説明

ズームレンズ及びそれを有する撮像装置

【課題】 物体距離全般にわたり、高い光学性能を有し、しかもフォーカスを高速に行うことができるズームレンズを得ること。
【解決手段】 フォーカシング及びズーミングに際して移動する2枚以下のレンズよりなる負の屈折力のレンズ群Ln、物体側に隣接して配置された正の屈折力のレンズ群Lp1、像側に隣接して配置された正の屈折力のレンズ群Lp2とを有し、レンズ群Lp1とレンズ群Lp2が移動するズームレンズであって、
広角端における全系の最も物体側のレンズ面から像面までの距離Tlw、広角端における前記レンズ群Lnの最も像側のレンズ面から像面までの距離Dnw、広角端におけるバックフォーカスbfw、望遠端におけるレンズ群Lnのフォーカシングの際の最大移動量Mnzを各々適切に設定する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ズームレンズ及びそれを有する撮像装置に関し、例えば一眼レフカメラ、デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ、TVカメラ、監視用カメラ等の撮影光学系に好適なものである。
【背景技術】
【0002】
一眼レフカメラやビデオカメラ等の撮像装置では、高速かつ高精度にオートフォーカス(自動合焦)できることが要望されている。高速なオートフォーカスが容易なズームレンズとして、物体側の第1レンズ群以外の小型軽量のレンズ群を移動させてフォーカスを行う、所謂リヤーフォーカス式のズームレンズが知られている(特許文献1)。特許文献1では、負、正、負、正、負、正の屈折力の第1〜第6レンズ群よりなる6群ズームレンズにおいて、小型軽量の第5レンズ群でフォーカスを行っている。
【0003】
一方、近年の一眼レフカメラでは動画撮影機能を有すること、動画撮影中にオートフォーカスできることが要望されている。動画を撮影するときのオートフォーカス方式としては、撮像信号中の高周波成分を検出することによって撮影光学系の合焦状態を評価する、高周波検出方式(TV−AF方式)が多く用いられている。
【0004】
TV−AF方式を用いた撮像装置では、フォーカスレンズ群を光軸方向に高速で振動させて(以下、「ウォブリング」という)合焦状態からのズレ方向を検出する。そしてウォブリングの後、撮像センサの出力信号から画像領域の特定の周波数帯の信号成分を検出して、合焦状態となるフォーカスレンズ群の最適位置を算出する。
【0005】
その後、最適位置にフォーカスレンズ群を移動させて合焦完了となる。フォーカスレンズ群をウォブリング駆動させるには、フォーカスレンズ群を小型軽量化する必要がある。ズームレンズを構成するレンズ群のうち、一部の小型軽量なレンズ群を用いてフォーカシングを行ったズームレンズが知られている(特許文献2、3)。
【0006】
特許文献2では、正、負、負、正、正の屈折力の第1乃至5群レンズ群よりなるズームレンズにおいて、第3レンズ群でフォーカスを行うズームレンズを開示している。特許文献3では、正、負、正、正、正の屈折力の第1乃至第5レンズ群よりなる5群ズームレンズにおいて、第3レンズ群でフォーカスを行うズームレンズを開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】特開2009−199092号公報
【特許文献2】特開2009−251117号公報
【特許文献3】特開2009−251114号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
オートフォーカス速度を向上するためには、レンズ枚数の少ない小型軽量のレンズ群をフォーカスレンズ群とするのが良い。また、フォーカスに際しての移動量を少なくするために、屈折力の強いレンズ群をフォーカスレンズ群とするのが良い。通常、フォーカスレンズ群を少ないレンズ枚数で構成する場合、フォーカスレンズ群のパワー(屈折力)を強めると、フォーカスレンズ群の残存収差が大きくなり、フォーカシングに伴う収差変動が大きくなってくる。このため、フォーカスレンズ群のパワーをあまり強めることができない。
【0009】
一方、フォーカスレンズ群のパワーを弱めると、フォーカスに際してのフォーカスレンズ群の移動量が大きくなってくる。この結果、フォーカスレンズ群が移動するスペースが大きくなり、ズーミング用のレンズ群が移動するスペースを十分に確保することができなくなる。この結果、高い高学性能を維持したまま全系の小型化を図るのが困難になってくる。特許文献2では、負の屈折力の第3レンズ群をフォーカスレンズ群としており、特許文献3では、正の屈折力の第3レンズ群をフォーカスレンズ群としている。
【0010】
これらのズームレンズでは、フォーカスレンズ群の移動量を小さくするべく、フォーカスレンズ群のパワーを強めるほど、特許文献2では第2レンズ群の負のパワーが、特許文献3では第4レンズ群の正のパワーが弱まってしまう。そのため、特許文献2では、第2レンズ群と第3レンズ群を合成したレンズ群を負の屈折力のレンズ群としたとき、負の屈折力の第2レンズ群に対し、主点位置が大きく像側にずれてしまう。また、特許文献3では、第3レンズ群と第4レンズ群を合成したレンズ群を正の屈折力のレンズ群としたとき、正の屈折力の第3レンズ群に対し、主点位置が大きく物体側にずれてしまう。
【0011】
この結果、ズーミングに際しての収差変動を補正するため各レンズ群のパワーを適切に設定することが難しくなり、高性能化とフォーカスレンズ群の小型化を図るのが難しくなる傾向があった。一般にズームレンズにおいて、高速なフォーカスが容易でフォーカスに際しての収差変動が少なく、物体距離全般にわたり高い光学性能を得るには、ズームタイプ及びフォーカスレンズ群とその前後のレンズ群を適切に構成することが重要になってくる。
【0012】
本発明は、物体距離全般にわたり、高い光学性能を有し、しかもフォーカスを高速に行うことができる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。
【課題を解決するための手段】
【0013】
本発明のズームレンズは、フォーカシング及びズーミングに際して移動する2枚以下のレンズよりなる負の屈折力のレンズ群Lnと、前記レンズ群Lnの物体側に隣接して配置された正の屈折力のレンズ群Lp1と、前記レンズ群Lnの像側に隣接して配置された正の屈折力のレンズ群Lp2とを有し、前記レンズ群Lp1と前記レンズ群Lp2はズーミングに際して移動するズームレンズであって、
広角端において全系の最も物体側のレンズ面から像面までの距離をTlw、広角端において前記レンズ群Lnの最も像側のレンズ面から像面までの距離をDnw、広角端におけるバックフォーカスをbfw、望遠端における前記レンズ群Lnのフォーカシングの際の最大移動量(物体側から像側を正とする)をMfnt、広角端から望遠端へのズーミングに際しての、前記レンズ群Lnとレンズ群Lp1との間隔変化量(間隔が広がる方向を正とする)をMnzとする。
【0014】
0.2<(Dnw−bfw)/(Tlw−bfw)<0.8
0.3<−Mnz/Mfnt<1.0
なる条件式を満足することを特徴としている。
【発明の効果】
【0015】
本発明によれば、物体距離全般にわたり、高い光学性能を有し、しかもフォーカスを高速に行うことができるズームレンズが得られる。
【図面の簡単な説明】
【0016】
【図1】本発明における実施例1のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図
【図2】(A)、(B)、(C)、(D) 本発明における数値実施例1のズームレンズの無限遠物体に合焦したときの広角端と望遠端、物体距離420mmに合焦したときの広角端と望遠端における収差図
【図3】本発明における実施例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)、(D) 本発明における数値実施例2のズームレンズの無限遠物体に合焦したときの広角端と望遠端、物体距離300mmに合焦したときの広角端と望遠端における収差図
【図5】本発明における実施例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)、(D) 本発明における数値実施例3のズームレンズの無限遠物体に合焦したときの広角端と望遠端、物体距離390mmに合焦したときの広角端と望遠端における収差図
【図7】本発明における実施例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)、(D) 本発明における数値実施例4のズームレンズの無限遠物体に合焦したときの広角端と望遠端、物体距離420mmに合焦したときの広角端と望遠端における収差図
【図9】本発明における実施例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)、(D) 本発明における数値実施例5のズームレンズの無限遠物体に合焦したときの広角端と望遠端、物体距離420mmに合焦したときの広角端と望遠端における収差図
【図11】本発明の撮像装置の要部概略図
【発明を実施するための形態】
【0017】
以下、本発明のズームレンズ及びそれを有する撮像装置の実施例について説明する。本発明のズームレンズは、フォーカシング及びズーミングに際して移動する2枚以下のレンズよりなる負の屈折力のレンズ群Lnを有する。更に、レンズ群Lnの物体側に隣接して配置された正の屈折力のレンズ群Lp1と、レンズ群Lnの像側に隣接して配置された正の屈折力のレンズ群Lp2とを有する。そしてレンズ群Lp1とレンズ群Lp2はズーミングに際して移動する。
【0018】
