JP7387425B2 - ズームレンズおよび撮像装置 - Google Patents
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Landscapes
- Lenses (AREA)
Description
0.05<TL1/f1<0.80
40<ft/fw<200
0.2<TL/ft<0.5
なる条件式を満足することを特徴とする。
40<ft/fw<200 (2)
条件式(1)は、第1レンズ群L1の最も物体側の面から最も像側の面までの光軸上の距離TL1と、第1レンズ群L1の焦点距離f1との比を規定している。条件式(1)を満足することで、ズームレンズ全系を小型化できると共に、望遠側における球面収差やコマ収差を補正することができる。条件式(1)の上限値を上回ると、広角側の周辺像高に結像する光線が第1レンズ群L1中で光軸から離れた位置を通ることになる。すなわち、第1レンズ群の外径L1が増大し、ズームレンズの小型化を達成できないため好ましくない。一方、条件式(1)の下限値を下回ると、第1レンズ群L1の焦点距離f1が長くなることで望遠端の焦点距離も長くなるため、収差補正を行うためにズームレンズ全系が大型化してしまうため好ましくない。
45<ft/fw<150 (2a)
また、条件式(1)および(2)の数値範囲を以下の条件式(1b)および(2b)の数値範囲とすることがさらに好ましい。
50<ft/fw<100 (2b)
また、各実施例のズームレンズは、第1レンズ群L1に含まれる少なくとも1枚の正レンズの材料の屈折率をndAとして、以下の条件式(3)を満足することが好ましい。
条件式(3)は、第1レンズ群L1に含まれる少なくとも1枚の正レンズの材料の屈折率ndAを規定している。条件式(3)の上限値を上回って屈折率ndAが大きくなると、選択できるレンズ材料がなくなる。一方、条件式(3)の下限値を下回って屈折率ndAが小さくなると、第1レンズ群L1に含まれる少なくとも1枚の正レンズの曲率が大きくなることで球面収差が悪化してしまうため好ましくない。
条件式(4)は、第1レンズ群L1の焦点距離f1と、第2レンズ群L2の焦点距離f2との比を規定している。条件式(4)の上限値を上回って第2レンズ群L2の屈折力に対する第1レンズ群L1の屈折力が強くなると、望遠端における球面収差が悪化してしまうため好ましくない。一方、条件式(4)の下限値を下回って第2レンズ群L2の屈折力に対する第1レンズ群L1の屈折力が弱くなると、高変倍比化のために第2レンズ群L2の屈折力が強まり、広角端における像面湾曲が悪化してしまうため好ましくない。
条件式(5)は、ズーミングにおける第2レンズ群L2の移動量M2と、第2レンズ群L2の焦点距離f2との比を規定している。条件式(5)の上限値を上回って第2レンズ群L2の焦点距離f2に対する移動量M2が大きくなると、ズームレンズ全系が大型化してしまうため好ましくない。一方、条件式(5)の下限値を下回って第2レンズ群L2の焦点距離f2に対する移動量M2が小さくなると、高変倍比化が困難となる。
条件式(6)は、第2レンズ群L2の焦点距離f2と、第3レンズ群L3の焦点距離f3との比を規定している。条件式(6)の上限値を上回って第3レンズ群L3の屈折力に対する第2レンズ群L2の屈折力が強くなると、広角端における像面湾曲が悪化してしまうため好ましくない。一方、条件式(6)の下限値を下回って第3レンズ群L3の屈折力に対する第2レンズ群L2の屈折力が弱くなると、高変倍比が困難となる。
条件式(7)は、バックフォーカスBFwと、ズームレンズ全系の広角端における焦点距離fwとの比を規定している。条件式(7)の上限値を上回ってバックフォーカスBFwが長くなると、ズームレンズ全系が大型化してしまうため好ましくない。一方、条件式(7)の下限値を下回ってバックフォーカスBFwが短くなると、ローパスフィルターや赤外カットフィルター等の光学素子を搭載するためのスペースが足りなくなるため好ましくない。
条件式(8)は、全長TLと、ズームレンズ全系の望遠端における焦点距離ftとの比を規定している。条件式(8)の上限値を上回って全長TLが長くなると、ズームレンズ全系が大型化してしまう好ましくない。一方、条件式(8)の下限値を下回って全長TLが短くなると、各レンズ群の屈折力が過剰に強まることで、球面収差やコマ収差等の諸収差が悪化してしまうため好ましくない。
条件式(9)は、第1レンズ群L1に含まれる少なくとも1枚の正レンズの材料のアッベ数νdAと、部分分散比θgFAとの関係を規定している。条件式(9)の下限値を下回ってアッベ数νdAと部分分散比θgAが小さくなると、望遠端における軸上色収差の二次スペクトルが補正不足となり、高変倍比化と良好な光学性能の両立が困難になる。一方、条件式(9)の上限値を上回ってアッベ数νdAと部分分散比θgFAが大きくなると、望遠端における軸上色収差の二次スペクトルが補正過剰となり、高変倍比化と良好な光学性能の両立が困難となる。
