JP7217935B2 - 変倍結像光学系 - Google Patents
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Description
本発明は、デジタルカメラ、ビデオカメラ等の撮像装置に用いられる防振機能を有する変倍結像光学系に関する。
従来、写真用カメラやビデオカメラ等で、変倍時に全長が固定であり、防振機能を有した変倍結像光学系が特許文献１および２に開示されている。
一般的に長い焦点距離の光学系（望遠レンズ）は、大型で、高重量のものが多く、全長の小型化が望まれている。なぜなら、フォーカシングレンズ群の重量、および径が大きくなるためであり、合焦速度の高速化や径の小型化に支障をきたしていた。
また、望遠端の画角が狭い変倍結像光学系においては、手ぶれなどの振動の影響による撮影画像のぶれが発生しやすいため、光学系の一部のレンズ群（防振レンズ群）を光軸に対して垂直方向に変位させることにより撮影画像のぶれを補正する防振機能を有することが要求されている。さらに、変倍結像光学系において防振機能を有する場合には、防振レンズ群を駆動するためのアクチュエータの大型化を避けるため、防振レンズ群は径が小さく、重量が軽いことが要求される。
加えて、望遠系では、変倍時に重量バランスが変わることは、撮影時の不具合になるため、可能な限り全長固定型であることが望まれている。従来の全長固定型の変倍結像光学系では、光学系の小型化を図るためには、各レンズ群の屈折力を強めることが考えられる。特に変倍をメインに司る第２レンズ群は、その屈折力により変倍移動量が増減するため、全長の小型化を左右する。しかし小型化のために屈折力を高めると、製造誤差敏感度の悪化を伴うため、屈折力を高めた状態で、実際の製品の光学性能を担保するには、高い加工精度、組み立て調整が必要となり製造コストが上昇する課題が残る。
また、近年では、デジタルスチルカメラを用いた動画撮影が一般的になっている。動画撮影において、被写体に対する合焦状態を維持するために、フォーカスレンズ群を光軸方向に常に微小振動（ウオブリング）させ続けることによりコントラストの変化を常時検出してフォーカスレンズ群の移動方向を決定する方法が多く採用されている。ウオブリングによりフォーカスレンズ群を駆動する場合、フォーカスレンズ群の重量が大きいとフォーカスレンズ群を駆動するためのアクチュエータが大型化し、撮影レンズの小型化・軽量化が困難となってしまう。また、アクチュエータを大型化させずに重量の大きいフォーカスレンズ群を無理にウオブリング駆動させようとすると、アクチュエータから発生する駆動音雑音が動画撮影において音声として記録されてしまうため問題となる。したがって、動画撮影に適応する変倍結像光学系はフォーカスレンズ群の軽量化が要求されている。
さらに、このようなフォーカス方式では、ウオブリング時の像高変化率が大きいと、鑑賞者が画面に映る被写体の倍率変動を認識して目障りに感じてしまう問題がある。そのためウオブリング時の像高変化率が小さいフォーカス方式が望まれている。
特許文献１に開示された光学系は、物体側から順に正、負、正、正の屈折力で構成され、変倍時、フォーカス時に全長固定型の変倍光学系である。また第４レンズ群内を正、負、正の３つの群に分け、中央の負レンズ群を光軸に直行方向に変位させることにより防振機能を実現している。しかしフォーカス方式が、最も口径が大きな第１レンズ群内部を移動させるインナーフォーカス構成としているため、合焦速度の高速化や径の小型化に支障をきたしている。また広角端でのフォーカス時の像高変化率が大きいという課題を有している。さらに変倍を主に司る第２レンズ群の屈折力が高いため、第２レンズ群の残存収差が大きく、製造誤差敏感度が高いという課題を有している。
特許文献２に開示された光学系は、物体側から順に正、負、正、正の屈折力で構成され、変倍時、フォーカス時に全長固定型の変倍光学系である。また第４レンズ群内は正の屈折力を持つ第１部分群、負の屈折力を持つ第２部分群、正または負の屈折力を持つ第３部分群に分かれ、第２部分群はフォーカス群であり、無限遠物体から近距離物体へのフォーカス時に像方向へ移動する。さらに第３部分群の最も物体側に、光軸に対して垂直方向に移動することで光学系が振動した際の像のぶれを補正する、正の屈折力の像ぶれ補正レンズ群を有している。フォーカス群に前記第４レンズ群内の第２部分群である負群を用いているため、特にテレ側の至近時の歪曲収差が正方向に悪化するという課題を有している。また変倍を主に司る第２レンズ群の屈折力が高いため、第２レンズ群の残存収差が大きく、製造誤差敏感度が高いという課題を有している。
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、変倍時、フォーカス時に全長固定型であり、製造誤差敏感度を抑え、ウオブリング時の像高変化率が少なく、変倍時、フォーカス時全域にわたり、良好な光学性能を備え、防振機能を有し、防振レンズ群及びフォーカスレンズ群の重量を抑制した、変倍結像光学系を提供することを目的とする。
上記課題を解決するための第１の発明は、物体側から像側へ順に、正の屈折力の第１レンズ群と、負の屈折力の第２レンズ群と、正の屈折力の第３レンズ群と、正の屈折力の第４レンズ群と、負の屈折力の第５レンズ群とからなり、前記第２レンズ群は、物体側から像側へ順に、物体側に凸の負の単レンズからなる第２ａレンズ群と負の屈折力の第２ｂレンズ群から構成され、前記第２ａレンズ群と前記第２ｂレンズ群の空気間隔が前記第２レンズ群を構成する空気間隔の内、最も大きくなり、変倍時に、前記第１レンズ群と前記第５レンズ群とが像面に対し固定であり、無限遠物体から近距離物体へのフォーカシングに際して、前記第４レンズ群が光軸に沿って物体側に移動し、以下の条件式を満足することを特徴とする変倍結像光学系とした。
（１）０．３９≦Ｇ２ａｔ／Ｇ２ｔ＜０．８０
（２）１．７０≦Ｇ２ａｆ／Ｇ２ｆ＜４．４０
（３）０．１９＜ｆ４／ｆｔ＜０．７５
（４）１．２０＜ＭＲ＾２×（１－Ｍ４＾２）＜６．００
（５）０．３２≦Ｍ４＜０．８０
ただし
Ｇ２ｔ：前記第２レンズ群の合成厚
Ｇ２ａｔ：前記第２ａレンズ群と前記第２ｂレンズ群に挟まれた空気間隔
Ｇ２ｆ：前記第２レンズ群の焦点距離
Ｇ２ａｆ：前記第２ａレンズ群の焦点距離
ｆｔ：望遠端における物体距離無限遠時の焦点距離
ｆ４：前記第４レンズ群Ｇ４の焦点距離
Ｍ４：物体距離無限遠時の前記第４レンズ群Ｇ４の全変倍域の横倍率
ＭＲ：物体距離無限遠時の前記第５レンズ群Ｇ５の全変倍域の横倍率
（１）０．３９≦Ｇ２ａｔ／Ｇ２ｔ＜０．８０
（２）１．７０≦Ｇ２ａｆ／Ｇ２ｆ＜４．４０
（３）０．１９＜ｆ４／ｆｔ＜０．７５
（４）１．２０＜ＭＲ＾２×（１－Ｍ４＾２）＜６．００
（５）０．３２≦Ｍ４＜０．８０
ただし
Ｇ２ｔ：前記第２レンズ群の合成厚
Ｇ２ａｔ：前記第２ａレンズ群と前記第２ｂレンズ群に挟まれた空気間隔
Ｇ２ｆ：前記第２レンズ群の焦点距離
Ｇ２ａｆ：前記第２ａレンズ群の焦点距離
ｆｔ：望遠端における物体距離無限遠時の焦点距離
ｆ４：前記第４レンズ群Ｇ４の焦点距離
Ｍ４：物体距離無限遠時の前記第４レンズ群Ｇ４の全変倍域の横倍率
ＭＲ：物体距離無限遠時の前記第５レンズ群Ｇ５の全変倍域の横倍率
また、第２の発明は、前記第５レンズ群は、以下の条件式を満足することを特徴とする第１の発明に記載の変倍結像光学系とした。
（６）－０．８５＜ｆ５／ｆｔ＜－０．１５
ただし
ｆ５：前記第５レンズ群の焦点距離
ｆｔ：望遠端における物体距離無限遠時の焦点距離
（６）－０．８５＜ｆ５／ｆｔ＜－０．１５
ただし
ｆ５：前記第５レンズ群の焦点距離
ｆｔ：望遠端における物体距離無限遠時の焦点距離
また、第３の発明は、前記第５レンズ群は、物体側から像側へ順に、負の屈折力の第５ａレンズ群と正の屈折力の第５ｂレンズ群から構成され、前記第５ａレンズ群を光軸に対して垂直方向に変位させることによって防振を行うことを特徴とする第１または第２の発明に記載の変倍結像光学系とした。
また、第４の発明は、前記第２ａレンズ群は、以下の条件式を満足することを特徴とする第１乃至第３の発明のいずれかに記載の変倍結像光学系とした。
（７）－７．５０＜（Ｇ２ａ２＋Ｇ２ａ１）／（Ｇ２ａ２－Ｇ２ａ１）＜－１．０５
ただし
Ｇ２ａ１：前記第２ａレンズ群の物体側の曲率半径
Ｇ２ａ２：前記第２ａレンズ群の像側の曲率半径
（７）－７．５０＜（Ｇ２ａ２＋Ｇ２ａ１）／（Ｇ２ａ２－Ｇ２ａ１）＜－１．０５
ただし
Ｇ２ａ１：前記第２ａレンズ群の物体側の曲率半径
Ｇ２ａ２：前記第２ａレンズ群の像側の曲率半径
本発明によれば、変倍時、フォーカス時に全長固定型であり、製造誤差敏感度を抑え、ウオブリング時の像高変化率が少なく、変倍時、フォーカス時全域にわたり、良好な光学性能を備え、防振機能を有し、防振レンズ群及びフォーカスレンズ群の重量を抑制した、変倍光学系を提供することが可能となる。
本発明に係る変倍結像光学系は、図１、図１４、図２７、図４０の各実施例のレンズ構成図に示されるとおり、物体側から像側へ順に、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、正の屈折力の第４レンズ群、負の屈折力の第５レンズ群からなり、開口絞りは第３レンズ群内、あるいは第３レンズ群に隣接し、変倍時に、前記第１レンズ群と前記５レンズ群が像面に対し固定であり、無限遠物体から近距離物体へのフォーカシングに際して、前記第４レンズ群が光軸に沿って物体側に移動する。