この他、本発明のズームレンズは、フォーカシング及びズーミングに際して移動する2枚以下のレンズよりなる正の屈折力のレンズ群Lpを有する。更にレンズ群Lpの物体側に隣接して配置された負の屈折力のレンズ群Ln1と、レンズ群Lpの像側に隣接して配置された負の屈折力のレンズ群Ln2とを有する。そしてレンズ群Ln1とレンズ群Ln2はズーミングに際して移動する。
【0019】
図1は本発明の実施例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である。図2(A)、(B)、(C)、(D)はそれぞれ数値実施例1のズームレンズの無限遠物体に合焦したときの広角端と望遠端(長焦点距離端)と至近距離物体(撮影距離420mm)に合焦したときの広角端と望遠端における収差図である。(撮影距離420mmは後述する数値実施例の数値をmm単位で表したときである。以下同じ)。
【0020】
図3は本発明の実施例2のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図である。図4(A)、(B)、(C)、(D)はそれぞれ数値実施例2のズームレンズの無限遠物体に合焦したときの広角端と望遠端、至近距離物体(撮影距離300mm)に合焦したときの広角端と望遠端における収差図である。
【0021】
図5は本発明の実施例3のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図である。図6(A)、(B)、(C)、(D)はそれぞれ数値実施例3のズームレンズの無限遠物体に合焦したときの広角端と望遠端、至近距離物体(撮影距離390mm)に合焦したときの広角端と望遠端における収差図である。
【0022】
図7は本発明の実施例4のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図である。図8(A)、(B)、(C)、(D)はそれぞれ数値実施例4のズームレンズの無限遠物体に合焦したときの広角端と望遠端、至近距離物体(撮影距離420mm)に合焦したときの広角端と望遠端における収差図である。
【0023】
図9は本発明の実施例5のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図である。図10(A)、(B)、(C)、(D)はそれぞれ数値実施例5のズームレンズの無限遠物体に合焦したときの広角端と望遠端、至近距離物体(撮影距離420mm)に合焦したときの広角端と望遠端における収差図である。図11は本発明のズームレンズを備える一眼レフカメラ(撮像装置)の要部概略図である。
【0024】
各実施例のズームレンズはビデオカメラやデジタルカメラそして銀塩フィルムカメラ等の撮像装置に用いられる撮影レンズ系(光学系)である。レンズ断面図において、左方が物体側(前方)で、右方が像側(後方)である。レンズ断面図において、iは物体側からのレンズ群の順番を示し、Liは第iレンズ群である。SPは開口絞りである。IPは像面であり、ビデオカメラやデジタルスチ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、銀塩フィルム用カメラのときはフィルム面に相当する。
【0025】
矢印は広角端から望遠端へのズーミングにおける各レンズ群の移動軌跡を示している。球面収差図はd線(実線)、g線(破線)について示している。非点収差図において破線はd線でのメリディオナル像面ΔM、実線はd線でのサジタル像面ΔSである。また、歪曲を示す図はd線における歪曲を示している。倍率色収差はg線について示している。FnoはFナンバー、ωは半画角である。尚、以下の各実施例において広角端と望遠端は変倍用レンズ群が機構上光軸上を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。
【0026】
通常のズームレンズでは、フォーカシングで移動するフォーカスレンズ群のパワー(屈折力)を極力強め、フォーカシングに際しての移動範囲を小さくすることで、全系の小型化を図っている。まず、本発明のズームレンズと前述した特許文献1乃至3のズームレンズとの差異について説明する。
【0027】
フォーカスレンズ群が少ないレンズ枚数で構成されるズームレンズにおいて、フォーカスレンズ群のパワーを強め過ぎると、フォーカスレンズ群の残存収差が大きくなるため、物体距離の変化による収差変動が著しく大きくなってしまう。そのため、フォーカスレンズ群の小型軽量化と物体距離の変化による収差変動の軽減の両立を図ると、フォーカス移動量が増えてしまい、ズーミング用のレンズ群が移動するスペースが少なくなってくる。例えば特許文献1の6群ズームレンズでは、小型軽量の負の屈折力の第5レンズ群でフォーカシングを行っている。
【0028】
特許文献1では第4レンズ群と第6レンズ群が正のパワーを有している。そして第4レンズ群から第6レンズ群までで正の屈折力の合成レンズ群を形成することで、フォーカスレンズ群のパワーを強めても、正の屈折力の合成レンズ群の主点位置が所望の位置に配置できるようにしている。
【0029】
特許文献1では、第4レンズ群から第6レンズ群の合成レンズ群は、フォーカスレンズ群である第5レンズ群が強い負のパワーであり、かつその移動スペースを大きく確保している。このため、負、正、負、正の屈折力のレンズ群よりなる4群ズームレンズの正の屈折力の第4レンズ群に対して、パワーが緩くなってくる。そのため、レトロフォーカスのパワー配置が崩れてくる傾向があった。
【0030】
更に、像面寄りの軸外主光線の入射高が高い位置に、強い負の屈折力のレンズ群を配置しているため、軸外光線が大きく跳ね上げられ、像側の正レンズでの軸外主光線の入射高が変化し、物体距離の変化に伴い、軸外収差が変化する傾向があった。
【0031】
また、特許文献2のズームレンズでは、フォーカスレンズ群である第3レンズ群のパワーを強めてフォーカス移動量を抑えようとすると、第2レンズ群と第3レンズ群を合成した負の屈折力のレンズ群の前側主点位置が、第3レンズ群側に移動してしまう。それは即ち、正、負、正、正の屈折力のレンズ群よりなる4群ズームでの広角端において、第1レンズ群とバリエーターである第2レンズ群との間隔を広げることと同義であり、広角化に著しく不利となる。
【0032】
また、特許文献2では、フォーカスレンズ群である第3レンズ群を広角端においては第2レンズ群側に、望遠端において第4レンズ群側に間隔を詰めるよう、ズーミングに際して移動させることで、変倍効果を得ている。ところが、第2レンズ群と第3レンズ群の間隔をフォーカスレンズ群の移動分だけ確保する必要がある。このため、第2レンズ群の第4レンズ群側への移動が制限され、やはり前述した4群ズームレンズと比較すると、バリエーターとしての変倍効果を大きく逸している。
【0033】
特許文献3のズームレンズでは、第4レンズ群の正のパワー(屈折力)がフォーカスレンズ群である第3レンズ群側に分配されている。そして第3レンズ群と第4レンズ群の主点位置が第3レンズ群側に移動し、広角端において長いバックフォーカスを確保することが困難になっている。また、広角端から望遠端へのズーミングに際し、第3レンズ群は第2レンズ群側に移動することで変倍をしている。このため、第4レンズ群は第3レンズ群のフォーカスレンズ群の移動分だけ、第2レンズ群側に詰めることができず、やはり前述した4群ズームレンズに比べて変倍効果を逸している。
【0034】
これらに対し本発明のズームレンズの一態様(実施例1、2、4、5)では、次のとおりである。負のパワーのフォーカスレンズ群Lnを正のパワーのレンズ群Lp1と正のパワーのレンズ群Lp2で挟んだ、正のパワーの合成レンズ群(Lp1、Ln、Lp2)を像面から離れた位置に配置した。
【0035】
これによればレンズ群Lnのパワーを強めても、正の屈折力の合成レンズ群の主点位置を著しく変化させることがないため、フォーカスレンズ群Lnのフォーカス移動量を小さくし、全系を小型軽量化することが容易になる。また、レンズ群Lnを像側からある程度離れた位置に配置し、軸外主光線の入射高が高い位置に入射するのを避けている。これにより、フォーカシングによるレンズ群Lnの両側のレンズ群Lp1、レンズ群Lp2での軸外主光線の入射高の変化が小さくなり、物体距離の変化による軸外収差の変動を小さくしている。
【0036】
また、レンズ群Lnは、その両側のレンズ群Lp1、レンズ群Lp2どちらかとの間でアフォーカルな関係を形成しやすく、それによりフォーカシングによる軸上光線の入射高の変化も小さくできる。この結果、物体距離の変化による球面収差や軸上色収差等の軸上収差の変動を小さくしている。
【0037】
また本発明のズームレンズでは、レンズ群Lnをレンズ群Lp1に対し、無限遠物体から至近距離物体へのフォーカシングに際して狭める方向に移動する。そして広角端から望遠端へのズーミングに際してはレンズ群Lnはレンズ群Lp1に対して逆に広がるように移動する。これにより変倍効果を得ており、フォーカスレンズ群が移動するスペースを空けたことによる各変倍用のレンズ群への負担を補償している。それにより、小型軽量なフォーカス機構を有しながら、全ズーム域、全フォーカス域で良好な光学性能を有し、かつ全系の小型化を容易にしている。
【0038】
また、本発明の他の態様(実施例3)では、以上のレンズ群Ln、レンズ群Lp1、レンズ群Lp2の関係の正、負の屈折力を逆転させた構成としている。即ち、正のパワーのフォーカスレンズ群Lpと、その両側に隣接する負の屈折力のレンズ群Ln1、負の屈折力のレンズ群Ln2を配置して前述と同様の効果を得ている。
【0039】
