WO2013084494A1 - ズームレンズおよび撮像装置 - Google Patents
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- G02B15/177—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective with interdependent non-linearly related movements between one lens or lens group, and another lens or lens group having a negative front lens or group of lenses
Definitions
- the present invention relates to a zoom lens and an imaging apparatus, and more particularly to a zoom lens suitable for use in a digital camera, a video camera, and the like, and an imaging apparatus including the zoom lens.
- Patent Document 1 and Patent Document 2 in order from the object side, a first lens group having a negative refractive power, a second lens group having a positive refractive power, a positive lens A zoom lens that includes a third lens group having a refractive power and performs zooming by changing the interval between the groups is used. Further, as a zoom lens having a basic configuration similar to those of Patent Documents 1 and 2, Patent Document 3 discloses that a small Fno. Have been disclosed.
- Patent Document 1 and Patent Document 2 describe Fno. Is larger, so that even smaller Fno. There is a need for a lens having Moreover, since the ratio of the length of the lens whole length with respect to image size is large in the thing of patent document 3, shortening of the lens whole length is calculated
- An object of the present invention is to provide a zoom lens that maintains high optical performance and realizes shortening of the overall length of the zoom lens, and an imaging device including the zoom lens.
- the zoom lens according to the present invention includes, in order from the object side, a first lens group having a negative refractive power, a second lens group having a positive refractive power, and a third lens group having a positive refractive power. And the distance between the first lens group and the second lens group is reduced and the second lens group and the third lens group are reduced in zooming from the wide-angle end to the telephoto end.
- a zoom lens in which at least the first lens group and the second lens group move along the optical axis so that the distance between the first lens group and the second lens group has a positive refractive power in order from the object side.
- a cemented lens composed of a lens, a 22nd lens having a positive refractive power and a 23rd lens having a negative refractive power, a 24th lens having a positive refractive power, and a 25th lens having a negative refractive power. Equations (1) and (2 And it is configured to satisfy.
- fw focal length at the wide-angle end of the entire lens system
- f25 focal length of the 25th lens
- R15 paraxial radius of curvature of the object side surface of the 25th lens
- R16 near the image side surface of the 25th lens Axial curvature radius.
- each “lens group” includes not only one composed of a plurality of lenses but also one composed of only one lens.
- the imaging lens of the present invention has substantially no power other than the three lens groups, a lens such as a diaphragm or a cover glass.
- a lens such as a diaphragm or a cover glass.
- conditional expression (3) it is preferable that the following conditional expression (3) is satisfied, and it is more preferable that the following conditional expression (3-1) is satisfied. 0.02 ⁇ D14 / fw ⁇ 0.3 (3) 0.09 ⁇ D14 / fw ⁇ 0.25 (3-1)
- D14 Distance on the optical axis between the 24th lens and the 25th lens
- fw The focal length at the wide angle end of the entire lens system.
- the zoom lens according to the present embodiment it is preferable that the following conditional expression (4) is satisfied, and it is more preferable that the following conditional expression (4-1) is satisfied. 0.15 ⁇ D12 / fw ⁇ 0.6 (4) 0.20 ⁇ D12 / fw ⁇ 0.52 (4-1)
- D12 Distance on the optical axis between the 23rd lens and the 24th lens
- fw The focal length at the wide-angle end of the entire lens system.
- At least one of the twenty-first lens and the twenty-fourth lens is an aspherical surface.
- An image pickup apparatus includes the zoom lens according to the present invention described above.
- the zoom lens of the present invention in order from the object side, the first lens group having negative refractive power, the second lens group having positive refractive power, and the third lens group having positive refractive power. Consists of substantially three lens groups, and in zooming from the wide-angle end to the telephoto end, the distance between the first lens group and the second lens group is narrowed and the distance between the second lens group and the third lens group is reduced.
- a cemented lens consisting of a 22nd lens having a refractive power of 23 and a 23rd lens having a negative refractive power, a 24th lens having a positive refractive power, and a 25th lens having a negative refractive power.
- the zoom lens of the present invention by satisfying conditional expression (1), the power of the second lens group can be maintained well, the zoom lens has a reduced overall length and a small Fno. Can be realized.
- the zoom lens according to the present invention further satisfies the conditional expression (1-1), the effect can be obtained more remarkably.
- the zoom lens of the present invention satisfies the conditional expression (2), it is possible to suitably suppress the curvature of field. Further, when the zoom lens according to the present invention further satisfies the conditional expression (2-1), it is possible to obtain a more remarkable effect.
- each of the 21st lens and the 24th lens is an aspherical surface
- astigmatism can be more preferably corrected by making at least one surface of the twenty-fourth lens an aspherical surface.
- the power of the second lens group is preferably maintained, so that the astigmatism is favorably corrected and the overall length of the zoom lens is shortened and the zoom lens is corrected. It is possible to shorten the collapsed thickness. Furthermore, in the present invention, when the conditional expression (3-1) is satisfied, the same effect can be obtained more remarkably. In the present invention, when the conditional expression (4) is satisfied, the power of the second lens group is suitably maintained, so that the entire length of the zoom lens can be shortened while the astigmatism is favorably corrected, and the zoom lens The thickness when retracted (collapse thickness) can be shortened. Furthermore, in the present invention, when the conditional expression (4-1) is satisfied, the same effect can be obtained more remarkably. Furthermore, in the present invention, when the conditional expression (5) is satisfied, it is possible to photograph suitably in a wide angle range.
- the imaging apparatus of the present invention since the high-performance imaging lens of the present invention is provided, it is possible to reduce the size of the entire apparatus and to obtain a captured image with higher image quality. it can.
- Sectional drawing which shows the lens structure of the zoom lens concerning Example 1 of this invention Sectional drawing which shows the lens structure of the zoom lens concerning Example 2 of this invention. Sectional drawing which shows the lens structure of the zoom lens concerning Example 3 of this invention. Sectional drawing which shows the lens structure of the zoom lens concerning Example 4 of this invention. Sectional drawing which shows the lens structure of the zoom lens concerning Example 5 of this invention. Sectional drawing which shows the lens structure of the zoom lens concerning Example 6 of this invention. Sectional drawing which shows the lens structure of the zoom lens concerning Example 7 of this invention. Sectional drawing which shows the lens structure of the zoom lens concerning Example 8 of this invention. Sectional view showing the lens configuration of a zoom lens according to Example 9 of the present invention. Sectional drawing which shows the lens structure of the zoom lens concerning Example 10 of this invention.
- FIGS. 11A to 11L are aberration diagrams of the zoom lens according to Example 1 of the present invention.
- FIGS. 12A to 12L are graphs showing aberrations of the zoom lens according to Example 2 of the present invention.
- FIGS. 13A to 13L are diagrams showing aberrations of the zoom lens according to Example 3 of the present invention.
- FIGS. 14A to 14L are diagrams showing aberrations of the zoom lens according to Example 4 of the present invention.
- 15A to 15L are graphs showing aberrations of the zoom lens according to Example 5 of the present invention.
- FIGS. 16A to 16L are diagrams showing aberrations of the zoom lens according to Example 6 of the present invention.
- FIGS. 17A to 17L are graphs showing aberrations of the zoom lens according to Example 7 of the present invention.
- FIGS. 19A to 19L are graphs showing aberrations of the zoom lens according to Example 9 of the present invention.
- 20A to 20L are diagrams showing aberrations of the zoom lens according to Example 10 of the present invention.
- 1 is a front perspective view of an imaging apparatus according to an embodiment of the present invention.
- 1 is a rear perspective view of an imaging apparatus according to an embodiment of the present invention.
- FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration of a zoom lens according to an embodiment of the present invention, and corresponds to a zoom lens of Example 1 described later.
- FIGS. 2 to 10 are sectional views showing the structures of zoom lenses according to Examples 2 to 10, which will be described later. Since the basic configuration of the zoom lens shown in FIGS. 1 to 10 is the same and the method of illustration is also the same, the following description will be given mainly using the zoom lens shown in FIG. 1 as an example.
- FIG. 1 shows the lens arrangement at the wide-angle end for focusing at infinity at the upper stage, the lens arrangement for focusing at infinity at the intermediate position at the middle stage, and the lens at infinity focusing at the telephoto end in the lower stage.
- the arrangement is shown, and the schematic movement trajectory of each lens group at the time of zooming is indicated by a solid curve between the upper stage and the interruption, and between the interruption and the lower stage.
- the zoom lens shown in FIG. 1 includes, in order from the object side along the optical axis Z, a first lens group G1 having a negative refractive power, a second lens group G2 having a positive refractive power, and a positive refractive power.
- the first lens group G1 and the second lens group G2 are reduced in distance in zooming from the wide-angle end to the telephoto end.
- At least the first lens group G1 and the second lens group G2 are configured to move along the optical axis Z so that the distance between the second lens group and the third lens group G3 is increased.
