補正するための防振レンズ群の移動量は0.50mmである。
以下の表4に、第4実施例に係る光学系の諸元の値を掲げる。
(表4)
[レンズ諸元]
面番号 R D nd νd
物面 ∞
1 397.7403 3.807 1.48749 70.31
2 -541.2704 0.200
3 98.5962 1.700 1.67270 32.19
4 64.4142 7.530 1.49700 81.73
5 2167.3548 可変
6 153.3759 1.000 1.80610 40.97
7 35.8256 8.557
8 37.5306 2.567 1.84666 23.80
9 55.0899 4.528
10 -64.5906 1.000 1.70000 48.11
11 45.3004 3.006 1.84666 23.80
12 146.7719 可変
13 120.3729 3.847 1.79952 42.09
14 -66.6553 0.200
15 40.5542 5.444 1.49700 81.73
16 -51.5427 1.000 1.85026 32.35
17 136.7432 1.574
18 ∞ 可変 (絞りS)
19 73.0072 4.267 1.51680 63.88
20 -41.6199 1.157
21 -36.8096 1.000 1.80100 34.92
22 -63.5855 可変
23 142.7978 1.000 1.90366 31.27
24 39.2858 5.972
25 -32.2173 2.394 1.80518 25.45
26 -25.4336 17.643
27 -22.2559 1.000 1.77250 49.62
28 -60.4849 0.200
29 133.6379 3.767 1.69895 30.13
30 -86.4148 BF
像面 ∞
[各種データ]
変倍比 4.05
W M T
f 72.1 100.0 292.0
FNO 4.58 4.77 5.88
2ω 33.52 23.92 8.28
Ymax 21.60 21.60 21.60
TL 193.32 210.92 248.32
BF 38.32 41.32 62.32
[可変間隔データ]
W M T W M T
無限遠 無限遠 無限遠 近距離 近距離 近距離
d5 2.000 25.714 72.838 2.000 25.714 72.838
d12 41.838 32.720 2.000 41.838 32.720 2.000
d18 24.804 23.298 24.804 23.943 22.207 22.596
d22 2.000 3.505 2.000 2.861 4.597 4.208
[レンズ群データ]
群 始面 焦点距離
G1 1 166.403
G2 6 -40.599
G3 13 52.091
G4 19 95.393
G5 23 -58.282
[条件式対応値]
条件式(1) f1/fRP1=3.194
条件式(2) f1/(−fMt)=4.099
条件式(3) fP/(−fN)=0.468
条件式(4) nP/nN=0.895
条件式(5) νP/νN=2.539
図17(a)および図17(b)はそれぞれ、第4実施例に係る防振機能を有する変倍光学系の広角端状態における無限遠合焦時の諸収差図、および0.30°の回転ブレに対してブレ補正を行った際のメリディオナル横収差図である。図18は、第4実施例に係る防振機能を有する変倍光学系の中間焦点距離状態における無限遠合焦時の諸収差図である。図19(a)および図19(b)はそれぞれ、第4実施例に係る防振機能を有する変倍光学系の望遠端状態における無限遠合焦時の諸収差図、および0.20°の回転ブレに対してブレ補正を行った際のメリディオナル横収差図である。図20(a)、図20(b)、および図20(c)はそれぞれ、第4実施例に係る変倍光学系の広角端状態、中間焦点距離状態、望遠端状態における近距離合焦時の諸収差図である。
各諸収差図より、第4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優れた結像性能を有しており、さらに近距離合焦時にも優れた結像性能を有していることがわかる。
(第5実施例)
第5実施例について、図21〜図25および表5を用いて説明する。図21は本実施形態の第5実施例に係る変倍光学系のレンズ構成を示す図である。第5実施例に係る変倍光学系ZL(5)は、物体側から順に並んだ、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、開口絞りSと、正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、負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。広角端状態(W)から望遠端状態(T)に変倍する際、第1〜第6レンズ群G1〜G6がそれぞれ図21の矢印で示す方向に移動する。本実施例では、第2レンズ群G2が中間群GMを構成し、第3レンズ群G3および開口絞りSが中間側レンズ群GRP1を構成し、第4レンズ群G4が後続側レンズ群GRP2を構成し、第5レンズ群G5および第6レンズ群G6が後続群GRを構成する。後続群GRは、全体として負の屈折力を有する。