正の屈折力の前記第１レンズ群と負の屈折力の前記第２レンズ群は、広角端から望遠端への変倍時に、その間隔を増加させることにより変倍結像光学系の主な変倍効果を得ている。
正の屈折力の前記第３レンズ群は、負の屈折力の前記第２レンズ群で発散された光束を収斂光として射出し、フォーカスレンズ群に入射させる。これにより後述のフォーカス時の球面収差の変動を抑制することができる。
正の屈折力の前記第４レンズ群は、フォーカスレンズ群として機能する。また広角端から望遠端への変倍時に、像面補償作用も担っている。さらに前記第４レンズ群に収斂光が入射することにより、フォーカス時の球面収差の変動を抑えることができる。また無限遠物体から近距離物体へのフォーカシングに際して、前記第４レンズ群が光軸に沿って物体側に移動する。絞りを前記第４レンズ群の物点に見立てた場合、至近時にフォーカスする際に物点が前記第４レンズ群に近づく。これにより前記第４レンズ群に入射する主光線入射角が大きくなる。３次の歪曲収差係数は、近軸主光線入射角の３乗で大きくなる為、前記第４レンズ群自身の負の歪曲収差が増加し、これにより物体距離無限遠時の望遠端全系の正の歪曲収差は、至近時にフォーカスする際に補正される方向になる。さらに、後続するレンズ群に収斂光を入射させることにより、後続レンズ群の先頭にある防振群の径を小さくすることが可能となる。
負の屈折力の前記第５レンズ群は、拡大系の倍率負担にすることにより、全系を望遠タイプにし、全長を短縮することが可能となる。さらに物体側から像側へ順に、負の屈折力からなる前記第５ａレンズ群と正の屈折力の前記第５ｂレンズ群から構成し、前記第５ａレンズ群を光軸に対して垂直方向に変位させることによって防振を行っている。
また、本発明に係る変倍結像光学系は、以下に示す条件式を満足することを特徴とする。すなわち、前記第２レンズ群は、物体側から像側へ順に、物体側に凸の負の単レンズからなる前記第２ａレンズ群と負の屈折力の前記第２ｂレンズ群から構成され、前記第２ａレンズ群と前記第２ｂレンズ群の空気間隔が前記第２レンズ群を構成する空気間隔の内、最も大きくなり、前記第２ａレンズ群の焦点距離と前記第２レンズ群の焦点距離が以下の条件式を満足することを特徴とする。
（１）０．３５＜Ｇ２ａｔ／Ｇ２ｔ＜０．８０
（２）１．４０＜Ｇ２ａｆ／Ｇ２ｆ＜４．４０
ただし
Ｇ２ｔ：前記第２レンズ群の合成厚
Ｇ２ａｔ：前記第２ａレンズ群と前記第２ｂレンズ群に挟まれた空気間隔
Ｇ２ｆ：前記第２レンズ群の焦点距離
Ｇ２ａｆ：前記第２ａレンズ群の焦点距離
（１）０．３５＜Ｇ２ａｔ／Ｇ２ｔ＜０．８０
（２）１．４０＜Ｇ２ａｆ／Ｇ２ｆ＜４．４０
ただし
Ｇ２ｔ：前記第２レンズ群の合成厚
Ｇ２ａｔ：前記第２ａレンズ群と前記第２ｂレンズ群に挟まれた空気間隔
Ｇ２ｆ：前記第２レンズ群の焦点距離
Ｇ２ａｆ：前記第２ａレンズ群の焦点距離
条件式（１）は、変倍を主に司る前記第２レンズ群の合成厚と前記第２ａレンズ群と前記第２ｂレンズ群に挟まれた空気間隔の比について好ましい範囲を規定するものである。前記第２レンズ群は光学系全体の中で、比較的屈折力が大きく、さらに変倍時の移動が大きいため、この前記第２レンズ群の構造を規定することは、前記第２レンズ群の収差負担を減らし、製造誤差敏感度を抑えるために重要である。
この理由は概略すると以下の通りである。二つのレンズ群で構成される光学系の近軸屈折力は、第１レンズ群の屈折力をφ１、第２レンズ群の屈折力をφ２、第１レンズ群と第２レンズ群の間隔をｔ、全系の屈折力をφと置くと、
φ＝φ１＋φ２－ｔ・φ１・φ２ 参考式（１）
であるので、φ１、φ２＜０の時、ｔを大きくすると、φは大きくなる。すなわちφを一定とすると、各レンズ群の屈折力φ１、φ２を小さくでき、収差発生量、および製造誤差感度の低減が可能となる。
φ＝φ１＋φ２－ｔ・φ１・φ２ 参考式（１）
であるので、φ１、φ２＜０の時、ｔを大きくすると、φは大きくなる。すなわちφを一定とすると、各レンズ群の屈折力φ１、φ２を小さくでき、収差発生量、および製造誤差感度の低減が可能となる。
また、前記第２ａレンズ群を物体側に凸の負の単レンズとすることにより、前記第２ａレンズ群への入射角を緩和することが可能となり、収差発生量、製造誤差敏感度を減らすことが可能となる。
条件式（１）の上限値を超えて、相対的に前記第２ａレンズ群と前記第２ｂレンズ群に挟まれた空気間隔が大きくなると、前記第２レンズ群の製造誤差敏感度が小さくなり、前記第２レンズ群の残存収差を減らすことが可能となり、製造しやすい光学系を達成することが可能であるが、前記第２レンズ群の合成厚が大きくなる為、コンパクト化には不利になる。
一方、条件式（１）の下限値を超えて、相対的に前記第２ａレンズ群と前記第２ｂレンズ群に挟まれた空気間隔が小さくなると、前記第２レンズ群の合成厚が小さくなる為、変倍のための前記第２レンズ群の移動スペースを少なくでき、光学系全長をコンパクト化しやすくなるが、前記第２ａレンズ群、前記第２ｂレンズ群各々の屈折力が強まるため、前記第２レンズ群の残存収差の増加、製造誤差感度が大きくなる等の課題を解決できない。
なお、条件式（１）について、望ましくはその上限値を０．７５に、また、下限値を０．３７とすることで、前述の効果をより確実にすることができる。
また、条件式（２）は、条件式（１）と相俟って、前記第２ａレンズ群の屈折力と前記第２レンズ群の屈折力の比について好ましい範囲を規定するものであり、前記第２レンズ群の残存収差、製造誤差感度に影響する。前記第２レンズ群に入射する光線は、前記第１レンズ群が正の屈折力であるために、収斂光線となるが、前記第２レンズ群は負の屈折力を持つため、前記第２レンズ群への入射角がきつくなりやすい。本発明は前記第２レンズ群の屈折力を弱め、特に前記第２ａレンズ群の屈折力を弱めることにより、前記第２ａレンズ群への入射角を緩和して収差発生量、製造誤差敏感度を減らすことができた。
条件式（２）の上限値を超えて、前記第２ａレンズ群の屈折力が相対的に弱くなると、前記第２レンズ群の屈折力を所定の値に保つには、前記第２レンズ群の製造誤差敏感度が小さくなり、前記第２レンズ群の残存収差を減らすことが可能となり、製造しやすい光学系を達成することが可能であるが、前記第２ａレンズ群と前記第２ｂレンズ群に挟まれた空気間隔が大きくなり、前記第２レンズ群の合成厚が大きくなる為、コンパクト化には不利になる。
一方、条件式（２）の下限値を超えて、前記第２ａレンズ群の屈折力が相対的に強くなると、前記第２レンズ群の残存収差が大きくなり、製造誤差感度が大きくなる課題を解決できない。あるいは前記第２レンズ群の屈折力が弱くなる場合は、変倍による前記第２レンズ群の移動量が増えるため、全長が大型化する。
なお、条件式（２）について、望ましくはその上限値を３．６７に、また、下限値を１．５５とすることで、前述の効果をより確実にすることができる。
また、前記第４レンズ群は、無限遠物体から近距離物体へのフォーカシングの際、物体方向へ移動し、以下の条件式を満足することが望ましい。
（３）０．１９＜ｆ４／ｆｔ＜０．７５
（４）１．２０＜ＭＲ＾２×（１－Ｍ４＾２）＜６．００
（５）０．１５＜Ｍ４＜０．８０
ｆｔ：望遠端における物体距離無限遠時の焦点距離
ｆ４：前記第４レンズ群Ｇ４の焦点距離
Ｍ４：物体距離無限遠時の前記第４レンズ群Ｇ４の横倍率
ＭＲ：物体距離無限遠時の前記第５レンズ群Ｇ５の横倍率
（３）０．１９＜ｆ４／ｆｔ＜０．７５
（４）１．２０＜ＭＲ＾２×（１－Ｍ４＾２）＜６．００
（５）０．１５＜Ｍ４＜０．８０
ｆｔ：望遠端における物体距離無限遠時の焦点距離
ｆ４：前記第４レンズ群Ｇ４の焦点距離
Ｍ４：物体距離無限遠時の前記第４レンズ群Ｇ４の横倍率
ＭＲ：物体距離無限遠時の前記第５レンズ群Ｇ５の横倍率
条件式（３）は、フォーカスレンズ群である前記第４レンズ群の焦点距離を規定し、高速な合焦動作、光学系の小型化を実現するための条件である。
条件式（３）の上限値を超えて、前記第４レンズ群Ｇ４の焦点距離ｆ４が長くなると、フォーカスのための繰出し量が長くなり、至近に近づく能力が弱くなる。また繰り出し量を確保する空間が必要となり全長の大型化につながり好ましくない。
条件式（３）の下限値を超えて、前記第４レンズ群Ｇ４の焦点距離ｆ４が短くなると、フォーカスのための繰出し量が短くなりすぎ、正確な合焦位置でフォーカスレンズ群を停止させることが困難になる、さらにはフォーカス時の球面収差変動を抑えることが困難になる。
なお、条件式（３）について、その上限値をさらに０．６３に、また、下限値をさらに０．２３とすることで、前述の効果をより確実にすることができる。
条件式（４）は、ＡＦ時に合焦範囲内にフォーカスレンズ群である第４レンズ群Ｇ４を駆動制御するため、前記第４レンズ群Ｇ４、および、前記第４レンズ群Ｇ４以降の倍率負担を規制する条件であり、前記第４レンズ群Ｇ４がフォーカス時に移動した時の結像面の敏感度を規定する。この敏感度を適切に規定することにより、ＡＦ時に合焦範囲内にフォーカスレンズ群を駆動制御することが可能になる。
条件式（４）の上限値を超え、結像面の敏感度が大きくなると、フォーカスレンズ群の移動量が少なくなるため、フォーカスレンズ群の微少な動きで結像面が大きく動き、ＡＦ合焦範囲内にフォーカスレンズ群である前記第４レンズ群Ｇ４を駆動制御することが困難になる。
