WO2017130479A1 - ズームレンズおよび撮像装置 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a zoom lens suitable for a movie shooting camera, a broadcast camera, a digital camera, a video camera, a surveillance camera, and the like, and an imaging apparatus including the zoom lens.
- zoom lenses having a four-group configuration or a five-group configuration have been proposed as lens systems that can be used in cameras in the above-described fields.
- changes in the overall length of the lens system due to zooming and changes in the angle of view due to focusing are disliked. Therefore, when zooming, the first lens that is the lens group closest to the object side of the zoom lens
- focusing is performed by using the lens in the first lens group when the group is fixed and in focus.
- a zoom lens having a four-group structure or a five-group structure in which the first lens group, in order from the object side, is a negative lens group that does not move during focusing;
- a lens system is described that includes a positive lens group that moves during focusing and a positive lens group that does not move during focusing.
- the first lens group tends to be enlarged due to the focusing method.
- the zoom ratio In order to obtain a high-resolution image, the chromatic aberration of the mounted lens system needs to be corrected well.
- the number of lenses in the first lens group tends to increase, It will increase the size.
- the lens system described in Patent Document 1 has a large number of lenses in the first lens group and has not been downsized, or has an insufficient zoom ratio. Further, the lens system described in Patent Document 1 has a large axial chromatic aberration at the telephoto end when the aperture diameter of the aperture stop is constant over the entire zoom range. For this reason, this lens system has a disadvantage that the axial marginal ray must be shielded by using a member other than the aperture stop in a part of the zoom range so as not to cause a large axial chromatic aberration.
- the lens system described in Patent Document 2 is desired to have a higher zoom ratio in order to meet recent demands.
- the present invention has been made in view of the above circumstances, and includes a zoom lens that can be configured in a small size while ensuring a high zoom ratio, has excellent optical performance with good correction of chromatic aberration, and the zoom lens.
- An object of the present invention is to provide an image pickup apparatus.
- the zoom lens according to the present invention includes, in order from the object side, an optical axis of a first lens group having a positive refractive power that is fixed with respect to an image plane at the time of zooming and a group adjacent to the zoom lens when zooming.
- a plurality of moving lens groups that move by changing the interval in the direction, and a final lens group that has a positive refractive power that is fixed with respect to the image plane at the time of zooming.
- the at least one moving lens group has a negative refractive power
- the first lens group is disposed on the object side from the image side positive lens, which is a positive lens disposed closest to the image side, and the image side positive lens.
- at least one positive lens, and all of the following conditional expressions (1) to (5) are satisfied.
- f1 Focal length of the first lens group
- fz Focal length of the image-side positive lens
- ⁇ z Abbe number on the d-line basis of the image-side positive lens
- ⁇ mx d among the positive lenses arranged on the object side from the image-side positive lens
- the zoom lens of the present invention may be configured such that focusing is performed by moving one or more lenses in the first lens group in the optical axis direction.
- the moving lens group closest to the image side has a negative refractive power among the plurality of moving lens groups.
- the plurality of moving lens groups may include a lens group having a negative refractive power and a lens group having a negative refractive power.
- the plurality of moving lens groups may be configured as described above.
- the moving lens group may include a lens group having a positive refractive power, a lens group having a negative refractive power, and a lens group having a negative refractive power in order from the object side.
- the plurality of moving lens groups may include, in order from the object side, a lens group having a negative refractive power, a lens group having a positive refractive power, and a lens group having a negative refractive power.
- the first lens group of the zoom lens according to the present invention includes, in order from the object side, a first lens group front group having a negative refractive power that is fixed with respect to the image plane at the time of focusing, and at the time of focusing.
- First lens group having positive refractive power in which the distance in the optical axis direction between the first lens group middle group having positive refractive power moving in the optical axis direction and the first lens group middle group during focusing is changed.
- a rear group is a rear group.
- the first lens group includes the three lens groups, it is preferable that the following conditional expression (8) is satisfied.
- f1c focal length of the rear group of the first lens unit
- fz focal length of the image-side positive lens
- the front group of the first lens group has at least one negative lens that satisfies the following conditional expressions (9) and (10). 55 ⁇ n (9) 0.635 ⁇ gFn + 0.001625 ⁇ ⁇ n ⁇ 0.675 (10) However, ⁇ n: d-line reference Abbe number ⁇ gFn of the negative lens in the first lens group front group: partial dispersion ratio between the g-line and F-line of the negative lens in the first lens group front group
- the rear group of the first lens group includes a cemented lens in which a negative lens and a positive lens are sequentially cemented from the object side, and a positive lens. It is good also as a structure which has.
- the rear group of the first lens group may be configured to be fixed with respect to the image plane during focusing.
- conditional expressions (1-1) to (3-1) and (6-1) are substituted for the conditional expressions (1) to (3) and (6) to (8), respectively.
- ) To (8-1) are more preferably satisfied.
- 0.35 ⁇ f1 / fz ⁇ 0.65 (1-1) 56 ⁇ z ⁇ 65 (2-1)
- 30 ⁇ mx ⁇ z ⁇ 45 (3-1) 1.5 ⁇ ft / f1 ⁇ 2.5
- (6-1) 0.11 ⁇ fw / f1 ⁇ 0.35
- (7-1) 0.55 ⁇ f1c / fz ⁇ 0.68
- the image pickup apparatus of the present invention includes the zoom lens of the present invention.
- substantially consisting of and substantially consisting of mean lenses, diaphragms and / or substantially no power other than those listed as components. It is intended that an optical element other than a lens such as a cover glass, a lens flange, a lens barrel, and / or a mechanism portion such as a camera shake correction mechanism may be included.
- ⁇ lens group does not necessarily include a plurality of lenses but also includes a single lens.
- the above “having positive refractive power—lens group” and “having negative refractive power—lens group” respectively represent the signs of the refractive power of the corresponding lens group as a whole.
- the sign of the refractive power of the lens group and the sign of the refractive power of the lens those including an aspheric surface are considered in the paraxial region.
- the above conditional expressions are all in a state in which an object at infinity is in focus, and relate to the d-line (wavelength: 587.6 nm, nm: nanometer) unless otherwise specified.
- the positive first lens group fixed during zooming the plurality of moving lens groups that move during zooming, and fixed during zooming.
- the zoom lens composed of the positive final lens group one or more moving lens groups are set as negative lens groups, the configuration of the first lens group is suitably set, and the predetermined conditional expression is satisfied.
- FIG. 2 is a cross-sectional view showing the configuration and light flux of the zoom lens shown in FIG. 1, wherein the upper stage is in the wide-angle end state, the middle stage is in the intermediate focal length state, and the lower stage is in the telephoto end state.
- FIG. 4 is aberration diagrams of the zoom lens according to Example 1 of the present invention, in which the upper stage is in the wide-angle end state, the middle stage is in the intermediate focal length state, and the lower stage is in the telephoto end state. All of the aberration diagrams are a spherical aberration diagram, an astigmatism diagram, a distortion diagram, and a lateral chromatic aberration diagram in order from the left.
- FIG. 4 is aberration diagrams of the zoom lens according to Example 1 of the present invention, in which the upper stage is in the wide-angle end state, the middle stage is in the intermediate focal length state, and the lower stage is in the telephoto end state. All of the aberration diagrams are a spherical aberration diagram, an astigmatism diagram, a distortion diagram, and a lateral chromatic aberration diagram in order from the left.
- FIG. 4 is aberration diagrams of the zoom lens according to Example 1 of the present invention, in which the upper stage is in the wide-angle end state, the
- FIG. 9 is aberration diagrams of the zoom lens according to Example 2 of the present invention, in which the upper stage is in the wide-angle end state, the middle stage is in the intermediate focal length state, and the lower stage is in the telephoto end state. All of the aberration diagrams are a spherical aberration diagram, an astigmatism diagram, a distortion diagram, and a lateral chromatic aberration diagram in order from the left.
- FIG. 6 is aberration diagrams of the zoom lens according to Example 3 of the present invention, in which the upper stage is in the wide-angle end state, the middle stage is in the intermediate focal length state, and the lower stage is in the telephoto end state.
- All of the aberration diagrams are a spherical aberration diagram, an astigmatism diagram, a distortion diagram, and a lateral chromatic aberration diagram in order from the left.
- FIG. 9A is an aberration diagram of the zoom lens according to Example 4 of the present invention, in which the upper row is in the wide-angle end state, the middle row is in the intermediate focal length state, and the lower row is in the telephoto end state. All of the aberration diagrams are a spherical aberration diagram, an astigmatism diagram, a distortion diagram, and a lateral chromatic aberration diagram in order from the left.
- FIG. 9A is an aberration diagram of the zoom lens according to Example 4 of the present invention, in which the upper row is in the wide-angle end state, the middle row is in the intermediate focal length state, and the lower row is in the telephoto end state.
- All of the aberration diagrams are a spherical aberration diagram, an astigmatism diagram, a distortion diagram, and
- FIG. 10 is aberration diagrams of the zoom lens according to Example 5 of the present invention, in which the upper stage is in the wide-angle end state, the middle stage is in the intermediate focal length state, and the lower stage is in the telephoto end state. All of the aberration diagrams are a spherical aberration diagram, an astigmatism diagram, a distortion diagram, and a lateral chromatic aberration diagram in order from the left.
- FIG. 9A is an aberration diagram of the zoom lens according to Example 6 of the present invention. The upper row is in the wide-angle end state, the middle row is in the intermediate focal length state, and the lower row is in the telephoto end state.
- FIG. 9A is an aberration diagram of the zoom lens according to Example 7 of the present invention.
- the upper row is in the wide-angle end state
- the middle row is in the intermediate focal length state
- the lower row is in the telephoto end state.
- All of the aberration diagrams are a spherical aberration diagram, an astigmatism diagram, a distortion diagram, and a lateral chromatic aberration diagram in order from the left.
- FIG. 9A is an aberration diagram of the zoom lens according to Example 8 of the present invention.
- the upper row is in the wide-angle end state
- the middle row is in the intermediate focal length state
- the lower row is in the telephoto end state.
- All of the aberration diagrams are a spherical aberration diagram, an astigmatism diagram, a distortion diagram, and a lateral chromatic aberration diagram in order from the left.
- 1 is a schematic configuration diagram of an imaging apparatus according to an embodiment of the present invention.
- FIG. 1 is a sectional view of a lens configuration at the wide-angle end of a zoom lens according to an embodiment of the present invention.
- FIG. 2 shows the lens configuration of the zoom lens shown in FIG.
- the wide-angle end state is shown in the upper stage labeled “WIDE”
- the axial luminous flux wa and the luminous flux wb of the maximum angle of view are entered as the luminous flux
- the intermediate focal length state is depicted in the middle stage labeled “MIDDLE”.
- the on-axis light beam ma and the maximum field angle light beam mb are shown as the light beam, the telephoto end state is shown at the bottom labeled “TELE”, and the on-axis light beam ta and the maximum field angle light beam tb are entered as the light beam. is doing.
- the examples shown in FIGS. 1 and 2 correspond to a zoom lens of Example 1 described later.
- the left side of the drawing is the object side
- the right side of the drawing is the image side, which shows a state in which an object at infinity is in focus.
- description will be made mainly with reference to FIG.
- the zoom lens When the zoom lens is mounted on the image pickup apparatus, it is preferable to include various filters and / or a cover glass for protection according to the specifications of the image pickup apparatus.
- FIG. An example in which the optical member PP having parallel surfaces is disposed between the lens system and the image plane Sim is shown.