-10.0<f1/f2<-5.0 (4a)
-8.0<M2/f2<-4.0 (5a)
-0.80<f2/f3<-0.12 (6a)
0.5<BFw/fw<5.0 (7a)
0.3<TL/ft<0.7 (8a)
0<θgFA+0.00162×νdA-0.64146<0.10 (9a)
また、条件式(3)乃至(9)の数値範囲を以下の条件式(3b)乃至(9b)の数値範囲とすることがさら好ましい。
-9.0<f1/f2<-8.0 (4b)
-7.0<M2/f2<-5.0 (5b)
-0.60<f2/f3<-0.15 (6b)
1.0<BFw/fw<4.0 (7b)
0.4<TL/ft<0.5 (8b)
0<θgFA+0.00162×νdA-0.64146<0.05 (9b)
また、第1レンズ群L1は、少なくとも3枚の正レンズを有することが好ましい。これにより、正の屈折力の第1レンズ群L1で強いパワーを持つことになる正レンズの曲率を緩めることが可能となり、特に望遠側での球面収差やコマ収差を抑制することが可能となる。
νd=(Nd-1)/(NF-NC)
θgF=(Ng-NF)/(NF-NC)
で表される。
x=(h2/R)/[1+{1-(1+k)(h/R)2}1/2 +A4×h4+A6×h6
+A8×h8+A10×h10
で表している。なお、各非球面係数における「e±XX」は「×10±XX」を意味している。
[数値実施例1]
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd θgF
1 79.429 1.50 1.90366 31.3
2 45.691 8.14 1.43700 95.1
3 -1618.186 0.10
4 43.541 1.19 1.92286 18.9 0.6495
5 49.258 0.10
6 45.695 5.64 1.43700 95.1
7 279.662 0.10
8 34.212 0.87 1.90525 35.0
9 27.975 0.43
10 29.215 4.73 1.43700 95.1
11 72.826 (可変)
12* 179.434 1.00 1.80610 40.7
13* 8.363 3.58
14 -78.646 0.90 1.88300 40.8
15 7.613 3.02 1.75520 27.5
16 16.640 0.83
17 14.238 2.19 1.92286 18.9
18 39.716 (可変)
19(絞り) ∞ (可変)
20* 26.481 2.59 1.62263 58.2
21* -48.231 1.00
22 42.959 3.01 1.49700 81.5
23 -27.735 0.73 1.60342 38.0
24 28.033 (可変)
25 20.580 0.64 1.75520 27.5
26 14.632 3.97 1.49710 81.6
27* -26.530 (可変)
28 ∞ 1.05 1.51633 64.1
29 ∞ 3.00
像面 ∞
非球面データ
第12面
K = 0.00000e+000 A 4= 6.56026e-005 A 6=-4.98604e-007 A 8= 1.54458e-009
第13面
K = 0.00000e+000 A 4= 4.50341e-005 A 6= 6.29704e-007 A 8=-1.73406e-008
第20面
K = 0.00000e+000 A 4=-1.70613e-005 A 6= 5.10769e-007 A 8=-7.57782e-009
第21面
K = 0.00000e+000 A 4= 2.62637e-006 A 6= 5.28221e-007 A 8=-7.98943e-009
第27面
K = 0.00000e+000 A 4= 3.25757e-005 A 6= 8.86700e-008 A 8=-1.22851e-009
各種データ
ズーム比 61.95
広角 中間 望遠
焦点距離 4.84 16.80 300.09
Fナンバー 1.89 2.52 7.45
半画角 32.90 10.70 0.65
像高 3.20 3.20 3.20
レンズ全長 129.67 129.67 129.67
BF 18.45 26.35 4.68
d11 1.00 22.31 43.62
d18 43.62 22.31 1.00
d19 5.21 0.26 0.20
