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JP6004820B2 - ズ−ムレンズ及びそれを有する撮像装置 - Google Patents
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JP6004820B2 - ズ−ムレンズ及びそれを有する撮像装置 - Google Patents

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Description

本発明はズ−ムレンズに関するものであり、例えばデジタルスチルカメラ、ビデオカメラ、監視カメラ、放送用カメラ、銀塩フィルム用カメラ等の撮像装置に用いる撮影レンズとして好適なものである。
近年、固体撮像素子を用いたデジタルスチルカメラ、ビデオカメラ、監視用カメラ等の撮像装置は、高機能化され、又装置全体が小型化されている。そしてそれに用いる撮影光学系として広画角かつ高ズ−ム比で、しかも全ズーム範囲にわたり高い光学性能を有したズ−ムレンズであること等が要求されている。
これらの要求を満足するズ−ムレンズの1つとして、物体側より像側へ順に、正、負、正、負、正の屈折力の第1レンズ群乃至第5レンズ群よりなる5群ズームレンズが知られている(特許文献1、2)。特許文献1、2では各レンズ群を移動させてズーミングを行い、高ズーム比で全ズーム範囲にわたり高い光学性能を有したズームレンズを開示している。
特開2010−276655号公報 特開2011−81113号公報
前述した屈折力配置の5群ズームレンズは全系の小型化を図りつつ、高ズーム比化を図りつつ高い光学性能を得ることが比較的容易である。しかしながら望遠端での焦点距離を長くしつつ、更に高ズーム比化を図ろうとすると望遠側のズーム領域において球面収差、非点収差、そして色収差等の諸収差が増大してきて、高い光学性能を維持するのが難しくなってくる。また全系の小型化を図るために各レンズ群の屈折力を強めると望遠端において軸上色収差、倍率色収差及びコマ収差等が多く発生し、これらの諸収差の補正が困難となる。
前述した5群ズームレンズにおいて、高ズーム比化を図りつつ全ズーム範囲にわたり高い光学性能を得るには各レンズ群の屈折力や各レンズ群のズーミングに伴う移動条件等を適切に設定することが重要となる。例えば、第2、第4レンズ群のズーミングの際の移動条件や第2レンズ群の結像倍率等を適切に設定することが重要となる。これらの要素を適切に設定しないと全系の小型化を図り、かつ高ズーム比で、全ズーム範囲で高い光学性能を得るのが大変困難になってくる。
本発明は、高ズーム比で全ズーム範囲にわたり高い光学性能が容易に得られる全系が小型のズームレンズ及びそれを有する撮像装置の提供を目的とする。
本発明のズームレンズは、物体側より像側へ順に配置された、正の屈折力の第1レンズ群、負の屈折力の第2レンズ群、正の屈折力の第3レンズ群、負の屈折力の第4レンズ群、正の屈折力の第5レンズ群からなり、
前記第1レンズ群は、物体側から像側へ順に配置された、負レンズ、正レンズ、正レンズからなり、
前記第2レンズ群は、物体側から像側へ順に配置された、負レンズ、負レンズ、正レンズからなり、
広角端から望遠端へのズ−ミングに際して、前記第1レンズ群と前記第2レンズ群の間隔が増大し、前記第2レンズ群と前記第3レンズ群の間隔が減少し、前記第3レンズ群と前記第4レンズ群の間隔が増大し、前記第4レンズ群と前記第5レンズ群の間隔が増大するように各レンズ群が移動するズームレンズであって、
広角端から望遠端へのズーミングにおける前記第2レンズ群と前記第4レンズ群の移動量を各々M2、M4、広角端と望遠端における前記第2レンズ群の横倍率を各々β2w、β2t、広角端と望遠端における全系の焦点距離を各々fw、ft、前記第1レンズ群の焦点距離をf1、前記第2レンズ群の焦点距離をf2とするとき、
−16.0<M2/M4<−1.8
0.2<(β2t/β2w)/(ft/fw)<0.5
8.100≦f1/|f2|<10.0
なる条件式を満足することを特徴としている。
この他、本発明のズームレンズは、物体側より像側へ順に配置された、正の屈折力の第1レンズ群、負の屈折力の第2レンズ群、正の屈折力の第3レンズ群、負の屈折力の第4レンズ群、正の屈折力の第5レンズ群からなり、広角端から望遠端へのズ−ミングに際して、前記第1レンズ群と前記第2レンズ群の間隔が増大し、前記第2レンズ群と前記第3レンズ群の間隔が減少し、前記第3レンズ群と前記第4レンズ群の間隔が増大し、前記第4レンズ群と前記第5レンズ群の間隔が増大するように各レンズ群が移動するズームレンズであって、
前記第1レンズ群は、物体側から像側へ順に配置された、負レンズ、正レンズ、正レンズからなり、
前記第2レンズ群は、物体側から像側へ順に配置された、負レンズ、負レンズ、正レンズからなり、
前記第3レンズ群は、物体側から像側へ順に配置された、正レンズ、負レンズ、負レンズ、正レンズからなり、
前記第4レンズ群は両凹形状の負レンズからなり、
前記第5レンズ群は正レンズと負レンズを接合した接合レンズからなり、
広角端から望遠端へのズーミングにおける前記第2レンズ群と前記第4レンズ群の移動量を各々M2、M4、広角端と望遠端における前記第2レンズ群の横倍率を各々β2w、β2t、広角端と望遠端における全系の焦点距離を各々fw、ftとするとき、
−16.0<M2/M4<−1.8
0.2<(β2t/β2w)/(ft/fw)<0.5
なる条件式を満足することを特徴としている。
本発明によれば、高ズーム比で全ズーム範囲にわたり高い光学性能が容易に得られる全系が小型のズームレンズが得られる。
