説明

ズームレンズ及びそれを有する撮像装置

【課題】 広画角、高ズーム比でしかも全ズーム範囲にわたり高い光学性能を有するズームレンズを得ること。
【解決手段】 ズームレンズは、物体側から像側へ順に、ズーミングのためには不動の正の第1レンズ群、ズーミングに際して移動する負の第2レンズ群、ズーミングに際して移動する正の第3レンズ群、ズーミングに際して移動する第4レンズ群、ズーミングのためには不動の正の第5レンズ群から構成され、前記第2レンズ群は広角端から望遠端へのズーミングに際して結像倍率が−1倍となる点を通過し、前記第2レンズ群の結像倍率が−1倍となるズーム位置fzにおける第3レンズ群と第4レンズ群からなる合成レンズ群の結像倍率をβ34、広角端を基準としたときの前記ズーム位置fzにおける前記第2レンズ群と前記第3レンズ群の光軸上の変位量を各々m2、m3としたとき、
−1<β34<−0.3
4.0<|m2/m3|<15
を満足する。

【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、例えば放送用テレビカメラ、ビデオカメラ、デジタルスチルカメラ、監視用カメラ、銀塩写真用カメラ等に好適なものである。
【背景技術】
【0002】
近年、テレビカメラ、銀塩フィルム用カメラ、デジタルカメラ、ビデオカメラ等の撮像装置には、広画角、高ズーム比でしかも高い光学性能を有したズームレンズが要望されている。広画角、高ズーム比のズームレンズとして、最も物体側に正の屈折力のレンズ群を配置した5つのレンズ群より成るポジティブリード型の5群ズームレンズが知られている。
【0003】
ポジティブリード型のズームレンズとして、負の屈折力の第2群、正の屈折力の第3群、正の屈折力の第4群の3つの可動レンズ群が、変倍と変倍に伴う像面変動補正を行う5群ズームレンズが知られている。(特許文献1〜3)。
【0004】
特許文献1では、ズーム比17倍程度、広角端の撮影画角70°程度であるズームレンズが開示されている。特許文献2、3では、ズーム比54倍程度、広角端の撮影画角60°程度であるズームレンズが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開平7−248449号公報
【特許文献2】特開2009−128491号公報
【特許文献3】特開2009−128492号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
5群ズームレンズにおいて、広画角化及び高ズーム比化を維持しつつ、高い光学性能を得るには各レンズ群の屈折力配置や構成等を適切に設定することが重要である。特に変倍レンズ群としての第2、第3、第4レンズ群のズーミングの際の移動条件や第1レンズ群の屈折力等を適切に設定することが重要になってくる。この他第3、第4レンズ群の合成の屈折力、そして第3、第4レンズ群の広角端から中間のズーム位置に至る移動軌跡等を適切に設定することが重要になってくる。これらの構成を適切に設定しないと、広画角かつ高ズーム比で全ズーム範囲にわたり高い光学性能のズームレンズを得るのが難しくなってくる。
【0007】
特許文献1〜3に開示されているズームレンズでは、所定のズーム中間位置において第2レンズ群の結像倍率が−1倍のとき、第3及び第4レンズ群からなる合成レンズ群の結像倍率が必ず−1倍となるよう、変倍レンズ群の屈折力や移動軌跡が規定されている。このようなズームレンズは、高ズーム比化を達成しようとすると、第3及び第4レンズ群の有効径が増大し、ズームに伴う諸収差の変動が増大する傾向があった。高ズーム比とは、広角端画角75〜85°程度のときズーム比20〜35倍程度、または広角端画角60〜67°のときズーム比80〜130倍程度である。また有効径増大に伴う質量の増大により、ズーム動作の高速化やズーム操作時の素早い応答性を確保することが困難となる傾向があった。
【0008】
本発明は広画角、高ズー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、良好なズーム動作を持つ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】
【0009】
本発明のズームレンズは、物体側から像側へ順に、ズーミングのためには不動の正の屈折力の第1レンズ群、ズーミングに際して移動する負の屈折力の第2レンズ群、ズーミングに際して移動する正の屈折力の第3レンズ群、ズーミングに際して移動する第4レンズ群、ズーミングのためには不動の正の屈折力の第5レンズ群から構成されるズームレンズにおいて、前記第2レンズ群は広角端から望遠端へのズーミングに際して結像倍率が−1倍となる点を通過し、前記第2レンズ群の結像倍率が−1倍となるズーム位置fzにおける第3レンズ群と第4レンズ群からなる合成レンズ群の結像倍率をβ34、広角端を基準としたときの前記ズーム位置fzにおける前記第2レンズ群と前記第3レンズ群の光軸上の変位量を各々m2、m3としたとき、