条件式（４）の下限値を超え、結像面の敏感度が小さくなると、フォーカスレンズ群の移動量が大きくなり、フォーカシングのための第３レンズ群Ｇ３と第５レンズ群Ｇ５とのスペースを確保しなければならず、レンズ光学系をコンパクトにすることが困難になる。またウオブリングによる合焦レンズ群の主光線高の変動が大きくなる為、像高変動を抑制する効果が弱くなり、ウオブリング時の像高変動を抑えることが困難になる。
なお、条件式（４）について、その上限値をさらに４．７０、また、下限値をさらに１．５４とすることで、前述の効果をより確実にすることができる。
条件式（５）は、フォーカスレンズ群である前記第４レンズ群のＧ４の無限遠時の横倍率を規定し、フォーカス時の収差変動の抑制およびフォーカス群の繰り出し量を規定するための条件である。
条件式（５）の上限値を超えて、前記第４レンズ群Ｇ４の無限遠時の横倍率が１に近づくと、フォーカスのための繰出し量が大きくなり、繰り出し量を確保する空間が必要となり全長の大型化につながり好ましくない。
一方、条件式（５）の下限値を超えて、前記第４レンズ群Ｇ４の無限遠時の横倍率が小さくなると、フォーカス群に入射する光線がアフォーカルに近づく、さらにゼロを超え負になると、フォーカス群が実像系になるため、全系が至近距離にフォーカスする際のフォーカス群である前記第４レンズ群Ｇ４の物点の移動が大きくなる為、無限遠から至近に変動した時の収差変動を抑えることが困難になる。
なお、条件式（５）について、その上限値をさらに０．６８に、また、下限値をさらに０．２３とすることで、前述の効果をより確実にすることができる。
また、前記第５レンズ群は、以下の条件式を満足することが望ましい。
（６）－０．８５＜ｆ５／ｆｔ＜－０．１５
ただし
ｆ５：前記第５レンズ群の焦点距離
ｆｔ：望遠端における物体距離無限遠時の焦点距離
（６）－０．８５＜ｆ５／ｆｔ＜－０．１５
ただし
ｆ５：前記第５レンズ群の焦点距離
ｆｔ：望遠端における物体距離無限遠時の焦点距離
条件式（６）は、固定群である前記第５レンズ群の焦点距離を規定し、拡大系の倍率負担とすることにより、全系を望遠タイプにし、全長を短縮するための条件である。
条件式（６）の上限値を超えて、前記第５レンズ群の負の屈折力が強くなると、固定群である共役長が短くなる為、全長が小型化するが、球面収差、像面湾曲がプラスに過度に発生し、さらに正の歪曲収差が増大し、それらの補正が困難になる。
一方、条件式（６）の下限値を超えて、前記第５レンズ群の負の屈折力が弱くなると、固定群である共役長が長くなる為、全長が大型化し好ましくない。またフォーカス群である前記第４レンズ群との間隔を保持することができなくなる。
なお、条件式（６）について、その上限値をさらに－０．１８に、また、下限値をさらに－０．７３とすることで、前述の効果をより確実にすることができる。
また、前記第２ａレンズ群は、以下の条件式を満足することが望ましい。
（７）－７．５０＜(Ｇ２ａ２＋Ｇ２ａ１)／(Ｇ２ａ２－Ｇ２ａ１)＜－１．０５
ただし
Ｇ２ａ１：前記第２ａレンズ群の物体側の曲率半径
Ｇ２ａ２：前記第２ａレンズ群の像側の曲率半径
（７）－７．５０＜(Ｇ２ａ２＋Ｇ２ａ１)／(Ｇ２ａ２－Ｇ２ａ１)＜－１．０５
ただし
Ｇ２ａ１：前記第２ａレンズ群の物体側の曲率半径
Ｇ２ａ２：前記第２ａレンズ群の像側の曲率半径
条件式（７）は前記第２ａレンズ群のレンズ形状、いわゆるシェイプファクターを定義するものである。前記第２レンズ群に入射する光線は、前記第１レンズ群が正の屈折力であるために、収斂光線となるが、前記第２ａレンズ群は負の屈折力を持つため、前記第２ａレンズ群の物体側の曲率半径がマイナスの場合、入射角がきつくなる。その入射角を緩和するには前記第２ａレンズ群の物体側の曲率半径がプラスであることが必須になる。
条件式（７）の上限値を超えて、前記第２ａレンズ群のシェイプファクターが－１に近づくとレンズ形状が平凹レンズに近づくため、前記第２ａレンズ群への入射角がきつくなり、好ましくない。
一方、条件式（７）の下限値を超えて、前記第２ａレンズ群のシェイプファクターが負の方向に大きくなると、条件式（２）と相俟って、前記第２ａレンズ群の負の屈折力が弱くなるため、前記第２ａレンズ群と第２ｂレンズ群の空気間隔が広がりすぎ、全長が大型化するため好ましくない。
なお、条件式（７）について、その上限値をさらに－１．２３に、また、下限値をさらに－６．３０とすることで、前述の効果をより確実にすることができる。
次に、本発明に係る変倍結像光学系の各実施例のレンズ構成について説明する。以下の説明において、レンズ構成を物体側から像側の順番で記載する。Ｌｎは物体側から順番にレンズを数えたときのレンズ番号ｎに対応するレンズを示す記号であり、接合レンズの場合にはこれを構成するそれぞれのレンズ１枚ごとに記号を示すこととする。
次に、本発明に係る変倍結像光学系の各実施例の数値実施例と条件式対応値について説明する。
［面データ］において、面番号は物体側から順番に数えたレンズ面または開口絞りの番号、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５８７．５６ｎｍ）に対する屈折率、νｄはｄ線（波長５８７．５６ｎｍ）に対するアッベ数を示している。
面番号に付した＊（アスタリスク）は、そのレンズ面形状が非球面であることを示している。また、ＢＦはバックフォーカスを表している。
面番号に付した（絞り）は、その位置に開口絞りが位置していることを示している。平面又は開口絞りに対する曲率半径には∞（無限大）を記入している。
［非球面データ］には、［面データ］において＊を付したレンズ面の非球面形状を与える各係数の値を示している。非球面の形状は、下記の式で表される。以下の式において、光軸に直行する方向への光軸からの変位をｙ、非球面と光軸の交点から光軸方向へのへに（サグ量）をｚ、基準球面の曲率半径をｒ、コーニック係数をＫで表している。また、４、６、８、１０次の非球面係数をそれぞれＡ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０で表している。
［各種データ］において、ズーム比及び各焦点距離状態における焦点距離等の値を示している。
［可変間隔データ］において、各焦点距離状態における可変間隔及びＢＦの値を示している。
［レンズ群データ］において、各レンズ群を構成する最も物体側のレンズ面の面番号及びレンズ群全体の焦点距離を示している。
各実施例に対応する各収差図において、ｄ、ｇ、Ｃはそれぞれｄ線、ｇ線、Ｃ線を表しており、△Ｓ、△Ｍはそれぞれサジタル像面、メリジオナル像面を表している。
なお、以下の全ての諸元の値において、記載している焦点距離ｆ、曲率半径ｒ、レンズ面間隔ｄ、その他の長さの単位は特記のない限りミリメートル（ｍｍ）を使用するが、光学系では比例拡大と比例縮小とにおい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。
図１は、本発明の実施例１の結像光学系のレンズ構成図である。
物体側から像側へ順に、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、正の屈折力の第４レンズ群、負の屈折力の第５レンズ群からなり、開口絞りは第３レンズ群内にあり、変倍時に、前記第１、５レンズ群が像面に対し固定であり、無限遠物体から近距離物体へのフォーカシングに際して、前記第４レンズ群が光軸に沿って物体側に移動する。
第１レンズ群Ｇ１は、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１と両凸レンズＬ２からなる接合レンズと、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ３から構成される。
第２レンズ群Ｇ２は、物体側より順に負の屈折力の第２ａレンズ群Ｇ２ａと負の屈折力の第２ｂレンズ群Ｇ２ｂから構成され、第２ａレンズ群Ｇ２ａは、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ４で構成される。第２ｂレンズ群Ｇ２ｂは、両凹レンズＬ５と物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズからなるＬ６接合レンズと、両凹レンズＬ７から構成される。
第３レンズ群Ｇ３は、両凸レンズＬ８と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ９と両凸レンズＬ１０からなる接合レンズと、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ１１から構成される。
開口絞りは第３レンズ群Ｇ３内に備えられる。
第４レンズ群Ｇ４は、両凸レンズＬ１２と物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ１３からなる接合レンズから構成される。
第５レンズ群Ｇ５は、物体側より順に負の屈折力の第５ａレンズ群Ｇ５ａと正の屈折力の第５ｂレンズ群Ｇ５ｂから構成され、第５ａレンズ群Ｇ５ａは、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ１４と両凹レンズＬ１５からなる接合レンズと、両凹レンズＬ１６から構成され、第５ｂレンズ群Ｇ５ｂは、両凸レンズＬ１７、両凸レンズＬ１８と物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ１９からなる接合レンズ、両凹レンズＬ２０、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ２１、物体側が非球面の物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２２から構成される。さらに第５ａレンズ群Ｇ５ａを光軸に対して垂直方向に変位させることによって防振を行う。