実施例1のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図 (A)、(B)、(C) 実施例1のズームレンズの広角端、中間のズーム位置、望遠端における諸収差図 実施例2のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図 (A)、(B)、(C) 実施例2のズームレンズの広角端、中間のズーム位置、望遠端における諸収差図 実施例3のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図 (A)、(B)、(C) 実施例3のズームレンズの広角端、中間のズーム位置、望遠端における諸収差図 実施例4のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図 (A)、(B)、(C) 実施例4のズームレンズの広角端、中間のズーム位置、望遠端における諸収差図 実施例5のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図 (A)、(B)、(C) 実施例5のズームレンズの広角端、中間のズーム位置、望遠端における諸収差図 実施例6のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図 (A)、(B)、(C) 実施例6のズームレンズの広角端、中間のズーム位置、望遠端における諸収差図 実施例7のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図 (A)、(B)、(C) 実施例7のズームレンズの広角端、中間のズーム位置、望遠端における諸収差図 (A)、(B) 実施例1のズームレンズの広角端、望遠端における横収差図 (A)、(B) 実施例1のズームレンズの広角端、望遠端における0.3°防振時の横収差図 撮像装置の一例としての要部概略図
以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。本発明のズームレンズは、物体側より像側へ順に配置された、正の屈折力の第1レンズ群、負の屈折力の第2レンズ群、正の屈折力の第3レンズ群、負の屈折力の第4レンズ群、正の屈折力の第5レンズ群を有している。第1レンズ群の物体側又は第5レンズ群の像側の少なくとも一方に屈折力のあるレンズ群が配置されている場合もある。
第1レンズ群は物体側から像側へ順に配置された、負レンズ、正レンズ、正レンズからなる。第2レンズ群は物体側から像側へ順に配置された、負レンズ、負レンズ、正レンズからなる。広角端から望遠端へのズーミングに際し、第1レンズ群と第2レンズ群の間隔が増大し、第2レンズ群と第3レンズ群の間隔が減少する。更に第3レンズ群と第4レンズ群の間隔が増大し、第4レンズ群と第5レンズ群の間隔が増大するように、各レンズ群が移動する。第5レンズ群を光軸上移動させてフォーカシングをするリアーフォーカス式を採用している。
図1は本発明での実施例1のズームレンズの広角端(短焦点距離端)におけるレンズ断面図、図2(A)、(B)、(C)はそれぞれ実施例1のズームレンズの広角端、中間のズーム位置、望遠端(長焦点距離端)における収差図である。図3は本発明での実施例2のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図、図4(A)、(B)、(C)はそれぞれ実施例2のズームレンズの広角端、中間のズーム位置、望遠端における収差図である。
図5は本発明での実施例3のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図、図6(A)、(B)、(C)はそれぞれ実施例3のズームレンズの広角端、中間のズーム位置、望遠端における収差図である。図7は本発明での実施例4のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図、図8(A)、(B)、(C)はそれぞれ実施例4のズームレンズの広角端、中間のズーム位置、望遠端における収差図である。
図9は本発明での実施例5のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図、図10(A)、(B)、(C)はそれぞれ実施例5のズームレンズの広角端、中間のズーム位置、望遠端における収差図である。図11は本発明での実施例6のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図、図12(A)、(B)、(C)はそれぞれ実施例6のズームレンズの広角端、中間のズーム位置、望遠端における収差図である。
図13は本発明での実施例7のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図、図14(A)、(B)、(C)はそれぞれ実施例7のズームレンズの広角端、中間のズーム位置、望遠端における収差図である。図15(A)、(B)は本発明の実施例1のズームレンズの広角端、望遠端における標準状態の横収差図である。図16(A)、(B)は実施例1のズームレンズの広角端、望遠端における第3レンズ群全体で像ぶれを0.3°防振時の横収差図である。図17は本発明の撮像装置の要部概略図である。
各実施例のズームレンズは、ビデオカメラ、デジタルカメラ、監視用カメラ、TVカメラ等の撮像装置に用いられる撮像光学系である。レンズ断面図において、左方が被写体側(物体側)(前方)で、右方が像側(後方)である。レンズ断面図において、L1は正の屈折力(光学的パワー=焦点距離の逆数)の第1レンズ群、L2は負の屈折力の第2レンズ群、L3は正の屈折力の第3レンズ群、L4は負の屈折力の第4レンズ群、L5は正の屈折力の第5レンズ群である。
各実施例のレンズ断面図において、SPは解放Fナンバーの光束を決定する開口絞りであり、第3レンズ群L3の物体側に位置している。FCはフレアーカット絞りである。Gは光学フィルター、フェースプレート等に相当する光学ブロックである。IPは像面であり、ビデオカメラやデジタルカメラの撮影光学系として使用する際にはCCDセンサやCMOSセンサ等の固体撮像素子(光電変換素子)の撮像面に相当し、銀塩フィルム用カメラの撮像光学系として使用する際にはフィルム面に相当する。