- the position of the optical member PP is not limited to that shown in FIG. 1, and a configuration in which the optical member PP is omitted is also possible.
- the zoom lens according to the present embodiment includes, in order from the object side along the optical axis Z, a first lens group G1 having a positive refractive power that is fixed with respect to the image plane Sim at the time of zooming, A plurality of moving lens groups that move while changing the distance between adjacent groups in the optical axis direction, and a final lens group Ge having a positive refractive power that is fixed with respect to the image plane Sim at the time of zooming And essentially consists of
- the zoom lens of the example shown in FIG. 1 substantially includes a first lens group G1, a second lens group G2, a third lens group G3, and a fourth lens group G4 in order from the object side along the optical axis Z. .
- the first lens group G1 and the fourth lens group G4 are fixed with respect to the image plane Sim, and the second lens group G2 and the third lens group G3 change the mutual distance in the optical axis direction.
- each of the second lens group G2 and the third lens group G3 corresponds to a moving lens group
- the fourth lens group G4 corresponds to a final lens group Ge.
- an arrow schematically showing the moving direction of each lens group when zooming from the wide-angle end to the telephoto end is written below the second lens group G2 and the third lens group G3.
- the first lens group G1 includes eight lenses L11 to L18 in order from the object side
- the second lens group G2 includes lenses L21 to L24 in order from the object side
- the third lens group G3 is composed of two lenses L31 to L32 in order from the object side
- the fourth lens group G4 is composed of lenses L41 to L49 in order from the object side. It consists of 9 lenses.
- the number of lenses constituting each lens group is not necessarily limited to the example shown in FIG.
- FIG. 1 shows an example in which the aperture stop St is arranged between the third lens group G3 and the fourth lens group G4, the aperture stop St can also be arranged at another position.
- the aperture stop St shown in FIG. 1 does not necessarily indicate the size and / or shape, but indicates the position on the optical axis Z.
- the zoom lens according to the present embodiment when the first lens group G1 closest to the object side is a positive lens group, the overall length of the lens system can be shortened, which is advantageous for downsizing.
- the final lens group Ge closest to the image side a positive lens group, it is possible to suppress an increase in an incident angle at which a principal ray of off-axis rays enters the image plane Sim, and shading can be suppressed.
- the entire length of the lens system can be made unchanged during zooming.
- At least one moving lens group is configured to have negative refractive power. This can contribute to the realization of a high zoom ratio.
- the first lens group G1 has two or more positive lenses, and one of the positive lenses is disposed on the most image side of the first lens group G1.
- the positive lens arranged closest to the image side of the first lens group G1 is referred to as an image side positive lens.
- This zoom lens is configured so as to satisfy all of the following conditional expressions (1) to (5) regarding the image side positive lens, and by doing so, while reducing the number of lenses of the first lens group G1.
- the chromatic aberration of the first lens group G1 can be corrected satisfactorily, and in particular, the axial chromatic aberration on the telephoto side and the chromatic aberration caused by the axial marginal ray in the first lens group G1 can be corrected well.
- the axial marginal ray is shielded by using a member other than the aperture stop on the telephoto side so as not to cause large axial chromatic aberration on the telephoto side.
- the F number becomes large.
- the zoom lens of the present embodiment the axial chromatic aberration on the telephoto side can be favorably corrected, so that the above-described inconvenience can be prevented.
- f1 Focal length of the first lens group
- fz Focal length of the image-side positive lens
- ⁇ z Abbe number on the d-line basis of the image-side positive lens
- ⁇ mx d among the positive lenses arranged on the object side from the image-side positive lens
- conditional expression (1) By avoiding being below the lower limit of conditional expression (1), it is possible to prevent overcorrection of axial chromatic aberration, particularly overcorrection of axial chromatic aberration on the telephoto side. By not exceeding the upper limit of conditional expression (1), it is possible to prevent insufficient correction of axial chromatic aberration, particularly insufficient correction of axial chromatic aberration on the telephoto side. In order to further enhance the effect relating to the conditional expression (1), it is preferable that the following conditional expression (1-1) is satisfied. 0.35 ⁇ f1 / fz ⁇ 0.65 (1-1)
- conditional expression (2) By avoiding being less than the lower limit of conditional expression (2), it is possible to prevent insufficient correction of lateral chromatic aberration on the wide-angle side and insufficient correction of axial chromatic aberration on the telephoto side. By not exceeding the upper limit of conditional expression (2), it is possible to prevent overcorrection of lateral chromatic aberration on the wide angle side and overcorrection of axial chromatic aberration on the telephoto side. In order to further enhance the effect relating to the conditional expression (2), it is preferable that the following conditional expression (2-1) is satisfied. 56 ⁇ z ⁇ 65 (2-1)
- conditional expression (3) By preventing the conditional expression (3) from being lower than the lower limit, it is possible to prevent insufficient correction of lateral chromatic aberration on the wide angle side and insufficient correction of axial chromatic aberration on the telephoto side. By avoiding exceeding the upper limit of conditional expression (3), it is possible to prevent overcorrection of lateral chromatic aberration on the wide-angle side and overcorrection of axial chromatic aberration on the telephoto side. In order to further enhance the effect relating to the conditional expression (3), it is preferable that the following conditional expression (3-1) is satisfied. 30 ⁇ mx ⁇ z ⁇ 45 (3-1)
- conditional expression (4-1) By avoiding being less than or equal to the lower limit of conditional expression (4), it is possible to prevent insufficient correction of lateral chromatic aberration on the wide-angle side and insufficient correction of axial chromatic aberration on the telephoto side. Furthermore, it is preferable that the following conditional expression (4-1) is satisfied. By not exceeding the upper limit of conditional expression (4-1), it is possible to prevent overcorrection of lateral chromatic aberration on the wide-angle side and overcorrection of axial chromatic aberration on the telephoto side. 2.395 ⁇ Nz + 0.012 ⁇ ⁇ z ⁇ 2.455 (4-1)
- conditional expression (2) and not falling below the lower limit of conditional expression (5) it is possible to prevent overcorrection of the secondary spectrum.
- conditional expression (2) and not exceeding the upper limit of conditional expression (5) it is possible to prevent insufficient correction of the secondary spectrum.
- this zoom lens satisfies the following conditional expression (6). 1.2 ⁇ ft / f1 ⁇ 2.8 (6)
- ft focal length of the entire system at the telephoto end
- f1 focal length of the first lens unit
- conditional expression (6) By making it not below the lower limit of conditional expression (6), it is possible to prevent the refractive power of the first lens group G1 from becoming too weak, and to suppress the length of the first lens group G1 in the optical axis direction. This is advantageous for downsizing. By avoiding exceeding the upper limit of conditional expression (6), it is possible to prevent the refractive power of the first lens group G1 from becoming too strong, and it becomes easy to correct aberrations occurring in the first lens group G1. . In order to further enhance the effect relating to the conditional expression (6), it is preferable that the following conditional expression (6-1) is satisfied. 1.5 ⁇ ft / f1 ⁇ 2.5 (6-1)
- this zoom lens satisfies the following conditional expression (7).
- fw focal length of the entire system at the wide angle end
- f1 focal length of the first lens unit
- conditional expression (7) By making it not below the lower limit of conditional expression (7), it is possible to prevent the refractive power of the first lens group G1 from becoming too weak, and to suppress the height of the off-axis light beam from the optical axis Z. As a result, the increase in size of the lens can be suppressed. By making it not exceed the upper limit of conditional expression (7), it is possible to prevent the refractive power of the first lens group G1 from becoming too strong, and it becomes easy to correct aberrations occurring in the first lens group G1. . In order to enhance the effect of the conditional expression (7), it is preferable that the following conditional expression (7-1) is satisfied. 0.11 ⁇ fw / f1 ⁇ 0.35 (7-1)
- this zoom lens may be configured such that focusing is performed by moving one or more lenses in the first lens group G1 in the optical axis direction. In this way, by performing focusing using the lens on the object side of the lens group that moves during zooming, it becomes easy to suppress a focus shift during zooming.
- the first lens group G1 in the example of FIG. 1 includes, in order from the object side, a first lens group front group G1a having a negative refractive power that is fixed with respect to the image plane Sim at the time of focusing.
- the first lens unit rear group G1c having power is substantially composed. With such a configuration, it becomes easy to suppress a change in the angle of view due to focusing.
- a double-headed arrow below the first lens group middle group G1b in FIG. 1 indicates that the first lens group middle group G1b moves in the optical axis direction during focusing.
- the first lens group rear group G1c may be fixed with respect to the image plane Sim at the time of focusing.
- the lens group that moves at the time of focusing is the first lens group. Since only the group G1b in the group can be used and the focusing mechanism can be simplified, the increase in size of the apparatus can be suppressed.
- the first lens group rear group G1c may move in the optical axis direction along a locus different from that of the first lens group middle group G1b at the time of focusing, and in this case, at the time of focusing. Aberration variation can be suppressed.
- the first lens group G1 includes the above three lens groups, it is preferable that the following conditional expression (8) is satisfied.
- f1c focal length of the rear group of the first lens unit
- fz focal length of the image-side positive lens
- conditional expression 8-1 By avoiding being below the lower limit of conditional expression (8), it is possible to prevent overcorrection of axial chromatic aberration, particularly overcorrection of axial chromatic aberration on the telephoto side. By not exceeding the upper limit of conditional expression (8), it is possible to prevent insufficient correction of axial chromatic aberration, particularly insufficient correction of axial chromatic aberration on the telephoto side. In order to further enhance the effect relating to the conditional expression (8), it is preferable that the following conditional expression (8-1) is satisfied. 0.55 ⁇ f1c / fz ⁇ 0.68 (8-1)
- the first lens group front group G1a preferably includes at least one negative lens that satisfies the following conditional expressions (9) and (10). .
- the share of chromatic aberration correction of the lens group subsequent to the first lens group front group G1a can be reduced, and the chromatic aberration correction of the first lens group G1 can be performed satisfactorily.
- ⁇ n d-line reference Abbe number ⁇ gFn of the negative lens in the first lens group front group: partial dispersion ratio between the g-line and F-line of the negative lens in the first lens group front group
- conditional expression (9-1) By making it not to be below the lower limit of conditional expression (9), it is possible to satisfactorily correct the lateral chromatic aberration on the wide-angle side and the axial chromatic aberration on the telephoto side. Further, it is preferable that the following conditional expression (9-1) is satisfied. If the upper limit of the conditional expression (9-1) is exceeded, only a material having a low refractive index can be selected within the range of the existing optical material, and the negative refractive power necessary for widening the angle is set to the first lens group front group G1a. It becomes difficult to secure with. Such inconvenience can be avoided by making sure that the upper limit of conditional expression (9-1) is not exceeded. 55 ⁇ n ⁇ 80 (9-1)
- conditional expression (9) and not falling below the lower limit of conditional expression (10) it is possible to prevent insufficient correction of the secondary spectrum.
- conditional expression (9) and not exceeding the upper limit of conditional expression (10) it becomes possible to prevent overcorrection of the secondary spectrum.
- conditional expression (10-1) it is preferable that the following conditional expression (10-1) is satisfied. 0.635 ⁇ gFn + 0.001625 ⁇ ⁇ n ⁇ 0.665 (10-1)
- the first lens group front group G1a may include a negative meniscus lens having a concave surface facing the image side and a negative lens having a concave surface facing the object side, which are sequentially continuous from the object side. In this case, it is possible to obtain the negative refractive power necessary for widening the angle while suppressing the generation of astigmatism.