次に、本実施例のズームレンズにおける、最良の形態を述べる。まず実施例1、2、4、5のズームレンズの特徴について説明する。実施例1、2、4、5ではフォーカシング及びズーミングに際して移動する2枚以下のレンズよりなる負の屈折力のレンズ群Lnを有する。更に、レンズ群Lnの物体側に隣接して配置された正の屈折力のレンズ群Lp1と、レンズ群Lnの像側に隣接して配置された正の屈折力のレンズ群Lp2とを有する。そしてレンズ群Lp1とレンズ群Lp2はズーミングに際して移動する。
【0040】
レンズ群Lpをレンズ群Ln2に対し、無限遠物体から至近距離物体へのフォーカシングに際して狭める方向へ移動する。そして広角端から望遠端へのズーミングに際しては、レンズ群Lpはレンズ群Ln2に対して広がるように移動している。
【0041】
広角端における全系の最も物体側のレンズ面から像面までの距離をTlwとする。広角端におけるレンズ群Lnの最も像側のレンズ面から像面までの距離をDnwとする。広角端におけるバックフォーカスをbfwとする。望遠端におけるレンズ群Lnのフォーカシングの際の最大移動量(物体側から像側を正とする)をMfntとする。広角端から望遠端へのズーミングに際しての、レンズ群Ln
とレンズ群Lp1との間隔変化量(間隔が広がる方向を正とする)をMnzとする。
【0042】
このとき、
0.2<(Dnw−bfw)/(Tlw−bfw)<0.8 ・・・(1)
0.3<−Mnz/Mfnt<1.0 ・・・(2)
なる条件式を満足している。
【0043】
フォーカス用の負の屈折力のレンズ群Lnを正のパワーのレンズ群Lp1と正のパワーのレンズ群Lp2で挟み込んでいる。これにより、レンズ群Lnのパワーを強くしても、レンズ群Lp1、レンズ群Ln、レンズ群Lp2の合成レンズ群の主点位置を所望の位置に配置できるようにしている。そして、フォーカス用のレンズ群のパワーを強め、フォーカシングに際しての移動量を小さくしている。
【0044】
条件式(1)を満たす位置に、レンズ群Lnが配置されるようにして、フォーカシングによる両側のレンズ群Lp1、レンズ群Lp2への軸外主光線の入射高の変化が小さくなるようにして、物体距離の変化による軸外収差の変動を小さくしている。条件式(1)の下限値を逸脱すると、広角端において正のパワーを要する像面寄りに、負のパワーのレンズ群が配置されることになる。このため、レトロフォーカスのパワー配置が崩れ、広画角化と全系の小型化を図るのが困難になる。
【0045】
加えて、像側は軸外主光線の入射高が大きいため、強い負のパワーで軸外光束が跳ね上げられてしまい、物体距離の変化に伴う軸外収差の変動が大きくなってくる。また、条件式(1)の上限値を逸脱すると、レンズ群Lnが物体側に近くなり過ぎ、軸外主光線の入射高が、像面側とは反対方向に大きくなり、物体距離の変化に伴う軸外収差の変動が大きくなってしまう。レンズ群Lnが、条件式(2)の関係で、フォーカシングだけでなくズーミングでも移動すると、レンズ群Lnがフォーカスで移動するスペースを効果的にズーミングにも利用でき、全系の小型化が容易になる。
【0046】
条件式(2)の上限を逸脱すると、レンズ群Lnの望遠端におけるフォーカス移動量に対して、必要以上にスペースを空けることとなり、全系が大型化してくる。条件式(2)の下限を逸脱すると、レンズ群Lnによる変倍効果が少なくなる。条件式(1)、(2)を満たすことで、レンズ群Lnが、2枚以下の少ないレンズ構成にも関わらず、フォーカス移動量を小さくかつ、ズーミングでの変倍効果も大きくし、更にフォーカシングによる収差変動も小さくすることが容易となる。更に好ましくは条件式(1)、(2)の数値を次の如く設定するのが良い。
【0047】
0.25<(Dnw−bfw)/(Tlw−bfw)<0.6 ・・・(1a)
0.35<−Mnz/Mfnt<0.95 ・・・(2a)
実施例1、2、4、5において更に好ましくは次の諸条件のうち1以上を満足するのが良い。レンズ群Ln、レンズ群Lp1、レンズ群Lp2の焦点距離を各々fn、fp1、fp2とする。レンズ群Lnの物体側と像側の光線有効径を各々ea_nf、ea_nrとする。レンズ群Lp1の像側とレンズ群Lp2の物体側の光線有効径を各々ea_p1r、ea_p2fとする。
【0048】
広角端におけるレンズ群Lp1、レンズ群Ln、レンズ群Lp2の合成レンズ群の後側主点位置をokw、レンズ群Lp2の後側主点位置をokp2、レンズ群Lp2の焦点距離をfp2とする。広角端と望遠端におけるレンズ群Lnの横倍率を各々βnw、βntとする。このとき以下の条件式のうち1以上を満足するのが良い。
【0049】
0.4<−fp1/fn<2.5 ・・・(3)
0.4<−fp2/fn<2.5 ・・・(4)
0.7<ea_p1r/ea_nf<1.4 ・・・(5)
0.7<ea_p2f/ea_nr<1.4 ・・・(6)
|(okw−okp2)/fp2|<0.3 ・・・(7)
|βnw|<1.0 ・・・(8)
|βnt|<1.0 ・・・(9)
条件式(3)、(4)はレンズ群Lnで発生する各収差及び、その物体距離の変化に伴う収差変動をレンズ群Lp1とレンズ群Lp2で良好に補正するためものである。
【0050】
条件式(3)及び(4)の上限値を逸脱すると、それぞれレンズ群Lp1、レンズ群Lp2のパワーが弱くなり、レンズ群Lnで発生する各収差及びその物体距離の変化に伴う収差変動が過剰になってしまい、光学性能が劣化してくる。条件式(3)及び(4)の下限値を逸脱すると、レンズ群Lnのパワーが弱過ぎるため、フォーカス移動量が大きくなり、全系が大型化してくる。
【0051】
条件式(5)、(6)はレンズ群Ln及びレンズ群Lp1、レンズ群Lp2の光線有効径に関する。条件式(5)、(6)は、レンズ群Lnと、それぞれレンズ群Lp1、レンズ群Lp2との有効径比について規定している。条件式(5)、(6)の値を1に近づけることで、軸外主光線の入射高の変化を小さくして、物体距離の変化に伴う像面湾曲や倍率色収差等の軸外収差の変動を小さくしている。
【0052】
条件式(5)及び(6)の上限値を逸脱すると、レンズ群Lnに対してそれぞれ、レンズ群Lp1、レンズ群Lp2の有効径が大き過ぎて、また下限値を逸脱すると、レンズ群Lp1、レンズ群Lp2の有効径が逆に小さ過ぎるので良くない。そのどちらにおいても、レンズ群Lnへの軸外主光線の入射高の変化が大きくなるため、物体距離の変化に伴う軸外収差の変動が大きくなってくる。
【0053】
条件式(7)はレンズ群Lp1、レンズ群Ln、レンズ群Lp2よりなる広角端における合成レンズ群の後側主点位置を、レンズ群Lp2の後側主点位置に近づけることで、ズーミングに際して収差を良好に補正するためのものである。条件式(7)の上限値を越えて後側主点位置okwが大きくなる側に逸脱すると、レンズ群Lp1のパワーが弱く逆にレンズ群Lnのパワーが強過ぎるため、フォーカスによる収差変動が大きくなってくる。
【0054】
また、条件式(7)の上限値を越えて後側主点位置okwが小さくなる側に逸脱すると、正の屈折力の合成レンズ群の主点位置が像側から離れ過ぎ、レトロフォーカスのパワー配置が崩れ、全系が大型化してくる。
【0055】
条件式(8)はレンズ群Lnの広角端における横倍率に関する。条件式(8)を満足することにより、レンズ群Lp1とレンズ群Lnの間をアフォーカルに近づけ、物体距離の変化に伴う球面収差や軸上色収差等の軸上収差の変動を小さくしている。条件式(8)を逸脱すると、レンズ群Lp1とレンズ群Lnのレンズ群間のアフォーカルが崩れ、物体距離の変化に伴う軸上収差の変動が大きくなってくる。
【0056】
条件式(9)はレンズ群Lnの広角端だけでなく望遠端でも条件式(8)と同じように、横倍率を適切に設定するためのものである。条件式(9)を満足することにより、広角端と同様、望遠端においても、レンズ群Lp1とレンズ群Lnのレンズ群間をアフォーカルに近づけ、物体距離の変化に伴う軸上収差の変動を小さくしている。更に好ましくは条件式(3)乃至(9)の数値範囲を次の如く設定するのが良い。
【0057】
0.7<−fp1/fn<2.0 ・・・(3a)
0.5<−fp2/fn<1.6 ・・・(4a)
0.83<ea_p1r/ea_nf<1.2 ・・・(5a)
0.83<ea_p2f/ea_nr<1.2 ・・・(6a)
|(okw−okp2)/fp2|<0.2 ・・・(7a)
|βnw|<0.4 ・・・(8a)
|βnt|<0.5 ・・・(9a)
実施例1、2、4、5においてレンズ群Lp1、レンズ群Lp2をズーミングに際して一体で移動させると、各レンズ群の相対偏芯が抑えられ、製造誤差を小さくできる上、メカ構造を簡易化できるため、好ましい。
【0058】
次に実施例3のズームレンズの特徴について説明する。実施例3のズームレンズは、フォーカシング及びズーミングに際して移動する2枚以下のレンズよりなる正の屈折力のレンズ群Lpを有する。更にレンズ群Lpの物体側に隣接して配置された負の屈折力のレンズ群Ln1と、レンズ群Lpの像側に隣接して配置された負の屈折力のレンズ群Ln2とを有する。そしてレンズ群Ln1とレンズ群Ln2はズーミングに際して移動する。
【0059】
広角端において全系の最も物体側のレンズ面から像面までの距離をTlwとする。広角端においてレンズ群Ln2の最も像側のレンズ面から像面までの距離をDn2wとする。広角端におけるバックフォーカスをbfwとする。望遠端におけるレンズ群Lpのフォーカシングの際の最大移動量(物体側から像側を正とする)をMfptとする。広角端から望遠端へのズーミングに際しての、レンズ群Lpとレンズ群Ln2との間隔変化量(間隔が狭まる方向を正とする)をMpzとする。
【0060】
このとき、
0.2<(Dn2w−bfw)/(Tlw−bfw)<0.8 ・・・(10)
0.3<−Mpz/Mfpt<1.0 ・・・(11)
なる条件式を満足している。
【0061】