第1レンズ群G1は、物体側から順に並んだ、両凸形状の正レンズ(第1-1レンズ)L11と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズ(第1-2レンズ)L12および物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズ(第1-3レンズ)L13からなる接合正レンズと、から構成される。
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負メニスカスレンズL21と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL22と、両凹形状の負レンズL23および物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL24からなる接合負レンズと、から構成される。
第3レンズ群G3は、物体側から順に並んだ、両凸形状の正レンズL31と、両凸形状の正レンズL32および両凹形状の負レンズL33からなる接合正レンズと、から構成される。開口絞りSは、第3レンズ群G3の像側近傍に設けられ、変倍の際、第3レンズ群G3と一体的に移動する。
第4レンズ群G4は、物体側から順に並んだ、両凸形状の正レンズL41と、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズL42と、から構成される。
第5レンズ群G5は、物体側から順に並んだ、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL51と、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズL52と、から構成される。
第6レンズ群G6は、物体側から順に並んだ、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズL61と、両凸形状の正レンズL62と、から構成される。第6レンズ群G6の像側に、像面Iが配置される。
第5実施例に係る変倍光学系ZL(5)では、第4レンズ群G4(後続側レンズ群GRP2)を物体方向へ移動させることにより、遠距離物体から近距離物体への合焦が行われる。また、第5実施例に係る変倍光学系ZL(5)では、第2レンズ群G2の負レンズL23および正メニスカスレンズL24からなる接合負レンズが、光軸と垂直な方向へ移動可能な防振レンズ群を構成し、手ブレ等による結像位置の変位(像面I上の像ブレ)を補正する。
なお、全系の焦点距離がfで、防振係数(ブレ補正での移動レンズ群の移動量に対する結像面での像移動量比)がKのレンズで角度θの回転ブレを補正するには、ブレ補正用の移動レンズ群を(f・tanθ)/Kだけ光軸と直交方向に移動させればよい。第5実施例の広角端状態において、防振係数は1.00であり、焦点距離は72.1mmであるので、0.30°の回転ブレを補正するための防振レンズ群の移動量は0.38mmである。第5実施例の望遠端状態において、防振係数は2.07であり、焦点距離は292.0mmであるので、0.20°の回転ブレを補正するための防振レンズ群の移動量は0.49mmである。
以下の表5に、第5実施例に係る光学系の諸元の値を掲げる。
(表5)
[レンズ諸元]
面番号 R D nd νd
物面 ∞
1 410.0484 3.688 1.48749 70.31
2 -563.1103 0.200
3 102.5753 1.700 1.67270 32.19
4 66.0707 7.494 1.49700 81.73
5 15350.0260 可変
6 139.4435 1.000 1.80610 40.97
7 35.1229 7.231
8 37.6103 2.601 1.84666 23.80
9 56.2791 4.573
10 -62.1771 1.000 1.70000 48.11
11 45.7876 3.019 1.84666 23.80
12 152.3777 可変
13 118.3464 3.864 1.79952 42.09
14 -66.5127 0.200
15 41.1734 5.431 1.49700 81.73
16 -51.3614 1.000 1.85026 32.35
17 129.2055 1.610
18 ∞ 可変 (絞りS)
19 79.6726 4.263 1.51680 63.88
20 -41.5025 1.192
21 -36.1506 1.000 1.80100 34.92
22 -57.7482 可変
23 360.1366 1.000 1.90366 31.27
24 48.3936 6.817
25 -37.2103 2.515 1.80518 25.45
26 -27.2408 可変
27 -22.1710 1.000 1.80400 46.60
28 -62.3440 0.200
29 129.8338 3.640 1.71736 29.57
30 -94.8486 BF
像面 ∞
[各種データ]
変倍比 4.05
W M T
f 72.1 100.0 292.0
FNO 4.57 4.79 5.88
2ω 33.64 23.96 8.26
Ymax 21.60 21.60 21.60
TL 193.32 211.43 248.32
BF 38.32 41.66 60.02
[可変間隔データ]
W M T W M T
無限遠 無限遠 無限遠 近距離 近距離 近距離
d5 2.000 25.563 73.573 2.000 25.563 73.573
d12 42.573 33.490 2.000 42.573 33.490 2.000