−1<β34<−0.3
4.0<|m2/m3|<15
を満足することを特徴としている。
【発明の効果】
【0010】
本発明によれば、広画角、高ズーム比でしかも全ズーム範囲にわたり高い光学性能を有するズームレンズ及びそれを有する撮像装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】数値実施例1の広角端において無限遠物体に合焦したときのレンズ断面図
【図2】数値実施例1の広角端(A)、中間のズーム位置(B)、ズーム位置fz近傍(C)、望遠端(D)で無限遠物体に合焦したときの収差図
【図3】数値実施例2の広角端において無限遠物体に合焦したときのレンズ断面図
【図4】数値実施例2の広角端(A)、中間のズーム位置(B)、ズーム位置fz近傍(C)、望遠端(D)で無限遠物体に合焦したときの収差図
【図5】数値実施例3の広角端において無限遠物体に合焦したときのレンズ断面図
【図6】数値実施例3の広角端(A)、中間のズーム位置(B)、ズーム位置fz近傍(C)、望遠端(D)で無限遠合焦したときの収差図
【図7】数値実施例4の広角端において無限遠物体に合焦したときのレンズ断面図
【図8】数値実施例4の広角端(A)、中間のズーム位置(B)、ズーム位置fz近傍(C)、望遠端(D)で無限遠合焦したときの収差図
【図9】数値実施例5の広角端において無限遠物体に合焦したときのレンズ断面図
【図10】数値実施例5の広角端(A)、中間のズーム位置(B)、ズーム位置fz近傍(C)、望遠端(D)で無限遠合焦したときの収差図
【図11】数値実施例6の広角端において無限遠物体に合焦したときのレンズ断面図
【図12】数値実施例6の広角端(A)、中間のズーム位置(B)、ズーム位置fz近傍(C)、望遠端(D)で無限遠合焦したときの収差図
【図13】本発明の撮像装置の要部概略図
【図14】本発明の実施例1〜3、5、6のズームレンズの近軸屈折力配置の概略図
【図15】ズーム位置fzにおけるU3とU4の合成レンズの概略図
【図16】広角端、ズーム位置fz近傍、望遠端における光路図
【図17】乗り移り式ズームレンズの近軸屈折力配置の概略図
【図18】4群ズームレンズの近軸屈折力の概略図
【図19】本発明の実施例4のズームレンズの近軸屈折力配置の概略図
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下には、本発明の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、物体側から像側へ順に、ズーミングのためには不動の正の屈折力の第1レンズ群U1を有する。更にズーミングに際して移動する負の屈折力の第2レンズ群U2、ズーミングに際して移動する正の屈折力の第3レンズ群U3、ズーミングに際して移動する第4レンズ群U4を有する。更にズーミングのためには不動の正の屈折力の第5レンズ群U5から構成されている。
【0013】
ここでレンズ群がズーミングのためには不動というのは、レンズ群がズーミングを行う目的で駆動されることは無いが、ズーミングとフォーカシングとを同時に行う場合があれば、フォーカシングのために移動することはあり得るということである。
【0014】
図1は本発明の実施例1(数値実施例1)のズームレンズの広角端(焦点距離、f=9.0mm)で無限遠物体に合焦しているときの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の広角端、中間のズーム位置(焦点距離)f=90mm、ズーム位置(焦点距離)fz近傍f=340mm、望遠端f=900mmにおける無限遠物体に合焦しているときの収差図である。但し、焦点距離は数値実施例の値をmm単位で表したときの値、fzは第2レンズ群U2の結像倍率β2が−1となるときのズーム位置である。これは以下の各実施例において全て同じである。
【0015】
図3は本発明の実施例2(数値実施例2)のズームレンズの広角端(焦点距離、f=9.2mm)で無限遠物体に合焦しているときの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1の広角端、中間のズーム位置(焦点距離)f=92mm、ズーム位置(焦点距離)fz近傍f=300mm、望遠端f=920mmにおける無限遠物体に合焦しているときの収差図である。