d24 15.11 12.15 33.89
d27 14.77 22.67 1.00
ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 64.07
2 12 -7.63
3 20 38.51
4 25 27.16
[数値実施例2]
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd θgF
1 78.750 1.50 1.90366 31.3
2 45.822 9.34 1.43700 95.1
3 -953.407 0.10
4 45.526 1.53 1.92286 18.9 0.6495
5 53.930 0.10
6 38.875 6.65 1.43700 95.1
7 171.996 0.10
8 33.973 0.87 1.90525 35.0
9 25.801 0.61
10 27.180 5.25 1.43700 95.1
11 63.835 (可変)
12* 73.103 1.10 1.80610 40.7
13* 9.051 4.24
14 -17.010 3.90 1.51742 52.4
15 -6.494 0.74 1.59522 67.7
16 13.249 0.23
17* 12.773 2.17 1.82115 24.1
18* 54.100 (可変)
19(絞り) ∞ 0.20
20* 18.226 3.89 1.55332 71.7
21* -24.974 2.13
22 300.000 0.73 1.91082 35.3
23 24.639 (可変)
24 17.904 0.64 1.85478 24.8
25 13.658 4.16 1.49710 81.6
26* -26.132 (可変)
27 ∞ 1.05 1.51633 64.1
28 ∞ 3.00
像面 ∞
非球面データ
第12面
K = 0.00000e+000 A 4= 2.82571e-004 A 6=-3.82388e-006 A 8= 2.20669e-008
第13面
K = 0.00000e+000 A 4= 3.03169e-004 A 6= 1.20216e-006 A 8=-7.09981e-008
第17面
K = 0.00000e+000 A 4=-1.00740e-004 A 6= 8.32767e-007 A 8=-1.52263e-007
第18面
K = 0.00000e+000 A 4=-7.27962e-005 A 6= 4.87197e-007 A 8=-1.36678e-007
第20面
K = 0.00000e+000 A 4=-2.92972e-005 A 6=-1.64702e-007 A 8= 4.31682e-009
第21面
K = 0.00000e+000 A 4= 3.84259e-005 A 6=-1.75268e-007 A 8= 4.04494e-009
第26面
K = 0.00000e+000 A 4= 3.11323e-005 A 6= 1.76505e-007 A 8=-2.20234e-009
各種データ
ズーム比 52.86
広角 中間 望遠
焦点距離 6.19 18.32 327.07
Fナンバー 1.85 3.50 7.31
半画角 26.80 9.79 0.61
像高 3.20 3.20 3.20
レンズ全長 134.74 134.74 134.74
BF 20.15 26.95 4.67
d11 1.00 21.00 41.00
d18 41.00 21.00 1.00
d23 22.43 15.62 37.91
d26 16.47 23.28 1.00
ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 64.78
2 12 -7.72
3 19 41.83
4 24 25.30
[数値実施例3]
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd θgF
1 149.942 1.50 2.00330 28.3
2 66.975 8.51 1.43700 95.1
3 1167.318 0.10
4 79.643 2.11 1.92286 18.9 0.6495
5 100.254 0.17
6 83.623 6.32 1.43700 95.1
7 -2236.673 0.10
8 61.953 4.30 1.43700 95.1
9 194.321 (可変)
10* -37.584 1.00 1.85135 40.1
11* 102.507 0.48
12 28.047 1.00 1.85150 40.8
13 14.827 4.18