- An aperture stop St is disposed between the first lens group G1 and the second lens group G2.
- the zoom lens of the example shown in FIG. 1 moves so as to draw a locus indicated by an arrow in the figure at the time of zooming from the wide-angle end to the telephoto end. Further, the distance between the third lens group G3 and the image plane 100 also changes during zooming.
- the aperture stop St is configured to move integrally with the second lens group G2 at the time of zooming.
- the aperture stop St shown in FIG. 1 does not necessarily indicate the size or shape, but indicates the position on the optical axis Z.
- FIG. 1 shows an example in which a parallel plate-like optical member PP assuming these is arranged on the image side of the third lens group G3.
- the image pickup surface of the image pickup element is disposed on the image formation surface 100.
- the first lens group G1 has a negative refractive power as a whole.
- the first lens group G1 includes an eleventh lens L11 which is a meniscus lens having a negative refractive power with a convex surface facing the object side in order from the object side, and a meniscus having a negative refractive power with a convex surface facing the object side.
- the lens includes a twelfth lens L12 as a lens and a thirteenth lens L13 having a positive refractive power with a convex surface facing the object side.
- both surfaces of the thirteenth lens L13 are aspheric.
- the second lens group G2 has a positive refractive power as a whole.
- the second lens group G2 includes, in order from the object side, a cemented lens including a twenty-first lens L21 having a positive refractive power, a twenty-second lens L22 having a positive refractive power, and a twenty-third lens L23 having a negative refractive power.
- the 24th lens L24 which has refracting power, and the 25th lens L25 which has negative refracting power.
- at least one surface of each of the 21st lens L21 and the 24th lens L24 is preferably an aspherical lens.
- both surfaces of the 21st lens L21 and the 24th lens L24 are aspherical.
- the third lens group G3 has a positive refractive power as a whole.
- the third lens group G3 includes a thirty-first lens L31 having a positive refractive power.
- the zoom lens is configured to satisfy the following conditional expressions (1) and (2). -0.9 ⁇ fw / f25 ⁇ 0 (1) ⁇ 0.40 ⁇ (R15 + R16) / (R15 ⁇ R16) ⁇ 2.40 (2) However, fw: focal length at the wide-angle end of the entire lens system f25: focal length of the 25th lens R15: paraxial radius of curvature of the object side surface of the 25th lens R16: paraxial radius of curvature of the image side surface of the 25th lens
- this zoom lens preferably satisfies the following conditional expressions (3) to (5).
- one satisfying any one of conditional expressions (3) to (5) may be satisfied, or any combination may be satisfied.
- D14 Distance on the optical axis between the 24th lens and 25th lens
- D12 Distance on the optical axis between the 23rd lens and 24th lens
- fw Focal length at the wide angle end of the entire lens system
- ⁇ Half field angle at the wide angle end
- the material disposed closest to the object side specifically, glass is preferably used, or transparent ceramics may be used.
- glass or plastic As the material of the lens on which the aspherical shape is formed, glass or plastic can be used. When plastic is used, it is possible to reduce weight and cost.
- the zoom lens is preferably provided with a protective multilayer coating.
- an antireflection coating film for reducing ghost light during use may be applied.
- optical member PP is disposed between the lens system and the imaging surface, but instead of disposing a low-pass filter, various filters that cut a specific wavelength range, or the like, These various filters may be disposed between the lenses, or a coating having the same action as the various filters may be applied to the lens surface of any lens.
- the aperture stop St may be disposed at any position as long as it is between the most image side surface of the first lens group and the most image side surface of the second lens group. It is not limited to.
- the aperture stop may be fixed at the time of zooming, or may be moved separately from the lens group.
- the zoom lens shown in FIG. 1 includes negative, positive, and positive first to third lens groups in order from the object side.
- the zoom lens shown in FIG. The distance between the lens groups changes so that at least the first lens group and the second lens group move along the optical axis so that the distance between the lens groups becomes narrower and the distance between the second lens group and the third lens group becomes wider.
- a zoom lens which is a cemented lens comprising, in order from the object side, a second lens group, a twenty-first lens having a positive refractive power, a twenty-second lens having a positive refractive power, and a twenty-third lens having a negative refractive power , A 24th lens having a positive refractive power and a 25th lens having a negative refractive power, so that it has a wide angle and a small Fno. And high optical performance that realizes shortening of the overall length of the zoom lens can be realized.
- the second lens group G2 has five lenses, a small Fno.
- the twenty-fifth lens L25 By making the twenty-fifth lens L25 a lens having negative refractive power, shortening of the overall length of the lens system is suitably realized.
- Fno Is a big one.
- the power of each lens group can be optimized, so that the overall length of the zoom lens can be shortened, and a larger image size such as a 2/3 inch type can be accommodated.
- a zoom lens can be realized. Accordingly, it is possible to meet the development requirement of applying an image sensor of a larger size in order to improve the image quality of a digital camera or the like.
- the zoom lens described in Patent Document 3 since the overall length of the zoom lens is relatively long with respect to the image size, the 2/3 inch type while keeping the overall length of the zoom lens compact. An image size corresponding to a large image sensor such as can not be realized.
- the first lens group G1 includes an eleventh lens L11, which is a meniscus lens having a negative refractive power with a convex surface facing the object side, and a meniscus lens having a negative refractive power, with a convex surface facing the object side.
- the thickness (length in the optical axis direction) of the first lens group G1 can be reduced.
- the overall length of the zoom lens can be shortened.
- at least one surface of the thirteenth lens L13 is aspherical, astigmatism over the entire zoom range and distortion at the wide angle end can be corrected well.
- both surfaces of the thirteenth lens L13 are aspherical surfaces, astigmatism in the entire zoom range and distortion at the wide-angle end can be corrected more preferably.
- the 22nd lens L22 having a positive refractive power and the 23rd lens L23 having a negative refractive power are used as a cemented lens, so that the distance between the 22nd lens L22 and the 23rd lens L23 is increased. It can be almost zero, and the 22nd lens L22 and the 23rd lens L23 are eccentrically arranged at positions deviated from the intended positions, so that good imaging characteristics cannot be obtained in a part of the photographed image. Occurrence of the blur problem can be suppressed.
- the 22nd lens L22 and the 23rd lens L23 as a cemented lens, it is sufficient that the maximum allowable dimension and the minimum allowable dimension are satisfied with respect to the cemented lens obtained by adding the 22nd lens L22 and the 23rd lens L23.
- the above quality control is easy.
- the 22nd lens L22 and the 23rd lens L23 are not cemented, it is necessary to manufacture each lens so as to satisfy the maximum allowable dimension and the minimum allowable dimension individually.
- each of the 21st lens and the 24th lens is an aspherical surface
- astigmatism can be more preferably corrected by making at least one surface of the twenty-fourth lens an aspherical surface.
- both surfaces of the 21st lens and the 24th lens are aspheric surfaces, spherical aberration and astigmatism can be corrected more suitably.
- the third lens group G3 When the third lens group G3 has a single lens configuration, it can contribute to shortening the overall length of the entire zoom lens, which is preferable. Further, the cost can be reduced by suppressing the number of lenses of the third lens group G3.
- Conditional expression (1) defines a preferable range of the ratio of the focal length fw at the wide-angle end of the entire zoom lens and the focal length f25 of the 25th lens L25. If the lower limit of conditional expression (1) is not reached, the power of the 25th lens L25 becomes strong and the power as the second lens group G2 tends to become weak, and a small Fno. It is difficult to achieve a lens configuration that can achieve Small Fno. In order to achieve the above, it is conceivable to increase the length (thickness) of the 25th lens L25 on the optical axis. However, in this case, the total length of the zoom lens tends to increase, which is not preferable. When the lower limit of conditional expression (1) is exceeded, a small Fno.
- conditional expression (1) If it is intended to realize a configuration that shortens the overall length of the zoom lens, it is difficult to sufficiently suppress field curvature. If the upper limit of conditional expression (1) is exceeded, the power of the 25th lens L25 becomes weak, so that it becomes difficult to correct spherical aberration occurring in the second lens group G2, and astigmatism is also corrected. Not easy. Therefore, by configuring the 25th lens L25 and the other lens groups so as to satisfy the conditional expression (1), it is possible to satisfactorily correct field curvature, spherical aberration, and astigmatism, and a zoom lens. The zoom lens Fno. Can be reduced. From this viewpoint, in order to obtain better optical performance, the numerical range of the conditional expression (1) is ⁇ 0.78 ⁇ fw / f25 ⁇ 0.14 (1-1) It is preferable that
- Conditional expression (2) defines a preferable range of the curvature radius R15 on the image side and the curvature radius R16 on the object side in the paraxial axis of the 25th lens L25 in the second lens group G2. If the lower limit of conditional expression (2) is exceeded, field curvature tends to occur on the underside, which is not preferable. On the other hand, if the upper limit of conditional expression (2) is exceeded, field curvature tends to occur on the over side, which is not preferable. For this reason, field curvature can be satisfactorily suppressed by configuring the image-side and object-side radii of curvature in the paraxial axis of the 25th lens L25 so as to satisfy the conditional expression (2). From this viewpoint, the numerical range of conditional expression (2) is ⁇ 0.35 ⁇ (R15 + R16) / (R15 ⁇ R16) ⁇ 0.30 (2-1) Is more preferable.