- the most image side lens in the first lens group front group G1a may be a positive meniscus lens having a concave surface directed to the image side. In this case, the occurrence of astigmatism on the wide-angle side can be suppressed, and the spherical aberration of the telephoto side, which is generated by the first lens group front group G1a, particularly high order higher than the fifth order.
- the first lens unit front group G1a is composed of a negative meniscus lens, a negative lens, and a positive meniscus lens in order from the object side, and all three lenses are not cemented. It may be a lens. In this case, it is possible to obtain a negative refractive power necessary for widening the angle while suppressing the generation of astigmatism while reducing the size.
- the first lens group rear group G1c includes a cemented lens in which a negative lens and a positive lens are cemented in order from the object side, and a positive lens in order from the object side. In this case, it becomes easy to correct the chromatic aberration of the first lens group G1 and the spherical aberration on the telephoto side.
- the first lens group rear group G1c is configured to include a cemented lens in which a negative lens and a positive lens are cemented in order from the object side and a positive lens in order from the object side, the size can be reduced. The correction of the chromatic aberration of the first lens group G1 and the spherical aberration on the telephoto side can be facilitated.
- the moving lens group closest to the image side preferably has a negative refractive power.
- the moving lens group positioned closer to the object side than the moving lens group closest to the image side can be made longer while suppressing the overall length of the lens system, thereby realizing a reduction in size and a high zoom ratio. Is advantageous.
- the number of the plurality of moving lens groups arranged between the first lens group G1 and the final lens group Ge is two, and these two moving lens groups have negative refractive power. It is a lens group. In such a case, a zoom lens having a small size and a high zoom ratio can be realized while simplifying the mechanism.
- the number of the plurality of moving lens groups arranged between the first lens group G1 and the final lens group Ge may be three or more.
- the plurality of moving lens groups are configured by, in order from the object side, a lens group having a positive refractive power, a lens group having a negative refractive power, and a lens group having a negative refractive power.
- a zoom lens having a small size and a high zoom ratio can be realized while suppressing occurrence of distortion on the wide angle side and / or spherical aberration on the telephoto side.
- the plurality of moving lens groups are configured by, in order from the object side, a lens group having a negative refractive power, a lens group having a positive refractive power, and a lens group having a negative refractive power. In this case, aberration correction can be facilitated, and a small zoom lens with a high zoom ratio can be realized.
- the preferred configurations and / or possible configurations described above can be arbitrarily combined, and are preferably selectively adopted as appropriate according to the items required for the zoom lens.
- a better optical system can be realized.
- the high zoom ratio means 5.5 times or more.
- the lens configuration of the zoom lens of Example 1 is as shown in FIG. 1 and FIG. 2, and the method of illustration thereof is as described above.
- the zoom lens of Embodiment 1 includes, in order from the object side, a first lens group G1, a second lens group G2, a third lens group G3, an aperture stop St, and a fourth lens group G4. These four lens groups change the distance in the optical axis direction with the adjacent groups during zooming.
- the second lens group G2 and the third lens group G3 are both moving lens groups having negative refractive power.
- the first lens group G1 includes, in order from the object side, a first lens group front group G1a that includes three lenses and has negative refractive power, and a first lens group that includes two lenses and has positive refractive power.
- the lens unit includes a group G1b and a first lens group rear group G1c that includes three lenses and has positive refractive power.
- Table 1 shows the basic lens data of the zoom lens of Example 1
- Table 2 shows the specifications and values of the variable surface spacing
- Table 3 shows the aspheric coefficient.
- the object-side surface of the most object-side component is the first, and the surface number of the component surface is assigned so as to increase sequentially toward the image side. 1, 2, 3,...)
- the Ri column indicates the radius of curvature of the i-th surface
- the Di column indicates the optical axis Z between the i-th surface and the i + 1-th surface. Indicates the surface spacing.
- the d-line (wavelength 587.6 nm) of the j-th (j 1, 2, 3,...) Component that increases sequentially toward the image side with the most object-side component as the first. )
- the ⁇ dj column indicates the d-line reference Abbe number of the j-th component
- the ⁇ gFj column indicates the partial dispersion ratio between the g-line and the F-line of the j-th component. .
- Table 1 also includes the aperture stop St and the optical member PP.
- the surface number and the phrase (St) are described in the surface number column of the surface corresponding to the aperture stop St.
- the value in the lowermost column of Di is the distance between the most image side surface in the table and the image surface Sim.
- the variable surface interval that changes during zooming is indicated by the symbol DD [], and the surface number on the object side of this interval is given in [] and entered in the Di column.
- Table 2 shows the zoom ratio Zr, the focal length f of the entire system, the back focus Bf at the air equivalent distance, the F number FNo.
- the maximum total field angle 2 ⁇ and the value of the variable surface interval are shown on a d-line basis. (°) in the column of 2 ⁇ means that the unit is degree.
- the values of the wide-angle end state, the intermediate focal length state, and the telephoto end state are shown in columns labeled WIDE, MIDDLE, and TELE, respectively.
- the values in Tables 1 and 2 are for a state in which an object at infinity is in focus.
- Table 1 the surface number of the aspheric surface is marked with *, and the numerical value of the paraxial curvature radius is described in the column of curvature radius of the aspheric surface.
- Table 3 shows the aspheric coefficients of the aspheric surface of Example 1.
- the numerical value “E ⁇ n” (n: integer) of the aspheric coefficient in Table 3 means “ ⁇ 10 ⁇ n ”.
- 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 (in the plane perpendicular to the optical axis in contact with the aspherical vertex, the length of the perpendicular line drawn from the point on the aspherical surface to the optical axis)
- C Paraxial curvature KA
- Am Aspheric coefficient
- FIG. 10 shows aberration diagrams in a state where the zoom lens of Example 1 is focused on an object at infinity.
- spherical aberration, astigmatism, distortion (distortion), and chromatic aberration of magnification (chromatic aberration of magnification) are shown in order from the left.
- the wide-angle end state is shown in the upper stage labeled WIDE
- the intermediate focal length state is shown in the middle stage labeled MIDDLE
- the telephoto end state is shown in the lower stage labeled TELE.
- the aberrations relating to the d-line are shown as a black solid line and a long line, respectively. Indicated by a dashed line, a dashed line, and a gray solid line.
- the aberration related to the d-line in the sagittal direction is indicated by a solid line
- the aberration related to the d-line in the tangential direction is indicated by a short broken line.
- the aberration regarding the d-line is shown by a solid line.
- aberrations relating to the C-line, F-line, and g-line are indicated by a long broken line, an alternate long and short dash line, and a gray solid line, respectively.
- FNo. Means F number, and ⁇ in other aberration diagrams means half angle of view.
- Example 2 A cross-sectional view of the zoom lens of Example 2 is shown in FIG.
- the zoom lens of Example 2 includes, in order from the object side, a first lens group G1, a second lens group G2, a third lens group G3, an aperture stop St, and a fourth lens group G4.
- the first lens group G1 includes, in order from the object side, a first lens group front group G1a composed of three lenses, a first lens group middle group G1b composed of two lenses, and a first lens composed of three lenses. It consists of a lens group rear group G1c.
- the sign of the refractive power of each lens group, the lens group that moves upon zooming, and the lens group that moves upon focusing are the same as those in the first embodiment.
- Table 4 shows the basic lens data of the zoom lens of Example 2
- Table 5 shows the specifications and values of the distance between the variable surfaces
- Table 6 shows the aspheric coefficients
- FIG. 11 shows.
- Example 3 A sectional view of the zoom lens of Example 3 is shown in FIG.
- the zoom lens of Example 3 includes, in order from the object side, a first lens group G1, a second lens group G2, a third lens group G3, an aperture stop St, and a fourth lens group G4.
- the first lens group G1 includes, in order from the object side, a first lens group front group G1a composed of three lenses, a first lens group middle group G1b composed of two lenses, and a first lens composed of three lenses. It consists of a lens group rear group G1c.
- the sign of the refractive power of each lens group, the lens group that moves upon zooming, and the lens group that moves upon focusing are the same as those in the first embodiment.
- Table 7 shows the basic lens data of the zoom lens of Example 3
- Table 8 shows the specifications and values of the variable surface interval
- Table 9 shows the aspheric coefficient
- FIG. 12 shows.
- the zoom lens according to the fourth exemplary embodiment includes, in order from the object side, a first lens group G1, a second lens group G2, a third lens group G3, an aperture stop St, and a fourth lens group G4.
- the first lens group G1 includes, in order from the object side, a first lens group front group G1a composed of three lenses, a first lens group middle group G1b composed of one lens, and a first lens composed of three lenses. It consists of a lens group rear group G1c.
- the sign of the refractive power of each lens group, the lens group that moves upon zooming, and the lens group that moves upon focusing are the same as those in the first embodiment.
- Table 10 shows the basic lens data of the zoom lens of Example 4
- Table 11 shows the values of the specifications and the distance between the variable surfaces
- Table 12 shows the aspheric coefficient
- Example 5 A sectional view of the zoom lens of Example 5 is shown in FIG.
- the zoom lens according to the fifth exemplary embodiment includes, in order from the object side, the first lens group G1, the second lens group G2, the third lens group G3, the fourth lens group G4, the aperture stop St, and the fifth lens group. It consists of G5. These five lens groups change the distance in the optical axis direction with the adjacent groups during zooming.
- the second lens group G2 has a positive refractive power
- the third lens group G3 has a negative refractive power
- the fourth lens group G4 has a negative refractive power.
- the three lens groups of the second lens group G2 to the fourth lens group G4 are moving lens groups.
- the first lens group G1 includes, in order from the object side, a first lens group front group G1a composed of three lenses, a first lens group middle group G1b composed of two lenses, and a first lens composed of three lenses. It consists of a lens group rear group G1c.
- the signs of the refractive powers of the three lens groups constituting the first lens group G1 and the lens group that moves during focusing are the same as those in the first embodiment.
- Table 13 shows basic lens data of the zoom lens of Example 5
- Table 14 shows values of specifications and variable surface intervals
- FIG. 14 shows aberration diagrams in a state in which an object at infinity is in focus.
- the zoom lens according to the sixth exemplary embodiment includes, in order from the object side, the first lens group G1, the second lens group G2, the third lens group G3, the fourth lens group G4, the aperture stop St, and the fifth lens group. It consists of G5.
- the first lens group G1 includes, in order from the object side, a first lens group front group G1a composed of three lenses, a first lens group middle group G1b composed of two lenses, and a first lens composed of three lenses. It consists of a lens group rear group G1c.
- the sign of the refractive power of each lens group, the lens group that moves upon zooming, and the lens group that moves upon focusing are the same as those in the fifth embodiment.
- Table 15 shows the basic lens data of the zoom lens of Example 6, Table 16 shows the values of the specifications and the distance between the variable surfaces, and FIG. 15 shows aberration diagrams in a state in which the object is focused on an object at infinity.
- Example 7 A sectional view of the zoom lens of Example 7 is shown in FIG.
- the zoom lens according to the seventh exemplary embodiment includes, in order from the object side, the first lens group G1, the second lens group G2, the third lens group G3, the fourth lens group G4, the aperture stop St, and the fifth lens group. It consists of G5. These five lens groups change the distance in the optical axis direction with the adjacent groups during zooming.
- the second lens group G2 has a negative refractive power
- the third lens group G3 has a positive refractive power
- the fourth lens group G4 has a negative refractive power.
- the three lens groups of the second lens group G2 to the fourth lens group G4 are moving lens groups.
- the first lens group G1 includes, in order from the object side, a first lens group front group G1a composed of three lenses, a first lens group middle group G1b composed of two lenses, and a first lens composed of three lenses. It consists of a lens group rear group G1c.