14 -50.916 1.00 1.85150 40.8
15 14.999 0.70
16 17.787 3.23 1.95906 17.5
17 121.436 (可変)
18(絞り) ∞ (可変)
19* 17.929 5.75 1.58313 59.4
20* -23.164 1.00
21 -72.907 3.03 1.49700 81.5
22 -17.116 1.79
23 67.410 1.00 1.91650 31.6
24 9.058 4.15
25 17.769 3.85 1.49700 81.5
26 -11.081 (可変)
27 -61.520 0.73 1.88300 40.8
28 9.529 (可変)
29* 156.124 2.93 1.68893 31.2
30* -11.167 2.00
31 ∞ 1.05 1.51633 64.1
32 ∞ 3.00
像面 ∞
非球面データ
第10面
K = 0.00000e+000 A 4= 1.54002e-004 A 6=-3.90451e-007 A 8= 5.05800e-010
第11面
K = 0.00000e+000 A 4= 1.24854e-004 A 6= 1.71524e-007 A 8= 1.23159e-010
第19面
K = 0.00000e+000 A 4=-5.94637e-005 A 6= 5.41774e-007 A 8=-1.54659e-009
第20面
K = 0.00000e+000 A 4= 1.41870e-004 A 6= 3.96335e-007 A 8= 5.82912e-010
第29面
K = 0.00000e+000 A 4=-3.19162e-004 A 6=-1.58383e-005 A 8= 1.81140e-007
第30面
K = 0.00000e+000 A 4=-2.06194e-004 A 6=-9.85910e-006 A 8= 1.31021e-007
各種データ
ズーム比 89.96
広角 中間 望遠
焦点距離 4.30 16.71 387.01
Fナンバー 1.89 2.58 7.78
半画角 37.20 10.70 0.48
像高 3.20 3.20 3.20
レンズ全長 159.65 159.65 159.65
BF 5.69 5.69 5.69
d 9 1.00 37.97 74.95
d17 75.95 38.97 2.00
d18 9.87 4.34 1.00
d26 5.18 7.37 1.00
d28 3.04 6.38 16.09
ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 95.00
2 10 -11.07
3 19 19.25
4 27 -9.30
5 29 15.24
[数値実施例4]
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd θgF
1 174.713 1.50 2.00330 28.3
2 79.197 4.94 1.43700 95.1
3 -1382.968 0.09
4 93.015 1.43 1.92286 18.9 0.6495
5 112.357 0.09
6 77.934 3.93 1.43700 95.1
7 584.483 0.10
8 61.275 3.08 1.43700 95.1
9 186.722 (可変)
10* -68.768 1.00 1.85135 40.1
11* 31.116 1.16
12 64.403 1.00 1.85150 40.8
13 28.147 2.00
14 -58.303 1.00 1.85150 40.8
15 16.468 0.61
16 20.156 2.78 1.95906 17.5
17 229.322 (可変)
18(絞り) ∞ (可変)
19 18.404 4.18 1.49700 81.5
20 324.723 1.00
21* 28.604 5.74 1.58313 59.4
22* -18.896 3.18
23 294.243 1.00 1.91650 31.6
24 9.817 4.42
25 21.399 3.76 1.49700 81.5
26 -11.081 (可変)
27 -41.265 0.73 1.53775 74.7
28 8.374 (可変)
29* -24.470 3.98 1.53775 74.7
30* -6.991 (可変)
31 ∞ 1.05 1.51633 64.1
32 ∞ 3.00
像面 ∞
非球面データ
第10面
K = 0.00000e+000 A 4=-1.07043e-005 A 6= 8.80411e-007 A 8=-2.61715e-009