フォーカス用の正の屈折力のレンズ群Lpを負のパワーのレンズ群Ln1と負のパワーのレンズ群Ln2で挟み込んでいる。これにより、レンズ群Lpのパワーを強くしても、レンズ群Ln1、レンズ群Lp、レンズ群Ln2の合成レンズ群の主点位置を所望の位置に配置できるようにしている。そして、フォーカス用のレンズ群のパワーを強め、フォーカシングに際しての移動量を小さくしている。
【0062】
条件式(10)を満たす位置に、レンズ群Lpが配置されるようにして、フォーカシングによる両側のレンズ群Ln1、レンズ群Ln2への軸外主光線の入射高の変化が小さくなるようにして、物体距離の変化に伴う軸外収差の変動を小さくしている。条件式(10)の下限値を逸脱すると、広角端において強い正のパワーを要する像面寄りに、負の強いパワーのレンズ群が配置されることになる。このため、レトロフォーカスのパワー配置が崩れ、広画角化と全系の小型化を図るのが困難になる。
【0063】
加えて、像側は軸外主光線の入射高が大きいため、強い負のパワーで軸外光束が跳ね上げられてしまい、物体距離の変化に伴う軸外収差の変動が大きくなってくる。また、条件式(10)の上限値を逸脱すると、レンズ群Ln2が物体側に近くなり過ぎ、軸外主光線の入射高が、像面側とは反対方向に大きくなり、物体距離の変化に伴う軸外収差の変動が大きくなってくる。
【0064】
レンズ群Lpが、条件式(11)の関係で、フォーカシングだけでなくズーミングでも移動すると、レンズ群Lpがフォーカスで移動するスペースを効果的にズーミングにも利用でき、全系の小型化が容易になる。条件式(11)の上限を逸脱するとレンズ群Lpの望遠端におけるフォーカス移動量に対して、必要以上にスペースを空けることになり、全系が大型化してくる。条件式(11)の下限を逸脱すると、レンズ群Lpの変倍効果が少なくなる。
【0065】
条件式(10)、(11)を満たすことで、レンズ群Lpが、2枚以下の少ないレンズ構成にも関わらず、フォーカス移動量を小さくかつ、ズーミングでの変倍効果も大きくし、更にフォーカシングによる収差変動も小さくすることが容易となる。更に好ましくは条件式(10)、(11)の数値範囲を次の如く設定するのが良い。
【0066】
0.3<(Dn2w−bfw)/(Tlw−bfw)<0.7 ・・・(10a)
0.35<−Mpz/Mfpt<0.95 ・・・(11a)
更に好ましくは次の諸条件のうち1以上を満足するのが良い。レンズ群Lp、レンズ群Ln1、レンズ群Ln2の焦点距離を各々fp、fn1、fn2とする。レンズ群Lpの物体側と像側の光線有効径を各々ea_pf、ea_prとする。レンズ群Ln1の像側とレンズ群Ln2の物体側の光線有効径を各々ea_n1r、ea_n2fとする。
【0067】
広角端におけるレンズ群Ln1、レンズ群Lp、レンズ群Ln2の合成レンズ群の前側主点位置をo1wとする。レンズ群Ln1の前側主点位置をo1n1、レンズ群Ln1の焦点距離をfn1とする。広角端と望遠端におけるレンズ群Ln2の横倍率を各々βn2w、βn2tとする。このとき以下の条件式のうち、1以上を満足するのが良い。
【0068】
0.3<−fn1/fp<2.5 ・・・(12)
0.3<−fn2/fp<2.5 ・・・(13)
0.7<ea_n1r/ea_pf<1.4 ・・・(14)
0.7<ea_n2f/ea_pr<1.4 ・・・(15)
|(o1w−o1n1)/fn1|<0.3 ・・・(16)
|βn2w|<1.0 ・・・(17)
|βn2t|<1.0 ・・・(18)
条件式(12)、(13)はレンズ群Lpで発生する各収差及び、その物体距離の変化に伴う収差変動をレンズ群Ln1と、レンズ群Ln2で良好に補正するためのものである。
【0069】
条件式(12)及び(13)の上限値を逸脱すると、それぞれレンズ群Ln1、レンズ群Ln2のパワーが弱くなり、レンズ群Lpで発生する各収差及びその物体距離の変化に伴う収差変動が過剰になってしまい、光学性能が劣化してくる。条件式(12)及び(13)の下限値を逸脱すると、レンズ群Lpのパワーが弱過ぎるため、フォーカス移動量が大きくなり、全系が大型化してくる。
【0070】
条件式(14)、(15)はレンズ群Lp及びレンズ群Ln1、レンズ群Ln2の光線有効径に関する。条件式(14)、(15)は、レンズ群Lpと、それぞれレンズ群Ln1、レンズ群Ln2との有効径比について規定している。条件式(14)、(15)の値を1に近づけることで、軸外主光線の入射高の変化を小さくして、物体距離の変化に伴う像面湾曲や倍率色収差等の軸外収差の変動を小さくしている。
【0071】
条件式(14)及び(15)の上限値を逸脱すると、レンズ群Lpに対してそれぞれ、レンズ群Ln1、レンズ群Ln2の有効径が大き過ぎて、また下限値を逸脱すると、レンズ群Ln1、レンズ群Ln2の有効径が逆に小さ過ぎるので良くない。そのどちらにおいても、レンズ群Lpへの軸外主光線の入射高の変化が大きくなるため、物体距離の変化に伴う軸外収差の変動が大きくなってくる。
【0072】
条件式(16)はレンズ群Ln1、レンズ群Lp、レンズ群Ln2の広角端における合成レンズ群の前側主点位置をレンズ群Ln1の前側主点位置に近づけることで、ズーミングに際して収差を良好に補正するためのものである。条件式(16)の上限値が前側主点位置o1wが小さくなる側に逸脱すると、レンズ群Ln2のパワーが弱く、逆にレンズ群Lpのパワーが強過ぎるため、フォーカスによる収差変動が大きくなってくる。
【0073】
また、条件式(16)の上限値が前側主点位置o1wが大きくなる側に逸脱すると、負の屈折力の合成レンズ群の主点位置が像側に寄り過ぎ、レトロフォーカスのパワー配置が崩れ、全系が大型化してくる。
【0074】
条件式(17)はレンズ群Ln2の広角端における横倍率に関する。条件式(17)を満足することにより、レンズ群Lpとレンズ群Ln2の間をアフォーカルに近づけ、物体距離の変化に伴う球面収差や軸上色収差等の軸上収差の変動を小さくしている。条件式(17)を逸脱すると、レンズ群Lpとレンズ群Ln2のレンズ群間のアフォーカルが崩れ、物体距離の変化に伴う軸上収差の変動が大きくなってくる。
【0075】
条件式(18)はレンズ群Ln2の広角端だけでなく望遠端でも条件式(17)と同じように、横倍率を適切に設定するためのものである。条件式(18)を満足することにより、広角端と同様、望遠端においても、レンズ群Lpとレンズ群Ln2のレンズ群間をアフォーカルに近づけ、物体距離の変化に伴う軸上収差の変動を小さくしている。更に好ましくは条件式(10)乃至(18)の数値範囲を次の如く設定するのが良い。
【0076】
0.35<−fn1/fp<1.6 ・・・(12a)
0.6<−fn2/fp<2.0 ・・・(13a)
0.83<ea_n1r/ea_pf<1.2 ・・・(14a)
0.83<ea_n2f/ea_pr<1.2 ・・・(15a)
|(o1w−o1n1)/fn1|<0.2 ・・・(16a)
|βn2w|<0.4 ・・・(17a)
|βnt|<0.4 ・・・(18a)
実施例3においてレンズ群Ln1と、レンズ群Ln2をズーミングに際して一体で移動させると、各レンズ群の相対偏芯が抑えられ、製造誤差を小さくできる上、メカ構造を簡易化できるため、好ましい。
【0077】
以上のように各実施例によれば、小型軽量なフォーカス機構を有しながら、全ズーム域、全フォーカス域で良好な光学性能を有し、かつ全系が小型軽量なズームレンズを得ることができる。
【0078】
次に各実施例について説明する。実施例1は、正の屈折力の第1レンズ群L1、負の屈折力の第2レンズ群L2、正の屈折力の第3レンズ群L3、負の屈折力の第4レンズ群L4、開口絞りSPを含む正の屈折力の第5レンズ群L5、正の屈折力の第6レンズ群L6で構成される。そして広角端から望遠端へのズーミングに際して第1レンズ群L1及び第3レンズ群L3乃至第6レンズ群L6は物体側へ移動し、第2レンズ群L2は像側に凸状の軌跡を描いて移動するズームレンズである。
【0079】
実施例1はズーム比7.02のポジティブリードタイプの6群ズームレンズである。無限遠物体から至近距離物体へのフォーカシングに際して矢印Focusの如く第4レンズ群L4は物体側へ移動する。第4レンズ群L4はレンズ群Lnに相当し、第3レンズ群L3はレンズ群Lp1に相当し、第5レンズ群L5はレンズ群Lp2に相当する。
【0080】
実施例1においてフォーカス用のレンズ群Lnは1枚構成であり、小型軽量化を達成している。レンズ群Lnの両側に隣接して、正の屈折力のレンズ群Lp1、Lp2を配置している。これにより、レンズ群Lnのパワーを上げても、レンズ群Lp1、レンズ群Ln、レンズ群Lp2の正の合成レンズ群の主点位置をズーミングに際して適切に配置することができるようにして、全系の小型化及び高性能化を図っている。
【0081】
具体的には、条件式(7)を満たす位置に、正の屈折力の合成レンズ群の主点を配置している。また、負レンズ群Lnが像面側から離れた条件式(1)を満す位置に配置されている。それにより、像面寄りに十分な正のパワーが得られ、レトロフォーカス型のパワー配置を良好に形成することで、広画角化と全系の小型化を効果的に達成している。加えて、物体距離の変化に伴うレンズ群Lp1、レンズ群Ln、レンズ群Lp2の合成レンズ群内での軸外主光線の入射高の変動を抑え、全フォーカス域で良好な光学性能を得ている。
【0082】
次に、レンズ群Lnは、フォーカシングに際してレンズ群Lp1との間隔を狭める方向(物体側)に移動する。そして広角端から望遠端へのズーミングでは逆に、レンズ群Lp1との間隔が広がるように移動する。かつ条件式(2)を満たすことで、フォーカシングに際しての移動スペースを効果的にズーミングに充てている。
【0083】