続いて、以下に実施例１に係る変倍結像光学系の諸元値を示す。
数値実施例1
単位：mm
[面データ]
面番号 r d nd vd
物面 ∞ ∞
1 104.1435 1.7044 1.75520 27.53
2 70.7378 10.5774 1.49700 81.61
3 -393.0210 0.1504
4 63.0371 6.4166 1.43700 95.10
5 162.4050 (d5)
6 48.8767 0.9023 1.80610 33.27
7 30.8150 18.0978
8 -62.0705 0.9023 1.48749 70.44
9 35.1993 3.3109 1.84666 23.78
10 193.7738 1.7399
11 -107.6795 0.9023 1.77250 49.62
12 129.7430 (d12)
13 90.0200 3.1382 1.80450 39.64
14 -209.9745 1.0026
15(絞り) ∞ 1.5066
16 53.3823 0.9023 2.00100 29.13
17 29.0180 4.0328 1.59282 68.62
18 -213.9557 1.2257
19 -67.7684 0.9023 1.80000 29.84
20 -101.8975 (d20)
21 64.1705 14.4940 1.48749 70.44
22 -30.4353 0.8021 1.69895 30.05
23 -58.6639 (d23)
24 -541.7863 2.8254 1.84666 23.78
25 -35.5372 0.8021 1.59349 67.00
26 27.2703 4.1555
27 -51.1925 0.8021 1.80100 34.97
28 80.4006 1.4437
29 35.7054 8.5565 1.49700 81.61
30 -34.3847 0.1504
31 54.3906 9.6386 1.69895 30.05
32 -22.6991 0.9023 1.84666 23.78
33 -136.9668 0.9838
34 -85.4243 0.9023 1.72916 54.67
35 925.3006 9.3045
36 -23.7134 0.9023 1.83481 42.72
37 -43.7140 0.1504
38* 38.5065 3.6767 1.58913 61.25
39 60.6067 19.9969
40 ∞ 2.1000 1.51680 64.17
41 ∞ (BF)
像面 ∞
[非球面データ]
38面
K 0.00000
A4 -6.45721E-07
A6 9.56314E-10
A8 1.34043E-12
A10 -2.08943E-15
[各種データ]
ズーム比 2.67
広角 中間 望遠
焦点距離 72.54 115.69 193.35
Fナンバー 4.06 4.00 3.92
全画角2ω 33.43 20.86 12.40
像高Y 21.63 21.63 21.63
レンズ全長 198.38 198.38 198.38
[可変間隔データ]
広角 中間 望遠
d0 ∞ ∞ ∞
d5 0.7620 20.0411 36.7236
d12 36.9420 20.6286 1.2232
d20 11.0165 7.2774 18.4187
d23 9.1462 9.9197 1.5012
BF 0.5075 0.5075 0.5075
広角 中間 望遠
d0 801.6213 801.6213 801.6213
d5 0.7620 20.0411 36.7236
d12 36.9420 20.6286 1.2232
d20 8.5502 1.3610 1.5074
d23 11.6125 15.8361 18.4125
BF 0.5075 0.5076 0.5074
[レンズ群データ]
群 始面 焦点距離
G1 1 110.02
G2 6 -36.12
G3 13 61.10
G4 21 82.04
G5 24 -57.82
G2a 6 -105.81
G2b 8 -65.88
G5a 24 -22.91
G5b 29 33.56
数値実施例1
単位：mm
[面データ]
面番号 r d nd vd
物面 ∞ ∞
1 104.1435 1.7044 1.75520 27.53
2 70.7378 10.5774 1.49700 81.61
3 -393.0210 0.1504
4 63.0371 6.4166 1.43700 95.10
5 162.4050 (d5)
6 48.8767 0.9023 1.80610 33.27
7 30.8150 18.0978
8 -62.0705 0.9023 1.48749 70.44
9 35.1993 3.3109 1.84666 23.78
10 193.7738 1.7399
11 -107.6795 0.9023 1.77250 49.62
12 129.7430 (d12)
13 90.0200 3.1382 1.80450 39.64
14 -209.9745 1.0026
15(絞り) ∞ 1.5066
16 53.3823 0.9023 2.00100 29.13
17 29.0180 4.0328 1.59282 68.62
18 -213.9557 1.2257
19 -67.7684 0.9023 1.80000 29.84
20 -101.8975 (d20)
21 64.1705 14.4940 1.48749 70.44
22 -30.4353 0.8021 1.69895 30.05
23 -58.6639 (d23)
24 -541.7863 2.8254 1.84666 23.78
25 -35.5372 0.8021 1.59349 67.00
26 27.2703 4.1555
27 -51.1925 0.8021 1.80100 34.97
28 80.4006 1.4437
29 35.7054 8.5565 1.49700 81.61
30 -34.3847 0.1504
31 54.3906 9.6386 1.69895 30.05
32 -22.6991 0.9023 1.84666 23.78
33 -136.9668 0.9838
34 -85.4243 0.9023 1.72916 54.67
35 925.3006 9.3045
36 -23.7134 0.9023 1.83481 42.72
37 -43.7140 0.1504
38* 38.5065 3.6767 1.58913 61.25
39 60.6067 19.9969
40 ∞ 2.1000 1.51680 64.17
41 ∞ (BF)
像面 ∞
[非球面データ]
38面
K 0.00000
A4 -6.45721E-07
A6 9.56314E-10
A8 1.34043E-12
A10 -2.08943E-15
[各種データ]
ズーム比 2.67
広角 中間 望遠
焦点距離 72.54 115.69 193.35
Fナンバー 4.06 4.00 3.92
全画角2ω 33.43 20.86 12.40
像高Y 21.63 21.63 21.63
レンズ全長 198.38 198.38 198.38
[可変間隔データ]
広角 中間 望遠
d0 ∞ ∞ ∞
d5 0.7620 20.0411 36.7236
d12 36.9420 20.6286 1.2232
d20 11.0165 7.2774 18.4187
d23 9.1462 9.9197 1.5012
BF 0.5075 0.5075 0.5075
広角 中間 望遠
d0 801.6213 801.6213 801.6213
d5 0.7620 20.0411 36.7236
d12 36.9420 20.6286 1.2232
d20 8.5502 1.3610 1.5074
d23 11.6125 15.8361 18.4125
BF 0.5075 0.5076 0.5074
[レンズ群データ]
群 始面 焦点距離
G1 1 110.02
G2 6 -36.12
G3 13 61.10
G4 21 82.04
G5 24 -57.82
G2a 6 -105.81
G2b 8 -65.88
G5a 24 -22.91
G5b 29 33.56
図１４は、本発明の実施例２の結像光学系のレンズ構成図である。
物体側から像側へ順に、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、正の屈折力の第４レンズ群、負の屈折力の第５レンズ群からなり、開口絞りは第３レンズ群内にあり、変倍時に、前記第１、５レンズ群が像面に対し固定であり、無限遠物体から近距離物体へのフォーカシングに際して、前記第４レンズ群が光軸に沿って物体側に移動する。
第１レンズ群Ｇ１は、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１と両凸レンズＬ２からなる接合レンズと、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ３から構成される。