第11面
K = 0.00000e+000 A 4=-3.14097e-005 A 6= 8.09470e-007 A 8= 3.16569e-009
第21面
K = 0.00000e+000 A 4=-9.42695e-005 A 6=-2.91900e-007 A 8= 4.27115e-009
第22面
K = 0.00000e+000 A 4= 6.66596e-005 A 6=-2.38366e-007 A 8= 4.06955e-009
第29面
K = 0.00000e+000 A 4=-2.65369e-004 A 6=-3.26146e-005 A 8= 5.18310e-007
第30面
K = 0.00000e+000 A 4= 2.73646e-004 A 6=-1.38443e-005 A 8= 2.84195e-007
各種データ
ズーム比 74.87
広角 中間 望遠
焦点距離 5.08 19.98 380.15
Fナンバー 1.89 2.74 9.61
半画角 32.80 9.01 0.49
像高 3.20 3.20 3.20
レンズ全長 159.71 159.71 159.71
BF 8.83 7.25 5.66
d 9 1.00 39.18 77.36
d17 78.35 40.18 2.00
d18 10.00 3.93 1.00
d26 2.83 6.39 1.00
d28 6.00 10.09 20.00
d30 5.17 3.58 2.00
ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 97.23
2 10 -12.12
3 19 21.92
4 27 -12.88
5 29 16.86
[数値実施例5]
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd θgF
1 80.553 1.50 1.90366 31.3
2 47.184 8.30 1.43700 95.1
3 -687.049 0.09
4 44.467 1.09 1.92286 18.9 0.6495
5 49.723 0.10
6 46.082 5.50 1.43700 95.1
7 264.543 0.10
8 33.744 0.87 1.90525 35.0
9 27.679 0.27
10 28.238 5.16 1.43700 95.1
11 71.347 (可変)
12* -2765.293 1.00 1.80610 40.7
13* 7.715 3.55
14 -59.264 0.90 1.88300 40.8
15 7.167 3.24 1.75520 27.5
16 20.558 0.22
17 13.395 2.09 1.92286 18.9
18 33.417 (可変)
19(絞り) ∞ (可変)
20* 23.116 3.03 1.62263 58.2
21* -38.589 1.00
22 123.101 2.49 1.49700 81.5
23 -34.772 0.73 1.60342 38.0
24 16.878 1.00
25 18.590 2.37 1.49700 81.5
26 58.341 (可変)
27* 28.145 3.52 1.49710 81.6
28 -18.009 0.64 1.75520 27.5
29 -23.611 (可変)
30 ∞ 1.05 1.51633 64.1
31 ∞ 3.00
像面 ∞
非球面データ
第12面
K = 0.00000e+000 A 4= 1.11272e-004 A 6=-1.09556e-006 A 8= 4.44334e-009
第13面
K = 0.00000e+000 A 4= 8.16309e-005 A 6= 1.31021e-006 A 8=-4.59528e-008
第20面
K = 0.00000e+000 A 4=-2.62899e-005 A 6= 5.31511e-007 A 8=-8.36829e-009
第21面
K = 0.00000e+000 A 4=-1.39389e-007 A 6= 5.06786e-007 A 8=-8.09254e-009
第27面
K = 0.00000e+000 A 4=-2.84868e-005 A 6=-1.39354e-007 A 8= 1.26222e-009
各種データ
ズーム比 67.32
広角 中間 望遠
焦点距離 4.73 16.65 318.66
Fナンバー 1.89 2.52 7.46
半画角 33.40 10.70 0.57
像高 3.20 3.20 3.20
レンズ全長 130.10 130.10 130.10