収差図において、FnoはFナンバー、ωは半画角(度)である。球面収差においてはd線(実線)およびg線(点線)を表示し、非点収差においてはd線におけるメリジオナル像面ΔM、サジタル像面ΔSを表示し、歪曲収差においてはd線を表示し、倍率色収差においてはd線に対するg線の収差を表示している。横収差においてはd線を表示しており、横軸は瞳径を示す。
レンズ断面図において矢印は広角端から望遠端へのズーミングに際しての各レンズ群と開口絞りの移動軌跡と無限遠物体から近距離物体へのフォーカシングをするときの移動方向を示している。尚、以下の各実施例において広角端と望遠端は変倍レンズ群が機構上光軸上移動可能な範囲の両端に位置したときのズーム位置をいう。
各実施例では、広角端から望遠端へのズ−ミングに際して矢印のように、第1レンズ群L1は物体側に凹状の軌跡で移動する。第2レンズ群L2は像側に移動することによって変倍を行う。第3レンズ群L3は物体側に移動することによって変倍を行う。また、第4レンズ群L4は物体側に移動することによって変倍を行う。また、第5レンズ群L5は物体側に移動することで変倍に伴う像面変動を補正する。
レンズ断面図では像面IPが不動のときの各レンズ群の動きを示すが広角端および望遠端における像面に対する相対的移動量であっても良い。また像面IPを移動させても良い。また、第5レンズ群L5を光軸上移動させてフォーカシングを行うリアフォーカス式を採用している。第5レンズ群L5に関する実線の曲線5aと点線の曲線5bは、各々無限遠物体と近距離物体にフォーカスしているときの変倍に伴う像面変動を補正するための移動軌跡である。また望遠端において無限遠物体から近距離物体へフォーカスを行う場合には、矢印5cに示すように第5レンズ群L5を前方に繰り出すことで行っている。
各実施例では以上のように構成することによって、全ズ−ム範囲にわたり高い光学性能が得られる小型のズ−ムレンズを得ている。また高ズ−ム比化を図りつつ、望遠端における倍率色収差およびコマ収差を良好に補正している。また、広角端から望遠端へのズ−ミングに際し、第1レンズ群L1と第2レンズ群L2の間隔が増大し、第2レンズ群L2と第3レンズ群L3の間隔が減少し、第3レンズ群L3と第4レンズ群L4の間隔が増大している。更に第4レンズ群L4と第5レンズ群L5の間隔は増大するようにしている。これにより広角端におけるレンズ全長を抑制している。更に前玉有効径を小型化している。
尚、撮影時には、第3レンズ群L3の全体若しくは一部又は第4レンズ群L4の全部を光軸に対して垂直方向の成分を持つように移動させる事によってズームレンズが振動したときの撮影画像のブレを補正しも良い。即ち防振を行っても良い。
開口絞りSPはズーミングに際してレンズ群と異なる軌跡で移動している。開口絞りSPをズーミングに際して移動させるときは広角端からズーム中間までは像側へ凸状の軌跡で移動し、ズーム中間から望遠端までは物体側に凸状の軌跡で移動するのが良い。この様に移動させることで第2レンズ群L2と第2レンズ群L3間の空間を有効利用することができて、レンズ全長の短縮と前玉有効径の小型化が容易になる。
各実施例において、広角端から望遠端へのズーミングにおける第2レンズ群L2と第4レンズ群L4の移動量を各々M2、M4とする。広角端と望遠端における第2レンズ群L2の横倍率を各々β2w、β2tとする。広角端と望遠端における全系の焦点距離を各々fw、ftとする。このとき、
−16.0<M2/M4<−1.8 ・・・(1)
0.2<(β2t/β2w)/(ft/fw)<0.5 ・・・(2)
なる条件式を満足している。ここでレンズ群の移動量は広角端から望遠端へのズーミングに際し像面に対して増大する方向へ、即ち物体側へ移動するときに正符号をとる。
条件式(1)は広角端から望遠端へのズーミングに際しての第2レンズ群L2と第4レンズ群L4の移動量の比を規定している。条件式(1)の上限値を超えて第2レンズ群L2の移動量の絶対値が小さくなると、広角端から望遠端へのズーミングに際し、第3レンズ群L3と第2レンズ群L2の間隔変化量が減少しすぎてしまう。そのため、高ズーム比化を達成するには、第2レンズ群L2の屈折力を強くする必要がある。
そうすると、広角端において非点収差が増大し、この非点収差の補正が困難になる。もしくは、第4レンズ群の移動量の絶対値が大きくなり、第3レンズ群L3と第4レンズ群L4の間隔変化量が増大しすぎてしまい、望遠端におけるレンズ全長の増大を抑制しつつ高ズーム比化することが困難となる。
また、下限値を超えて、第2レンズ群L2の移動量の絶対値が大きくなると、第3レンズ群L3と第2レンズ群L2の間隔変化量が増大しすぎてしまい、広角端において第2レンズ群L2と第3レンズ群L3の間隔が広がる。そうすると、前玉有効径の増大を抑制しつつ高ズーム比化することが困難となる。もしくは、第4レンズ群L4の移動量の絶対値が小さくなり、第3レンズ群L3と第4レンズ群L4の間隔変化量が減少しすぎてしまい、第5レンズ群L5との干渉を回避することが困難となる。
条件式(2)は広角端から望遠端へのズ−ミングに際しての第2レンズ群L2の変倍比と広角端と望遠端における全系の焦点距離の比を規定している。条件式(2)の上限値を超えると、第2レンズ群L2の変倍比が大きくなりすぎてしまい、望遠端において倍率色収差、軸上色収差、球面収差等が増大し、これらの諸収差の補正が困難となる。また、下限値を超えて、第2レンズ群L2の変倍比が小さくなりすぎると、高ズーム比を得るために他のレンズ群の変倍負担が大きくなりすぎてしまい、ズーム全域においてコマ収差および像面湾曲が増大し、これらの諸収差の補正が困難となる。
以上のように本実施例では第2レンズ群L2に対する第4レンズ群L4の相対的移動量と、第2レンズ群L2の変倍比と広角端と望遠端における全系の焦点距離の比を適切に設定している。これにより特に望遠端のレンズ全長を抑制しつつズーム比化を容易にしている。