次に、レンズ群Lnとレンズ群Lp1、レンズ群Lp2とのパワーの関係は条件式(3)、(4)を満たしており、物体距離の変化に伴うレンズ群Lp1、レンズ群Ln、レンズ群Lp2の合成レンズ群内での軸上光線の入射高の変動を小さくしている。それに加え、レンズ群Lnでの横倍率は、条件式(8)、(9)を満たしており、広角端と望遠端で共に、レンズ群Lnとレンズ群Lp1との間をアフォーカルにし、物体距離の変化に伴う軸上光線の入射高の変動を更に小さくしている。
【0084】
また、レンズ群Lnとレンズ群Lp1、レンズ群Lp2との有効径の関係が(5)、(6)を満たすことで、物体距離の変化に伴う軸外光線の入射高の変動も小さくしている。また、レンズ群Lp1とレンズ群Lp2をズーミングに際して一体化して移動しており、レンズ群Lp1、レンズ群Ln、レンズ群Lp2の合成レンズ群内の製造誤差が小さくなるようにメカ構成を簡易化している。
【0085】
実施例2は、物体側より像側へ順に、負の屈折力の第1レンズ群L1、正の屈折力の第2レンズ群L2、負の屈折力の第3レンズ群L3、開口絞りSPを含む正の屈折力の第4レンズ群L4、正の屈折力の第5レンズ群L5で構成される。そして広角端から望遠端へのズーミングに際して第1レンズ群L1は像側に凸状の軌跡を描いて移動し、第2レンズ群L2乃至第5レンズ群L5は物体側へ移動するズームレンズである。
【0086】
実施例2はズーム比2.42のネガティブリードタイプの5群ズームレンズである。無限遠物体から至近距離物体へのフォーカシングに際して矢印Focusの如く第3レンズ群L3は物体側へ移動する。第3レンズ群L3はレンズ群Lnに相当し、第2レンズ群L2はレンズ群Lp1に相当し、第4レンズ群L4はレンズ群Lp2に相当する。実施例2においてフォーカス用のレンズ群Lnは1枚構成であり、小型軽量化を達成している。レンズ群Ln、及びレンズ群Lp1、レンズ群Lp2の光学作用は、実施例1と同様である。
【0087】
実施例3は、正の屈折力の第1レンズ群L1、負の屈折力の第2レンズ群L2、正の屈折力の第3レンズ群L3、負の屈折力の第4レンズ群L4、開口絞りSPを含む正の屈折力の第5レンズ群L5、正の屈折力の第6レンズ群L6で構成される。そして広角端から望遠端へのズーミングに際して第1、第3、第5、第6レンズ群L1、L3、L5、L6は物体側へ移動し、第2、第4レンズ群L2、L4は像側に凸状の軌跡を描いて移動するズームレンズである。
【0088】
実施例3はズーム比7.05のポジティブリードタイプの6群ズームレンズである。無限遠物体から至近距離物体へのフォーカシングに際して第3レンズ群L3は像側へ移動する。第3レンズ群L3はレンズ群Lpに相当し、第2レンズ群L2はレンズ群Ln1に相当し、第4レンズ群L4はレンズ群Ln2に相当する。
【0089】
実施例3においてフォーカス用のレンズ群Lpは1枚構成であり、小型軽量化を達成している。レンズ群Lpの両側に隣接して、負の屈折力のレンズ群Ln1、Ln2を配置している。これにより、レンズ群Lpのパワーを上げても、レンズ群Ln1、レンズ群Lp、レンズ群Ln2の負の合成レンズ群の主点位置をズーミングに際して適切に配置することができるようにして、全系の小型化及び高性能化を図っている。
【0090】
具体的には、条件式(16)を満たす位置に、負の屈折力の合成レンズ群の主点を配置している。また、レンズ群Ln2が像面側から離れた条件式(10)を満す位置に配置されている。それにより、像面寄りに十分な正のパワーが得られ、レトロフォーカス型のパワー配置を良好に形成することで、広画角化と全系の小型化を効果的に達成している。加えて、物体距離の変化に伴うレンズ群Ln1、レンズ群Lp、レンズ群Ln2の合成レンズ群内での軸外主光線の入射高の変動を抑え、全フォーカス域で良好な光学性能を得ている。
【0091】
次に、レンズ群Lpは、フォーカシングに際してレンズ群Ln2との間隔を狭める方向に移動し、広角端から望遠端へのズーミングでは逆に、レンズ群Ln2との間隔を広げる方向に移動する。かつ条件式(11)を満たすことで、フォーカシングに際しての移動スペースを効果的にズーミングに充てている。次に、レンズ群Lpとレンズ群Ln1、レンズ群Ln2とのパワーの関係は条件式(12)、(13)を満たしており、物体距離の変化に伴う合成レンズ群内での軸上光線の入射高の変動を小さくしている。
【0092】
それに加え、レンズ群Ln2での横倍率が、条件式(17)、(18)を満たしており、広角端と望遠端で共に、レンズ群Lpとレンズ群Ln2との間をアフォーカルにし、物体距離の変化に伴う軸上光線の入射高の変動を更に小さくしている。また、レンズ群Lpとレンズ群Ln1、レンズ群Ln2との有効径の関係が(14)、(15)を満たすことで、物体距離の変化に伴う軸外光線の入射高の変動も小さくしている。
【0093】
また、レンズ群Ln1とレンズ群Ln2をズーミングに際して移動しており、レンズ群Ln1、レンズ群Lp、レンズ群Ln2の合成レンズ群内の製造誤差が小さくなるようにしてメカ構成を簡易化している。
【0094】
実施例4は、物体側より像側へ順に、正の屈折力の第1レンズ群L1、負の屈折力の第2レンズ群L2、正の屈折力の第3レンズ群L3、負の屈折力の第4レンズ群L4、開口絞りSPを含む正の屈折力の第5レンズ群L5で構成される。そして広角端から望遠端へのズーミングに際して第1レンズ群L1及び第3レンズ群L3乃至第5レンズ群L5は物体側へ移動し、第2レンズ群L2は像側に凸状の軌跡を描いて移動するズームレンズである。
【0095】
実施例4はズーム比5.59のポジティブリードタイプの5群ズームレンズである。無限遠物体から至近距離物体へのフォーカシングに際して矢印Focusの如く第4レンズ群L4は物体側へ移動する。第4レンズ群L4はレンズ群Lnに相当し、第3レンズ群L3はレンズ群Lp1に相当し、第5レンズ群L5はレンズ群Lp2に相当する。実施例4においてフォーカス用の負レンズ群Lnは1枚構成であり、小型軽量化を達成している。レンズ群Ln、及び正レンズ群Lp1、Lp2の光学作用は、実施例1と同様である。
【0096】
実施例5は、正の屈折力の第1レンズ群L1、負の屈折力の第2レンズ群L2、正の屈折力の第3レンズ群L3、負の屈折力の第4レンズ群L4、開口絞りSPを含む正の屈折力の第5レンズ群L5、正の屈折力の第6レンズ群L6で構成される。そして広角端から望遠端へのズーミングに際して第1レンズ群L1及び第3レンズ群L3乃至第6レンズ群L6は物体側へ移動し、第2レンズ群L2は像側に凸状の軌跡を描いて移動するズームレンズである。実施例5はズーム比6.45のポジティブリードタイプの6群ズームレンズである。
【0097】
無限遠物体から至近距離物体へのフォーカシングに際して、矢印Focusの如く第4レンズ群L4は物体側へ移動する。第4レンズ群L4はレンズ群Lnに相当し、第3レンズ群L3はレンズ群Lp1に相当し、第5レンズ群L5はレンズ群Lp2に相当する。実施例5においてフォーカス用のレンズ群Lnは2枚構成であり、小型軽量化を達成している。レンズ群Ln、及び正レンズ群Lp1、Lp2の光学作用は、実施例1と同様である。
【0098】
以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されないことは言うまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。尚、各実施例で言うレンズ群とは、光学系の最前面または、前方に隣接するレンズとの間隔がズーミングまたはフォーカシングで変化する面から、光学系の最後面または、後方に隣接するレンズとの間隔が変倍またはフォーカシングで変化する面までを言う。
【0099】
本発明のズームレンズは、例えば撮像装置、画像投影装置やその他の光学機器に、種々適用できる。
【0100】
次に実施例1乃至5に示したズームレンズを撮像装置に適用した実施例を図11を用いて説明する。本発明の撮像装置はズームレンズを含む交換レンズ装置と、交換レンズ装置とカメラマウント部を介して着脱可能に接続され、ズームレンズが形成する光学像を受光して、電気的な画像信号に変換する撮像素子を含むカメラ本体とを備えている。
【0101】
図11は一眼レフカメラの要部概略図である。図11において、10は実施例1乃至5のズームレンズ1を有する撮影レンズである。ズームレンズ1は保持部材である鏡筒2に保持されている。20はカメラ本体であり、撮影レンズ10からの光束を上方に反射するクイックリターンミラー3、撮影レンズ10の像形成位置に配置された焦点板4より構成されている。更に、焦点板4に形成された逆像を正立像に変換するペンタダハプリズム5、その正立像を観察するための接眼レンズ6などによって構成されている。
【0102】
7は感光面であり、CCDセンサやCMOSセンサ等のズームレンズによって形成される像を受光する固体撮像素子(光電変換素子)や銀塩フィルムが配置される。撮影時にはクイックリターンミラー3が光路から退避して、感光面7上に撮影レンズ10によって像が形成される。各実施例のズームレンズはクイックリターンミラーのないミラーレスの一眼レフカメラにも同様に適用できる。
【0103】
以下に実施例1乃至5に対応する数値実施例1乃至5を示す。各数値実施例においてiは物体側からの面の順番を示す。数値実施例においてriは物体側より順に第i番目のレンズ面の曲率半径、diは物体側より順に第i番目のレンズ厚及び空気間隔、ndiとνdiは各々物体側より順に第i番目のレンズの材料の屈折率とアッベ数である。BFはバックフォーカスである。非球面形状は光軸方向にX軸、光軸と垂直方向にH軸、光の進行方向を正とし、rを近軸曲率半径、各非球面係数をA4、A6、A8、A10、A12としたとき
【0104】
【数1】