第２レンズ群Ｇ２は、物体側より順に負の屈折力の第２ａレンズ群Ｇ２ａと負の屈折力の第２ｂレンズ群Ｇ２ｂから構成され、第２ａレンズ群Ｇ２ａは、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ４で構成される。第２ｂレンズ群Ｇ２ｂは、両凹レンズＬ５と物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ６からなる接合レンズ、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ７から構成される。
第３レンズ群Ｇ３は、両凸レンズＬ８と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ９と物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１０からなる接合レンズと、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１１から構成される。
開口絞りは第３レンズ群Ｇ３内に備えられる。
第４レンズ群Ｇ４は、両凸レンズＬ１２と物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ１３からなる接合レンズから構成される。
第５レンズ群Ｇ５は、物体側より順に負の屈折力の第５ａレンズ群Ｇ５ａと正の屈折力の第５ｂレンズ群Ｇ５ｂから構成され、第５ａレンズ群Ｇ５ａは、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ１４と両凹レンズＬ１５からなる接合レンズ、両凹レンズＬ１６から構成され、第５ｂレンズ群Ｇ５ｂは、両凸レンズＬ１７、両凸レンズＬ１８と物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ１９からなる接合レンズ、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ２０、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２１から構成される。さらに第５ａレンズ群Ｇ５ａを光軸に対して垂直方向に変位させることによって防振を行う。
続いて、以下に実施例２に係る変倍結像光学系の諸元値を示す。
数値実施例2
単位：mm
[面データ]
面番号 r d nd vd
物面 ∞ ∞
1 95.1533 1.7040 1.75520 27.53
2 64.6683 10.5748 1.49700 81.61
3 -648.3346 0.1504
4 70.2935 6.4151 1.43700 95.10
5 244.6238 (d5)
6 52.5486 0.9021 1.63854 55.45
7 29.0322 17.9554
8 -61.0163 0.9021 1.48749 70.44
9 35.7265 2.5995 1.84666 23.78
10 95.8768 2.2167
11 -84.3778 0.9021 1.77250 49.62
12 -1565.9201 (d12)
13 80.4027 2.3555 1.80450 39.64
14 -255.2669 1.0024
15(絞り) ∞ 1.5602
16 46.9150 0.9021 2.00100 29.13
17 23.6716 5.1120 1.59282 68.62
18 489.0889 0.1500
19 19.8763 3.3040 1.77250 49.62
20 18.5929 (d20)
21 53.1497 5.4628 1.48749 70.44
22 -38.9117 0.8019 1.69895 30.05
23 -80.4712 (d23)
24 -160.0169 2.8066 1.84666 23.78
25 -29.4947 0.8019 1.59349 67.00
26 32.1959 3.6804
27 -52.8580 0.8019 1.80100 34.97
28 62.0369 1.4434
29 42.4419 7.7427 1.49700 81.61
30 -32.0999 0.1504
31 91.4035 9.5352 1.69895 30.05
32 -21.2766 0.9021 1.84666 23.78
33 -95.0816 4.7539
34 -33.7844 0.9021 1.72916 54.67
35 -97.6852 5.2367
36 41.0628 4.1027 1.58913 61.25
37 72.8524 22.6332
38 ∞ 2.1000 1.51680 64.17
39 ∞ (BF)
像面 ∞
[各種データ]
ズーム比 2.65
広角 中間 望遠
焦点距離 72.98 114.89 193.37
Fナンバー 4.09 4.05 3.89
全画角2ω 33.15 20.97 12.39
像高Y 21.63 21.63 21.63
レンズ全長 199.23 199.23 199.23
[可変間隔データ]
広角 中間 望遠
d0 ∞ ∞ ∞
d5 0.6745 19.1181 37.6050
d12 35.1842 19.1515 1.2229
d20 18.5117 14.0929 22.8308
d23 8.7869 10.7949 1.4987
BF 3.5107 3.5107 3.5107
広角 中間 望遠
d0 800.7657 800.7657 800.7657
d5 0.6745 19.1181 37.6050
d12 35.1842 19.1515 1.2229
d20 15.7128 7.6415 4.1995
d23 11.5858 17.2463 20.1300
BF 3.5107 3.5106 3.5106
[レンズ群データ]
群 始面 焦点距離
G1 1 110.28
G2 6 -35.33
G3 13 56.33
G4 21 81.32
G5 24 -117.85
G2a 6 -103.14
G2b 8 -64.36
G5a 24 -22.13
G5b 29 33.41
数値実施例2
単位：mm
[面データ]
面番号 r d nd vd
物面 ∞ ∞
1 95.1533 1.7040 1.75520 27.53
2 64.6683 10.5748 1.49700 81.61
3 -648.3346 0.1504
4 70.2935 6.4151 1.43700 95.10
5 244.6238 (d5)
6 52.5486 0.9021 1.63854 55.45
7 29.0322 17.9554
8 -61.0163 0.9021 1.48749 70.44
9 35.7265 2.5995 1.84666 23.78
10 95.8768 2.2167
11 -84.3778 0.9021 1.77250 49.62
12 -1565.9201 (d12)
13 80.4027 2.3555 1.80450 39.64
14 -255.2669 1.0024
15(絞り) ∞ 1.5602
16 46.9150 0.9021 2.00100 29.13
17 23.6716 5.1120 1.59282 68.62
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19 19.8763 3.3040 1.77250 49.62
20 18.5929 (d20)
21 53.1497 5.4628 1.48749 70.44
22 -38.9117 0.8019 1.69895 30.05
23 -80.4712 (d23)
24 -160.0169 2.8066 1.84666 23.78
25 -29.4947 0.8019 1.59349 67.00
26 32.1959 3.6804
27 -52.8580 0.8019 1.80100 34.97
28 62.0369 1.4434
29 42.4419 7.7427 1.49700 81.61
30 -32.0999 0.1504
31 91.4035 9.5352 1.69895 30.05
32 -21.2766 0.9021 1.84666 23.78
33 -95.0816 4.7539
34 -33.7844 0.9021 1.72916 54.67
35 -97.6852 5.2367
36 41.0628 4.1027 1.58913 61.25
37 72.8524 22.6332
38 ∞ 2.1000 1.51680 64.17
39 ∞ (BF)
像面 ∞
[各種データ]
ズーム比 2.65
広角 中間 望遠
焦点距離 72.98 114.89 193.37
Fナンバー 4.09 4.05 3.89
全画角2ω 33.15 20.97 12.39
像高Y 21.63 21.63 21.63
レンズ全長 199.23 199.23 199.23
[可変間隔データ]
広角 中間 望遠
d0 ∞ ∞ ∞
d5 0.6745 19.1181 37.6050
d12 35.1842 19.1515 1.2229
d20 18.5117 14.0929 22.8308
d23 8.7869 10.7949 1.4987
BF 3.5107 3.5107 3.5107
広角 中間 望遠