- Conditional expression (3) defines a preferable range of the ratio between the distance D14 on the optical axis between the 24th lens L24 and the 25th lens L25 in the second lens group G2 and the focal length fw at the wide angle end of the entire zoom lens. To do. If the lower limit of conditional expression (3) is exceeded, the power of the second lens group G2 tends to be weak. In this case, it is conceivable to increase the amount of movement of the second lens group G2 at the time of zooming in order to achieve a sufficient zooming ratio, but in order to achieve a sufficient zooming ratio, the entire length of the zoom lens can be increased. This is not preferable because it causes an increase.
- the power of the second lens group G2 tends to be strong, which is advantageous for shortening the overall length of the zoom lens, but it is difficult to suppress astigmatism.
- the length of the second lens group G2 in the optical axis direction is increased, the retractable thickness of the zoom lens is likely to increase, which is not preferable. Therefore, by configuring the distance on the optical axis between the 24th lens L24 and the 25th lens L25 and the focal length at the wide angle end of the entire zoom lens so as to satisfy the conditional expression (3), It is possible to easily maintain the power, to easily shorten the entire length of the zoom lens and the retractable thickness, and to easily correct astigmatism. From this viewpoint, in order to obtain better optical performance, the numerical range of the conditional expression (3) is 0.09 ⁇ D14 / fw ⁇ 0.25 (3-1) It is preferable that
- Conditional expression (4) defines a preferable range of the ratio between the distance D12 on the optical axis between the 23rd lens L23 and the 24th lens L24 in the second lens group G2 and the focal length fw at the wide angle end of the entire zoom lens. To do. If the lower limit of conditional expression (4) is not reached, the power of the second lens group G2 tends to be weak. In this case, it is conceivable to increase the amount of movement of the second lens group G2 at the time of zooming in order to achieve a sufficient zooming ratio, but in order to achieve a sufficient zooming ratio, the entire length of the zoom lens can be increased. This is not preferable because it causes an increase.
- the power of the second lens group G2 tends to be strong, which is advantageous for shortening the overall lens length, but it is difficult to suppress astigmatism.
- the length of the second lens group G2 in the optical axis direction is increased, the retractable thickness of the zoom lens is likely to increase, which is not preferable. Therefore, by configuring the distance on the optical axis between the 23rd lens L23 and the 24th lens L24 and the focal length at the wide angle end of the entire zoom lens so as to satisfy the conditional expression (4), the second lens group It is possible to easily maintain the power, to easily shorten the entire length of the zoom lens and the retractable thickness, and to easily correct astigmatism. From this viewpoint, in order to obtain better optical performance, the numerical range of the conditional expression (4) is 0.20 ⁇ D12 / fw ⁇ 0.52 (4-1) It is preferable that
- Conditional expression (5) defines a preferable range of the half angle of view ⁇ at the wide angle end. If the lower limit of conditional expression (5) is not reached, it is difficult to photograph up to a wide-angle range. Therefore, by satisfying conditional expression (5), it is possible to realize a zoom lens capable of photographing up to a wide angle range.
- the zoom lens of the present embodiment by optimizing the lens configuration of the zoom lens having the three-group configuration and appropriately satisfying an appropriate conditional expression, a wide angle and a small Fno. And high optical performance that realizes shortening of the overall length of the zoom lens can be realized. As a result, it is possible to provide a zoom lens capable of realizing an image size larger than that of the conventional zoom lens while shortening the overall length of the zoom lens. Further, according to the imaging apparatus equipped with the zoom lens according to the present embodiment, it is possible to reduce the size of the entire apparatus while maintaining good imaging performance capable of imaging up to a wide-angle range.
- FIGS. 1 to 10 The lens sectional views of the zoom lenses of Examples 1 to 10 are shown in FIGS. 1 to 10, respectively.
- Tables 1 to 3 below show specific lens data corresponding to the configuration of the imaging lens shown in FIG. Specifically, Table 1 shows lens data of the zoom lens according to Example 1, Table 2 shows aspheric data, and Table 3 shows zoom data and specification data. Similarly, Tables 4 to 30 show lens data, aspheric surface data, and magnification data of the zoom lenses according to Examples 2 to 10, respectively. In the following, the meaning of the symbols in the table will be described by taking Example 1 as an example, but the same applies to Examples 2 to 10.
- the lens data includes the aperture stop St and the optical member PP. In the column of the radius of curvature of the surface corresponding to the aperture stop St, (aperture stop) is described. The radius of curvature of the lens data is positive when convex on the object side and negative when convex on the image side.
- the interval changes at the time of zooming, the interval between the first lens group G1 and the second lens group G2, the interval between the second lens group G2 and the aperture stop St, the second lens group G2 and the third lens.
- DD [6] (variable), DD [, respectively, are provided in the columns of the group G3 interval, the third lens group G3 and the optical member PP, and the surface interval corresponding to the interval between the optical member PP and the image plane. 16] (variable), DD [18] (variable), DD [20] (variable). In the third embodiment, only DD [6] (variable) and DD [16] (variable) are variable.
- the surface number of the aspheric surface is marked with *, and the paraxial radius of curvature is shown as the radius of curvature of the aspheric surface.
- the aspheric surface data in Table 2 shows the surface number Si of the aspheric surface and the aspheric coefficients related to these aspheric surfaces.
- Zd C ⁇ h 2 / ⁇ 1+ (1 ⁇ KA ⁇ C 2 ⁇ h 2 ) 1/2 ⁇ + ⁇ Am ⁇ h m (6)
- Zd Depth of aspheric surface (length of a perpendicular line drawn from a point on the aspherical surface at height h to a plane perpendicular to the optical axis where the aspherical vertex contacts)
- h Height (distance from the optical axis to the lens surface)
- C Reciprocal KA of paraxial radius of curvature
- Table 3 shows scaling data and specification data.
- the zoom data shown in Table 3 shows f of the entire system at the wide-angle end, the middle, and the telephoto end, and the values of the surface spacings DD [6], DD [16], DD [18], and DD [20].
- the specification data shown in Table 3 includes zoom magnification (magnification ratio), focal length f, back focus Bf (air conversion distance), F number Fno. And the value of the total angle of view 2 ⁇ .
- Units Ri, Di, f in Table 1, units f, DD [6], DD [16], DD [18], DD [20] in Table 3, units Zd, h in formula (A) , "Mm" can be used.
- the unit is not limited to “mm”, and other appropriate units can be used.
- the unit of the total angle of view 2 ⁇ in Table 1 is degrees.
- Table 31 shows values corresponding to conditional expressions (1) to (5) in Examples 1 to 10. As can be seen from Table 31, Examples 1 to 10 all satisfy the conditional expressions (1) to (5).
- FIGS. 11A to 11D show aberration diagrams of spherical aberration, astigmatism, distortion (distortion aberration), and magnification aberration (chromatic aberration of magnification) at the wide angle end of the zoom lens of Example 1.
- FIGS. 11 (E) to 11 (H) show respective aberration diagrams of spherical aberration, astigmatism, distortion (distortion aberration), and magnification aberration in the intermediate region of zooming of the zoom lens of Example 1.
- FIG. FIGS. 11A to 11L show aberration diagrams of spherical aberration, astigmatism, distortion (distortion aberration), and magnification aberration at the telephoto end of the zoom lens according to the first exemplary embodiment.
- Each aberration diagram showing spherical aberration, astigmatism, and distortion shows aberrations with the d-line (wavelength 587.6 nm) as the reference wavelength.
- the spherical aberration diagram the aberrations for the d-line, C-line (656.3 nm), and F-line (wavelength 486.1 nm) are shown by a solid line, a broken line, and a dotted line, respectively.
- sagittal and tangential aberrations are indicated by a solid line and a dotted line, respectively.
- FIGS. 12A to 12L Aberrations at the wide-angle end, middle, and telephoto end of the zoom lens of Example 2 are shown in FIGS. 12A to 12L, and at the wide-angle end, intermediate, and telephoto end of the zoom lens of Example 3.
- Each aberration is shown in FIGS. 13 (A) to 13 (L)
- FIGS. 15A to 15L show aberrations at the wide-angle end, middle, and telephoto end of the zoom lens of Example 5
- FIG. 15A shows aberrations at the wide-angle end, middle, and telephoto end of the zoom lens of Example 6.
- FIGS. 15A shows aberrations at the wide-angle end, middle, and telephoto end of the zoom lens of Example 6.