本発明のズ−ムレンズにおいて、更に高ズ−ム比及び小型化を維持しつつ、高い光学性能を得るには、以下の条件式のうち1以上を満足することが望ましい。広角端から望遠端へのズーミングにおける第1レンズ群L1の移動量をM1とする。第1レンズ群L1と第2レンズ群L2と第4レンズ群L4の焦点距離を各々f1、f2、f4とする。広角端と望遠端における第2レンズ群L2の像面に対する光軸方向の位置敏感度を各々es2w、es2tとする。広角端と望遠端における第4レンズ群L4の像面に対する光軸方向の位置敏感度を各々es4w、es4tとする。
位置敏感度の定義は次のとおりである。無限遠物体に合焦しているときの第iレンズ群の光軸方向の成分の移動量(像側への移動量を正とする)をΔL、このときの像面での結像位置の移動量(像側への移動量を正とする)をΔIとする。このとき、第iレンズ群の位置敏感度ESiはESi=ΔI/ΔLとする。このとき次の条件式のうち1以上を満足するのが良い。
−1.1<M2/M1<−0.4 ・・・(3)
−4.7<f1/f4<−2.6 ・・・(4)
−15.8<(es2t/es2w)/(es4t/es4w)<−4.5・・・(5)
8.100≦f1/|f2|<10.0 ・・・(6)
0.3<f2/f4<0.6 ・・・(7)
次に前述の各条件式の技術的意味について説明する。
条件式(3)は広角端から望遠端へのズーミングに際しての第2レンズ群L2と第1レンズ群L1の移動量の比を規定している。条件式(3)の上限値を超えて第2レンズ群L2の移動量の絶対値が小さくなると、広角端から望遠端へのズーミングに際し、第3レンズ群L3と第2レンズ群L2の間隔変化量が減少しすぎてしまう。この結果、像面湾曲が増大し、像面湾曲の補正が困難となる。
もしくは第1レンズ群L1の移動量の絶対値が大きくなり、第2レンズ群L2と第1レンズ群L1の間隔変化量が増大しすぎてしまい、望遠端におけるレンズ全長の増大を抑制しつつ高ズーム比化することが困難となる。また、下限値を超えて第2レンズ群L2の移動量の絶対値が大きくなると、第3レンズ群L3と第2レンズ群L2の間隔変化量が増大しすぎてしまい、前玉有効径を抑制しつつ、高ズーム比化を図ることが困難となる。もしくは第1レンズ群L1の移動量の絶対値が小さくなり、第2レンズ群L2と第1レンズ群L1の間隔変化量が減少しすぎてしまう。
その結果、高ズーム比化を図るには、第1レンズ群L1の屈折力を強くする必要がある。そうすると、望遠端において軸上色収差および倍率色収差が増大し、これらの諸収差の補正が困難となる。そして、高ズーム比化を図るには他のレンズ群と第3レンズ群L3の間隔変化量を増大させる必要があり、ズーム全域における諸収差の補正が困難となる。
条件式(4)は望遠端における第1レンズ群L1と第4レンズ群L2の焦点距離の比を規定する。条件式(4)の下限値を超えると第1レンズ群L1の焦点距離が大きくなりすぎてしまい、望遠端におけるレンズ全長が増大するのを抑制しつつ高ズーム比化することが困難となる。もしくは、第4レンズ群L4の焦点距離の絶対値が小さくなりすぎてしまい広角端においてコマ収差及び倍率色収差が増大し、これらの諸収差の補正が困難となる。
また、上限値を超えると、第1レンズ群L1の焦点距離が小さくなりすぎてしまい、望遠端において球面収差、倍率色収差、軸上色収差等が増大し、これらの諸収差の補正が困難となる。もしくは、第4レンズ群の焦点距離の絶対値が大きくなりすぎてしまい、第4レンズ群L4以降の変倍効果が小さくなることから、望遠端におけるレンズ全長が増大し、これを抑制しつつ高ズーム比化を図ることが困難となる。
条件式(5)は第2レンズ群L2と第4レンズ群L4の位置敏感度の比を規定する。条件式(5)の上限値を超えると、第2レンズ群L2の位置敏感度の比が小さくなりすぎてしまう。その結果、高ズーム比を得るためには他のレンズ群の屈折力を強めなければならず、この結果、広角端において像面湾曲及び球面収差が増大し、これらの諸収差の補正が困難となる。もしくは、第4レンズ群L4の位置敏感度の比が大きくなりすぎてしまう。その結果、第4レンズ群L4の横倍率が小さくなるため、広角端においてコマ収差及び倍率色収差が増大し、これらの諸収差の補正が困難となる。
また、下限値を超えると、第2レンズ群L2の位置敏感度の比が大きくなりすぎてしまう。その結果、変倍に伴う像面変動を補正する際の第5レンズ群L5の移動量が大きくなりすぎて、全系の小型化が困難となる。もしくは、第4レンズ群L4の位置敏感度の比が小さくなりすぎてしまう。そのため、第4レンズ群L4の横倍率が大きくなり、高ズーム比を得るためには他のレンズ群の移動量が大きくなり、レンズ全長が増大してくるので良くない。
条件式(6)は第1レンズ群L1と第2レンズ群L2の焦点距離の比を規定する。条件式(6)の上限値を超えると第1レンズ群L1の焦点距離が大きくなりすぎてしまい、望遠端におけるレンズ全長を抑制しつつ高ズーム比化を図ることが困難となる。もしくは第2レンズ群L2の焦点距離の絶対値が小さくなりすぎてしまいズ−ム全域において像面湾曲、倍率色収差、コマ収差等の諸収差が増大し、これらの諸収差の補正が困難となる。
また、下限値を超えると、第1レンズ群L1の焦点距離が小さくなりすぎてしまい、望遠端において球面収差、倍率色収差、コマ収差等の諸収差が増大し、これらの諸収差の補正が困難となる。もしくは、第2レンズ群L2の焦点距離の絶対値が大きくなりすぎてしまい、ズーム全域におけるレンズ全長の増大を抑制しつつ高ズーム比化することが困難となる。
条件式(7)は第2レンズ群L2と第4レンズ群L4の焦点距離の比を規定する。条件式(7)の上限値を超えると第2レンズ群L2の焦点距離の絶対値が大きくなりすぎてしまい望遠端におけるレンズ全長を抑制しつつ高ズーム比化を図ることが困難となる。もしくは第4レンズ群L4の焦点距離の絶対値が小さくなりすぎてしまい、広角端においてコマ収差及び倍率色収差等の諸収差が増大し、これらの諸収差の補正が困難となる。
また、下限値を超えると、第2レンズ群L2の焦点距離の絶対値が小さくなりすぎてしまい、ズ−ム全域において像面湾曲、倍率色収差、コマ収差等の諸収差が増大し、これらの諸収差の補正が困難となる。もしくは、第4レンズ群L4の焦点距離の絶対値が大きくなりすぎてしまい、望遠端におけるレンズ全長を抑制しつつ高ズーム比化することが困難となる。更に好ましくは、各条件式の数値範囲を次の如く設定するのが良い。