- the signs of the refractive powers of the three lens groups constituting the first lens group G1 and the lens group that moves during focusing are the same as those in the first embodiment.
- Table 17 shows the basic lens data of the zoom lens of Example 7
- Table 18 shows the values of the specifications and the distance between the variable surfaces
- Table 19 shows the aspheric coefficient
- FIG. 16 shows.
- Example 8 A sectional view of the zoom lens of Example 8 is shown in FIG.
- the zoom lens of Example 8 includes, in order from the object side, a first lens group G1, a second lens group G2, a third lens group G3, an aperture stop St, and a fourth lens group G4.
- the first lens group G1 includes one negative lens and five negative lenses in order from the object side.
- the first to third lenses from the object side of the first lens group G1 are fixed with respect to the image plane Sim
- the fourth to sixth lenses from the object side of the first lens group G1 are light beams. Move in the axial direction.
- the sign of the refractive power of each lens group and the lens group that moves during zooming are the same as those in the first embodiment.
- Table 20 shows the basic lens data of the zoom lens of Example 8
- Table 21 shows the values of the specifications and the distance between the variable surfaces
- FIG. 17 shows aberration diagrams in a state where the object is focused on an object at infinity.
- Table 22 shows corresponding values of conditional expressions (1) to (10) of the zoom lenses of Examples 1 to 8. The values shown in Table 22 relate to the d line.
- the zoom lenses of Examples 1 to 8 can be configured compactly because the number of lenses of the first lens group G1 is limited to a relatively small number of 6 to 8.
- the ratio is in the range of 5.79 to 17.3, and a high zoom ratio is ensured.
- Various aberrations including chromatic aberration are well corrected to achieve high optical performance.
- FIG. 18 shows a schematic configuration diagram of an imaging apparatus 10 using the zoom lens 1 according to the embodiment of the present invention as an example of the imaging apparatus of the embodiment of the present invention.
- the imaging device 10 include a movie camera, a broadcast camera, a digital camera, a video camera, and a surveillance camera.
- the imaging device 10 includes a zoom lens 1, a filter 2 disposed on the image side of the zoom lens 1, and an imaging element 3 disposed on the image side of the filter 2.
- the first lens group front group G1a, the first lens group middle group G1b, the first lens group rear group G1c, and the second lens group G2 to the fourth lens group G4 included in the zoom lens 1 are schematically shown. It is shown in the figure.
- the imaging device 3 converts an optical image formed by the zoom lens 1 into an electrical signal, and for example, a CCD (Charge Coupled Device) or a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) can be used.
- the image sensor 3 is arranged such that its image plane coincides with the image plane of the zoom lens 1.
- the imaging device 10 also includes a signal processing unit 5 that performs arithmetic processing on an output signal from the imaging device 3, a display unit 6 that displays an image formed by the signal processing unit 5, and a zoom that controls zooming of the zoom lens 1.
- a control unit 7 and a focus control unit 8 that controls focusing of the zoom lens 1 are provided.
- the image pickup apparatus of the present invention is not limited to this, and may be a so-called three-plate type image pickup apparatus having three image pickup elements.
- 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 radius of curvature, the surface spacing, the refractive index, the Abbe number, the aspherical coefficient, and the like of each lens are not limited to the values shown in the above numerical examples, and can take other values.
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Abstract
高ズーム比を確保しつつ、小型に構成可能であり、色収差が良好に補正されて高い光学性能を有するズームレンズ、およびこのズームレンズを備えた撮像装置を提供する。ズームレンズは、物体側から順に、変倍の際に固定されている正の第1レンズ群G1、変倍の際に隣り合う群との光軸方向の間隔を変化させて移動する複数の移動レンズ群、および変倍の際に固定されている正の最終レンズ群Geを備える。少なくとも1つの移動レンズ群は負の屈折力を有する。第1レンズ群G1は、最も像側に配置された正レンズである像側正レンズと、この像側正レンズより物体側に配置された1枚以上の正レンズとを有する。像側正レンズに関する所定の条件式を満足する。
Description
本発明は、映画撮影用カメラ、放送用カメラ、デジタルカメラ、ビデオカメラ、監視用カメラ等に好適なズームレンズ、およびこのズームレンズを備えた撮像装置に関するものである。
従来、上記分野のカメラに使用可能なレンズ系として4群構成または5群構成のズームレンズが提案されている。映画撮影用カメラおよび放送用カメラでは、変倍によるレンズ系全長の変化および合焦による画角の変化が嫌われるため、変倍の際にズームレンズの最も物体側のレンズ群である第1レンズ群を不動とし、合焦の際に第1レンズ群内のレンズを用いて合焦を行うことが多い。例えば、下記特許文献1および下記特許文献2には、4群構成または5群構成のズームレンズであって、第1レンズ群が物体側から順に、合焦の際に不動の負レンズ群と、合焦の際に移動する正レンズ群と、合焦の際に不動の正レンズ群とから構成されるレンズ系が記載されている。
元々、上記のように第1レンズ群を用いて合焦を行うレンズ系では、その合焦方法のために第1レンズ群が大型化してしまう傾向がある。ところで、上記分野のカメラにおいては、より高いズーム比を有し、より高解像の画像を取得可能なことが望まれている。高解像の画像を得るためには搭載されるレンズ系の色収差が良好に補正されている必要があるが、そうしようとすると第1レンズ群のレンズ枚数が多くなりやすく、第1レンズ群の大型化を招いてしまう。第1レンズ群のレンズ枚数が抑えられて小型に構成可能であり、かつ高ズーム比と高性能が実現されたレンズ系が要望されている。
しかしながら、特許文献1に記載のレンズ系は、第1レンズ群のレンズ枚数が多く小型化が図られていない、あるいはズーム比が不十分である。また、特許文献1に記載のレンズ系は、ズーム全域において開口絞りの開口径を一定とした場合は望遠端での軸上色収差が大きい。そのため、このレンズ系では、大きな軸上色収差を発現させないようにズーム域の一部において開口絞り以外の部材を用いて軸上マージナル光線を遮光しなくてはならないという不都合がある。特許文献2に記載のレンズ系は、近年の要望に応えるためにはさらに高いズーム比を有することが望まれる。
本発明は、上記事情に鑑みなされたものであり、高ズーム比を確保しつつ、小型に構成可能であり、色収差が良好に補正されて高い光学性能を有するズームレンズ、およびこの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。
本発明のズームレンズは、物体側から順に、変倍の際に像面に対して固定されている正の屈折力を有する第1レンズ群と、変倍の際に隣り合う群との光軸方向の間隔を変化させて移動する複数の移動レンズ群と、変倍の際に像面に対して固定されている正の屈折力を有する最終レンズ群と、を備え、複数の移動レンズ群において、少なくとも1つの移動レンズ群は負の屈折力を有し、第1レンズ群は、最も像側に配置された正レンズである像側正レンズと、この像側正レンズより物体側に配置された1枚以上の正レンズとを有し、下記条件式(1)~(5)全てを満足することを特徴とする。