- FIGS. 17A to 16L show aberrations at the wide-angle end, the intermediate end, and the telephoto end of the zoom lens according to the seventh embodiment.
- FIGS. 17A to 17L show the zoom according to the eighth embodiment.
- the aberrations at the wide-angle end, middle and telephoto end of the lens are shown in FIGS. 18 (A) to 18 (L).
- FIGS. 19A to 19L show aberrations at the wide-angle end, the middle, and the telephoto end of the zoom lens of Example 9, and the aberrations at the wide-angle end, the middle, and the telephoto end of the zoom lens of Example 10 are shown. It is shown in FIGS. 20 (A) to 20 (L).
- the zoom lenses of Examples 1 to 10 are small, have a high magnification of about 3.8 times, and have a small Fno. It can be seen that it has high optical performance to realize high image quality.
- 21A and 21B are a front perspective view and a rear perspective view of the digital camera 10 which is an embodiment of the imaging apparatus of the present invention, respectively.
- a digital camera 10 includes a zoom lens 12 according to an embodiment of the present invention, a finder objective window 13a, and a flash light emitting device 14 for emitting flash light to a subject. And are provided. Also, a shutter button 15 is provided on the upper surface of the camera body 11, and an imaging element 16 such as a CCD or a CMOS that captures an image of a subject formed by the zoom lens 12 is provided inside the camera body 11. .
- Zoom lever 18 and operation buttons 19 for performing various settings are provided.
- the digital camera 10 is configured such that the subject light guided through the front viewfinder objective window 13a is visible through the back viewfinder observation window 13b.
- the zoom lens 12 is arranged so that the optical axis direction thereof coincides with the thickness direction of the camera body 11.
- the zoom lens 12 of the present embodiment since the zoom lens 12 of the present embodiment has a sufficient shortening of the entire length of the zoom lens, the total length of the optical system in the optical axis direction when the zoom lens 12 is retracted and accommodated in the body of the camera body 11 is as follows. As a result, the digital camera 10 can be made thin.
- the zoom lens 12 of the present embodiment has a wide angle and high optical performance, the digital camera 10 can shoot with a wide angle of view and can obtain a good image.
- the present invention has been described with reference to the embodiments and examples. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments and examples, and various modifications can be made.
- the values of the radius of curvature, the surface spacing, the refractive index, the Abbe number, etc. of each lens component are not limited to the values shown in the above numerical examples, but can take other values.
- the lens group that moves at the time of zooming and the direction thereof are not necessarily limited to the above examples.
- the digital camera is described as an example of the imaging device.
- the present invention is not limited to this, and can be applied to other imaging devices such as a video camera and a surveillance camera. .
Landscapes
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Abstract
【課題】ズームレンズにおいて、広角であるとともに、小さなＦｎｏ．とズームレンズ全長の短縮化を実現する高い光学性能を実現する。 【解決手段】ズームレンズは、物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群（Ｇ１）と、正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）とからなり、広角端から望遠端への変倍において、第１レンズ群（Ｇ１）と第２レンズ群（Ｇ２）の間隔が狭まるとともに第２レンズ群（Ｇ２）と第３レンズ群（Ｇ３）の間隔が広がるように少なくとも第１レンズ群（Ｇ１）および第２レンズ群（Ｇ２）が光軸に沿って移動するズームレンズであって、第２レンズ群（Ｇ２）が、物体側から順に、正レンズ、正レンズおよび負レンズからなる接合レンズ、正レンズ、負レンズからなり、所定の条件式を満たす。
Description
本発明は、ズームレンズおよび撮像装置に関し、より詳しくは、デジタルカメラやビデオカメラ等に使用されるのに好適なズームレンズおよび該ズームレンズを備えた撮像装置に関するものである。
近年、パーソナルコンピュータの一般家庭への普及に伴い、撮影した風景や人物像等の画像情報をパーソナルコンピュータに入力することができるデジタルカメラが広く普及している。そして最近では、デジタルカメラの高機能化が進み、それに従い、広角域まで良好に撮影可能なズームレンズを搭載したデジタルカメラが要望されている。
このため、例えば、特許文献１および特許文献２に記載のズームレンズのように、物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群、正の屈折力を有する第２レンズ群、正の屈折力を有する第３レンズ群からなり、各群の間隔を変えることにより変倍を行うズームレンズが用いられている。また、特許文献１および２と類似の基本構成を有するズームレンズとして、特許文献３には、広角端において小さなＦｎｏ．を有するものが開示されている。