d0 800.7657 800.7657 800.7657
d5 0.6745 19.1181 37.6050
d12 35.1842 19.1515 1.2229
d20 15.7128 7.6415 4.1995
d23 11.5858 17.2463 20.1300
BF 3.5107 3.5106 3.5106
[レンズ群データ]
群 始面 焦点距離
G1 1 110.28
G2 6 -35.33
G3 13 56.33
G4 21 81.32
G5 24 -117.85
G2a 6 -103.14
G2b 8 -64.36
G5a 24 -22.13
G5b 29 33.41
図２７は、本発明の実施例３の結像光学系のレンズ構成図である。
物体側から像側へ順に、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、正の屈折力の第４レンズ群、負の屈折力の第５レンズ群からなり、開口絞りは第３レンズ群内にあり、変倍時に、前記第１、５レンズ群が像面に対し固定であり、無限遠物体から近距離物体へのフォーカシングに際して、前記第４レンズ群が光軸に沿って物体側に移動する。
第１レンズ群Ｇ１は、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１と両凸レンズＬ２からなる接合レンズと、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ３から構成される。
第２レンズ群Ｇ２は、物体側より順に負の屈折力の第２ａレンズ群Ｇ２ａと負の屈折力の第２ｂレンズ群Ｇ２ｂから構成され、第２ａレンズ群Ｇ２ａは、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ４で構成される。第２ｂレンズ群Ｇ２ｂは、両凹レンズＬ５と物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ６からなる接合レンズ、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ７から構成される。
第３レンズ群Ｇ３は、両凸レンズＬ８と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ９と両凸レンズＬ１０からなる接合レンズと、両凸レンズＬ１１と、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ１２から構成される。
開口絞りは第３レンズ群Ｇ３の像側に隣接して備えられる。
第４レンズ群Ｇ４は、両凸レンズＬ１３と物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ１４からなる接合レンズから構成される。
第５レンズ群Ｇ５は、物体側より順に負の屈折力の第５ａレンズ群Ｇ５ａと正の屈折力の第５ｂレンズ群Ｇ５ｂから構成され、第５ａレンズ群Ｇ５ａは、物体側に凹面を向けた凸メニスカスレンズＬ１５と両凹レンズＬ１６からなる接合レンズ、両凹レンズＬ１７から構成され、第５ｂレンズ群Ｇ５ｂは、両凸レンズＬ１８、両凸レンズＬ１９と物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ２０からなる接合レンズ、両凹レンズＬ２１、両凹レンズＬ２２、物体側が非球面の物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２３から構成される。さらに第５ａレンズ群Ｇ５ａを光軸に対して垂直方向に変位させることによって防振を行う。
続いて、以下に実施例３に係る変倍結像光学系の諸元値を示す。
数値実施例3
単位：mm
[面データ]
面番号 r d nd vd
物面 ∞ ∞
1 125.0338 1.7040 1.75520 27.53
2 74.6823 10.5748 1.49700 81.61
3 -284.3886 0.1504
4 61.3585 6.4151 1.43700 95.10
5 410.2227 (d5)
6 183.7988 0.9021 1.63854 55.45
7 30.8530 6.5811
8 -54.0888 0.9021 1.48749 70.44
9 45.5011 3.2127 1.84666 23.78
10 285.0459 3.2403
11 -43.8783 2.2095 1.77250 49.62
12 -69.6336 (d12)
13 61.4500 4.9761 1.80450 39.64
14 -563.4548 2.5626
15 79.1279 0.9021 2.00100 29.13
16 29.4247 5.1120 1.59282 68.62
17 -831.6372 0.4883
18 155.8655 3.3579 1.91082 35.25
19 -221.7380 1.2369
20 -81.8941 0.9021 1.80000 29.84
21 -326.2223 1.0000
22(絞り) ∞ (d22)
23 66.1095 5.4628 1.48749 70.44
24 -48.8102 0.8019 1.69895 30.05
25 -98.2301 (d25)
26 -193.7031 4.5593 1.84666 23.78
27 -33.5108 0.8019 1.59349 67.00
28 43.6971 2.9670
29 -233.3669 0.8019 1.80100 34.97
30 47.0624 1.4434
31 35.4679 7.0666 1.49700 81.61
32 -34.7971 0.1504
33 363.2947 7.5610 1.69895 30.05
34 -19.0534 0.9021 1.84666 23.78
35 -38.6143 0.1504
36 -57.8786 0.9021 1.72916 54.67
37 5645.6988 6.0360
38 -27.2043 0.9021 1.83481 42.72
39 369.3131 0.1504
40* 26.9621 4.2690 1.58913 61.25
41 92.3433 29.2985
42 ∞ 2.1000 1.51680 64.17
43 ∞ (BF)
像面 ∞
[非球面データ]
40面
K 0.00000
A4 -1.44116E-05
A6 1.47374E-08
A8 -3.67808E-11
A10 3.02638E-14
[各種データ]
ズーム比 2.70
広角 中間 望遠
焦点距離 71.73 118.03 193.35
Fナンバー 4.21 4.10 3.98
全画角2ω 34.70 20.67 12.46
像高Y 21.63 21.63 21.63
レンズ全長 198.61 198.61 198.61
[可変間隔データ]
広角 中間 望遠
d0 ∞ ∞ ∞
d5 0.6745 21.6381 36.4473
d12 34.8570 18.8152 1.2229
d22 18.6981 12.3060 25.1679
d25 10.9675 12.4378 2.3590
BF 0.6603 0.6605 0.6604
広角 中間 望遠
d0 801.3857 801.3856 801.3857
d5 0.6745 21.6381 36.4473
d12 34.8570 18.8152 1.2229
d22 15.8949 5.2403 5.7388
d25 13.7707 19.5035 21.7882
BF 0.6603 0.6603 0.6604
[レンズ群データ]
群 始面 焦点距離
G1 1 97.39
G2 6 -34.31
G3 13 59.90
G4 23 99.29
G5 26 -64.72
G2a 6 -58.20
G2b 8 -96.07
G5a 26 -31.43
G5b 31 49.11
数値実施例3
単位：mm
[面データ]
面番号 r d nd vd
物面 ∞ ∞
1 125.0338 1.7040 1.75520 27.53
2 74.6823 10.5748 1.49700 81.61
3 -284.3886 0.1504
4 61.3585 6.4151 1.43700 95.10
5 410.2227 (d5)
6 183.7988 0.9021 1.63854 55.45
7 30.8530 6.5811
8 -54.0888 0.9021 1.48749 70.44
9 45.5011 3.2127 1.84666 23.78
10 285.0459 3.2403
11 -43.8783 2.2095 1.77250 49.62
12 -69.6336 (d12)
13 61.4500 4.9761 1.80450 39.64
14 -563.4548 2.5626
15 79.1279 0.9021 2.00100 29.13
16 29.4247 5.1120 1.59282 68.62
17 -831.6372 0.4883
18 155.8655 3.3579 1.91082 35.25
19 -221.7380 1.2369
20 -81.8941 0.9021 1.80000 29.84
21 -326.2223 1.0000
22(絞り) ∞ (d22)
23 66.1095 5.4628 1.48749 70.44
24 -48.8102 0.8019 1.69895 30.05