0.25<f1/fz<0.7 (1)
55<νz<68 (2)
15<νmx-νz<50 (3)
2.395<Nz+0.012×νz (4)
0.634<θgFz+0.001625×νz<0.647 (5)
ただし、
f1:第1レンズ群の焦点距離
fz:像側正レンズの焦点距離
νz:像側正レンズのd線基準のアッベ数
νmx:像側正レンズより物体側に配置された正レンズの中でd線基準のアッベ数が最大値となる正レンズのこのアッベ数
Nz:像側正レンズのd線に関する屈折率
θgFz:像側正レンズのg線とF線間の部分分散比
0.25<f1/fz<0.7 (1)
55<νz<68 (2)
15<νmx-νz<50 (3)
2.395<Nz+0.012×νz (4)
0.634<θgFz+0.001625×νz<0.647 (5)
ただし、
f1:第1レンズ群の焦点距離
fz:像側正レンズの焦点距離
νz:像側正レンズのd線基準のアッベ数
νmx:像側正レンズより物体側に配置された正レンズの中でd線基準のアッベ数が最大値となる正レンズのこのアッベ数
Nz:像側正レンズのd線に関する屈折率
θgFz:像側正レンズのg線とF線間の部分分散比
本発明のズームレンズにおいては、下記条件式(6)を満足することが好ましい。
1.2<ft/f1<2.8 (6)
ただし、
ft:望遠端での全系の焦点距離
f1:第1レンズ群の焦点距離
1.2<ft/f1<2.8 (6)
ただし、
ft:望遠端での全系の焦点距離
f1:第1レンズ群の焦点距離
本発明のズームレンズにおいては、下記条件式(7)を満足することが好ましい。
0.1<fw/f1<0.4 (7)
ただし、
fw:広角端での全系の焦点距離
f1:第1レンズ群の焦点距離
0.1<fw/f1<0.4 (7)
ただし、
fw:広角端での全系の焦点距離
f1:第1レンズ群の焦点距離
本発明のズームレンズにおいては、第1レンズ群内の1枚以上のレンズを光軸方向に移動させることにより合焦が行われるように構成してもよい。
本発明のズームレンズにおいては、複数の移動レンズ群において、最も像側の移動レンズ群は負の屈折力を有することが好ましい。
本発明のズームレンズにおいては、上記の複数の移動レンズ群は、負の屈折力を有するレンズ群と、負の屈折力を有するレンズ群と、を備える構成としてもよく、あるいは、上記の複数の移動レンズ群は、物体側から順に、正の屈折力を有するレンズ群と、負の屈折力を有するレンズ群と、負の屈折力を有するレンズ群と、を備える構成としてもよく、あるいは、上記の複数の移動レンズ群は、物体側から順に、負の屈折力を有するレンズ群と、正の屈折力を有するレンズ群と、負の屈折力を有するレンズ群と、を備える構成としてもよい。
本発明のズームレンズの第1レンズ群は、物体側から順に、合焦の際に像面に対して固定されている負の屈折力を有する第1レンズ群前群と、合焦の際に光軸方向に移動する正の屈折力を有する第1レンズ群中群と、合焦の際に第1レンズ群中群との光軸方向の間隔が変化する正の屈折力を有する第1レンズ群後群と、を備える構成してもよい。
第1レンズ群が上記3つのレンズ群を備える場合、下記条件式(8)を満足することが好ましい。
0.5<f1c/fz<0.7 (8)
ただし、
f1c:第1レンズ群後群の焦点距離
fz:像側正レンズの焦点距離
0.5<f1c/fz<0.7 (8)
ただし、
f1c:第1レンズ群後群の焦点距離
fz:像側正レンズの焦点距離
第1レンズ群が上記3つのレンズ群を備える場合、第1レンズ群前群は、下記条件式(9)および(10)を満足する負レンズを少なくとも1枚有することが好ましい。
55<νn (9)
0.635<θgFn+0.001625×νn<0.675 (10)
ただし、
νn:第1レンズ群前群の負レンズのd線基準のアッベ数
θgFn:第1レンズ群前群の負レンズのg線とF線間の部分分散比
55<νn (9)
0.635<θgFn+0.001625×νn<0.675 (10)
ただし、
νn:第1レンズ群前群の負レンズのd線基準のアッベ数
θgFn:第1レンズ群前群の負レンズのg線とF線間の部分分散比
第1レンズ群が上記3つのレンズ群を備える場合、第1レンズ群後群は、物体側から順に連続して、負レンズおよび正レンズが物体側から順に接合された接合レンズと、正レンズとを有する構成としてもよい。
第1レンズ群が上記3つのレンズ群を備える場合、第1レンズ群後群は、合焦の際に像面に対して固定されているように構成してもよい。
本発明のズームレンズにおいては、上記条件式(1)~(3)および(6)~(8)のそれぞれに代わり、下記条件式(1-1)~(3-1)および(6-1)~(8-1)のそれぞれを満足することがより好ましい。
0.35<f1/fz<0.65 (1-1)
56<νz<65 (2-1)
30<νmx-νz<45 (3-1)
1.5<ft/f1<2.5 (6-1)
0.11<fw/f1<0.35 (7-1)
0.55<f1c/fz<0.68 (8-1)
0.35<f1/fz<0.65 (1-1)
56<νz<65 (2-1)
30<νmx-νz<45 (3-1)
1.5<ft/f1<2.5 (6-1)
0.11<fw/f1<0.35 (7-1)
0.55<f1c/fz<0.68 (8-1)
本発明の撮像装置は、本発明のズームレンズを備えたものである。
なお、本明細書では、「~から実質的になり」および「~から実質的になる」とは、構成要素として挙げたもの以外に、実質的にパワーを有さないレンズ、絞りおよび/またはカバーガラス等のレンズ以外の光学要素、レンズフランジ、レンズバレル、および/または手振れ補正機構等の機構部分等を含んでもよいことを意図するものである。
なお、上記の「~レンズ群」は、必ずしも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まれる。上記の「正の屈折力を有する~レンズ群」および「負の屈折力を有する~レンズ群」は、対応するレンズ群全体としての屈折力の符号をそれぞれ表すものである。上記のレンズ群の屈折力の符号およびレンズの屈折力の符号は、非球面が含まれているものは近軸領域で考えることとする。上記条件式は全て、無限遠物体に合焦した状態においてものであり、かつ、特に断りがない限りd線(波長587.6nm、nm:ナノメートル)に関するものである。
なお、あるレンズのg線とF線間の部分分散比θgFとは、g線、F線、C線に対するそのレンズの屈折率をそれぞれNg、NF、NCとしたとき、θgF=(Ng-NF)/(NF-NC)によって定義される。
本発明によれば、物体側から順に、変倍の際に固定されている正の第1レンズ群と、変倍の際に移動する複数の移動レンズ群と、変倍の際に固定されている正の最終レンズ群とからなるズームレンズにおいて、1つ以上の移動レンズ群を負レンズ群とし、第1レンズ群の構成を好適に設定し、所定の条件式を満足するよう設定することにより、高ズーム比を確保しつつ、小型に構成可能であり、色収差が良好に補正されて高い光学性能を有するズームレンズ、およびこのズームレンズを備えた撮像装置を提供することができる。
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に、本発明の一実施形態に係るズームレンズの広角端におけるレンズ構成の断面図を示す。図2に、図1に示すズームレンズのレンズ構成と各光束を示す。図2では、「WIDE」と付した上段に広角端状態を示し、光束として軸上光束waおよび最大画角の光束wbを記入しており、「MIDDLE」と付した中段に中間焦点距離状態を示し、光束として軸上光束maおよび最大画角の光束mbを記入しており、「TELE」と付した下段に望遠端状態を示し、光束として軸上光束taおよび最大画角の光束tbを記入している。なお、図1および図2に示す例は後述の実施例1のズームレンズに対応している。図1および図2では紙面左側が物体側、紙面右側が像側であり、無限遠物体に合焦した状態を示している。以下では主に図1を参照しながら説明する。
なお、ズームレンズが撮像装置に搭載される際には、撮像装置の仕様に応じた各種フィルタおよび/または保護用のカバーガラスを備えることが好ましく、図1では、これらを想定した入射面と出射面が平行の光学部材PPをレンズ系と像面Simとの間に配置した例を示している。しかし、光学部材PPの位置は図1に示すものに限定されないし、光学部材PPを省略した構成も可能である。
本実施形態のズームレンズは、光軸Zに沿って物体側から順に、変倍の際に像面Simに対して固定されている正の屈折力を有する第1レンズ群G1と、変倍の際に隣り合う群との光軸方向の間隔を変化させて移動する複数の移動レンズ群と、変倍の際に像面Simに対して固定されている正の屈折力を有する最終レンズ群Geとから実質的になる。
図1に示す例のズームレンズは、光軸Zに沿って物体側から順に、第1レンズ群G1、第2レンズ群G2、第3レンズ群G3、および第4レンズ群G4から実質的になる。変倍の際に、第1レンズ群G1と第4レンズ群G4は像面Simに対して固定されており、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3は光軸方向の相互間隔を変化させて移動する。図1に示す例では、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3それぞれが移動レンズ群に対応し、第4レンズ群G4が最終レンズ群Geに対応する。図1では、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3それぞれの下に、広角端から望遠端へ変倍する際の各レンズ群の移動方向を模式的に示す矢印を記入している。
図1に示す例では、第1レンズ群G1は、物体側から順に、レンズL11~レンズL18の8枚のレンズからなり、第2レンズ群G2は、物体側から順に、レンズL21~レンズL24の4枚のレンズからなり、第3レンズ群G3は、物体側から順に、レンズL31~レンズL32の2枚のレンズからなり、第4レンズ群G4は、物体側から順に、レンズL41~レンズL49の9枚のレンズからなる。ただし、本発明のズームレンズにおいては、各レンズ群を構成するレンズの枚数は図1に示す例に必ずしも限定されない。
なお、図1では第3レンズ群G3と第4レンズ群G4の間に開口絞りStを配置した例を示すが、開口絞りStは別の位置に配置することも可能である。図1に示す開口絞りStは必ずしも大きさおよび/または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。
本実施形態のズームレンズでは、最も物体側の第1レンズ群G1を正レンズ群とすることにより、レンズ系全長の短縮が可能となり、小型化に有利となる。最も像側の最終レンズ群Geを正レンズ群とすることにより、軸外光線の主光線が像面Simへ入射する入射角が大きくなるのを抑制することができ、シェーディングを抑制できる。そして、最も物体側のレンズ群と最も像側のレンズ群が変倍の際に固定されている構成をとることにより、変倍の際にレンズ系全長を不変とすることができる。
このズームレンズでは、複数の移動レンズ群において、少なくとも1つの移動レンズ群は負の屈折力を有するように構成されている。これにより、高ズーム比の実現に寄与することができる。
第1レンズ群G1は、2枚以上の正レンズを有し、そのうち1枚の正レンズは第1レンズ群G1の最も像側に配置される。以下では、この第1レンズ群G1の最も像側に配置された正レンズを像側正レンズと呼ぶ。このズームレンズは像側正レンズに関する下記条件式(1)~(5)全てを満足するように構成されており、これにより、第1レンズ群G1のレンズ枚数を抑えて小型化を図りながら、第1レンズ群G1の色収差を良好に補正でき、特に望遠側の軸上色収差、及び、第1レンズ群G1の中でも軸上マージナル光線に起因する色収差を良好に補正することが可能となる。上述した特許文献1に記載のレンズ系では、望遠側の大きな軸上色収差を発現させないように望遠側で開口絞り以外の部材を用いて軸上マージナル光線を遮光しており、そのために望遠側のFナンバーが大きくなってしまうという不都合がある。これに対して、本実施形態のズームレンズによれば、望遠側の軸上色収差を良好に補正できるため、上記不都合の発生を防止することができる。
0.25<f1/fz<0.7 (1)
55<νz<68 (2)
15<νmx-νz<50 (3)
2.395<Nz+0.012×νz (4)
0.634<θgFz+0.001625×νz<0.647 (5)
ただし、