しかしながら、近年では、広角であるとともに、小さなＦｎｏ．とズームレンズの全長の短縮化を実現可能なズームレンズへの要求も高まってきている。特許文献１および特許文献２に記載のものは、広角端のＦｎｏ．が大きいため、さらに小さなＦｎｏ．を有するレンズが求められる。また、特許文献３に記載のものは、イメージサイズに対するレンズ全長の長さの割合が大きいため、よりレンズ全長の短縮化が求められる。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、広角であるとともに、小さなＦｎｏ．とズームレンズの全長の短縮化を実現する高い光学性能を保持するズームレンズおよび該ズームレンズを備えた撮像装置を提供することを目的とするものである。
本発明のズームレンズは、物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群と、正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レンズ群とから構成される実質的に３個のレンズ群からなり、広角端から望遠端への変倍において、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群の間隔が狭まるとともに前記第２レンズ群と前記第３レンズ群の間隔が広がるように少なくとも第１レンズ群および第２レンズ群が光軸に沿って移動するズームレンズであって、前記第２レンズ群が、物体側から順に、正の屈折力を有する第２１レンズ、正の屈折力を有する第２２レンズおよび負の屈折力を有する第２３レンズからなる接合レンズ、正の屈折力を有する第２４レンズ、負の屈折力を有する第２５レンズからなり、下記条件式（１）および（２）を満たすように構成されている。
－０．９＜ｆｗ／ｆ２５＜０ …（１）
－０．４０＜（Ｒ１５＋Ｒ１６）／（Ｒ１５－Ｒ１６）＜２．４０ …（２）
ただし、
ｆｗ：レンズ系全体の広角端での焦点距離
ｆ２５：前記第２５レンズの焦点距離
Ｒ１５：前記第２５レンズの物体側の面の近軸曲率半径
Ｒ１６：前記第２５レンズの像側の面の近軸曲率半径
とする。
－０．９＜ｆｗ／ｆ２５＜０ …（１）
－０．４０＜（Ｒ１５＋Ｒ１６）／（Ｒ１５－Ｒ１６）＜２．４０ …（２）
ただし、
ｆｗ：レンズ系全体の広角端での焦点距離
ｆ２５：前記第２５レンズの焦点距離
Ｒ１５：前記第２５レンズの物体側の面の近軸曲率半径
Ｒ１６：前記第２５レンズの像側の面の近軸曲率半径
とする。
なお、本発明において、各「レンズ群」は、複数のレンズから構成されるものだけでなく、１枚のレンズのみで構成されるものも含むものとする。
なお、上記「実質的に３個のレンズ群からなり、」とは、本発明の撮像レンズが、３個のレンズ群以外に、実質的にパワーを有さないレンズ、絞りやカバーガラス等レンズ以外の光学要素、レンズフランジ、レンズバレル、撮像素子、手振れ補正機構等の機構部分、
等を持つものも含むことを意味する。
等を持つものも含むことを意味する。
また、本実施形態のズームレンズにおいては、下記条件式（１－１）および（２－１）を満たすことがさらに好ましい。
－０．７８＜ｆｗ／ｆ２５＜－０．１４ …（１－１）
－０．３５＜（Ｒ１５＋Ｒ１６）／（Ｒ１５－Ｒ１６）＜０．３０ …（２－１）
ただし、
ｆｗ：レンズ系全体の広角端での焦点距離
ｆ２５：前記第２５レンズの焦点距離
Ｒ１５：前記第２５レンズの物体側の面の近軸曲率半径
Ｒ１６：前記第２５レンズの像側の面の近軸曲率半径
とする。
－０．７８＜ｆｗ／ｆ２５＜－０．１４ …（１－１）
－０．３５＜（Ｒ１５＋Ｒ１６）／（Ｒ１５－Ｒ１６）＜０．３０ …（２－１）
ただし、
ｆｗ：レンズ系全体の広角端での焦点距離
ｆ２５：前記第２５レンズの焦点距離
Ｒ１５：前記第２５レンズの物体側の面の近軸曲率半径
Ｒ１６：前記第２５レンズの像側の面の近軸曲率半径
とする。
また、本実施形態のズームレンズにおいては、下記条件式（３）を満たすことが好ましく、下記条件式（３－１）を満たすことがさらに好ましい。
０．０２＜Ｄ１４／ｆｗ＜０．３ … （３）
０．０９＜Ｄ１４／ｆｗ＜０．２５ … （３－１）
ただし、
Ｄ１４：前記第２４レンズと前記第２５レンズの光軸上の間隔
ｆｗ：レンズ系全体の広角端での焦点距離
とする。
０．０２＜Ｄ１４／ｆｗ＜０．３ … （３）
０．０９＜Ｄ１４／ｆｗ＜０．２５ … （３－１）
ただし、
Ｄ１４：前記第２４レンズと前記第２５レンズの光軸上の間隔
ｆｗ：レンズ系全体の広角端での焦点距離
とする。
また、本実施形態のズームレンズにおいては、下記条件式（４）を満たすことが好ましく、下記条件式（４－１）を満たすことがさらに好ましい。
０．１５＜Ｄ１２／ｆｗ＜０．６ … （４）
０．２０＜Ｄ１２／ｆｗ＜０．５２ … （４－１）
ただし、
Ｄ１２：前記第２３レンズと前記第２４レンズの光軸上の間隔
ｆｗ：レンズ系全体の広角端での焦点距離
とする。
０．１５＜Ｄ１２／ｆｗ＜０．６ … （４）
０．２０＜Ｄ１２／ｆｗ＜０．５２ … （４－１）
ただし、
Ｄ１２：前記第２３レンズと前記第２４レンズの光軸上の間隔
ｆｗ：レンズ系全体の広角端での焦点距離
とする。
また、本実施形態のズームレンズにおいては、前記第２１レンズと前記第２４レンズは各々、少なくとも１面が非球面であることが好適である。
また、本実施形態のズームレンズにおいては、下記条件式（５）を満たすことが好ましい。
ω＞３８ … （５）
ただし、
ω：広角端における半画角
とする。
ω＞３８ … （５）
ただし、
ω：広角端における半画角
とする。
本発明の撮像装置は、上記記載の本発明のズームレンズを備えたことを特徴とするものである。
本発明のズームレンズによれば、物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群と、正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レンズ群とから構成される実質的に３個のレンズ群からなり、広角端から望遠端への変倍において、第１レンズ群と第２レンズ群の間隔が狭まるとともに第２レンズ群と第３レンズ群の間隔が広がるように少なくとも第１レンズ群および第２レンズ群が光軸に沿って移動するズームレンズであって、第２レンズ群が、物体側から順に、正の屈折力を有する第２１レンズ、正の屈折力を有する第２２レンズおよび負の屈折力を有する第２３レンズからなる接合レンズ、正の屈折力を有する第２４レンズ、負の屈折力を有する第２５レンズから構成することで、広角であるとともに、小さなＦｎｏ．とズームレンズの全長の短縮化を実現する高い光学性能を実現することができる。この結果、ズームレンズの全長の短縮化を図りつつ、ズームレンズの全長に対して従来よりも大きいイメージサイズを実現可能なズームレンズを提供することができる。
また、本発明のズームレンズによれば、条件式（１）を満たすことにより、第２群のパワーを良好に維持することができ、ズームレンズの全長の短縮化と小さなＦｎｏ．を実現できる。なお、本発明のズームレンズが、さらに条件式（１－１）を満たす場合には、より顕著にかかる効果を得ることができる。
また、本発明のズームレンズが、条件式（２）を満たすことで、像面湾曲を好適に抑制することができる。また、本発明のズームレンズが、さらに条件式（２－１）を満たす場合には、より顕著にかかる効果を得ることができる。
また、第２１レンズと第２４レンズが各々、少なくとも１面が非球面である場合には、第２１レンズの少なくとも１面を非球面とすることにより特に球面収差をより好適に補正することができ、第２４レンズの少なくとも１面を非球面とすることにより特に非点収差をより好適に補正することができる。
さらに、本発明において、条件式（３）を満たす場合には、第２レンズ群のパワーを好適に維持することにより、非点収差を良好に補正しつつズームレンズの全長の短縮化およびズームレンズの沈胴厚の短縮化を図ることができる。さらに、本発明において、条件式（３－１）を満たす場合には、より顕著に同効果を得られる。また、本発明において、条件式（４）を満たす場合には、第２レンズ群のパワーを好適に維持することにより、非点収差を良好に補正しつつズームレンズの全長の短縮化およびズームレンズの収納時の厚さ（沈胴厚）の短縮化を図ることができる。さらに、本発明において、条件式（４－１）を満たす場合には、より顕著に同効果を得られる。またさらに、本発明において、条件式（５）を満たす場合には、広角域まで好適に撮影可能である。
また、本発明の撮像装置によれば、上記本発明の高性能の撮像レンズを備えるようにしたので、装置全体としての小型化を図ることができるとともに、より画質の高い撮影画像を得ることができる。
以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施の形態にかかるズームレンズの構成を示す断面図であり、後述の実施例１のズームレンズに対応している。また、図２～図１０はそれぞれ、後述の実施例２～実施例１０のズームレンズの構成を示す断面図である。図１～図１０に示すズームレンズの基本的な構成は同様であり、図示方法も同様であるため、以下では主に図１に示すズームレンズを例にとり説明する。
ここでは、図１の左側を物体側、右側を像側としている。そして、図１では、上段に広角端における無限遠合焦時のレンズ配置を示し、中段に中間位置における無限遠合焦時のレンズ配置を示し、下段に望遠端における無限遠合焦時のレンズ配置を示し、変倍時の各レンズ群の概略的な移動軌跡を上段と中断の間、および、中断と下段の間に実線の曲線で示している。