d18 24.947 23.743 24.947 24.097 22.674 22.767
d22 2.000 3.203 2.000 2.849 4.273 4.180
d26 17.243 17.537 19.544 17.243 17.537 19.544
[レンズ群データ]
群 始面 焦点距離
G1 1 168.635
G2 6 -41.024
G3 13 53.154
G4 19 92.760
G5 23 -175.236
G6 27 -106.197
[条件式対応値]
条件式(1) f1/fRP1=3.173
条件式(2) f1/(−fMt)=4.111
条件式(3) fP/(−fN)=0.434
条件式(4) nP/nN=0.895
条件式(5) νP/νN=2.539
図22(a)および図22(b)はそれぞれ、第5実施例に係る防振機能を有する変倍光学系の広角端状態における無限遠合焦時の諸収差図、および0.30°の回転ブレに対してブレ補正を行った際のメリディオナル横収差図である。図23は、第5実施例に係る防振機能を有する変倍光学系の中間焦点距離状態における無限遠合焦時の諸収差図である。図24(a)および図24(b)はそれぞれ、第5実施例に係る防振機能を有する変倍光学系の望遠端状態における無限遠合焦時の諸収差図、および0.20°の回転ブレに対してブレ補正を行った際のメリディオナル横収差図である。図25(a)、図25(b)、および図25(c)はそれぞれ、第5実施例に係る変倍光学系の広角端状態、中間焦点距離状態、望遠端状態における近距離合焦時の諸収差図である。
各諸収差図より、第5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優れた結像性能を有しており、さらに近距離合焦時にも優れた結像性能を有していることがわかる。
(第6実施例)
第6実施例について、図26〜図30および表6を用いて説明する。図26は本実施形態の第6実施例に係る変倍光学系のレンズ構成を示す図である。第6実施例に係る変倍光学系ZL(6)は、物体側から順に並んだ、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、負の屈折力を有する第3レンズ群G3と、正の屈折力を有する第4レンズ群G4と、開口絞りSと、正の屈折力を有する第5レンズ群G5と、負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。広角端状態(W)から望遠端状態(T)に変倍する際、第1〜第6レンズ群G1〜G6がそれぞれ図26の矢印で示す方向に移動する。本実施例では、第2レンズ群G2および第3レンズ群G3が中間群GMを構成し、第4レンズ群G4および開口絞りSが中間側レンズ群GRP1を構成し、第5レンズ群G5が後続側レンズ群GRP2を構成し、第6レンズ群G6が後続群GRを構成する。中間群GMは、全体として負の屈折力を有する。
第1レンズ群G1は、物体側から順に並んだ、両凸形状の正レンズ(第1-1レンズ)L11と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズ(第1-2レンズ)L12および物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズ(第1-3レンズ)L13からなる接合正レンズと、から構成される。
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負メニスカスレンズL21と、物体側に凸を向けた正メニスカスレンズL22と、から構成される。
第3レンズ群G3は、両凹形状の負レンズL31および物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL32からなる接合負レンズ、から構成される。
第4レンズ群G4は、物体側から順に並んだ、両凸形状の正レンズL41と、両凸形状の正レンズL42および両凹形状の負レンズL43からなる接合正レンズと、から構成される。開口絞りSは、第4レンズ群G4の像側近傍に設けられ、変倍の際、第4レンズ群G4と一体的に移動する。
第5レンズ群G5は、両凸形状の正レンズL51および物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズL52からなる接合正レンズ、から構成される。
第6レンズ群G6は、物体側から順に並んだ、両凹形状の負レンズL61と、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズL62と、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズL63と、両凸形状の正レンズL64と、から構成される。第6レンズ群G6の像側に、像面Iが配置される。
第6実施例に係る変倍光学系ZL(6)では、第5レンズ群G5(後続側レンズ群GRP2)を物体方向へ移動させることにより、遠距離物体から近距離物体への合焦が行われる。また、第6実施例に係る変倍光学系ZL(6)では、第3レンズ群G3が、光軸と垂直な方向へ移動可能な防振レンズ群を構成し、手ブレ等による結像位置の変位(像面I上の像ブレ)を補正する。