【0105】
で与えるものとする。各非球面係数において「e−x」は「10-x」を意味する。また、焦点距離、Fナンバー等のスペックに加え、画角は全系の半画角、像高は半画角を決定する最大像高、レンズ全長は第1レンズ面から像面までの距離である。バックフォーカスBFは最終レンズ面から像面までの長さを示している。また、各レンズ群データは、各レンズ群の焦点距離、光軸上の長さ、前側主点位置、後側主点位置を表している。また、各光学面の間隔dが(可変)となっている部分は、ズーミングに際して変化するものであり、別表に焦点距離に応じた面間隔を記している。
【0106】
面番号1は設計上用いたダミー面である。ダミー面はズームレンズを構成するものではない。尚、以下に記載する数値実施例1乃至5のレンズデータに基づく、各条件式の計算結果を表1に示す。
【0107】

(数値実施例1)

単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd 有効径
1 ∞ 1.50 60.02
2 111.698 2.00 1.84666 23.9 52.66
3 55.370 7.65 1.49700 81.5 50.01
4 3384.032 0.15 49.68
5 53.774 6.23 1.66672 48.3 48.11
6 295.614 (可変) 47.31
7 152.605 1.45 1.91082 35.3 30.90
8 15.649 7.30 23.59
9 -48.289 1.20 1.77250 49.6 23.35
10 64.582 0.29 23.25
11 31.507 6.72 1.84666 23.8 23.64
12 -34.468 1.10 1.77250 49.6 23.08
13 145.612 (可変) 22.11
14 87.716 1.95 1.78472 25.7 14.57
15 -58.571 (可変) 14.57
16 -34.608 0.70 1.90366 31.3 14.18
17 579.002 (可変) 14.45
18 22.161 4.00 1.60311 60.6 16.08
19 -55.101 1.61 15.76
20(絞り) ∞ 3.30 14.77
21 30.440 4.91 1.60311 60.6 13.77
22 -17.452 0.75 1.84666 23.8 12.84
23 -494.346 3.07 12.52
24 -24.672 0.70 1.80000 29.8 11.77
25 13.389 2.54 1.84666 23.8 11.95
26 53.386 (可変) 12.01
27* 94.305 3.99 1.68893 31.1 15.40
28 -27.400 16.47

非球面データ
第27面
K = 0.00000e+000 A 4=-2.62044e-005 A 6= 2.02686e-009 A 8=-4.13481e-011 A10=-7.33645e-012 A12= 7.19025e-014

各種データ
ズーム比 7.02

広角 中間 望遠
焦点距離 18.60 51.00 130.50
Fナンバー 3.48 4.84 5.88
画角 36.29 14.99 5.98
像高 13.66 13.66 13.66
レンズ全長 140.52 160.20 190.00
BF 35.60 56.40 71.56

d 6 0.90 21.92 42.41
d13 26.18 6.70 1.50
d15 2.83 4.19 8.87
d17 7.09 5.73 1.05
d26 4.80 2.15 1.50