図１に示すズームレンズは、光軸Ｚに沿って、物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、正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とから構成される実質的に３個のレンズ群からなり、広角端から望遠端への変倍において、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の間隔が狭まるとともに第２レンズ群と第３レンズ群Ｇ３の間隔が広がるように少なくとも第１レンズ群Ｇ１および第２レンズ群Ｇ２が光軸Ｚに沿って移動するように構成されている。すなわち、本ズームレンズは、広角端から望遠端への変倍において、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の間隔、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３の間隔が変化する。また、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の間に開口絞りＳｔが配置されている。
例えば図１に示す例のズームレンズでは、広角端から望遠端への変倍時に、図に矢印で示した軌跡を描くように移動する。また、変倍時に第３レンズ群Ｇ３と結像面１００の間隔も変化する。なお、図１に示す例のズームレンズでは、開口絞りＳｔは変倍時には第２レンズ群Ｇ２と一体的に移動するように構成されている。
また、図１に示す開口絞りＳｔは必ずしも大きさや形状を表すものではなく、光軸Ｚ上の位置を示すものである。
ズームレンズを撮像装置に適用する際には、レンズを装着するカメラ側の構成に応じて、最も像側のレンズと結像面（撮像面）１００の間にカバーガラスや、赤外線カットフィルタ、ローパスフィルタなどの各種フィルタ等を配置することが好ましく、図１には、第３レンズ群Ｇ３の像側に、これらを想定した平行平板状の光学部材ＰＰが配置された例を示している。
なお、図１に示す例では、例えばこのズームレンズを撮像装置に適用する際には、この結像面１００に撮像素子の撮像面が位置するように配置される。
図１に示すズームレンズの各レンズ群の構成を以下に詳細に説明する。
第１レンズ群Ｇ１は、全体として負の屈折力を有している。ここでは、第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に物体側に凸面を向けた負の屈折力を有するメニスカスレンズである第１１レンズＬ１１と物体側に凸面を向けた負の屈折力を有するメニスカスレンズである第１２レンズＬ１２と物体側に凸面を向けた正の屈折力を有する第１３レンズＬ１３から構成されている。ここでは、第１３レンズＬ１３の両面が非球面とされている。
第２レンズ群Ｇ２は、全体として正の屈折力を有している。第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、正の屈折力を有する第２１レンズＬ２１、正の屈折力を有する第２２レンズＬ２２および負の屈折力を有する第２３レンズＬ２３からなる接合レンズ、正の屈折力を有する第２４レンズＬ２４、負の屈折力を有する第２５レンズＬ２５から構成されている。また、第２レンズ群Ｇ２においては、第２１レンズＬ２１と第２４レンズＬ２４のそれぞれの少なくとも１面を非球面レンズとすることが好ましい。ここでは、第２１レンズＬ２１および第２４レンズＬ２４の両面が非球面とされている。
第３レンズ群Ｇ３は、全体として正の屈折力を有している。第３レンズ群Ｇ３は、正の屈折力を有する第３１レンズＬ３１から構成されている。
また、このズームレンズは、下記条件式（１）および（２）を満たすように構成されている。
－０．９＜ｆｗ／ｆ２５＜０ …（１）
－０．４０＜（Ｒ１５＋Ｒ１６）／（Ｒ１５－Ｒ１６）＜２．４０ …（２）
ただし、
ｆｗ：レンズ系全体の広角端での焦点距離
ｆ２５：第２５レンズの焦点距離
Ｒ１５：第２５レンズの物体側の面の近軸曲率半径
Ｒ１６：第２５レンズの像側の面の近軸曲率半径
－０．９＜ｆｗ／ｆ２５＜０ …（１）
－０．４０＜（Ｒ１５＋Ｒ１６）／（Ｒ１５－Ｒ１６）＜２．４０ …（２）
ただし、
ｆｗ：レンズ系全体の広角端での焦点距離
ｆ２５：第２５レンズの焦点距離
Ｒ１５：第２５レンズの物体側の面の近軸曲率半径
Ｒ１６：第２５レンズの像側の面の近軸曲率半径
さらにこのズームレンズは、下記条件式（３）～（５）を満たすことが好ましい。なお、好ましい態様としては、条件式（３）～（５）のいずれか一つを満たすものでもよく、あるいは任意の組合せを満たすものでもよい。
０．０２＜Ｄ１４／ｆｗ＜０．３ … （３）
０．１５＜Ｄ１２／ｆｗ＜０．６ … （４）
ω＞３８ … （５）
ただし、
Ｄ１４：第２４レンズと第２５レンズの光軸上の間隔
Ｄ１２：第２３レンズと第２４レンズの光軸上の間隔
ｆｗ：レンズ系全体の広角端での焦点距離
ω：広角端における半画角
０．０２＜Ｄ１４／ｆｗ＜０．３ … （３）
０．１５＜Ｄ１２／ｆｗ＜０．６ … （４）
ω＞３８ … （５）
ただし、
Ｄ１４：第２４レンズと第２５レンズの光軸上の間隔
Ｄ１２：第２３レンズと第２４レンズの光軸上の間隔
ｆｗ：レンズ系全体の広角端での焦点距離
ω：広角端における半画角
なお、本ズームレンズにおいて、最も物体側に配置される材料としては、具体的にはガラスを用いることが好ましく、あるいは透明なセラミックスを用いてもよい。
非球面形状が形成されるレンズの材料としては、ガラスを使用してもよいし、プラスチックを用いることも可能である。プラスチックを用いる場合には、軽量化および低コスト化を図ることが可能となる。
また、本ズームレンズには、保護用の多層膜コートが施されることが好ましい。さらに、保護用コート以外にも、使用時のゴースト光低減等のための反射防止コート膜を施すようにしてもよい。
図１に示す例では、レンズ系と結像面との間に光学部材ＰＰを配置した例を示したが、ローパスフィルタや特定の波長域をカットするような各種フィルタ等を配置する代わりに、各レンズの間にこれらの各種フィルタを配置してもよく、あるいは、いずれかのレンズのレンズ面に、各種フィルタと同様の作用を有するコートを施してもよい。
また、開口絞りＳｔは、第１レンズ群の最も像側の面と第２レンズ群の最も像側の面の間であれば、いかなる位置に配置してもよく、その移動の有無も上記例に限定されない。例えば開口絞りは変倍時に固定されていてもよく、あるいは、レンズ群とは個別に移動するものでもよい。
以上のように構成されたズームレンズの作用および効果を説明する。
以上、図１に示すズームレンズは、物体側から順に、負、正、正の第１乃至第３レンズ群から構成され、広角端から望遠端への変倍において、第１レンズ群と第２レンズ群の間隔が狭まるとともに第２レンズ群と第３レンズ群の間隔が広がるように少なくとも第１レンズ群および第２レンズ群が光軸に沿って移動するように各レンズ群の間隔が変化するズームレンズであって、第２レンズ群を、物体側から順に、正の屈折力を有する第２１レンズ、正の屈折力を有する第２２レンズおよび負の屈折力を有する第２３レンズからなる接合レンズ、正の屈折力を有する第２４レンズ、負の屈折力を有する第２５レンズから構成することで、広角であるとともに、小さなＦｎｏ．とズームレンズの全長の短縮化を実現する高い光学性能を実現することができる。特に、第２レンズ群Ｇ２を５枚構成としたことで、小さなＦｎｏ．を好適に実現することができ、第２５レンズＬ２５を負の屈折力を有するレンズにすることにより、レンズ系の全長の短縮化を好適に実現している。これに対し、例えば、特許文献１および特許文献２においては、広角端におけるＦｎｏ．が大きいものとなっている。
さらに上記構成によれば、各レンズ群のパワーを最適化することができるため、ズームレンズの全長の短縮化を図りつつ、例えば２／３インチ型など、従来より大きいイメージサイズにも対応可能なズームレンズを実現することができる。これにより、デジタルカメラ等の高画質化のために、より大きいサイズのイメージセンサを適用したいという開発上の要求に応えることができる。これに対し、例えば、特許文献３に記載されたズームレンズでは、イメージサイズに対してズームレンズの全長が相対的に長すぎるため、ズームレンズの全長をコンパクトに維持したまま、２／３インチ型などの大きいイメージセンサに対応するイメージサイズを実現することはできない。
さらに、第１レンズ群Ｇ１を、物体側に凸面を向けた負の屈折力を有するメニスカスレンズである第１１レンズＬ１１と、物体側に凸面を向けた負の屈折力を有するメニスカスレンズである第１２レンズＬ１２と、物体側に凸面を向けた正の屈折力を有する第１３レンズＬ１３により構成したことで、第１レンズ群Ｇ１の厚み（光軸方向の長さ）を小さくすることができ、ズームレンズ全長の短縮化を図ることができる。また、第１３レンズＬ１３の少なくとも一面を非球面としたため、ズーム全域における非点収差や広角端における歪曲収差を良好に補正することができる。また、図１に示すズームレンズは、第１３レンズＬ１３の両面を非球面としたため、より好適にズーム全域における非点収差や広角端における歪曲収差を補正することができる。
また、第２レンズ群Ｇ２において正の屈折力を有する第２２レンズＬ２２と負の屈折力を有する第２３レンズＬ２３とを接合レンズとすることで、第２２レンズＬ２２と第２３レンズＬ２３の間隔をほぼ０にすることができ、第２２レンズＬ２２と第２３レンズＬ２３が意図した位置からずれた位置に偏心して配置されることにより、撮影画像の一部において良好な結像特性が得られないという片ぼけの問題の発生を抑制することができる。さらに、第２２レンズＬ２２と第２３レンズＬ２３とを接合レンズとすることにより、第２２レンズＬ２２と第２３レンズＬ２３を合計した接合レンズに対して最大許容寸法および最小許容寸法を満たせばよく、製造上の品質管理が容易である。これに対し、第２２レンズＬ２２と第２３レンズＬ２３を接合しない場合には、それぞれに対して個々に最大許容寸法および最小許容寸法を満たすよう各レンズを製造する必要がある。