なお、全系の焦点距離がfで、防振係数(ブレ補正での移動レンズ群の移動量に対する結像面での像移動量比)がKのレンズで角度θの回転ブレを補正するには、ブレ補正用の移動レンズ群を(f・tanθ)/Kだけ光軸と直交方向に移動させればよい。第6実施例の広角端状態において、防振係数は0.97であり、焦点距離は72.1mmであるので、0.30°の回転ブレを補正するための防振レンズ群の移動量は0.39mmである。第6実施例の望遠端状態において、防振係数は2.01であり、焦点距離は292.0mmであるので、0.20°の回転ブレを補正するための防振レンズ群の移動量は0.51mmである。
以下の表6に、第6実施例に係る光学系の諸元の値を掲げる。
(表6)
[レンズ諸元]
面番号 R D nd νd
物面 ∞
1 508.9189 3.766 1.48749 70.31
2 -429.0392 0.200
3 100.5086 1.700 1.67270 32.19
4 64.9622 8.695 1.49700 81.73
5 2159.2215 可変
6 177.6966 1.000 1.83481 42.73
7 35.6714 6.299
8 37.8917 2.779 1.84666 23.80
9 62.3935 可変
10 -64.2559 1.000 1.67003 47.14
11 36.7145 3.536 1.75520 27.57
12 146.9123 可変
13 109.3840 3.810 1.80610 40.97
14 -70.8019 0.200
15 42.2948 5.265 1.49700 81.73
16 -53.8261 1.000 1.85026 32.35
17 161.9717 1.485
18 ∞ 可変 (絞りS)
19 106.0675 4.532 1.51680 63.88
20 -28.5067 1.000 1.80100 34.92
21 -53.2383 可変
22 -126.6137 1.000 1.90366 31.27
23 60.3618 10.455
24 -323.4470 4.054 1.68893 31.16
25 -33.1410 16.327
26 -24.3740 1.000 1.77250 49.62
27 -200.9248 0.200
28 79.6785 3.126 1.71736 29.57
29 -428.7833 BF
像面 ∞
[各種データ]
変倍比 4.05
W M T
f 72.1 100.0 292.0
FNO 4.54 4.72 5.88
2ω 33.58 23.90 8.26
Ymax 21.60 21.60 21.60
TL 193.32 211.83 248.32
BF 38.32 41.01 61.32
[可変間隔データ]
W M T W M T
無限遠 無限遠 無限遠 近距離 近距離 近距離
d5 2.000 26.835 74.493 2.000 26.835 74.493
d9 5.400 5.100 4.500 5.400 5.100 4.500
d12 41.592 32.879 2.000 41.592 32.879 2.000
d18 21.578 20.267 21.578 20.680 19.126 19.320
d21 2.000 3.311 2.001 2.898 4.453 4.259
[レンズ群データ]
群 始面 焦点距離
G1 1 170.267
G2 6 -114.490
G3 10 -74.908
G4 13 50.411
G5 19 100.849
G6 22 -52.429
[条件式対応値]
条件式(1) f1/fRP1=3.378
条件式(2) f1/(−fMt)=4.107
条件式(3) fP/(−fN)=0.564
条件式(4) nP/nN=0.895
条件式(5) νP/νN=2.539
図27(a)および図27(b)はそれぞれ、第6実施例に係る防振機能を有する変倍光学系の広角端状態における無限遠合焦時の諸収差図、および0.30°の回転ブレに対してブレ補正を行った際のメリディオナル横収差図である。図28は、第6実施例に係る防振機能を有する変倍光学系の中間焦点距離状態における無限遠合焦時の諸収差図である。図29(a)および図29(b)はそれぞれ、第6実施例に係る防振機能を有する変倍光学系の望遠端状態における無限遠合焦時の諸収差図、および0.20°の回転ブレに対してブレ補正を行った際のメリディオナル横収差図である。図30(a)、図30(b)、および図30(c)はそれぞれ、第6実施例に係る変倍光学系の広角端状態、中間焦点距離状態、望遠端状態における近距離合焦時の諸収差図である。
各諸収差図より、第6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優れた結像性能を有しており、さらに近距離合焦時にも優れた結像性能を有していることがわかる。
上記各実施例によれば、後続側レンズ群GRP2を合焦レンズ群として小型軽量化することで、鏡筒を大型化することなく、高速なAF(オートフォーカス)、並びにAF時の静粛性を実現し、さらに、広角端状態から望遠端状態への変倍時の収差変動、並びに無限遠物体から近距離物体への合焦時の収差変動を良好に抑えた変倍光学系を実現することができる。
ここで、上記各実施例は本願発明の一具体例を示しているものであり、本願発明はこれらに限定されるものではない。
なお、以下の内容は、本実施形態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。