25 -98.2301 (d25)
26 -193.7031 4.5593 1.84666 23.78
27 -33.5108 0.8019 1.59349 67.00
28 43.6971 2.9670
29 -233.3669 0.8019 1.80100 34.97
30 47.0624 1.4434
31 35.4679 7.0666 1.49700 81.61
32 -34.7971 0.1504
33 363.2947 7.5610 1.69895 30.05
34 -19.0534 0.9021 1.84666 23.78
35 -38.6143 0.1504
36 -57.8786 0.9021 1.72916 54.67
37 5645.6988 6.0360
38 -27.2043 0.9021 1.83481 42.72
39 369.3131 0.1504
40* 26.9621 4.2690 1.58913 61.25
41 92.3433 29.2985
42 ∞ 2.1000 1.51680 64.17
43 ∞ (BF)
像面 ∞
[非球面データ]
40面
K 0.00000
A4 -1.44116E-05
A6 1.47374E-08
A8 -3.67808E-11
A10 3.02638E-14
[各種データ]
ズーム比 2.70
広角 中間 望遠
焦点距離 71.73 118.03 193.35
Fナンバー 4.21 4.10 3.98
全画角2ω 34.70 20.67 12.46
像高Y 21.63 21.63 21.63
レンズ全長 198.61 198.61 198.61
[可変間隔データ]
広角 中間 望遠
d0 ∞ ∞ ∞
d5 0.6745 21.6381 36.4473
d12 34.8570 18.8152 1.2229
d22 18.6981 12.3060 25.1679
d25 10.9675 12.4378 2.3590
BF 0.6603 0.6605 0.6604
広角 中間 望遠
d0 801.3857 801.3856 801.3857
d5 0.6745 21.6381 36.4473
d12 34.8570 18.8152 1.2229
d22 15.8949 5.2403 5.7388
d25 13.7707 19.5035 21.7882
BF 0.6603 0.6603 0.6604
[レンズ群データ]
群 始面 焦点距離
G1 1 97.39
G2 6 -34.31
G3 13 59.90
G4 23 99.29
G5 26 -64.72
G2a 6 -58.20
G2b 8 -96.07
G5a 26 -31.43
G5b 31 49.11
図４０は、本発明の実施例４の結像光学系のレンズ構成図である。
物体側から像側へ順に、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、正の屈折力の第４レンズ群、負の屈折力の第５レンズ群からなり、開口絞りは第３レンズ群内にあり、変倍時に、前記第１、３、５レンズ群が像面に対し固定であり、無限遠物体から近距離物体へのフォーカシングに際して、前記第４レンズ群が光軸に沿って物体側に移動する。
第１レンズ群Ｇ１は、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１と両凸レンズＬ２からなる接合レンズと、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ３から構成される。
第２レンズ群Ｇ２は、物体側より順に負の屈折力の第２ａレンズ群Ｇ２ａと負の屈折力の第２ｂレンズ群Ｇ２ｂから構成され、第２ａレンズ群Ｇ２ａは、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ４で構成される。第２ｂレンズ群Ｇ２ｂは、両凹レンズＬ５と物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ６からなる接合レンズ、両凹レンズＬ７から構成される。
第３レンズ群Ｇ３は、両凸レンズＬ８と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ９と両凸レンズＬ１０からなる接合レンズと、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ１１とから構成される。
開口絞りは第３レンズ群Ｇ３の像側に隣接して備えられる。
第４レンズ群Ｇ４は、両凸レンズＬ１２と物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ１３からなる接合レンズから構成される。
第５レンズ群Ｇ５は、物体側より順に負の屈折力の第５ａレンズ群Ｇ５ａと正の屈折力の第５ｂレンズ群Ｇ５ｂから構成され、第５ａレンズ群Ｇ５ａは、両凸レンズＬ１４と両凹レンズＬ１５からなる接合レンズ、両凹レンズＬ１６から構成され、第５ｂレンズ群Ｇ５ｂは、両凸レンズＬ１７、両凸レンズＬ１８と物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ１９からなる接合レンズ、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ２０、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ２１、物体側が非球面で両凸レンズＬ２２から構成される。さらに第５ａレンズ群Ｇ５ａを光軸に対して垂直方向に変位させることによって防振を行う。
続いて、以下に実施例４に係る変倍結像光学系の諸元値を示す。
数値実施例4
単位：mm
[面データ]
面番号 r d nd vd
物面 ∞ ∞
1 95.3929 1.7044 1.75520 27.53
2 66.7118 10.5774 1.49700 81.61
3 -544.7168 0.1504
4 69.1282 6.4166 1.43700 95.10
5 192.6601 (d5)
6 43.3457 0.9023 1.80610 33.27
7 29.1376 16.5841
8 -69.6585 0.9023 1.48749 70.44
9 34.0491 2.9588 1.84666 23.78
10 136.8983 1.7842
11 -111.2917 0.9023 1.77250 49.62
12 154.5857 (d12)
13 127.2799 2.9949 1.80450 39.64
14 -98.4063 2.5092
15 61.7884 0.9023 2.00100 29.13
16 33.5992 3.4085 1.59282 68.62
17 -213.9557 1.3262
18 -57.8192 0.9023 1.80000 29.84
19 -175.9753 1.0000
20(絞り) ∞ (d20)
21 53.8148 5.8668 1.69680 55.46
22 -26.9365 0.8021 1.95150 29.83
23 -58.5023 (d23)
24 304.1544 3.1769 1.84666 23.78
25 -40.0449 0.8021 1.59349 67.00
26 23.2750 4.6814
27 -48.9683 0.8021 1.87071 40.73
28 68.3951 1.4437
29 34.4735 8.1736 1.49700 81.61
30 -33.9592 0.1504
31 35.8269 10.1373 1.68893 31.16
32 -23.7722 0.9023 1.84666 23.78
33 -631.9900 1.5564
34 483.0590 0.9023 1.80420 46.50
35 59.8426 6.8351
36 -22.2647 0.9023 1.83481 42.72
37 -82.9777 0.1504
38* 45.6600 4.8128 1.58913 61.25
39 -344.4059 19.9990
40 ∞ 2.1000 1.51680 64.17
41 ∞ (BF)
像面 ∞
[非球面データ]
38面
K 0.00000
A4 -5.48677E-06
A6 1.10428E-08
A8 -1.27385E-11
A10 6.40074E-15
[各種データ]
ズーム比 2.68
広角 中間 望遠
焦点距離 72.17 115.82 193.34
Fナンバー 4.18 4.11 3.99
全画角2ω 34.01 21.06 12.46
像高Y 21.63 21.63 21.63
レンズ全長 198.12 198.12 198.12
[可変間隔データ]
広角 中間 望遠
d0 ∞ ∞ ∞
d5 0.7620 20.7774 37.9099
d12 38.0763 21.0194 1.2232
d20 20.3894 17.8650 26.8410
d23 8.2498 7.8155 1.5034
BF 0.5191 0.5192 0.5192
広角 中間 望遠
d0 801.8801 801.8801 801.8800
d5 0.7620 20.7774 37.9099
d12 38.0763 21.0194 1.2232
d20 18.7544 13.8479 15.8976
d23 9.8847 11.8326 12.4468