−14.9<M2/M4<−2.0 ・・・(1a)
0.22<(β2t/β2w)/(ft/fw)<0.45 ・・・(2a)
−1.00<M2/M1<−0.45 ・・・(3a)
−4.4<f1/f4<−2.8 ・・・(4a)
−14.7<(es2t/es2w)/(es4t/es4w)<−5.0‥(5a)
8.100≦f1/|f2|<9.3 ・・・(6a)
0.34<f2/f4<0.55 ・・・(7a)
更に好ましくは、各条件式(1a)〜(7a)の数値範囲を次の如く設定するのが良い。
−13.7<M2/M4<−2.2 ・・・(1b)
0.24<(β2t/β2w)/(ft/fw)<0.43 ・・・(2b)
−0.91<M2/M1<−0.50 ・・・(3b)
−4.0<f1/f4<−3.1 ・・・(4b)
−13.6<(es2t/es2w)(es4t/es4w)<−5.5‥(5b)
8.100≦f1/|f2|<8.5 ・・・(6b)
0.38<f2/f4<0.50 ・・・(7b)
以上のように各実施例によればズーム比20〜40と高ズーム比で望遠端のレンズ全長の増大を抑制しながらも、広角端から望遠端までの全ズーム範囲にわたり色収差や像面湾曲などを良好に補正し、高い光学性能のズームレンズが容易に得られる。広角端から望遠端へのズ−ミングに際して開口絞りSPは他のレンズ群と異なった軌跡で移動するのが良い。広角端に比べ望遠端でレンズ全長が長くなるように各レンズ群が移動してズ−ミングを行うのが良い。
実施例1では第3レンズ群L3全体で防振を行っている。このとき、図15(A)、(B)の防振を行わない基準状態の収差図に対して0.3度の防振を行ったときでも図16(A)、(B)の収差図でも良好に収差補正がなされている。
更に、各実施例のズ−ムレンズにおいて、諸収差のうち歪曲収差及び倍率色収差の補正を電気的な画像処理によって補正しても良い。更に、第3レンズ群に非球面を用いるのが良く、これによればズ−ム全域の球面収差を良好に補正することが容易になる。第3レンズ群L3は物体側から像側へ順に配置された、正レンズ、負レンズ、負レンズ、正レンズからなり、第4レンズ群L4は両凹形状の負レンズからなり、第5レンズ群L5は正レンズと負レンズを接合した接合レンズからなるのが良い。これによれば全ズーム範囲にわたり高い光学性能を得るのが容易になる。
次に本発明のズームレンズを撮影光学系として用いたデジタルスチルカメラの実施例を図17を用いて説明する。図17において、20はカメラ本体、21は実施例1〜7で説明したいずれか1つのズームレンズによって構成された撮影光学系である。22はカメラ本体に内蔵され、撮影光学系21によって形成された被写体像を受光するCCDセンサやCMOSセンサ等の固体撮像素子(光電変換素子)である。23は固体撮像素子22によって光電変換された被写体像に対応する情報を記録するメモリである。24は液晶ディスプレイパネル等によって構成され、固体撮像素子22上に形成された被写体像を観察するためのファインダである。
本発明のズームレンズを撮影光学系として用いたビデオカメラ(撮像装置)にも同様に適用することができる。このように本発明のズームレンズをデジタルスチルカメラやビデオカメラ等の撮像装置に適用することにより、小型で高い光学性能を有する撮像装置を実現している。
以下に本発明の各実施例に対応する数値実施例を示す。各数値実施例においてiは物体側からの光学面の順序を示す。riは第i番目の光学面の曲率半径、diは第i番目の面間隔、ndiとνdiはそれぞれd線に対する第i番目の光学部材の材料の屈折率とアッベ数を示す。バックフォーカス(BF)は、最終面(ガラスブロック面)から近軸像面までの距離である。レンズ全長は、レンズ最前面から最終面までの距離にバックフォーカス(BF)を加えた値である。
数値実施例において最後の2つの面はフィルター、フェースプレート等の光学ブロックの面である。またKを離心率、A4、A6、A8、A10を非球面係数、光軸からの高さHの位置での光軸方向の変位を面頂点を基準にしてxとするとき、非球面形状は、
で表示される。但しRは曲率半径である。また例えば「e−Z」の表示は「10-Z」を意味する。また、各数値実施例における上述した条件式との対応を表1に示す。半画角は光線トレースにより求めた値である。非球面は面番号の後に*を付加して示す。前述の各条件式と数値実施例における諸数値の関係を表1に示す。
数値実施例1
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd
1 101.721 1.30 1.80610 33.3
2 44.521 4.58 1.49700 81.5
3 -554.834 0.18
4 43.808 3.44 1.60311 60.6
5 224.609 (可変)
6 132.874 0.70 1.83481 42.7
7 8.358 4.65
8 -32.141 0.55 1.77250 49.6
9 26.500 0.20
10 16.536 1.99 1.92286 18.9
11 79.590 (可変)
12 (絞り) ∞ (可変)
13* 9.519 3.03 1.55332 71.7
14* -67.520 2.30
15 24.912 0.55 1.64769 33.8
16 8.916 0.28
17 12.394 0.50 1.84666 23.9
18 9.266 1.90 1.51633 64.1
19 -29.706 (可変)
20 -39.092 0.70 1.48749 70.2
21 12.666 (可変)
22 17.121 2.88 1.83481 42.7
23 -22.608 0.45 1.94595 18.0
24 -64.627 (可変)
25 ∞ 0.60 1.51633 64.1
26 ∞
非球面データ
第13面
K =-1.78888e-001 A 4=-4.01546e-006 A 6= 1.73083e-006 A 8= 1.75668e-008 A10= 2.62605e-010