また、第２１レンズと第２４レンズが各々、少なくとも１面が非球面である場合には、第２１レンズの少なくとも１面を非球面とすることにより特に球面収差をより好適に補正することができ、第２４レンズの少なくとも１面を非球面とすることにより特に非点収差をより好適に補正することができる。図１においては、第２１レンズと第２４レンズのそれぞれ両面を非球面としたため、球面収差および非点収差をより好適に補正することができる。
第３レンズ群Ｇ３を１枚構成とした場合には、ズームレンズ全体の全長の短縮化に寄与でき、好ましい。また、第３レンズ群Ｇ３のレンズ枚数を抑えることで、低コスト化を図ることもできる。
条件式（１）は、ズームレンズ全体の広角端における焦点距離ｆｗおよび第２５レンズＬ２５の焦点距離ｆ２５の比の好ましい範囲を規定するものである。条件式（１）の下限を下まわると、第２５レンズＬ２５のパワーが強くなるとともに第２レンズ群Ｇ２としてのパワーが弱くなりやすく、小さなＦｎｏ．を得られるレンズ構成を実現しにくい。小さなＦｎｏ．を達成するために、第２５レンズＬ２５の光軸上の長さ（厚さ）を大きくすることが考えられるが、この場合には、ズームレンズの全長の増大を招きやすく好ましくない。また、条件式（１）の下限を下まわった場合に、小さなＦｎｏ．とズームレンズの全長の短縮化を図るような構成を実現しようとすると、像面湾曲を十分に抑制することが困難になる。また、条件式（１）の上限を上まわると、第２５レンズＬ２５のパワーが弱くなるため、第２レンズ群Ｇ２内で発生する球面収差を補正することが困難となり、非点収差の補正も容易でない。このため、条件式（１）を満たすように第２５レンズＬ２５およびその他のレンズ群を構成することで、像面湾曲、球面収差および非点収差を良好に補正することができ、かつ、ズームレンズの全長の増大を抑制しつつ、ズームレンズのＦｎｏ．を小さくすることができる。この観点から、より良好な光学性能を得るために、条件式（１）の数値範囲は、
－０．７８＜ｆｗ／ｆ２５＜－０．１４ …（１－１）
であることが好ましい。
－０．７８＜ｆｗ／ｆ２５＜－０．１４ …（１－１）
であることが好ましい。
条件式（２）は、第２レンズ群Ｇ２における第２５レンズＬ２５の近軸における像側の曲率半径Ｒ１５および物体側の曲率半径Ｒ１６の好適な範囲を規定するものである。条件式（２）の下限を下まわると、像面湾曲がアンダー側に発生しやすくなるため好ましくない。一方、条件式（２）の上限を上まわると、像面湾曲がオーバー側に発生しやすくなるため好ましくない。このため、条件式（２）を満たすように第２５レンズＬ２５の近軸における像側および物体側の曲率半径を構成することで、像面湾曲を良好に抑制することができる。この観点から、条件式（２）の数値範囲は、
－０．３５＜（Ｒ１５＋Ｒ１６）／（Ｒ１５－Ｒ１６）＜０．３０ …（２－１）
であるとさらに好ましい。
－０．３５＜（Ｒ１５＋Ｒ１６）／（Ｒ１５－Ｒ１６）＜０．３０ …（２－１）
であるとさらに好ましい。
条件式（３）は、第２レンズ群Ｇ２における第２４レンズＬ２４と第２５レンズＬ２５との光軸上の間隔Ｄ１４と、ズームレンズ全体の広角端における焦点距離ｆｗとの比の好ましい範囲を規定するものである。条件式（３）の下限を下まわると、第２レンズ群Ｇ２のパワーが弱くなりやすい。この場合に、十分な変倍比を達成するために変倍時の第２レンズ群Ｇ２の移動量を大きくすることが考えられるが、十分な変倍比を実現するためにズームレンズの全長の増大を招いてしまい好ましくない。また、上限を上まわると、第２レンズ群Ｇ２のパワーが強くなりやすいため、ズームレンズの全長の短縮化のためには有利であるが、非点収差の抑制が困難である。また、第２レンズ群Ｇ２の光軸方向の長さが大きくなるため、ズームレンズの沈胴厚が増大しやすく好ましくない。このため、条件式（３）を満たすように第２４レンズＬ２４と第２５レンズＬ２５との光軸上の間隔とズームレンズ全体の広角端における焦点距離とを構成することで、第２レンズ群のパワーを好適に維持して、ズームレンズの全長の短縮化および沈胴厚の短縮化を図りやすく、かつ、非点収差の補正を容易にすることができる。この観点から、より良好な光学性能を得るために、条件式（３）の数値範囲は、
０．０９＜Ｄ１４／ｆｗ＜０．２５ … （３－１）
であることが好ましい。
０．０９＜Ｄ１４／ｆｗ＜０．２５ … （３－１）
であることが好ましい。
条件式（４）は、第２レンズ群Ｇ２における第２３レンズＬ２３と第２４レンズＬ２４との光軸上の間隔Ｄ１２と、ズームレンズ全体の広角端における焦点距離ｆｗとの比の好ましい範囲を規定するものである。条件式（４）の下限を下まわると、第２レンズ群Ｇ２のパワーが弱くなりやすい。この場合に、十分な変倍比を達成するために変倍時の第２レンズ群Ｇ２の移動量を大きくすることが考えられるが、十分な変倍比を実現するためにズームレンズの全長の増大を招いてしまい好ましくない。また、上限を上まわると、第２レンズ群Ｇ２のパワーが強くなりやすいため、レンズ全長の短縮化のためには有利であるが、非点収差の抑制が困難である。また、第２レンズ群Ｇ２の光軸方向の長さが大きくなるため、ズームレンズの沈胴厚が増大しやすく好ましくない。このため、条件式（４）を満たすように第２３レンズＬ２３と第２４レンズＬ２４との光軸上の間隔とズームレンズ全体の広角端における焦点距離とを構成することで、第２レンズ群のパワーを好適に維持して、ズームレンズの全長の短縮化および沈胴厚の短縮化を図りやすく、かつ、非点収差の補正を容易にすることができる。この観点から、より良好な光学性能を得るために、条件式（４）の数値範囲は、
０．２０＜Ｄ１２／ｆｗ＜０．５２ … （４－１）
であることが好ましい。
０．２０＜Ｄ１２／ｆｗ＜０．５２ … （４－１）
であることが好ましい。
条件式（５）は、広角端における半画角ωの好ましい範囲を規定するものである。条件式（５）の下限を下まわると、広角域まで撮影することが困難である。このため、条件式（５）を満たすことにより、広角域まで撮影することが可能なズームレンズを実現することができる。
以上説明したように、本実施形態のズームレンズによれば、３群構成のズームレンズのレンズ構成の最適化を図り、適切な条件式を適宜満足することで、広角であるとともに、小さなＦｎｏ．とズームレンズの全長の短縮化を実現する高い光学性能を実現することができる。この結果、ズームレンズの全長の短縮化を図りつつ、ズームレンズの全長に対して従来よりも大きいイメージサイズを実現可能なズームレンズを提供することができる。また、本実施の形態に係るズームレンズを搭載した撮像装置によれば、広角域まで撮影可能な良好な撮像性能を維持しつつ、装置全体としての小型化を図ることができる。
次に、本発明のズームレンズの数値実施例について説明する。実施例１～１０のズームレンズのレンズ断面図はそれぞれ図１～図１０に示したものである。
後掲の表１乃至表３は、図１に示した撮像レンズの構成に対応する具体的なレンズデータを示している。具体的には、実施例１にかかるズームレンズのレンズデータを表１に、非球面データを表２に、変倍データおよび諸元データを表３に示す。同様に、実施例２～１０にかかるズームレンズのレンズデータ、非球面データ、変倍データを表４～表３０に示す。以下では、表中の記号の意味について、実施例１を例にとり説明するが、実施例２～１０のものについても基本的に同様である。
表１のレンズデータにおいて、Ｓｉは最も物体側の構成要素の面を１番目として像側に向かうに従い順次増加するｉ番目（ｉ＝１、２、３、…）の面番号を示し、Ｒｉはｉ番目の面の曲率半径を示し、Ｄｉはｉ番目の面とｉ＋１番目の面との光軸Ｚ上の面間隔を示している。なお、面間隔の最下欄は表中の最終面と結像面との面間隔を示している。また、表１のレンズデータにおいて、Ｎｄｊは最も物体側のレンズを１番目として像側に向かうに従い順次増加するｊ番目（ｊ＝１、２、３、…）の光学要素のｄ線（波長５８７．６ｎｍ）に対する屈折率を示し、νｄｊはｊ番目の光学要素のｄ線に対するアッベ数を示している。なお、レンズデータには、開口絞りＳｔおよび光学部材ＰＰも含めて示している。開口絞りＳｔに相当する面の曲率半径の欄には（開口絞り）と記載している。レンズデータの曲率半径は物体側に凸の場合を正、像側に凸の場合を負としている。
表１のレンズデータにおいて、変倍時に間隔が変化する、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の間隔、第２レンズ群Ｇ２と開口絞りＳｔの間隔、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３の間隔、第３レンズ群Ｇ３と光学部材ＰＰの間隔、光学部材ＰＰの間隔と結像面との間隔に相当する面間隔の欄にはそれぞれ、ＤＤ［６］（可変）、ＤＤ［１６］（可変）、ＤＤ［１８］（可変）、ＤＤ［２０］（可変）と記載している。なお、実施例３においては、ＤＤ［６］（可変）、ＤＤ［１６］（可変）のみが可変となっている。
表１のレンズデータでは、非球面の面番号に＊印を付しており、非球面の曲率半径として近軸の曲率半径の数値を示している。表２の非球面データには、非球面の面番号Ｓｉと、これら非球面に関する非球面係数を示す。非球面係数は、以下の式（６）で表される非球面式における各係数ＫＡ、Ａｍ（ｍ＝３、４、５、…２０）の値である。
Ｚｄ＝Ｃ・ｈ２／｛１＋（１－ＫＡ・Ｃ２・ｈ２）１/２｝＋ΣＡｍ・ｈｍ … （６）