f1:第1レンズ群の焦点距離
fz:像側正レンズの焦点距離
νz:像側正レンズのd線基準のアッベ数
νmx:像側正レンズより物体側に配置された正レンズの中でd線基準のアッベ数が最大値となる正レンズのd線基準のこのアッベ数
Nz:像側正レンズのd線に関する屈折率
θgFz:像側正レンズのg線とF線間の部分分散比
55<νz<68 (2)
15<νmx-νz<50 (3)
2.395<Nz+0.012×νz (4)
0.634<θgFz+0.001625×νz<0.647 (5)
ただし、
f1:第1レンズ群の焦点距離
fz:像側正レンズの焦点距離
νz:像側正レンズのd線基準のアッベ数
νmx:像側正レンズより物体側に配置された正レンズの中でd線基準のアッベ数が最大値となる正レンズのd線基準のこのアッベ数
Nz:像側正レンズのd線に関する屈折率
θgFz:像側正レンズのg線とF線間の部分分散比
条件式(1)の下限以下とならないようにすることによって、軸上色収差の補正過剰、特に望遠側の軸上色収差の補正過剰を防ぐことが可能となる。条件式(1)の上限以上とならないようにすることによって、軸上色収差の補正不足、特に望遠側の軸上色収差の補正不足を防ぐことが可能となる。条件式(1)に関する効果をより高めるために、下記条件式(1-1)を満足することが好ましい。
0.35<f1/fz<0.65 (1-1)
0.35<f1/fz<0.65 (1-1)
条件式(2)の下限以下とならないようにすることによって、広角側の倍率色収差の補正不足および望遠側の軸上色収差の補正不足を防ぐことが可能となる。条件式(2)の上限以上とならないようにすることによって、広角側の倍率色収差の補正過剰および望遠側の軸上色収差の補正過剰を防ぐことが可能となる。条件式(2)に関する効果をより高めるためには、下記条件式(2-1)を満足することが好ましい。
56<νz<65 (2-1)
56<νz<65 (2-1)
条件式(3)の下限以下とならないようにすることによって、広角側の倍率色収差の補正不足および望遠側の軸上色収差の補正不足を防ぐことが可能となる。条件式(3)の上限以上とならないようにすることによって、広角側の倍率色収差の補正過剰および望遠側の軸上色収差の補正過剰を防ぐことが可能となる。条件式(3)に関する効果をより高めるためには、下記条件式(3-1)を満足することが好ましい。
30<νmx-νz<45 (3-1)
30<νmx-νz<45 (3-1)
条件式(4)の下限以下とならないようにすることによって、広角側の倍率色収差の補正不足および望遠側の軸上色収差の補正不足を防ぐことが可能となる。さらに、下記条件式(4-1)を満足することが好ましい。条件式(4-1)の上限以上とならないようにすることによって、広角側の倍率色収差の補正過剰および望遠側の軸上色収差の補正過剰を防ぐことが可能となる。
2.395<Nz+0.012×νz<2.455 (4-1)
2.395<Nz+0.012×νz<2.455 (4-1)
条件式(2)を満足し、かつ条件式(5)の下限以下とならないようにすることによって、2次スペクトルの補正過剰を防ぐことが可能となる。条件式(2)を満足し、かつ条件式(5)の上限以上とならないようにすることによって、2次スペクトルの補正不足を防ぐことが可能となる。
また、このズームレンズは、下記条件式(6)を満足することが好ましい。
1.2<ft/f1<2.8 (6)
ただし、
ft:望遠端での全系の焦点距離
f1:第1レンズ群の焦点距離
1.2<ft/f1<2.8 (6)
ただし、
ft:望遠端での全系の焦点距離
f1:第1レンズ群の焦点距離
条件式(6)の下限以下とならないようにすることによって、第1レンズ群G1の屈折力が弱くなりすぎるのを防ぐことができ、第1レンズ群G1の光軸方向の長さを抑えることができ、小型化に有利となる。条件式(6)の上限以上とならないようにすることによって、第1レンズ群G1の屈折力が強くなりすぎるのを防ぐことができ、第1レンズ群G1で発生する収差の補正が容易となる。条件式(6)に関する効果をより高めるためには、下記条件式(6-1)を満足することが好ましい。
1.5<ft/f1<2.5 (6-1)
1.5<ft/f1<2.5 (6-1)
また、このズームレンズは、下記条件式(7)を満足することが好ましい。
0.1<fw/f1<0.4 (7)
ただし、
fw:広角端での全系の焦点距離
f1:第1レンズ群の焦点距離
0.1<fw/f1<0.4 (7)
ただし、
fw:広角端での全系の焦点距離
f1:第1レンズ群の焦点距離
条件式(7)の下限以下とならないようにすることによって、第1レンズ群G1の屈折力が弱くなりすぎるのを防ぐことができ、軸外光束の光軸Zからの高さを抑えることができるので、レンズの大型化を抑制できる。条件式(7)の上限以上とならないようにすることによって、第1レンズ群G1の屈折力が強くなりすぎるのを防ぐことができ、第1レンズ群G1で発生する収差の補正が容易となる。条件式(7)に関する効果をより高めるためには、下記条件式(7-1)を満足することが好ましい。
0.11<fw/f1<0.35 (7-1)
0.11<fw/f1<0.35 (7-1)
なお、このズームレンズは、第1レンズ群G1内の1枚以上のレンズを光軸方向に移動させることにより合焦が行われるように構成してもよい。このように、変倍の際に移動するレンズ群よりも物体側のレンズを用いて合焦を行うことで、変倍の際のピントのずれを抑えることが容易となる。
例えば、図1の例の第1レンズ群G1は、物体側から順に、合焦の際に像面Simに対して固定されている負の屈折力を有する第1レンズ群前群G1aと、合焦の際に光軸方向に移動する正の屈折力を有する第1レンズ群中群G1bと、合焦の際に第1レンズ群中群G1bとの光軸方向の間隔が変化する正の屈折力を有する第1レンズ群後群G1cとから実質的になる。このような構成とした場合は、合焦による画角の変化を抑えることが容易となる。図1の第1レンズ群中群G1bの下の両矢印は、合焦の際に、第1レンズ群中群G1bが光軸方向に移動することを示している。
なお、第1レンズ群後群G1cは、合焦の際に、像面Simに対して固定されていてもよく、このようにした場合は、合焦の際に移動するレンズ群は第1レンズ群中群G1bのみとすることができ、合焦機構を簡略化できるため、装置の大型化を抑制できる。あるいは、第1レンズ群後群G1cは、合焦の際に、第1レンズ群中群G1bとは異なる軌跡で光軸方向に移動してもよく、このようにした場合は、合焦の際の収差変動を抑えることができる。
第1レンズ群G1が上記の3つのレンズ群からなる場合は下記条件式(8)を満足することが好ましい。
0.5<f1c/fz<0.7 (8)
ただし、
f1c:第1レンズ群後群の焦点距離
fz:像側正レンズの焦点距離
0.5<f1c/fz<0.7 (8)
ただし、
f1c:第1レンズ群後群の焦点距離
fz:像側正レンズの焦点距離
条件式(8)の下限以下とならないようにすることによって、軸上色収差の補正過剰、特に望遠側の軸上色収差の補正過剰を防ぐことが可能となる。条件式(8)の上限以上とならないようにすることによって、軸上色収差の補正不足、特に望遠側の軸上色収差の補正不足を防ぐことが可能となる。条件式(8)に関する効果をより高めるためには、下記条件式(8-1)を満足することが好ましい。
0.55<f1c/fz<0.68 (8-1)
0.55<f1c/fz<0.68 (8-1)
また、第1レンズ群G1が上記の3つのレンズ群からなる場合、第1レンズ群前群G1aは、下記条件式(9)および(10)を満足する負レンズを少なくとも1枚有することが好ましい。このようにした場合は、第1レンズ群前群G1aに後続するレンズ群の色収差補正の分担を軽減でき、第1レンズ群G1の色収差補正を良好に行うことができる。
55<νn (9)
0.635<θgFn+0.001625×νn<0.675 (10)
ただし、
νn:第1レンズ群前群の負レンズのd線基準のアッベ数
θgFn:第1レンズ群前群の負レンズのg線とF線間の部分分散比
55<νn (9)
0.635<θgFn+0.001625×νn<0.675 (10)
ただし、
νn:第1レンズ群前群の負レンズのd線基準のアッベ数
θgFn:第1レンズ群前群の負レンズのg線とF線間の部分分散比
条件式(9)の下限以下とならないようにすることによって、広角側の倍率色収差および望遠側の軸上色収差を良好に補正することができる。さらに、下記条件式(9-1)を満足することが好ましい。条件式(9-1)の上限以上となると、現存の光学材料の範囲内では屈折率の低い材料しか選択できなくなり、広角化のために必要な負の屈折力を第1レンズ群前群G1aで確保することが困難になる。条件式(9-1)の上限以上とならないようにすることによって、このような不都合を回避できる。
55<νn<80 (9-1)
55<νn<80 (9-1)
条件式(9)を満足し、かつ条件式(10)の下限以下とならないようにすることによって、2次スペクトルの補正不足を防ぐことが可能となる。条件式(9)を満足し、かつ条件式(10)の上限以上とならないようにすることによって、2次スペクトルの補正過剰を防ぐことが可能となる。条件式(10)に関する効果をより高めるためには、下記条件式(10-1)を満足することが好ましい。
0.635<θgFn+0.001625×νn<0.665 (10-1)
0.635<θgFn+0.001625×νn<0.665 (10-1)
第1レンズ群前群G1aは、最も物体側から順に連続して、像側に凹面を向けた負メニスカスレンズと、物体側に凹面を向けた負レンズとを有する構成としてもよい。このようにした場合は、非点収差の発生を抑えつつ、広角化に必要な負の屈折力を得ることができる。第1レンズ群前群G1aの最も像側のレンズは、像側に凹面を向けた正メニスカスレンズとしてもよい。このようにした場合は、広角側の非点収差の発生を抑えることができ、また、第1レンズ群前群G1aにより発生する望遠側のオーバー傾向の球面収差、特に5次以上の高次の球面収差を良好に補正できる。図1の例のように、第1レンズ群前群G1aは、物体側から順に、負メニスカスレンズと、負レンズと、正メニスカスレンズとからなり、これら3枚のレンズを全て接合されていない単レンズとしてもよい。このようにした場合は、小型化を図りながら、非点収差の発生を抑えつつ、広角化に必要な負の屈折力を得ることができる。
第1レンズ群後群G1cは、物体側から順に連続して、負レンズおよび正レンズが物体側から順に接合された接合レンズと、正レンズとを有することが好ましい。このようにした場合は、第1レンズ群G1の色収差および望遠側の球面収差の補正が容易となる。なお、第1レンズ群後群G1cが、物体側から順に、負レンズおよび正レンズが物体側から順に接合された接合レンズと、正レンズとからなるように構成した場合は、小型化を図りながら、第1レンズ群G1の色収差および望遠側の球面収差の補正を容易にすることができる。
次に、複数の移動レンズ群について説明する。この複数の移動レンズ群は、最も像側の移動レンズ群は負の屈折力を有することが好ましい。このようにした場合は、レンズ系全長を抑えつつ、最も像側の移動レンズ群より物体側に位置する移動レンズ群の移動ストロークをより長くとることができるため、小型化および高ズーム比の実現に有利となる。
図1に示す例では、第1レンズ群G1と最終レンズ群Geとの間に配置される複数の移動レンズ群の数は2つであり、これら2つの移動レンズ群とも負の屈折力を有するレンズ群である。このようにした場合は、機構を簡素化しつつ、小型かつ高ズーム比のズームレンズが実現可能となる。なお、第1レンズ群G1と最終レンズ群Geとの間に配置される複数の移動レンズ群の数は3つ以上としてもよい。例えば、上記複数の移動レンズ群は、物体側から順に、正の屈折力を有するレンズ群と、負の屈折力を有するレンズ群と、負の屈折力を有するレンズ群とから実質的になる構成としてもよく、このようにした場合は、広角側の歪曲収差および/または望遠側の球面収差の発生を抑制しつつ、小型かつ高ズーム比のズームレンズが実現可能となる。あるいは、上記複数の移動レンズ群は、物体側から順に、負の屈折力を有するレンズ群と、正の屈折力を有するレンズ群と、負の屈折力を有するレンズ群とから実質的になる構成としてもよく、このようにした場合は、収差補正が容易になるとともに、小型で高ズーム比のズームレンズが実現可能となる。
なお、上述した好ましい構成および/または可能な構成は、任意の組合せが可能であり、ズームレンズに要望される事項に応じて適宜選択的に採用されることが好ましい。上記構成を適宜採用することによって、より良好な光学系を実現することができる。本実施形態によれば、高ズーム比を確保しつつ、小型化が達成され、色収差が良好に補正されて高い光学性能を有するズームレンズを実現することが可能である。なお、ここでいう高ズーム比とは5.5倍以上を意味する。