第14面
K =-6.67199e+001 A 4= 1.27460e-004 A 6= 3.44802e-006

各種データ
ズーム比 28.51
広角 中間 望遠
焦点距離 4.42 15.43 125.99
Fナンバー 3.50 5.10 5.98
半画角(度) 37.01 14.09 1.76
像高 3.33 3.88 3.88
レンズ全長 85.36 83.81 119.36
BF 1.01 1.01 1.01

d 5 0.78 15.73 56.38
d11 29.71 10.30 0.93
d12 8.90 1.10 0.51
d19 2.45 8.77 10.93
d21 4.70 5.47 12.64
d24 7.03 10.65 6.16

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 77.05
2 6 -9.51
3 12 14.87
4 20 -19.54
5 22 17.37
数値実施例2
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd
1 101.345 1.30 1.80610 33.3
2 44.493 4.42 1.49700 81.5
3 -662.408 0.18
4 43.940 3.37 1.60311 60.6
5 226.909 (可変)
6 109.716 0.70 1.83481 42.7
7 8.246 4.77
8 -30.746 0.55 1.77250 49.6
9 26.068 0.20
10 16.390 2.03 1.92286 18.9
11 80.095 (可変)
12(絞り) ∞ (可変)
13* 9.541 2.97 1.55332 71.7
14* -71.659 2.11
15 26.228 0.55 1.64769 33.8
16 8.806 0.28
17 12.440 0.50 1.84666 23.9
18 9.693 1.95 1.51633 64.1
19 -29.718 (可変)
20 -64.279 0.70 1.48749 70.2
21 13.344 (可変)
22 17.732 3.16 1.83481 42.7
23 -23.651 0.45 1.94595 18.0
24 -74.771 (可変)
25 ∞ 0.60 1.51633 64.1
26 ∞
非球面データ
第13面
K =-2.42569e-001 A 4=-1.78992e-005 A 6= 2.26841e-006 A 8=-3.93121e-008 A10= 2.62605e-010

第14面
K = 1.18875e+002 A 4= 1.72065e-004 A 6= 2.63700e-006

各種データ
ズーム比 36.47
広角 中間 望遠
焦点距離 4.28 15.18 155.93
Fナンバー 3.50 5.10 5.98
半画角(度) 37.94 14.32 1.42
像高 3.33 3.88 3.88
レンズ全長 85.60 83.92 123.07
BF 1.00 1.00 1.00

d 5 0.78 15.31 57.64
d11 30.35 9.97 0.67
d12 8.46 1.00 0.51
d19 2.31 8.73 12.04
d21 4.99 5.76 16.95
d24 6.92 11.36 3.46

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 77.86
2 6 -9.38
3 12 15.14
4 20 -22.60
5 22 18.43
数値実施例3
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd
1 102.155 1.30 1.80610 33.3
2 44.712 4.92 1.49700 81.5
3 -552.910 0.18
4 44.175 3.67 1.60311 60.6
5 223.394 (可変)
6 136.499 0.70 1.83481 42.7
7 8.386 4.74
8 -32.292 0.55 1.77250 49.6
9 26.098 0.20
10 16.566 2.36 1.92286 18.9
11 81.914 (可変)
12(絞り) ∞ (可変)
13* 9.497 3.25 1.55332 71.7
14* -95.401 2.44
15 25.133 0.55 1.64769 33.8
16 9.133 0.36
17 12.954 0.50 1.84666 23.9
18 9.567 1.97 1.51633 64.1
19 -31.901 (可変)
20 -38.028 0.70 1.48749 70.2
21 13.745 (可変)
22 17.082 3.24 1.83481 42.7
23 -22.882 0.45 1.94595 18.0
24 -66.240 (可変)
25 ∞ 0.60 1.51633 64.1
26 ∞
非球面データ
第13面
K = 2.69473e-002 A 4=-1.57053e-005 A 6= 2.32765e-006 A 8= 4.83450e-008 A10= 2.62605e-010

第14面
K = 4.54378e+001 A 4= 1.76439e-004 A 6= 5.61840e-006

各種データ
ズーム比 31.50
広角 中間 望遠
焦点距離 4.42 14.01 139.23
Fナンバー 3.50 5.10 5.98
半画角(度) 37.01 15.46 1.59
像高 3.33 3.88 3.88
レンズ全長 89.17 87.15 121.37
BF 0.77 0.77 0.77

d 5 0.78 14.91 58.09
d11 31.14 12.87 0.49
d12 8.98 1.01 0.51
d19 2.52 8.96 11.20
d21 5.01 6.06 11.48
d24 7.29 9.89 6.16

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 77.80
2 6 -9.49
3 12 15.61
4 20 -20.62
5 22 17.44
数値実施例4
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd
1 97.666 1.30 1.80610 33.3
2 45.645 5.82 1.49700 81.5
3 -753.469 0.18
4 44.267 4.23 1.60311 60.6
5 169.632 (可変)
6 74.581 0.70 1.83481 42.7
7 8.461 5.55
8 -31.973 0.55 1.77250 49.6
9 26.091 0.20
10 17.445 2.15 1.92286 18.9
11 94.135 (可変)
12(絞り) ∞ (可変)
13* 9.546 3.03 1.55332 71.7
14* -131.855 2.50
15 24.580 0.55 1.64769 33.8
16 9.271 0.33
17 13.889 0.50 1.84666 23.9
18 9.931 1.96 1.51633 64.1
19 -32.770 (可変)
20 -41.168 0.70 1.48749 70.2
21 17.486 (可変)
22 18.316 2.36 1.83481 42.7
23 -29.617 0.45 1.94595 18.0
24 -94.215 (可変)
25 ∞ 0.60 1.51633 64.1
26 ∞
非球面データ
第13面
K = 1.18186e-001 A 4=-2.29486e-005 A 6= 9.60724e-007 A 8= 1.57010e-007 A10= 2.62605e-010