【0016】
図5は本発明の実施例3(数値実施例3)のズームレンズの広角端(焦点距離、f=8.9mm)で無限遠物体に合焦しているときの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1の広角端、中間のズーム位置(焦点距離)f=97.5mm、ズーム位置(焦点距離)fz近傍f=300mm、望遠端f=1068mmにおける無限遠物体に合焦しているときの収差図である。
【0017】
図7は本発明の実施例4(数値実施例4)のズームレンズの広角端(焦点距離、f=8.6mm)で無限遠物体に合焦しているときの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1の広角端、中間のズーム位置(焦点距離)f=86mm、ズーム位置(焦点距離)fz近傍f=245mm、望遠端f=860mmにおける無限遠物体に合焦しているときの収差図である。
【0018】
図9は本発明の実施例5(数値実施例5)のズームレンズの広角端(焦点距離、f=6.75mm)で無限遠物体に合焦しているときの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1の広角端、中間のズーム位置(焦点距離)f=34.4mm、ズーム位置(焦点距離)fz近傍f=124mm、望遠端f=175.5mmにおける無限遠物体に合焦しているときの収差図である。
【0019】
図11は本発明の実施例6(数値実施例6)のズームレンズの広角端(焦点距離、f=8.9mm)で無限遠物体に合焦しているときのレンズ断面図である。図12(A)(B)(C)(D)はそれぞれ、数値実施例1の広角端、中間のズーム位置(焦点距離)f=84.4mm、ズーム位置(焦点距離)fz近傍f=280mm、望遠端f=801mmにおける無限遠物体に合焦しているときの収差図である。
【0020】
図13は本発明の撮像装置の要部概略図である。図13は本発明のズームレンズの近軸屈折力配置の説明図である。図14は本発明の実施例1〜3、5、6のズームレンズの近軸屈折力配置の概略図である。図15はズーム位置fzにおける第3レンズ群U3と第4レンズ群U4の合成レンズの概略図である。図16は広角端、ズーム位置fz近傍、望遠端における光路図である。図17は乗り移り式ズームレンズの近軸屈折力配置の概略図である。図18は乗り移り条件を満足しない4群ズームレンズの近軸屈折力配置の概略図である。図19は本発明の実施例4のズームレンズの近軸屈折力配置の概略図である。
【0021】
各レンズ断面図において、左方が被写体(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、U1はズーミングのためには不動の正の屈折力の第1レンズ群(前玉レンズ群)である。U1bは第1レンズ群U1中のフォーカスレンズ群であり、無限遠物体から近距離物体へのフォーカスに際して物体側へ移動する。U1a又はU1cは第1レンズ群U1中のフォーカスのためには不動の固定レンズ群である。
【0022】
U2はズーミングに際して移動する負の屈折力の第2レンズ群である。U3はズーミングに際して移動する正の屈折力の第3レンズ群である。U4はズーミングに際して移動する正又は負の屈折力の第4レンズ群である。U5はズーミングのためには不動の結像作用をする正の屈折力の第5レンズ群(リレーレンズ群)である。
各実施例のズームレンズは、第2レンズ群U2〜第4レンズ群U4の各々のレンズ間隔を変化させながら光軸上を移動することで、ズームとズームに伴う像面変動の補正を行っている。
【0023】
これら3つのレンズ群(第2レンズ群U2〜第4レンズ群U4)でズーム系(変倍群)を構成している。SPは絞り(開口絞り)である。Pは色分解プリズムや光学フィルタ−等であり、同図ではガラスブロックとして示している。Iは撮像面であり、ズームレンズで形成された像を受光し、光電変換する固体撮像素子(光電変換素子)等の撮像面に相当している。
【0024】
収差図において、球面収差における直線と二点鎖線は各々e線,g線に対する収差を示す。非点収差における点線と実線は各々メリディオナル像面,サジタル像面に対する収差であり、倍率色収差はg線に対する収差で表している。ωは半画角、FnoはFナンバーである。尚、以下の各実施例において変倍用のレンズ群が最も短焦点側の配置となった場合を広角端、最も長焦点側の配置となった場合を望遠端という。
【0025】