本実施形態の変倍光学系の数値実施例として5群構成のものと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、本実施形態の変倍光学系の最も物体側や最も像面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枚のレンズを有する部分を示す。
合焦レンズ群とは、合焦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。すなわち、単独または複数のレンズ群、また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良い。この合焦レンズ群は、オートフォーカスにも適用でき、オートフォーカス用の(超音波モータ等を用いた)モータ駆動にも適している。
レンズ面は、球面または平面で形成されても、非球面で形成されても構わない。レンズ面が球面または平面の場合、レンズ加工および組立調整が容易になり、加工およ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。
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でも構わない。また、レンズ面は回折面としても良く、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良い。
開口絞りは、第3レンズ群または第4レンズ群の近傍に配置されるのが好ましいが、第3レンズ群または第4レンズ群の中に配置されてもよく、開口絞りとしての部材を設けずに、レンズの枠でその役割を代用しても良い。
各レンズ面には、フレアやゴーストを軽減し、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良い。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。
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 G6 第6レンズ群
GM 中間群 GR 後続群
GRP1 中間側レンズ群 GRP2 後続側レンズ群
I 像面 S 開口絞り

Claims (5)

  1. 物体側から順に並んだ、正の屈折力を有する第1レンズ群と、一つのレンズ群から構成され負の屈折力を有する中間群と、正の屈折力を有する中間側レンズ群と、正の屈折力を有する後続側レンズ群と、一つまたは二つのレンズ群から構成される後続群とからなり、
    変倍の際、前記第1レンズ群と前記中間群との間隔が変化し、前記中間群と前記中間側レンズ群との間隔が変化し、前記中間側レンズ群と前記後続側レンズ群との間隔が変化し、前記後続側レンズ群と前記後続群との間隔が変化し、前記後続群が二つのレンズ群から構成される場合、前記後続群における前記二つのレンズ群の間隔が変化し、または、
    物体側から順に並んだ、正の屈折力を有する第1レンズ群と、二つのレンズ群から構成され全体で負の屈折力を有する中間群と、正の屈折力を有する中間側レンズ群と、正の屈折力を有する後続側レンズ群と、一つのレンズ群から構成される後続群とからなり、
    変倍の際、前記第1レンズ群と前記中間群との間隔が変化し、前記中間群と前記中間側レンズ群との間隔が変化し、前記中間側レンズ群と前記後続側レンズ群との間隔が変化し、前記後続側レンズ群と前記後続群との間隔が変化し、前記中間群における前記二つのレンズ群の間隔が変化し、
    合焦の際、前記後続側レンズ群が移動し、
    前記後続側レンズ群は、少なくとも一つの正の屈折力を有するレンズと、少なくとも一つの負の屈折力を有するレンズとを有し、
    前記第1レンズ群は、物体側から順に並んだ、正の屈折力を有する第1-1レンズと、負の屈折力を有する第1-2レンズと、正の屈折力を有する第1-3レンズとを有し、
    以下の条件式を満足することを特徴とする変倍光学系。
    2.5<f1/fRP1<5.0
    2.9<f1/(−fMt)<5.5
    0.2<fP/(−fN)<0.8
    2.25<νP/νN<2.90
    但し、f1:前記第1レンズ群の焦点距離、
    fRP1:前記中間側レンズ群の焦点距離、
    fMt:望遠端状態における前記中間群の焦点距離、
    fP:前記後続側レンズ群内の最も正の屈折力が強いレンズの焦点距離、
    fN:前記後続側レンズ群内の最も負の屈折力が強いレンズの焦点距離、
    νP:前記第1レンズ群内の最も正の屈折力が強いレンズのアッベ数、
    νN:前記第1レンズ群内の最も負の屈折力が強いレンズのアッベ数。
  2. 以下の条件式を満足することを特徴とする請求項1に記載の変倍光学系。
    0.85<nP/nN<1.00
    但し、nP:前記第1レンズ群内の最も正の屈折力が強いレンズの屈折率、
    nN:前記第1レンズ群内の最も負の屈折力が強いレンズの屈折率。
  3. 前記中間群は、像ブレを補正するために光軸と垂直な方向の成分を有するように移動可能な防振レンズ群を有することを特徴とする請求項1又は2に記載の変倍光学系。
  4. 広角端状態から望遠端状態への変倍の際、前記第1レンズ群が物体側へ移動することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の変倍光学系。
  5. 請求項1〜4のいずれかに記載の変倍光学系を搭載して構成される光学機器。
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