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離 レンズ構成長 前側主点位置 後側主点位置
1 1 88.69 17.53 5.86 -5.78
2 7 -17.44 18.06 1.34 -11.69
3 14 45.02 1.95 0.66 -0.44
4 16 -36.12 0.70 0.02 -0.35
5 18 37.72 20.89 -21.54 -23.56
6 27 31.24 3.99 1.85 -0.54

【0108】
(数値実施例2)

単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd 有効径
1 ∞ 1.50 50.25
2 57.445 4.55 1.60311 60.6 41.82
3 219.037 0.50 39.96
4 36.443 1.45 1.83481 42.7 32.01
5 14.175 7.58 24.39
6 -619.065 1.20 1.77250 49.6 24.02
7 25.691 3.98 22.57
8 23.423 4.90 1.80518 25.4 22.94
9 200.752 1.10 1.80400 46.6 21.98
10 41.851 (可変) 21.04
11 -229.585 1.73 1.60311 60.6 13.06
12 -34.650 (可変) 13.21
13 -32.574 0.70 1.83400 37.2 13.12
14 -276.813 (可変) 13.34
15 28.173 3.13 1.63854 55.4 13.98
16 -53.605 1.04 13.99
17(絞り) ∞ 3.30 13.66
18 22.851 4.24 1.60311 60.6 13.49
19 -21.794 0.75 1.85026 32.3 12.87
20 -162.935 2.71 12.64
21 -40.305 0.70 1.74950 35.3 11.89
22 15.099 1.99 1.84666 23.8 11.81
23 25.535 (可変) 11.71
24* 103.888 3.69 1.58313 59.4 14.34
25 -22.955 15.38

非球面データ
第24面
K = 0.00000e+000 A 4=-2.73707e-005 A 6=-2.63537e-008 A 8= 1.01748e-009 A10=-1.40793e-011 A12=-1.53554e-022

各種データ
ズーム比 2.42

広角 中間 望遠
焦点距離 18.59 24.00 45.00
Fナンバー 3.59 4.06 5.95
画角 36.31 29.65 16.89
像高 13.66 13.66 13.66
レンズ全長 118.97 117.26 127.42
BF 35.70 42.77 68.38

d10 23.35 15.60 2.10
d12 3.02 3.73 3.73
d14 1.88 1.16 1.17
d23 4.27 3.24 1.30

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離 レンズ構成長 前側主点位置 後側主点位置
1 1 -24.19 26.76 10.07 -10.77
2 11 67.44 1.73 1.26 0.19
3 13 -44.32 0.70 -0.05 -0.43
4 15 32.81 17.87 -13.46 -18.43
5 24 32.59 3.69 1.93 -0.43

【0109】
(数値実施例3)

単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd 有効径
1 ∞ 1.50 59.50
2 136.714 1.90 1.84666 23.8 57.10
3 61.723 8.41 1.49700 81.5 54.57
4 -712.008 0.15 53.99
5 55.292 6.38 1.77250 49.6 51.49
6 218.242 (可変) 50.63
7 239.607 1.45 1.83481 42.7 30.66
8 14.432 7.38 22.80
9 -44.308 1.20 1.77250 49.6 22.69
10 71.255 0.15 22.79
11 30.488 5.77 1.84666 23.8 23.27
12 -48.245 1.10 1.83481 42.7 22.82
13 105.391 (可変) 22.15
14 114.988 2.94 1.83481 42.7 20.08
15 -38.856 (可変) 19.84
16 -42.545 0.70 1.80610 40.9 18.21
17 104.476 (可変) 17.74
18 20.554 3.70 1.53996 59.5 15.88
19 -92.362 1.18 15.50
20(絞り) ∞ 3.30 14.91
21 25.900 4.34 1.48749 70.2 14.11
22 -21.604 0.75 1.84666 23.8 13.39
23 -213.343 3.09 13.20
24 -46.278 0.70 1.76200 40.1 12.48
25 19.900 2.11 1.84666 23.8 12.47
26 52.323 (可変) 12.42
27* 114.978 3.14 1.58313 59.4 15.12
28 -31.788 15.82

非球面データ
第27面
K = 0.00000e+000 A 4=-3.32763e-005 A 6= 7.41615e-008 A 8=-3.14564e-009 A10= 4.14055e-011 A12=-2.46577e-013

各種データ
ズーム比 7.05

広角 中間 望遠
焦点距離 18.59 50.00 131.00
Fナンバー 3.51 4.71 5.88
画角 36.31 15.28 5.95
像高 13.66 13.66 13.66
レンズ全長 138.97 159.44 187.88
BF 35.70 55.36 72.74

d 6 1.00 22.00 40.44
d13 7.85 6.05 1.52
d15 2.91 4.71 9.25
d17 23.69 7.04 1.05
d26 6.47 2.94 1.55

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離 レンズ構成長 前側主点位置 後側主点位置
1 1 84.91 18.34 6.47 -5.44
2 7 -15.06 17.05 2.01 -10.00
3 14 35.09 2.94 1.21 -0.41
4 16 -37.43 0.70 0.11 -0.27
5 18 41.45 19.18 -15.02 -21.67
6 27 43.05 3.14 1.56 -0.43

【0110】
(数値実施例4)

単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd 有効径
1 ∞ 1.50 64.10
2 127.922 2.00 1.84666 23.8 56.80
3 76.612 6.62 1.49700 81.5 55.32
4 1483.135 0.15 54.89
5 66.859 5.86 1.60738 56.8 52.97
6 325.080 (可変) 52.19
7 79.300 1.45 1.91082 35.3 34.09
8 15.595 8.10 25.60
9 -84.291 1.20 1.83481 42.7 25.41
10 42.660 1.31 25.09
11 30.665 6.60 1.84666 23.8 25.97
12 -61.686 1.10 1.77250 49.6 25.43
13 413.544 (可変) 24.76
14 55.003 1.64 1.80518 25.4 14.39
15 1371.106 (可変) 14.24
16 -38.056 0.70 1.90366 31.3 13.97
17 -408.051 (可変) 14.24
18 23.610 3.66 1.60311 60.6 15.70
19 -91.277 1.17 15.49
20(絞り) ∞ 2.00 14.83
21 26.328 5.54 1.60311 60.6 14.37
22 -23.088 0.75 1.80000 29.8 13.27
23 -67.471 0.99 12.99
24 -65.002 0.70 1.74950 35.3 12.45
25 15.384 1.91 1.77250 49.6 11.97
26 22.891 1.68 11.65
27 335.732 3.52 1.66680 33.0 11.80
28 -9.868 0.80 1.72047 34.7 11.95
29 630.852 0.15 12.47
30 27.288 2.71 1.85400 40.4 12.79
31* 110.032 12.83

非球面データ
第31面
K = 0.00000e+000 A 4= 2.99992e-005 A 6=-4.29579e-008 A 8= 2.42140e-009 A10=-2.39016e-011 A12=-6.58966e-014

各種データ
ズーム比 5.59

広角 中間 望遠
焦点距離 18.60 50.00 103.95
Fナンバー 3.60 5.09 5.88
画角 36.29 15.28 7.49
像高 13.66 13.66 13.66
レンズ全長 140.57 159.78 190.00
BF 35.64 56.33 67.17

d 6 0.90 24.00 48.93
d13 31.63 7.05 1.50
d15 3.12 4.63 7.52
d17 5.45 3.94 1.05

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離 レンズ構成長 前側主点位置 後側主点位置
1 1 112.03 16.13 4.60 -6.23
2 7 -21.44 19.76 0.40 -15.24
3 14 71.13 1.64 -0.04 -0.95
4 16 -46.49 0.70 -0.04 -0.41
5 18 26.79 25.59 0.25 -17.82

【0111】
(数値実施例5)

単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd 有効径
1 ∞ 1.50 64.00
2 95.457 2.00 1.84666 23.8 55.24
3 58.651 7.76 1.49700 81.5 51.80
4 6401.039 0.15 51.35
5 52.248 6.39 1.60311 60.6 49.00
6 239.934 (可変) 48.07
7 165.361 1.45 1.91082 35.3 31.91
8 15.531 7.54 23.98
9 -49.402 1.20 1.77250 49.6 23.78
10 66.413 0.15 23.65
11 30.087 6.94 1.84666 23.8 24.00
12 -34.011 1.10 1.80400 46.6 23.35
13 87.371 (可変) 22.18
14 100.574 1.83 1.80000 29.8 14.43
15 -68.699 (可変) 14.33
16 -34.220 0.70 1.90366 31.3 14.10
17 126.844 1.50 1.84666 23.8 14.46
18 -120.827 (可変) 14.73
19 22.762 3.93 1.51633 64.1 16.22
20 -47.446 0.83 15.96
21(絞り) ∞ 3.30 15.30
22 21.131 5.11 1.60311 60.6 14.32
23 -22.970 0.75 1.84666 23.8 13.16
24 34.807 3.44 12.56
25 -39.697 0.70 1.80000 29.8 12.16
26 11.148 3.12 1.84666 23.8 12.29
27 89.644 (可変) 12.35
28* 52.726 3.53 1.68893 31.1 14.48
29 -45.855 15.19