第14面
K = 4.55788e+002 A 4= 1.91119e-004 A 6= 4.23256e-006 A 8= 1.38735e-007

各種データ
ズーム比 35.25

広角 中間 望遠
焦点距離 4.33 14.13 152.52
Fナンバー 3.50 5.10 5.98
半画角(度) 37.60 15.34 1.46
像高 3.33 3.88 3.88
レンズ全長 91.83 89.69 125.50
BF 0.53 0.53 0.53

d 5 0.78 15.56 61.89
d11 32.35 13.63 1.12
d12 9.80 1.04 0.51
d19 2.69 9.67 7.43
d21 3.78 5.19 14.18
d24 8.24 10.41 6.17

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 81.52
2 6 -9.82
3 12 16.34
4 20 -25.08
5 22 19.46
数値実施例5
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd
1 101.746 1.30 1.80610 33.3
2 44.631 4.67 1.49700 81.5
3 -548.753 0.18
4 44.214 3.53 1.60311 60.6
5 224.141 (可変)
6 129.574 0.70 1.83481 42.7
7 8.389 4.81
8 -31.707 0.55 1.77250 49.6
9 25.971 0.20
10 16.564 2.07 1.92286 18.9
11 81.904 (可変)
12(絞り) ∞ (可変)
13* 9.527 3.15 1.55332 71.7
14* -97.262 2.37
15 25.154 0.55 1.64769 33.8
16 9.108 0.29
17 12.859 0.50 1.84666 23.9
18 9.599 1.91 1.51633 64.1
19 -32.721 (可変)
20 -43.951 0.70 1.48749 70.2
21 13.977 (可変)
22 16.862 2.64 1.83481 42.7
23 -24.481 0.45 1.94595 18.0
24 -77.267 (可変)
25 ∞ 0.60 1.51633 64.1
26 ∞
非球面データ
第13面
K = 3.66103e-002 A 4=-1.78814e-005 A 6= 3.37557e-006 A 8= 1.32227e-008 A10= 2.62605e-010

第14面
K = 4.79111e+001 A 4= 1.76302e-004 A 6= 5.92890e-006

各種データ
ズーム比 31.13
広角 中間 望遠
焦点距離 4.41 13.88 137.37
Fナンバー 3.50 5.10 5.98
半画角(度) 37.06 15.60 1.62
像高 3.33 3.88 3.88
レンズ全長 89.24 86.90 120.53
BF 0.49 0.49 0.49

d 5 0.78 14.60 57.95
d11 31.67 13.43 0.92
d12 8.90 1.00 0.51
d19 2.48 9.30 11.75
d21 6.16 7.30 11.60
d24 7.58 9.61 6.16

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 77.68
2 6 -9.46
3 12 15.63
4 20 -21.67
5 22 17.69
数値実施例6
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd
1 101.828 1.30 1.80610 33.3
2 44.651 4.67 1.49700 81.5
3 -544.759 0.18
4 44.221 3.53 1.60311 60.6
5 223.997 (可変)
6 130.037 0.70 1.83481 42.7
7 8.388 4.82
8 -31.438 0.55 1.77250 49.6
9 26.043 0.20
10 16.571 2.07 1.92286 18.9
11 81.582 (可変)
12(絞り) ∞ (可変)
13* 9.527 3.13 1.55332 71.7
14* -100.156 2.38
15 25.317 0.55 1.64769 33.8
16 9.112 0.30
17 12.844 0.50 1.84666 23.9
18 9.629 1.88 1.51633 64.1
19 -33.803 (可変)
20 -46.756 0.70 1.48749 70.2
21 14.142 (可変)
22 16.794 2.60 1.83481 42.7
23 -25.067 0.45 1.94595 18.0
24 -82.741 (可変)
25 ∞ 0.60 1.51633 64.1
26 ∞
非球面データ
第13面
K = 3.90568e-002 A 4=-1.68790e-005 A 6= 3.95548e-006 A 8= 2.36638e-009 A10= 2.62605e-010

第14面
K = 4.74952e+001 A 4= 1.77412e-004 A 6= 6.42921e-006

各種データ
ズーム比 31.06
広角 中間 望遠
焦点距離 4.42 13.98 137.30
Fナンバー 3.50 5.10 5.98
半画角(度) 37.01 15.49 1.62
像高 3.33 3.88 3.88
レンズ全長 89.85 88.17 120.45
BF 0.49 0.49 0.49

d 5 0.78 15.32 57.94
d11 31.98 13.65 0.91
d12 8.90 1.00 0.51
d19 2.45 9.19 12.33
d21 6.60 7.69 11.01
d24 7.55 9.74 6.16

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 77.68
2 6 -9.43
3 12 15.73
4 20 -22.19
5 22 17.83
数値実施例7
単位 mm

面データ
面番号 r d nd vd
1 101.783 1.30 1.80610 33.3
2 44.621 4.67 1.49700 81.5
3 -544.766 0.18
4 44.219 3.51 1.60311 60.6
5 223.767 (可変)
6 127.058 0.70 1.83481 42.7
7 8.386 4.85
8 -31.378 0.55 1.77250 49.6
9 26.058 0.20
10 16.617 2.03 1.92286 18.9
11 81.570 (可変)
12(絞り) ∞ (可変)
13* 9.528 3.15 1.55332 71.7
14* -102.098 2.32
15 26.481 0.55 1.64769 33.8
16 9.087 0.27
17 12.849 0.50 1.84666 23.9
18 9.843 1.88 1.51633 64.1
19 -33.270 (可変)
20 -46.713 0.70 1.48749 70.2
21 14.596 (可変)
22 16.706 2.55 1.83481 42.7
23 -25.191 0.45 1.94595 18.0
24 -91.271 (可変)
25 ∞ 0.60 1.51633 64.1
26 ∞
非球面データ
第13面
K = 3.79335e-002 A 4=-1.76663e-005 A 6= 3.61683e-006 A 8= 7.99749e-009 A10= 2.62605e-010