BF 0.5192 0.5192 0.5192
[レンズ群データ]
群 始面 焦点距離
G1 1 111.49
G2 6 -38.62
G3 13 78.10
G4 21 51.48
G5 24 -41.34
G2a 6 -113.49
G2b 8 -68.59
G5a 24 -20.44
G5b 29 31.69
数値実施例4
単位：mm
[面データ]
面番号 r d nd vd
物面 ∞ ∞
1 95.3929 1.7044 1.75520 27.53
2 66.7118 10.5774 1.49700 81.61
3 -544.7168 0.1504
4 69.1282 6.4166 1.43700 95.10
5 192.6601 (d5)
6 43.3457 0.9023 1.80610 33.27
7 29.1376 16.5841
8 -69.6585 0.9023 1.48749 70.44
9 34.0491 2.9588 1.84666 23.78
10 136.8983 1.7842
11 -111.2917 0.9023 1.77250 49.62
12 154.5857 (d12)
13 127.2799 2.9949 1.80450 39.64
14 -98.4063 2.5092
15 61.7884 0.9023 2.00100 29.13
16 33.5992 3.4085 1.59282 68.62
17 -213.9557 1.3262
18 -57.8192 0.9023 1.80000 29.84
19 -175.9753 1.0000
20(絞り) ∞ (d20)
21 53.8148 5.8668 1.69680 55.46
22 -26.9365 0.8021 1.95150 29.83
23 -58.5023 (d23)
24 304.1544 3.1769 1.84666 23.78
25 -40.0449 0.8021 1.59349 67.00
26 23.2750 4.6814
27 -48.9683 0.8021 1.87071 40.73
28 68.3951 1.4437
29 34.4735 8.1736 1.49700 81.61
30 -33.9592 0.1504
31 35.8269 10.1373 1.68893 31.16
32 -23.7722 0.9023 1.84666 23.78
33 -631.9900 1.5564
34 483.0590 0.9023 1.80420 46.50
35 59.8426 6.8351
36 -22.2647 0.9023 1.83481 42.72
37 -82.9777 0.1504
38* 45.6600 4.8128 1.58913 61.25
39 -344.4059 19.9990
40 ∞ 2.1000 1.51680 64.17
41 ∞ (BF)
像面 ∞
[非球面データ]
38面
K 0.00000
A4 -5.48677E-06
A6 1.10428E-08
A8 -1.27385E-11
A10 6.40074E-15
[各種データ]
ズーム比 2.68
広角 中間 望遠
焦点距離 72.17 115.82 193.34
Fナンバー 4.18 4.11 3.99
全画角2ω 34.01 21.06 12.46
像高Y 21.63 21.63 21.63
レンズ全長 198.12 198.12 198.12
[可変間隔データ]
広角 中間 望遠
d0 ∞ ∞ ∞
d5 0.7620 20.7774 37.9099
d12 38.0763 21.0194 1.2232
d20 20.3894 17.8650 26.8410
d23 8.2498 7.8155 1.5034
BF 0.5191 0.5192 0.5192
広角 中間 望遠
d0 801.8801 801.8801 801.8800
d5 0.7620 20.7774 37.9099
d12 38.0763 21.0194 1.2232
d20 18.7544 13.8479 15.8976
d23 9.8847 11.8326 12.4468
BF 0.5192 0.5192 0.5192
[レンズ群データ]
群 始面 焦点距離
G1 1 111.49
G2 6 -38.62
G3 13 78.10
G4 21 51.48
G5 24 -41.34
G2a 6 -113.49
G2b 8 -68.59
G5a 24 -20.44
G5b 29 31.69
以下に各実施例に対応する条件式対応値を示す。
条件式／実施例 ex1 ex2 ex3 ex4
(1) ０．３５＜Ｇ２ａｔ／Ｇ２ｔ＜０．８０ 0.70 0.70 0.39 0.69
(2) １．４０＜Ｇ２ａｆ／Ｇ２ｆ＜４．４０ 2.93 2.92 1.70 2.94
(3) ０．１９＜ｆ４／ｆｔ＜０．７５ 0.42 0.42 0.51 0.27
(4) １．２０＜ＭＲ＾２×（１－Ｍ４＾２）＜６．００ 2.18 1.92 1.89 3.39
(5) ０．１５＜Ｍ４＜０．８０ 0.50 0.54 0.56 0.32
(6) －０．８５＜F5／ｆｔ＜－０．１５ -0.30 -0.61 -0.33 -0.21
(7) 下記参照 -4.41 -3.47 -1.40 -5.10
※条件式(7) －７．５０＜ (Ｇ２ａ２＋Ｇ２ａ１)／(Ｇ２ａ２－Ｇ２ａ１)＜－１．０５
条件式／実施例 ex1 ex2 ex3 ex4
(1) ０．３５＜Ｇ２ａｔ／Ｇ２ｔ＜０．８０ 0.70 0.70 0.39 0.69
(2) １．４０＜Ｇ２ａｆ／Ｇ２ｆ＜４．４０ 2.93 2.92 1.70 2.94
(3) ０．１９＜ｆ４／ｆｔ＜０．７５ 0.42 0.42 0.51 0.27
(4) １．２０＜ＭＲ＾２×（１－Ｍ４＾２）＜６．００ 2.18 1.92 1.89 3.39
(5) ０．１５＜Ｍ４＜０．８０ 0.50 0.54 0.56 0.32
(6) －０．８５＜F5／ｆｔ＜－０．１５ -0.30 -0.61 -0.33 -0.21
(7) 下記参照 -4.41 -3.47 -1.40 -5.10
※条件式(7) －７．５０＜ (Ｇ２ａ２＋Ｇ２ａ１)／(Ｇ２ａ２－Ｇ２ａ１)＜－１．０５
Ｇ１ 第１レンズ群
Ｇ２ 第２レンズ群
Ｇ２ａ 第２ａレンズ群
Ｇ２ｂ 第２ｂ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
Ｇ５ａ 第５ａレンズ群
Ｇ５ｂ 第５ｂレンズ群
Ｓ 開口絞り
Ｆ フィルター
Ｉ 像面
Ｇ２ 第２レンズ群
Ｇ２ａ 第２ａレンズ群
Ｇ２ｂ 第２ｂ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
Ｇ５ａ 第５ａレンズ群
Ｇ５ｂ 第５ｂレンズ群
Ｓ 開口絞り
Ｆ フィルター
Ｉ 像面
Claims (4)
- 物体側から像側へ順に、正の屈折力の第１レンズ群と、負の屈折力の第２レンズ群と、正の屈折力の第３レンズ群と、正の屈折力の第４レンズ群と、負の屈折力の第５レンズ群とからなり、
前記第２レンズ群は、物体側から像側へ順に、物体側に凸の負の単レンズからなる第２ａレンズ群と負の屈折力の第２ｂレンズ群から構成され、
前記第２ａレンズ群と前記第２ｂレンズ群の空気間隔が前記第２レンズ群を構成する空気間隔の内、最も大きくなり、
変倍時に、前記第１レンズ群と前記第５レンズ群とが像面に対し固定であり、
無限遠物体から近距離物体へのフォーカシングに際して、前記第４レンズ群が光軸に沿って物体側に移動し、
以下の条件式を満足することを特徴とする変倍結像光学系。
（１）０．３９≦Ｇ２ａｔ／Ｇ２ｔ＜０．８０
（２）１．７０≦Ｇ２ａｆ／Ｇ２ｆ＜４．４０
（３）０．１９＜ｆ４／ｆｔ＜０．７５
（４）１．２０＜ＭＲ＾２×（１－Ｍ４＾２）＜６．００
（５）０．３２≦Ｍ４＜０．８０
ただし
Ｇ２ｔ：前記第２レンズ群の合成厚
Ｇ２ａｔ：前記第２ａレンズ群と前記第２ｂレンズ群に挟まれた空気間隔
Ｇ２ｆ：前記第２レンズ群の焦点距離
Ｇ２ａｆ：前記第２ａレンズ群の焦点距離
ｆｔ：望遠端における物体距離無限遠時の焦点距離
ｆ４：前記第４レンズ群Ｇ４の焦点距離
Ｍ４：物体距離無限遠時の前記第４レンズ群Ｇ４の全変倍域の横倍率
ＭＲ：物体距離無限遠時の前記第５レンズ群Ｇ５の全変倍域の横倍率
- 前記第５レンズ群は、以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１に記載の変倍結像光学系。
（６）－０．８５＜ｆ５／ｆｔ＜－０．１５
ただし
ｆ５：前記第５レンズ群の焦点距離
ｆｔ：望遠端における物体距離無限遠時の焦点距離 - 前記第５レンズ群は、物体側から像側へ順に、負の屈折力の第５ａレンズ群と正の屈折力の第５ｂレンズ群から構成され、前記第５ａレンズ群を光軸に対して垂直方向に変位させることによって防振を行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の変倍結像光学系。
- 前記第２ａレンズ群は、以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の変倍結像光学系。
（７）－７．５０＜（Ｇ２ａ２＋Ｇ２ａ１）／（Ｇ２ａ２－Ｇ２ａ１）＜－１．０５
ただし
Ｇ２ａ１：前記第２ａレンズ群の物体側の曲率半径
Ｇ２ａ２：前記第２ａレンズ群の像側の曲率半径
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