非球面データ
第28面
K = 0.00000e+000 A 4=-3.62046e-005 A 6=-6.64907e-009 A 8=-8.20333e-010 A10= 3.23308e-012 A12= 1.82226e-014

各種データ
ズーム比 6.45

広角 中間 望遠
焦点距離 18.60 50.00 120.00
Fナンバー 3.48 4.90 5.88
画角 36.29 15.28 6.49
像高 13.66 13.66 13.66
レンズ全長 140.51 161.85 190.00
BF 35.60 57.97 73.10

d 6 0.90 19.59 38.16
d13 24.74 6.80 1.53
d15 3.31 4.95 9.74
d18 7.48 5.84 1.05
d27 3.56 1.79 1.50

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離 レンズ構成長 前側主点位置 後側主点位置
1 1 84.52 17.79 5.05 -6.91
2 7 -15.67 18.38 2.05 -10.62
3 14 51.27 1.83 0.61 -0.42
4 16 -50.94 2.20 -0.41 -1.61
5 19 44.31 21.18 -20.88 -25.10
6 28 36.13 3.53 1.13 -0.99


【0112】
【表1】

【符号の説明】
【0113】
SP:絞り IP:撮像面 L1〜L6:第1レンズ群〜第6レンズ群
Ln、Lp1、Lp2:フォーカスで移動するレンズ群と、その物体側、像側に隣接するレンズ群
Lp、Ln1、Ln2:フォーカスで移動するレンズ群と、その物体側、像側に隣接するレンズ群
Focus:フォーカシングで移動するレンズ群の移動方向

【特許請求の範囲】
【請求項1】
フォーカシング及びズーミングに際して移動する2枚以下のレンズよりなる負の屈折力のレンズ群Lnと、前記レンズ群Lnの物体側に隣接して配置された正の屈折力のレンズ群Lp1と、前記レンズ群Lnの像側に隣接して配置された正の屈折力のレンズ群Lp2とを有し、ズーミングに際して前記レンズ群Lp1と前記レンズ群Lp2が移動するズームレンズであって、
広角端における全系の最も物体側のレンズ面から像面までの距離をTlw、広角端における前記レンズ群Lnの最も像側のレンズ面から像面までの距離をDnw、広角端におけるバックフォーカスをbfw、望遠端における前記レンズ群Lnのフォーカシングの際の最大移動量(無限遠から至近距離へのフォーカシングに際して物体側から像側へ移動するときを正とする)をMfnt、広角端から望遠端へのズーミングの際の前記レンズ群Ln
とレンズ群Lp1との間隔の変化量(間隔が広がる方向を正とする)をMnzとするとき、
0.2<(Dnw−bfw)/(Tlw−bfw)<0.8
0.3<−Mnz/Mfnt<1.0
なる条件式を満足することを特徴とするズームレンズ。
【請求項2】
前記レンズ群Ln、前記レンズ群Lp1、前記レンズ群Lp2の焦点距離を各々fn、fp1、fp2とするとき、
0.4<−fp1/fn<2.5
0.4<−fp2/fn<2.5
なる条件式を満足することを特徴とする請求項1に記載のズームレンズ。
【請求項3】
前記レンズ群Lnの物体側と像側の光線有効径を各々ea_nf、ea_nr、前記レンズ群Lp1の像側と前記レンズ群Lp2の物体側の光線有効径を各々ea_p1r、ea_p2fとするとき、
0.7<ea_p1r/ea_nf<1.4
0.7<ea_p2f/ea_nr<1.4
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に記載のズームレンズ。
【請求項4】
広角端における前記レンズ群Lp1、前記レンズ群Ln、前記レンズ群Lp2の合成レンズ群の後側主点位置をokw、前記レンズ群Lp2の後側主点位置をokp2、前記レンズ群Lp2の焦点距離をfp2とするとき、
|(okw−okp2)/fp2|<0.3
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項に記載のズームレンズ。
【請求項5】
広角端における前記レンズ群Lnの横倍率をβnwとするとき、
|βnw|<1.0
なる条件式を満足することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載のズームレンズ。
【請求項6】
望遠端における前記レンズ群Lnの横倍率をβntとするとき、
|βnt|<1.0
なる条件式を満足することを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載のズームレンズ。
【請求項7】
ズーミングに際して前記レンズ群Lp1と前記レンズ群Lp2は一体で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。
【請求項8】
フォーカシング及びズーミングに際して移動する2枚以下のレンズよりなる正の屈折力のレンズ群Lpと、前記レンズ群Lpの物体側に隣接して配置された負の屈折力のレンズ群Ln1と、前記レンズ群Lpの像側に隣接して配置された負の屈折力のレンズ群Ln2とを有し、ズーミングに際して前記レンズ群Ln1と前記レンズ群Ln2が移動するズームレンズであって、
広角端における全系の最も物体側のレンズ面から像面までの距離をTlw、広角端における前記レンズ群Ln2の最も像側のレンズ面から像面までの距離をDn2w、広角端におけるバックフォーカスをbfw、望遠端における前記レンズ群Lpのフォーカシングの際の最大移動量(無限遠から至近距離へのフォーカシングに際して物体側から像側へ移動するときを正とする)をMfpt、広角端から望遠端へのズーミングの際の前記レンズ群Lpとレンズ群Ln2との間隔変化量(間隔が狭まる方向を正とする)をMpzとするとき、
0.2<(Dn2w−bfw)/(Tlw−bfw)<0.8
0.3<−Mpz/Mfpt<1.0
なる条件式を満足することを特徴とするズームレンズ。
【請求項9】
前記レンズ群Lp、前記レンズ群Ln1、前記レンズ群Ln2の焦点距離を各々fp、fn1、fn2とするとき、
0.3<−fn1/fp<2.5
0.3<−fn2/fp<2.5
なる条件式を満足することを特徴とする請求項8に記載のズームレンズ。
【請求項10】
前記レンズ群Lpの物体側と像側の光線有効径を各々ea_pf、ea_pr、前記レンズ群Ln1の像側と前記レンズ群Ln2の物体側の光線有効径を各々ea_n1r、ea_n2fとするとき、
0.7<ea_n1r/ea_pf<1.4
0.7<ea_n2f/ea_pr<1.4
なる条件式を満足することを特徴とする請求項8または9に記載のズームレンズ。
【請求項11】
広角端における前記レンズ群Ln1、前記レンズ群Lp、前記レンズ群Ln2の合成レンズ群の前側主点位置をo1w、前記レンズ群Ln1の前側主点位置をo1n1、前記レンズ群Ln1の焦点距離をfn1とするとき、
|(o1w−o1n1)/fn1|<0.3
なる条件式を満足することを特徴とする請求項8乃至10のいずれか1項に記載のズームレンズ。
【請求項12】
広角端における前記レンズ群Ln2の横倍率をβn2wとするとき、
|βn2w|<1.0
なる条件式を満足することを特徴とする請求項8乃至11のいずれか1項に記載のズームレンズ。
【請求項13】
望遠端における前記レンズ群Ln2の横倍率をβn2tとするとき、
|βn2t|<1.0
なる条件式を満足することを特徴とする請求項8乃至12のいずれか1項に記載のズームレンズ。
【請求項14】
ズーミングに際して前記レンズ群Ln1と前記レンズ群Ln2は一体で移動することを特徴とする請求項8乃至13のいずれか1項に記載のズームレンズ。
【請求項15】
請求項1乃至14のいずれか1項に記載のズームレンズを有することを特徴とする撮像装置。

【図1】
image rotate

【図2】
image rotate

【図3】
image rotate

【図4】
image rotate

【図5】
image rotate

【図6】
image rotate

【図7】
image rotate

【図8】
image rotate

【図9】
image rotate

【図10】
image rotate

【図11】
image rotate


【公開番号】特開2013−80151(P2013−80151A)
【公開日】平成25年5月2日(2013.5.2)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−220908(P2011−220908)
【出願日】平成23年10月5日(2011.10.5)
【出願人】(000001007)キヤノン株式会社 (59,756)
【Fターム(参考)】