図14は本発明の実施例1〜3、5、6の近軸屈折力配置の概略図であり、ズーミングに際しての第2乃至第4レンズ群U2乃至U4の移動軌跡を示している。図中、上方が広角端(WIDE)であり、下方が望遠端(TELE)である。上方から下方へ繋がる実線はズーミングに際して移動する各レンズ群の軌跡を示している。図14では第3レンズ群U3と第4レンズ群U4は広角端(WIDE)にて間隔L34を広くとり、第2レンズ群U2の結像倍率が−1倍となるズーム位置fz近傍にて間隔L34を狭くするように移動している。図中にズーム位置fzを鎖線で示す。
【0026】
図19は本発明の実施例4の近軸屈折力配置の概略図である。図19では第3レンズ群U3と第4レンズ群U4は広角端(WIDE)にて間隔L34を狭くし、第2レンズ群U2の結像倍率が−1倍となるズーム位置fz近傍にて間隔L34を広くとるように移動している。
【0027】
図16は本発明における広角端から望遠端における光路図であり、(A)は広角端、(B)はズーム位置fz近傍、(C)は望遠端である。光束として、軸上、および画面最周辺に対応する軸外の2光束を示す。図16(B)に示すように、軸上マージナル光線は、第3及び第4レンズ群U3、U4に対しfz近傍にて最も高い位置を通過する。
すなわちfz近傍において、第3及び第4レンズ群U3、U4のレンズ径は決定される。
【0028】
図15は、本発明各実施例のズームレンズのズーム位置fzにおける第3及び第4レンズ群U3、U4のレンズ径と光束の関係の概略図である。図15において、左方が物体側であり、右方が像面側である。図15中の矢印は第3及び第4レンズ群U3、U4の合成レンズ群U34を示している。本発明では、U34の位置を実線(A)に対し破線(A´)とすることで、レンズ径の縮小を達成している。すなわち(A)の結像関係に対し、物点および像点の位置を維持し、かつ像側Fナンバーを維持する条件で、U34を像側(右方)に位置させることによりU34のレンズ径を縮小させる。
【0029】
一方、第2レンズ群の結像点から合成レンズU34までの距離をs、合成レンズU34から合成レンズU34の結像点までの距離をs´としたとき、一般に結像倍率βは次式にて示すことができる。
β=s´/s ・・・(11)
但し、sは負の値を持つため、βも負の値となる。
【0030】
このとき実線矢印(A)と破線矢印(A´)の各々の結像倍率β1、β2は、次式にて示すことができる。
β1=s´1/s1 ・・・(11a)
β2=s´2/s2 ・・・(11b)
よって、図15で示される各々の相対関係は次式となる。
|β1|>|β2| ・・・(11c)
即ち、破線矢印(A´)のように、より像側(右方)に位置することで、U34のレンズ径は縮小するが、結像倍率βの絶対値は小さくなる。
【0031】
また、図17に高ズーム比化に有利なズームレンズとして、一般に乗り移り式と呼ばれる4群ズームレンズの近軸概略図を示す。乗り移り式ズームレンズは、正の屈折力の第1レンズ群、ズーミングに際して移動する負の屈折力の第2レンズ群、ズーミングに際して移動する正の屈折力の第3レンズ群、結像用の正の屈折力の第4レンズ群より構成される。図17において、上方が広角端(WIDE)であり、下方が望遠端(TELE)である。第2レンズ群U2と第3レンズ群U3は上方から下方へ繋がる実線にてズーミングの際の移動する軌跡を示している。乗り移り式ズームレンズは、第2レンズ群U2の横倍率β2が−1倍のとき、第3レンズ群U3の横倍率β3が−1倍となる条件を満たす。これにより第3レンズ群U3がズーミングに際し像側(右方)から物体側(左方)へと一方向へ移動し続けられる。結果、ズーミングに際してのβ3の変化を大きくでき、高ズーム比化に有利である。
【0032】
なお、図18にこの条件を満たさない通常の4群ズームレンズの近軸概略図を示している。図18に示すように、4群ズームレンズでは、一般に像点補正を行う第3レンズ群U3は、二点鎖線と破線の2つの移動軌跡を取り得る。図17に示す乗り移り式ズームレンズは図18の特殊な条件であり、前記条件を満たすことにより2つの移動軌跡が一点で交わり、交点にて他方の別の移動軌跡に乗り移ることを可能としている。
【0033】
各実施例において、第2レンズ群U2はズーミングに際して結像倍率が−1倍となる点を通過する。第2レンズ群U2の結像倍率が−1倍となるズーム位置をfzとしたとき、第3レンズ群U3と第4レンズ群U4からなる合成レンズ群U34の結像倍率をβ34とする。広角端を基準としたときのズーム位置fzにおける第2レンズ群U2と第3レンズ群U3の光軸上の変位量を各々m2、m3とする。このとき、
−1<β34<−0.3 ・・・(1)
4.0<|m2/m3|<15 ・・・(2)