BF 17.45 26.87 4.69
d11 0.97 21.53 42.09
d18 42.11 21.55 0.99
d19 5.93 0.20 0.20
d26 14.88 11.19 33.37
d29 13.75 23.18 1.00
ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 61.98
2 12 -6.95
3 20 34.05
4 27 28.95
各数値実施例における種々の値を、以下の表1にまとめて示す。
次に、本発明の光学系を撮像光学系として用いたデジタルスチルカメラ(撮像装置)の実施例について、図11を用いて説明する。図11において、10はカメラ本体、11は実施例1乃至5で説明したいずれかのズームレンズによって構成された撮影光学系である。12はカメラ本体に内蔵され、撮影光学系11によって形成された光学像を撮るCCDセンサやCMOSセンサ等の固体撮像素子(光電変換素子)である。カメラ本体10はクイックターンミラーを有する所謂一眼レフカメラでも良いし、クイックターンミラーを有さない所謂ミラーレスカメラでも良い。
[撮像システム]
なお、各実施例のズームレンズと、ズームレンズを制御する制御部とを含めた撮像システム(監視カメラシステム)を構成してもよい。この場合、制御部は、ズーミングやフォーカシング、像ブレ補正に際して各レンズ群が上述したように移動するようズームレンズを制御することができる。このとき、制御部がズームレンズと一体的に構成されている必要はなく、制御部をズームレンズとは別体として構成してもよい。例えば、ズームレンズの各レンズを駆動する駆動部に対して遠方に配置された制御部(制御装置)が、ズームレンズを制御するための制御信号(命令)を送る送信部を備える構成を採用してもよい。このような制御部によれば、ズームレンズを遠隔操作することができる。
L2 第2レンズ群
L3 第3レンズ群
Claims (8)
- 物体側から像側へ順に配された、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、1以上の後群とを有し、ズーミングのために、前記第1レンズ群は移動せず、隣り合うレンズ群の各組の間隔は変化するズームレンズであって、
前記第1レンズ群は4枚の正レンズを有し、前記4枚の正レンズは、アッベ数が30未満の材料で形成された少なくとも1枚の正レンズを有し、
前記第1レンズ群の最も物体側の面から最も像側の面までの光軸上の距離をTL1とし、前記第1レンズ群の焦点距離をf1とし、望遠端での前記ズームレンズの焦点距離をftとし、広角端での前記ズームレンズの焦点距離をfwとし、望遠端での前記ズームレンズの全長をTLとして、
0.05<TL1/f1<0.80
40<ft/fw<200
0.2<TL/ft<0.5
なる条件式を満足することを特徴とするズームレンズ。 - 前記少なくとも1枚の正レンズの材料の屈折率をndAとして、
1.65<ndA<2.30
なる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。 - 前記第2レンズ群の焦点距離をf2として、
-12.0<f1/f2<-2.0
なる条件式を満足することを特徴とする請求項1又は2に記載のズームレンズ。 - 広角端から望遠端までのズーミングにおける前記第2レンズ群の移動量をM2とし、前記移動量M2の符号は、広角端でよりも望遠端で前記第2レンズ群が像側にある場合に正とし、前記第2レンズ群の焦点距離をf2として、
-9.0<M2/f2<-3.0
なる条件式を満足することを特徴とする請求項1乃至3の何れか一項に記載のズームレンズ。 - 前記第2レンズ群の焦点距離をf2とし、前記第3レンズ群の焦点距離をf3として、
-1.00<f2/f3<-0.10
なる条件式を満足することを特徴とする請求項1乃至4の何れか一項に記載のズームレンズ。 - 広角端での前記ズームレンズのバックフォーカスをBFwとして、
0.1<BFw/fw<6.0
なる条件式を満足することを特徴とする請求項1乃至5の何れか一項に記載のズームレンズ。 - 前記少なくとも1枚の正レンズの材料のアッベ数をνdAとし、部分分散比をθgFAとして、
0<θgFA+0.00162×νdA-0.64146<0.15
なる条件式を満足することを特徴とする請求項1乃至6の何れか一項に記載のズームレンズ。 - 請求項1乃至7の何れか1項に記載のズームレンズと、
前記ズームレンズによって形成された像を撮る撮像素子と、
を有することを特徴とする撮像装置。
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