第14面
K = 5.97919e+001 A 4= 1.73589e-004 A 6= 6.21381e-006

各種データ
ズーム比 31.03
広角 中間 望遠
焦点距離 4.42 13.91 137.17
Fナンバー 3.50 5.10 5.98
半画角(度) 37.01 15.57 1.62
像高 3.33 3.88 3.88
レンズ全長 90.27 88.55 120.28
BF 0.46 0.46 0.46

d 5 0.78 15.26 57.94
d11 32.34 13.95 0.88
d12 8.78 1.02 0.51
d19 2.45 9.31 12.99
d21 6.87 7.93 10.38
d24 7.63 9.66 6.16

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 77.70
2 6 -9.42
3 12 15.82
4 20 -22.73
5 22 18.05
L1 第1レンズ群 L2 第2レンズ群 L3 第3レンズ群
L4 第4レンズ群 L5 第5レンズ群 SP 開口絞り

Claims (9)

  1. 物体側より像側へ順に配置された、正の屈折力の第1レンズ群、負の屈折力の第2レンズ群、正の屈折力の第3レンズ群、負の屈折力の第4レンズ群、正の屈折力の第5レンズ群からなり、
    前記第1レンズ群は、物体側から像側へ順に配置された、負レンズ、正レンズ、正レンズからなり、
    前記第2レンズ群は、物体側から像側へ順に配置された、負レンズ、負レンズ、正レンズからなり、
    広角端から望遠端へのズ−ミングに際して、前記第1レンズ群と前記第2レンズ群の間隔が増大し、前記第2レンズ群と前記第3レンズ群の間隔が減少し、前記第3レンズ群と前記第4レンズ群の間隔が増大し、前記第4レンズ群と前記第5レンズ群の間隔が増大するように各レンズ群が移動するズームレンズであって、
    広角端から望遠端へのズーミングにおける前記第2レンズ群と前記第4レンズ群の移動量を各々M2、M4、広角端と望遠端における前記第2レンズ群の横倍率を各々β2w、β2t、広角端と望遠端における全系の焦点距離を各々fw、ft、前記第1レンズ群の焦点距離をf1、前記第2レンズ群の焦点距離をf2とするとき、
    −16.0<M2/M4<−1.8
    0.2<(β2t/β2w)/(ft/fw)<0.5
    8.100≦f1/|f2|<10.0
    なる条件式を満足することを特徴とするズ−ムレンズ。
  2. 物体側より像側へ順に配置された、正の屈折力の第1レンズ群、負の屈折力の第2レンズ群、正の屈折力の第3レンズ群、負の屈折力の第4レンズ群、正の屈折力の第5レンズ群からなり、広角端から望遠端へのズ−ミングに際して、前記第1レンズ群と前記第2レンズ群の間隔が増大し、前記第2レンズ群と前記第3レンズ群の間隔が減少し、前記第3レンズ群と前記第4レンズ群の間隔が増大し、前記第4レンズ群と前記第5レンズ群の間隔が増大するように各レンズ群が移動するズームレンズであって、
    前記第1レンズ群は、物体側から像側へ順に配置された、負レンズ、正レンズ、正レンズからなり、
    前記第2レンズ群は、物体側から像側へ順に配置された、負レンズ、負レンズ、正レンズからなり、
    前記第3レンズ群は、物体側から像側へ順に配置された、正レンズ、負レンズ、負レンズ、正レンズからなり、
    前記第4レンズ群は両凹形状の負レンズからなり、
    前記第5レンズ群は正レンズと負レンズを接合した接合レンズからなり、
    広角端から望遠端へのズーミングにおける前記第2レンズ群と前記第4レンズ群の移動量を各々M2、M4、広角端と望遠端における前記第2レンズ群の横倍率を各々β2w、β2t、広角端と望遠端における全系の焦点距離を各々fw、ftとするとき、
    −16.0<M2/M4<−1.8
    0.2<(β2t/β2w)/(ft/fw)<0.5
    なる条件式を満足することを特徴とするズ−ムレンズ。
  3. 広角端から望遠端へのズーミングにおける前記第1レンズ群の移動量をM1とするとき、
    −1.1<M2/M1<−0.4
    なる条件式を満足することを特徴とする請求項1または2に記載のズ−ムレンズ。
  4. 前記第1レンズ群と前記第4レンズ群の焦点距離を各々f1、f4とするとき、
    −4.7<f1/f4<−2.6
    なる条件式を満足することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載のズ−ムレンズ。
  5. 広角端と望遠端における前記第2レンズ群の像面に対する光軸方向の位置敏感度を各々es2w、es2t、広角端と望遠端における前記第4レンズ群の像面に対する光軸方向の位置敏感度を各々es4w、es4tとするとき、
    −15.8<(es2t/es2w)/(es4t/es4w)<−4.5
    なる条件式を満足することを特徴とする請求項1乃至のいずれか1項に記載のズ−ムレンズ。
  6. 前記第2レンズ群、前記第4レンズ群の焦点距離を各々f2、f4とするとき、
    0.3<f2/f4<0.6
    なる条件式を満足することを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載のズ−ムレンズ。
  7. 広角端から望遠端へのズーミングに際して、前記第1レンズ群は物体側に凹状の軌跡で移動し、前記第2レンズ群は像側へ移動し、前記第3レンズ群と前記第4レンズ群は物体側へ移動し、前記第5レンズ群は移動することを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載のズームレンズ。
  8. 前記第2レンズ群と前記第3レンズ群の間に開口絞りを有し、該開口絞りは、広角端から望遠端へのズーミングに際して、各レンズ群と異なる軌跡で移動することを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載のズームレンズ。
  9. 請求項1乃至のいずれか1項に記載のズームレンズと、該ズームレンズによって形成された像を受光する撮像素子を有することを特徴とする撮像装置。
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