ただし、
Ｚｄ：非球面深さ（高さｈの非球面上の点から、非球面頂点が接する光軸に垂直な平面に下ろした垂線の長さ）
ｈ：高さ（光軸からのレンズ面までの距離）
Ｃ：近軸曲率半径の逆数
ＫＡ、Ａｍ：非球面係数（ｍ＝３、４、５、…２０）
Ｚｄ＝Ｃ・ｈ２／｛１＋（１－ＫＡ・Ｃ２・ｈ２）１/２｝＋ΣＡｍ・ｈｍ … （６）
ただし、
Ｚｄ：非球面深さ（高さｈの非球面上の点から、非球面頂点が接する光軸に垂直な平面に下ろした垂線の長さ）
ｈ：高さ（光軸からのレンズ面までの距離）
Ｃ：近軸曲率半径の逆数
ＫＡ、Ａｍ：非球面係数（ｍ＝３、４、５、…２０）
表３には、変倍データおよび諸元データを示す。表３に示す変倍データには、広角端、中間、望遠端における全系のｆと、各面間隔ＤＤ［６］、ＤＤ［１６］、ＤＤ［１８］、ＤＤ［２０］の値を示す。また、表３に示す諸元データには、広角端、中間および望遠端の各位置におけるズーム倍率（変倍比）、焦点距離ｆ、バックフォーカスＢｆ（空気換算距離）、ＦナンバーＦｎｏ．および全画角２ωの値を示す。
表１のＲｉ、Ｄｉ、ｆの単位、表３のｆ、ＤＤ［６］、ＤＤ［１６］、ＤＤ［１８］、ＤＤ［２０］の単位、（Ａ）式のＺｄ、ｈの単位としては、「ｍｍ」を用いることができる。しかし、光学系は比例拡大又は比例縮小しても使用可能なので、単位は「ｍｍ」に限定されることはなく、他の適当な単位を用いることもできる。表１の全画角２ωの単位は度である。
表３１に、実施例１～１０における条件式（１）～（５）に対応する値を示す。表３１からわかるように、実施例１～１０は全て条件式（１）～（５）を満足している。
図１１（Ａ）～図１１（Ｄ）に実施例１のズームレンズの広角端における、球面収差、非点収差、ディストーション（歪曲収差）、倍率収差（倍率色収差）の各収差図を示し、図１１（Ｅ）～図１１（Ｈ）に実施例１のズームレンズの変倍の中間領域における、球面収差、非点収差、ディストーション（歪曲収差）、倍率収差の各収差図を示し、図１１（Ｉ）～図１１（Ｌ）に実施例１のズームレンズの望遠端における、球面収差、非点収差、ディストーション（歪曲収差）、倍率収差の各収差図を示す。
球面収差、非点収差、ディストーション（歪曲収差）を表す各収差図には、ｄ線（波長５８７．６ｎｍ）を基準波長とした収差を示す。球面収差図にはｄ線、Ｃ線(６５６．３ｎｍ)、Ｆ線(波長４８６．１ｎｍ)についての収差をそれぞれ実線、破線、点線で示す。非点収差図にはサジタル方向、タンジェンシャル方向の収差をそれぞれ実線と点線で示す。倍率収差図にはＣ線(６５６．３ｎｍ)、Ｆ線(波長４８６．１ｎｍ)についての収差をそれぞれ破線、点線で示す。球面収差図のＦｎｏ．はＦナンバー、その他の収差図のωは半画角を意味する。
同様に、実施例２のズームレンズの広角端、中間、望遠端における各収差を図１２（Ａ）～図１２（Ｌ）に示し、実施例３のズームレンズの広角端、中間、望遠端における各収差を図１３（Ａ）～図１３（Ｌ）に示し、実施例４のズームレンズの広角端、中間、望遠端における各収差を図１４（Ａ）～図１４（Ｌ）に示し、実施例５のズームレンズの広角端、中間、望遠端における各収差を図１５（Ａ）～図１５（Ｌ）に示し、実施例６のズームレンズの広角端、中間、望遠端における各収差を図１６（Ａ）～図１６（Ｌ）に示し、実施例７のズームレンズの広角端、中間、望遠端における各収差を図１７（Ａ）～図１７（Ｌ）に示し、実施例８のズームレンズの広角端、中間、望遠端における各収差を図１８（Ａ）～図１８（Ｌ）に示し、実施例９のズームレンズの広角端、中間、望遠端における各収差を図１９（Ａ）～図１９（Ｌ）に示し、実施例１０のズームレンズの広角端、中間、望遠端における各収差を図２０（Ａ）～図２０（Ｌ）に示す。
以上のデータから、実施例１～１０のズームレンズは、小型かつ約３．８倍の高倍率を有し、小さなＦｎｏ．と高画質を実現する高い光学性能を有することがわかる。
次に、本発明の撮像装置の実施形態について説明する。図２１Ａ、図２１Ｂはそれぞれ、本発明の撮像装置の一実施形態であるデジタルカメラ１０の正面側斜視図、背面側斜視図である。
図２１Ａに示すように、デジタルカメラ１０は、カメラボディ１１の正面に、本発明の実施形態にかかるズームレンズ１２と、ファインダの対物窓１３ａと、被写体に閃光を発光するための閃光発光装置１４とが設けられている。また、カメラボディ１１の上面にはシャッタボタン１５が設けられ、カメラボディ１１の内部にはズームレンズ１２によって結像された被写体の像を撮像するＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子１６が設けられている。
また、図２１Ｂに示すように、カメラボディ１１の背面には、画像や各種設定画面を表示するＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）１７と、ファインダの観察窓１３ｂと、ズームレンズ１２の変倍を行うためのズームレバー１８と、各種設定を行うための操作ボタン１９とが設けられている。なお、本デジタルカメラ１０では、正面側のファインダの対物窓１３ａを経由して導かれる被写体光が、背面側のファインダの観察窓１３ｂで視認可能な構成になっている。
ズームレンズ１２は、その光軸方向がカメラボディ１１の厚み方向に一致するように配設されている。上述したように、本実施形態のズームレンズ１２は十分なズームレンズ全長の短縮化を図っているため、カメラボディ１１本体にズームレンズ１２を沈胴収納したときの光学系の光軸方向の全長は短くなり、デジタルカメラ１０の厚みを薄く構成することができる。また、本実施形態のズームレンズ１２は広角で高い光学性能を有するものであるから、デジタルカメラ１０は広い画角での撮影が可能であり、良好な画像を得ることができる。
以上、実施形態および実施例を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施形態および実施例に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、各レンズ成分の曲率半径、面間隔、屈折率、アッベ数等の値は、上記各数値実施例で示した値に限定されず、他の値をとり得るものである。
また、本発明のズームレンズにおいては、変倍時に移動するレンズ群やその方向は必ずしも上記例に限定されるものではない。
また、上記実施形態では、撮像装置としてデジタルカメラを例にとり説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、ビデオカメラや監視カメラ等の他の撮像装置にも適用可能である。
Claims (9)
- 物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群と、正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レンズ群とから構成される実質的に３個のレンズ群からなり、広角端から望遠端への変倍において、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群の間隔が狭まるとともに前記第２レンズ群と前記第３レンズ群の間隔が広がるように少なくとも第１レンズ群および第２レンズ群が光軸に沿って移動するズームレンズであって、
前記第２レンズ群が、物体側から順に、正の屈折力を有する第２１レンズ、正の屈折力を有する第２２レンズおよび負の屈折力を有する第２３レンズからなる接合レンズ、正の屈折力を有する第２４レンズ、負の屈折力を有する第２５レンズからなり、下記条件式（１）および（２）を満たすことを特徴とするズームレンズ。
－０．９＜ｆｗ／ｆ２５＜０ …（１）
－０．４０＜（Ｒ１５＋Ｒ１６）／（Ｒ１５－Ｒ１６）＜２．４０ …（２）
ただし、
ｆｗ：レンズ系全体の広角端での焦点距離
ｆ２５：前記第２５レンズの焦点距離
Ｒ１５：前記第２５レンズの物体側の面の近軸曲率半径
Ｒ１６：前記第２５レンズの像側の面の近軸曲率半径
とする。 - 下記条件式（１－１）および（２－１）を満たすことを特徴とする請求項１に記載のズームレンズ。
－０．７８＜ｆｗ／ｆ２５＜－０．１４ …（１－１）
－０．３５＜（Ｒ１５＋Ｒ１６）／（Ｒ１５－Ｒ１６）＜０．３０ …（２－１） - 下記条件式（３）を満たすことを特徴とする請求項１または２に記載のズームレンズ。
０．０２＜Ｄ１４／ｆｗ＜０．３ … （３）
ただし、
Ｄ１４：前記第２４レンズと前記第２５レンズの光軸上の間隔
とする。 - 下記条件式（３－１）を満たすことを特徴とする請求項３に記載のズームレンズ。
０．０９＜Ｄ１４／ｆｗ＜０．２５ … （３－１） - 下記条件式（４）を満たすことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のズームレンズ。
０．１５＜Ｄ１２／ｆｗ＜０．６ … （４）
ただし、
Ｄ１２：前記第２３レンズと前記第２４レンズの光軸上の間隔
とする。 - 下記条件式（４－１）を満たすことを特徴とする請求項５に記載のズームレンズ。
０．２０＜Ｄ１２／ｆｗ＜０．５２ … （４－１）
とする。 - 前記第２１レンズと前記第２４レンズは各々、少なくとも１面が非球面であることを特徴とする第１から６のいずれか１項記載のズームレンズ。
- 下記条件式（５）を満たすことを特徴とする請求項１から７のいずれか１項記載のズームレンズ。
ω＞３８ … （５）
ただし、
ω：広角端における半画角
とする。 - 請求項１から８のいずれか１項に記載のズームレンズを備えたことを特徴とする撮像装置。
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