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]
実施例1のズームレンズのレンズ構成は図1、図2に示したものであり、その図示方法は上述したとおりであるので、ここでは重複説明を一部省略する。実施例1のズームレンズは、物体側から順に、第1レンズ群G1と、第2レンズ群G2と、第3レンズ群G3と、開口絞りStと、第4レンズ群G4とからなる。これら4つのレンズ群は変倍の際に隣り合う群との光軸方向の間隔が変化する。第2レンズ群G2と第3レンズ群G3はいずれも負の屈折力を有する移動レンズ群である。第1レンズ群G1は、物体側から順に、3枚のレンズからなり負の屈折力を有する第1レンズ群前群G1aと、2枚のレンズからなり正の屈折力を有する第1レンズ群中群G1bと、3枚のレンズからなり正の屈折力を有する第1レンズ群後群G1cとからなる。合焦の際に、第1レンズ群前群G1aは像面Simに対して固定されており、第1レンズ群中群G1bは移動し、第1レンズ群中群G1bと第1レンズ群後群G1cとの光軸方向の間隔が変化する。
[実施例1]
実施例1のズームレンズのレンズ構成は図1、図2に示したものであり、その図示方法は上述したとおりであるので、ここでは重複説明を一部省略する。実施例1のズームレンズは、物体側から順に、第1レンズ群G1と、第2レンズ群G2と、第3レンズ群G3と、開口絞りStと、第4レンズ群G4とからなる。これら4つのレンズ群は変倍の際に隣り合う群との光軸方向の間隔が変化する。第2レンズ群G2と第3レンズ群G3はいずれも負の屈折力を有する移動レンズ群である。第1レンズ群G1は、物体側から順に、3枚のレンズからなり負の屈折力を有する第1レンズ群前群G1aと、2枚のレンズからなり正の屈折力を有する第1レンズ群中群G1bと、3枚のレンズからなり正の屈折力を有する第1レンズ群後群G1cとからなる。合焦の際に、第1レンズ群前群G1aは像面Simに対して固定されており、第1レンズ群中群G1bは移動し、第1レンズ群中群G1bと第1レンズ群後群G1cとの光軸方向の間隔が変化する。
実施例1のズームレンズの基本レンズデータを表1に、諸元と可変面間隔の値を表2に、非球面係数を表3に示す。表1のSiの欄には最も物体側の構成要素の物体側の面を1番目として像側に向かうに従い順次増加するように構成要素の面に面番号を付した場合のi番目(i=1、2、3、…)の面番号を示し、Riの欄にはi番目の面の曲率半径を示し、Diの欄にはi番目の面とi+1番目の面との光軸Z上の面間隔を示す。表1のNdjの欄には最も物体側の構成要素を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、…)の構成要素のd線(波長587.6nm)に関する屈折率を示し、νdjの欄にはj番目の構成要素のd線基準のアッベ数を示し、θgFjの欄にはj番目の構成要素のg線とF線間の部分分散比を示す。
ここで、曲率半径の符号は、物体側に凸面を向けた面形状のものを正とし、像側に凸面を向けた面形状のものを負としている。表1には開口絞りStおよび光学部材PPも含めて示している。表1では、開口絞りStに相当する面の面番号の欄には面番号と(St)という語句を記載している。Diの最下欄の値は表中の最も像側の面と像面Simとの間隔である。表1では変倍の際に変化する可変面間隔については、DD[ ]という記号を用い、[ ]の中にこの間隔の物体側の面番号を付してDiの欄に記入している。
表2に、ズーム比Zr、全系の焦点距離f、空気換算距離でのバックフォーカスBf、FナンバーFNo.、最大全画角2ω、および可変面間隔の値をd線基準で示す。2ωの欄の(°)は単位が度であることを意味する。表2では、広角端状態、中間焦点距離状態、および望遠端状態の各値をそれぞれWIDE、MIDDLE、およびTELEと表記した欄に示している。表1と表2の値は無限遠物体に合焦した状態のものである。
表1では、非球面の面番号には*印を付しており、非球面の曲率半径の欄には近軸の曲率半径の数値を記載している。表3に、実施例1の非球面の非球面係数を示す。表3の非球面係数の数値の「E-n」(n:整数)は「×10-n」を意味する。非球面係数は、下式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: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(非球面頂点が接する光軸に垂直な平面において、非球面上の点から光軸に下ろした垂線の長さ)
C:近軸曲率
KA、Am:非球面係数
各表のデータにおいて、角度の単位としては度を用い、長さの単位としてはmm(ミリメートル)を用いているが、光学系は比例拡大または比例縮小しても使用可能なため他の適当な単位を用いることもできる。また、以下に示す各表では所定の桁でまるめた数値を記載している。
図10に実施例1のズームレンズの無限遠物体に合焦した状態において各収差図を示す。図10では左から順に、球面収差、非点収差、歪曲収差(ディストーション)、および倍率色収差(倍率の色収差)を示す。図10では、WIDEと付した上段に広角端状態のものを示し、MIDDLEと付した中段に中間焦点距離状態のものを示し、TELEと付した下段に望遠端状態のものを示す。球面収差図では、d線(波長587.6nm)、C線(波長656.3nm)、F線(波長486.1nm)、およびg線(波長435.8nm)に関する収差をそれぞれ黒の実線、長破線、一点鎖線、および灰色の実線で示す。非点収差図では、サジタル方向のd線に関する収差を実線で示し、タンジェンシャル方向のd線に関する収差を短破線で示す。歪曲収差図ではd線に関する収差を実線で示す。倍率色収差図では、C線、F線、およびg線に関する収差をそれぞれ長破線、一点鎖線、および灰色の実線で示す。球面収差図のFNo.はFナンバーを意味し、その他の収差図のωは半画角を意味する。
上記の実施例1の説明で述べた各データの記号、意味、および記載方法は、特に断りがない限り以下の実施例のものについても同様であるため、以下では重複説明を省略する。
[実施例2]
実施例2のズームレンズの断面図を図3に示す。実施例2のズームレンズは、物体側から順に、第1レンズ群G1と、第2レンズ群G2と、第3レンズ群G3と、開口絞りStと、第4レンズ群G4とからなる。第1レンズ群G1は、物体側から順に、3枚のレンズからなる第1レンズ群前群G1aと、2枚のレンズからなる第1レンズ群中群G1bと、3枚のレンズからなる第1レンズ群後群G1cとからなる。各レンズ群の屈折力の符号、変倍の際に移動するレンズ群、および合焦の際に移動するレンズ群は実施例1のものと同様である。
実施例2のズームレンズの断面図を図3に示す。実施例2のズームレンズは、物体側から順に、第1レンズ群G1と、第2レンズ群G2と、第3レンズ群G3と、開口絞りStと、第4レンズ群G4とからなる。第1レンズ群G1は、物体側から順に、3枚のレンズからなる第1レンズ群前群G1aと、2枚のレンズからなる第1レンズ群中群G1bと、3枚のレンズからなる第1レンズ群後群G1cとからなる。各レンズ群の屈折力の符号、変倍の際に移動するレンズ群、および合焦の際に移動するレンズ群は実施例1のものと同様である。
実施例2のズームレンズの基本レンズデータを表4に、諸元と可変面間隔の値を表5に、非球面係数を表6に、無限遠物体に合焦した状態において各収差図を図11に示す。
[実施例3]
実施例3のズームレンズの断面図を図4に示す。実施例3のズームレンズは、物体側から順に、第1レンズ群G1と、第2レンズ群G2と、第3レンズ群G3と、開口絞りStと、第4レンズ群G4とからなる。第1レンズ群G1は、物体側から順に、3枚のレンズからなる第1レンズ群前群G1aと、2枚のレンズからなる第1レンズ群中群G1bと、3枚のレンズからなる第1レンズ群後群G1cとからなる。各レンズ群の屈折力の符号、変倍の際に移動するレンズ群、および合焦の際に移動するレンズ群は実施例1のものと同様である。
実施例3のズームレンズの断面図を図4に示す。実施例3のズームレンズは、物体側から順に、第1レンズ群G1と、第2レンズ群G2と、第3レンズ群G3と、開口絞りStと、第4レンズ群G4とからなる。第1レンズ群G1は、物体側から順に、3枚のレンズからなる第1レンズ群前群G1aと、2枚のレンズからなる第1レンズ群中群G1bと、3枚のレンズからなる第1レンズ群後群G1cとからなる。各レンズ群の屈折力の符号、変倍の際に移動するレンズ群、および合焦の際に移動するレンズ群は実施例1のものと同様である。
実施例3のズームレンズの基本レンズデータを表7に、諸元と可変面間隔の値を表8に、非球面係数を表9に、無限遠物体に合焦した状態において各収差図を図12に示す。
[実施例4]
実施例4のズームレンズの断面図を図5に示す。実施例4のズームレンズは、物体側から順に、第1レンズ群G1と、第2レンズ群G2と、第3レンズ群G3と、開口絞りStと、第4レンズ群G4とからなる。第1レンズ群G1は、物体側から順に、3枚のレンズからなる第1レンズ群前群G1aと、1枚のレンズからなる第1レンズ群中群G1bと、3枚のレンズからなる第1レンズ群後群G1cとからなる。各レンズ群の屈折力の符号、変倍の際に移動するレンズ群、および合焦の際に移動するレンズ群は実施例1のものと同様である。
実施例4のズームレンズの断面図を図5に示す。実施例4のズームレンズは、物体側から順に、第1レンズ群G1と、第2レンズ群G2と、第3レンズ群G3と、開口絞りStと、第4レンズ群G4とからなる。第1レンズ群G1は、物体側から順に、3枚のレンズからなる第1レンズ群前群G1aと、1枚のレンズからなる第1レンズ群中群G1bと、3枚のレンズからなる第1レンズ群後群G1cとからなる。各レンズ群の屈折力の符号、変倍の際に移動するレンズ群、および合焦の際に移動するレンズ群は実施例1のものと同様である。
実施例4のズームレンズの基本レンズデータを表10に、諸元と可変面間隔の値を表11に、非球面係数を表12に、無限遠物体に合焦した状態において各収差図を図13に示す。
[実施例5]
実施例5のズームレンズの断面図を図6に示す。実施例5のズームレンズは、物体側から順に、第1レンズ群G1と、第2レンズ群G2と、第3レンズ群G3と、第4レンズ群G4と、開口絞りStと、第5レンズ群G5とからなる。これら5つのレンズ群は変倍の際に隣り合う群との光軸方向の間隔が変化する。第2レンズ群G2は正の屈折力を有し、第3レンズ群G3は負の屈折力を有し、第4レンズ群G4は負の屈折力を有する。第2レンズ群G2~第4レンズ群G4の3つのレンズ群はそれぞれ移動レンズ群である。第1レンズ群G1は、物体側から順に、3枚のレンズからなる第1レンズ群前群G1aと、2枚のレンズからなる第1レンズ群中群G1bと、3枚のレンズからなる第1レンズ群後群G1cとからなる。第1レンズ群G1を構成する上記3つのレンズ群の屈折力の符号、および合焦の際に移動するレンズ群は実施例1のものと同様である。
実施例5のズームレンズの断面図を図6に示す。実施例5のズームレンズは、物体側から順に、第1レンズ群G1と、第2レンズ群G2と、第3レンズ群G3と、第4レンズ群G4と、開口絞りStと、第5レンズ群G5とからなる。これら5つのレンズ群は変倍の際に隣り合う群との光軸方向の間隔が変化する。第2レンズ群G2は正の屈折力を有し、第3レンズ群G3は負の屈折力を有し、第4レンズ群G4は負の屈折力を有する。第2レンズ群G2~第4レンズ群G4の3つのレンズ群はそれぞれ移動レンズ群である。第1レンズ群G1は、物体側から順に、3枚のレンズからなる第1レンズ群前群G1aと、2枚のレンズからなる第1レンズ群中群G1bと、3枚のレンズからなる第1レンズ群後群G1cとからなる。第1レンズ群G1を構成する上記3つのレンズ群の屈折力の符号、および合焦の際に移動するレンズ群は実施例1のものと同様である。
実施例5のズームレンズの基本レンズデータを表13に、諸元と可変面間隔の値を表14に、無限遠物体に合焦した状態において各収差図を図14に示す。
[実施例6]
実施例6のズームレンズの断面図を図7に示す。実施例6のズームレンズは、物体側から順に、第1レンズ群G1と、第2レンズ群G2と、第3レンズ群G3と、第4レンズ群G4と、開口絞りStと、第5レンズ群G5とからなる。第1レンズ群G1は、物体側から順に、3枚のレンズからなる第1レンズ群前群G1aと、2枚のレンズからなる第1レンズ群中群G1bと、3枚のレンズからなる第1レンズ群後群G1cとからなる。各レンズ群の屈折力の符号、変倍の際に移動するレンズ群、および合焦の際に移動するレンズ群は実施例5のものと同様である。
実施例6のズームレンズの断面図を図7に示す。実施例6のズームレンズは、物体側から順に、第1レンズ群G1と、第2レンズ群G2と、第3レンズ群G3と、第4レンズ群G4と、開口絞りStと、第5レンズ群G5とからなる。第1レンズ群G1は、物体側から順に、3枚のレンズからなる第1レンズ群前群G1aと、2枚のレンズからなる第1レンズ群中群G1bと、3枚のレンズからなる第1レンズ群後群G1cとからなる。各レンズ群の屈折力の符号、変倍の際に移動するレンズ群、および合焦の際に移動するレンズ群は実施例5のものと同様である。
実施例6のズームレンズの基本レンズデータを表15に、諸元と可変面間隔の値を表16に、無限遠物体に合焦した状態において各収差図を図15に示す。
[実施例7]
実施例7のズームレンズの断面図を図8に示す。実施例7のズームレンズは、物体側から順に、第1レンズ群G1と、第2レンズ群G2と、第3レンズ群G3と、第4レンズ群G4と、開口絞りStと、第5レンズ群G5とからなる。これら5つのレンズ群は変倍の際に隣り合う群との光軸方向の間隔が変化する。第2レンズ群G2は負の屈折力を有し、第3レンズ群G3は正の屈折力を有し、第4レンズ群G4は負の屈折力を有する。第2レンズ群G2~第4レンズ群G4の3つのレンズ群はそれぞれ移動レンズ群である。第1レンズ群G1は、物体側から順に、3枚のレンズからなる第1レンズ群前群G1aと、2枚のレンズからなる第1レンズ群中群G1bと、3枚のレンズからなる第1レンズ群後群G1cとからなる。第1レンズ群G1を構成する上記3つのレンズ群の屈折力の符号、および合焦の際に移動するレンズ群は実施例1のものと同様である。
実施例7のズームレンズの断面図を図8に示す。実施例7のズームレンズは、物体側から順に、第1レンズ群G1と、第2レンズ群G2と、第3レンズ群G3と、第4レンズ群G4と、開口絞りStと、第5レンズ群G5とからなる。これら5つのレンズ群は変倍の際に隣り合う群との光軸方向の間隔が変化する。第2レンズ群G2は負の屈折力を有し、第3レンズ群G3は正の屈折力を有し、第4レンズ群G4は負の屈折力を有する。第2レンズ群G2~第4レンズ群G4の3つのレンズ群はそれぞれ移動レンズ群である。第1レンズ群G1は、物体側から順に、3枚のレンズからなる第1レンズ群前群G1aと、2枚のレンズからなる第1レンズ群中群G1bと、3枚のレンズからなる第1レンズ群後群G1cとからなる。第1レンズ群G1を構成する上記3つのレンズ群の屈折力の符号、および合焦の際に移動するレンズ群は実施例1のものと同様である。
実施例7のズームレンズの基本レンズデータを表17に、諸元と可変面間隔の値を表18に、非球面係数を表19に、無限遠物体に合焦した状態において各収差図を図16に示す。
[実施例8]
実施例8のズームレンズの断面図を図9に示す。実施例8のズームレンズは、物体側から順に、第1レンズ群G1と、第2レンズ群G2と、第3レンズ群G3と、開口絞りStと、第4レンズ群G4とからなる。第1レンズ群G1は、物体側から順に、1枚の負レンズと、5枚の負レンズとからなる。合焦の際に、第1レンズ群G1の物体側から1~3番目のレンズは像面Simに対して固定されており、第1レンズ群G1の物体側から4~6番目のレンズは光軸方向に移動する。各レンズ群の屈折力の符号、および変倍の際に移動するレンズ群は実施例1のものと同様である。
実施例8のズームレンズの断面図を図9に示す。実施例8のズームレンズは、物体側から順に、第1レンズ群G1と、第2レンズ群G2と、第3レンズ群G3と、開口絞りStと、第4レンズ群G4とからなる。第1レンズ群G1は、物体側から順に、1枚の負レンズと、5枚の負レンズとからなる。合焦の際に、第1レンズ群G1の物体側から1~3番目のレンズは像面Simに対して固定されており、第1レンズ群G1の物体側から4~6番目のレンズは光軸方向に移動する。各レンズ群の屈折力の符号、および変倍の際に移動するレンズ群は実施例1のものと同様である。
実施例8のズームレンズの基本レンズデータを表20に、諸元と可変面間隔の値を表21に、無限遠物体に合焦した状態において各収差図を図17に示す。
表22に実施例1~8のズームレンズの条件式(1)~(10)の対応値を示す。表22に示す値はd線に関するものである。
以上のデータからわかるように、実施例1~8のズームレンズは、第1レンズ群G1のレンズ枚数が6~8枚と比較的少ない枚数に抑えられているため小型に構成可能であり、ズーム比が5.79~17.3の範囲にあり高ズーム比を確保しており、色収差を含む諸収差が良好に補正されて高い光学性能を実現している。
次に、本発明の実施形態に係る撮像装置について説明する。図18に、本発明の実施形態の撮像装置の一例として、本発明の実施形態に係るズームレンズ1を用いた撮像装置10の概略構成図を示す。撮像装置10としては、例えば、映画撮影用カメラ、放送用カメラ、デジタルカメラ、ビデオカメラ、または監視用カメラ等を挙げることができる。
撮像装置10は、ズームレンズ1と、ズームレンズ1の像側に配置されたフィルタ2と、フィルタ2の像側に配置された撮像素子3とを備えている。なお、図18では、ズームレンズ1が備える第1レンズ群前群G1a、第1レンズ群中群G1b、第1レンズ群後群G1c、および第2レンズ群G2~第4レンズ群G4を概略的に図示している。撮像素子3はズームレンズ1により形成される光学像を電気信号に変換するものであり、例えば、CCD(Charge Coupled Device)またはCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)等を用いることができる。撮像素子3は、その撮像面がズームレンズ1の像面に一致するように配置される。
撮像装置10はまた、撮像素子3からの出力信号を演算処理する信号処理部5と、信号処理部5により形成された像を表示する表示部6と、ズームレンズ1の変倍を制御するズーム制御部7と、ズームレンズ1の合焦を制御するフォーカス制御部8とを備えている。なお、図18では1つの撮像素子3のみ図示しているが、本発明の撮像装置はこれに限定されず、3つの撮像素子を有するいわゆる3板方式の撮像装置であってもよい。
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、各レンズの曲率半径、面間隔、屈折率、アッベ数、および非球面係数等は、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。
1 ズームレンズ
2 フィルタ
3 撮像素子
5 信号処理部
6 表示部
7 ズーム制御部
8 フォーカス制御部
10 撮像装置
G1 第1レンズ群
G1a 第1レンズ群前群
G1b 第1レンズ群中群
G1c 第1レンズ群後群
G2 第2レンズ群
G3 第3レンズ群
G4 第4レンズ群
G5 第5レンズ群
Ge 最終レンズ群
L11~L18、L21~L24、L31~L32、L41~L49 レンズ
PP 光学部材
Sim 像面
St 開口絞り
ma、ta、wa 軸上光束
mb、tb、wb 最大画角の光束
Z 光軸
2 フィルタ
3 撮像素子
5 信号処理部
6 表示部
7 ズーム制御部
8 フォーカス制御部
10 撮像装置
G1 第1レンズ群
G1a 第1レンズ群前群
G1b 第1レンズ群中群
G1c 第1レンズ群後群
G2 第2レンズ群
G3 第3レンズ群
G4 第4レンズ群
G5 第5レンズ群
Ge 最終レンズ群
L11~L18、L21~L24、L31~L32、L41~L49 レンズ
PP 光学部材
Sim 像面
St 開口絞り
ma、ta、wa 軸上光束
mb、tb、wb 最大画角の光束
Z 光軸
Claims (20)
- 物体側から順に、変倍の際に像面に対して固定されている正の屈折力を有する第1レンズ群と、変倍の際に隣り合う群との光軸方向の間隔を変化させて移動する複数の移動レンズ群と、変倍の際に像面に対して固定されている正の屈折力を有する最終レンズ群と、を備え、
前記複数の移動レンズ群において、少なくとも1つの移動レンズ群は負の屈折力を有し、
前記第1レンズ群は、最も像側に配置された正レンズである像側正レンズと、該像側正レンズより物体側に配置された1枚以上の正レンズとを有し、
下記条件式(1)~(5)全てを満足することを特徴とするズームレンズ。
0.25<f1/fz<0.7 (1)
55<νz<68 (2)
15<νmx-νz<50 (3)
2.395<Nz+0.012×νz (4)
0.634<θgFz+0.001625×νz<0.647 (5)
ただし、
f1:前記第1レンズ群の焦点距離
fz:前記像側正レンズの焦点距離
νz:前記像側正レンズのd線基準のアッベ数
νmx:前記像側正レンズより物体側に配置された正レンズの中でd線基準のアッベ数が最大値となる正レンズの前記アッベ数
Nz:前記像側正レンズのd線に関する屈折率
θgFz:前記像側正レンズのg線とF線間の部分分散比 - 下記条件式(6)を満足する請求項1記載のズームレンズ。
1.2<ft/f1<2.8 (6)
ただし、
ft:望遠端での全系の焦点距離 - 下記条件式(7)を満足する請求項1または2記載のズームレンズ。
0.1<fw/f1<0.4 (7)
ただし、
fw:広角端での全系の焦点距離 - 前記第1レンズ群内の1枚以上のレンズを光軸方向に移動させることにより合焦が行われる請求項1から3のいずれか1項記載のズームレンズ。
- 前記複数の移動レンズ群において、最も像側の移動レンズ群は負の屈折力を有する請求項1から4のいずれか1項記載のズームレンズ。
- 前記第1レンズ群は、物体側から順に、合焦の際に像面に対して固定されている負の屈折力を有する第1レンズ群前群と、合焦の際に光軸方向に移動する正の屈折力を有する第1レンズ群中群と、合焦の際に該第1レンズ群中群との光軸方向の間隔が変化する正の屈折力を有する第1レンズ群後群と、を備える請求項1から5のいずれか1項記載のズームレンズ。
- 下記条件式(8)を満足する請求項6記載のズームレンズ。
0.5<f1c/fz<0.7 (8)
ただし、
f1c:前記第1レンズ群後群の焦点距離 - 前記第1レンズ群前群は、下記条件式(9)および(10)を満足する負レンズを少なくとも1枚有する請求項6または7記載のズームレンズ。
55<νn (9)
0.635<θgFn+0.001625×νn<0.675 (10)
ただし、
νn:前記第1レンズ群前群の前記負レンズのd線基準のアッベ数
θgFn:前記第1レンズ群前群の前記負レンズのg線とF線間の部分分散比 - 前記第1レンズ群後群は、物体側から順に連続して、負レンズおよび正レンズが物体側から順に接合された接合レンズと、正レンズとを有する請求項6から8のいずれか1項記載のズームレンズ。
- 前記第1レンズ群後群は、合焦の際に像面に対して固定されている請求項6から9のいずれか1項記載のズームレンズ。
- 下記条件式(1-1)を満足する請求項1から10のいずれか1項記載のズームレンズ。
0.35<f1/fz<0.65 (1-1) - 下記条件式(2-1)を満足する請求項1から11のいずれか1項記載のズームレンズ。
56<νz<65 (2-1) - 下記条件式(3-1)を満足する請求項1から12のいずれか1項記載のズームレンズ。
30<νmx-νz<45 (3-1) - 下記条件式(6-1)を満足する請求項1から13のいずれか1項記載のズームレンズ。
1.5<ft/f1<2.5 (6-1)
ただし、
ft:望遠端での全系の焦点距離 - 下記条件式(7-1)を満足する請求項1から14のいずれか1項記載のズームレンズ。
0.11<fw/f1<0.35 (7-1)
ただし、
fw:広角端での全系の焦点距離 - 下記条件式(8-1)を満足する請求項6から10のいずれか1項記載のズームレンズ。
0.55<f1c/fz<0.68 (8-1)
ただし、
f1c:前記第1レンズ群後群の焦点距離 - 前記複数の移動レンズ群は、負の屈折力を有するレンズ群と、負の屈折力を有するレンズ群と、を備える請求項1から16のいずれか1項記載のズームレンズ。
- 前記複数の移動レンズ群は、物体側から順に、正の屈折力を有するレンズ群と、負の屈折力を有するレンズ群と、負の屈折力を有するレンズ群と、を備える請求項1から16のいずれか1項記載のズームレンズ。
- 前記複数の移動レンズ群は、物体側から順に、負の屈折力を有するレンズ群と、正の屈折力を有するレンズ群と、負の屈折力を有するレンズ群と、を備える請求項1から16のいずれか1項記載のズームレンズ。
- 請求項1から19のいずれか1項記載のズームレンズを備えた撮像装置。
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