なる条件を満足している。
【0034】
各実施例のズームレンズは、各レンズ群の屈折力やズーミングの際の移動軌跡等を適切に設定している。ここで条件式(1)は、第2レンズ群U2の結像倍率β2が−1となるズーム位置fzにおいて、第3レンズ群U3と第4レンズ群U4からなる合成レンズ群の結像倍率β34を規定している。これにより図15と(11)式から示されるように、合成レンズ群U34はより像側(右方)に位置することができる。合成レンズ群U34が像側(右方)に位置することで、第3及び第4レンズ群のレンズ径を縮小することが容易となる。
【0035】
条件式(1)の上限が満たされないと、第3及び第4レンズ群が担うズーム分担が小さくなり、高ズーム比化が困難となる。条件式(1)の下限が満たされないと、上述した乗り移り式ズームレンズとの差異が無くなり、第3及び第4レンズ群のレンズ径を縮小することが困難となる。
【0036】
条件式(2)は、広角端を基準にズーム位置fzにおける第2レンズ群U2と第3レンズ群U3の変位量の比を規定している。図15に示されるように第3及び第4レンズ群U34が像側(右方)に位置することで、レンズ径を縮小させることができる。このとき広角端からズーム位置fzにおける第3レンズ群U3の変位量m3は小さくなる。すると第3レンズ群U3の広角端からズーム位置fzにおける横倍率の変化が小さくなるため、高ズーム比化が困難となる。そこで、代わりに第2レンズ群U2の変位量を増やすことで、レンズ全体のズーム比を維持している。つまり第2レンズ群U2のズーム分担の割合を大きくすることで、ズーム比を小さくすることなく、第3及び第4レンズ群のレンズ径を縮小することが容易となる。
【0037】
条件式(2)の上限が満たされないと、第3レンズ群の変位量が小さくなり過ぎるため、高ズーム比化が困難となる。条件式(2)の下限が満たされないと、第3レンズ群の変位量が増え、レンズ径を縮小することが困難となる。
更に好ましくは条件式(1)〜(2)の数値範囲を次の如く設定するのが良い。
−0.96<β34<−0.5 ・・・(1a)
5.0<|m2/m3|<13 ・・・(2a)
以上の各条件を満たすことにより、本発明の各実施例はズーム全域において収差補正が良好に補正された、小型、軽量なズームレンズを得ている。
【0038】
各実施例において更に好ましくは、第3レンズ群U3又は第4レンズU4は広角端から望遠端へのズーミングに際して結像倍率−1倍の点を通過するのが良い。これによれば第3レンズ群U3又は第4レンズU4の横倍率の変化が大きくなり、高ズーム比化が容易となる。
【0039】
2つのレンズ群の一方の焦点距離をfa、他方の焦点距離をfb、2つのレンズ群の主点間隔をeとしたとき、2つのレンズ群の合成焦点距離Fは、一般に次式で示すことができる。
1/F=1/fa+1/fb−e/(fa×fb) ・・・(12)
よって、2つのレンズ群の主点間隔eの増減により、合成レンズの焦点距離を任意に変化させることが可能である。
【0040】
各実施例において更に好ましくは、広角端における第3レンズ群U3と第4レンズ群U4の合成焦点距離をf34wとする。前述のズーム位置fzにおける第3レンズ群U3と第4レンズ群U4からなる合成レンズ群の焦点距離をf34zとする。
このとき、
0.95<f34w/f34z<1.50 ・・・(3)
なる条件を満足するのが良い。
条件式(3)は第3レンズ群U3と第4レンズ群U4からなる合成レンズ群の広角端とズーム位置fzにおける焦点距離の比を規定している。
【0041】
ズーム位置fzにおける焦点距離を相対的に小さくすることで、上述のβ34が小さくなり、第3レンズ群U3と第4レンズ群U4のレンズ径の縮小が容易となる。条件式(3)の上限が満たされないと、第3レンズ群U3と第4レンズ群U4の広角端又はズームfzにおけるレンズ間隔が広くなり過ぎるため、レンズ全長を短くすることが困難となる。条件式(3)の下限が満たされないと、β34が小さくならないため、レンズ径の縮小が困難となる。
更に好ましくは条件式(3)の数値範囲を次の如く設定するのが良い。
1.06<f34w/f34z<1.30 ・・・(3a)
【0042】
各実施例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。第1レンズ群U1の焦点距離をf1、第2レンズ群U2の焦点距離をf2、望遠端の焦点距離をftとする。第2レンズ群U2の広角端と望遠端における横倍率の比をβ2wt、第3レンズ群U3と第4レンズ群U4からなる合成レンズ群U34の広角端と望遠端における合成横倍率の比をβ34wtとする。
このとき、
1.5<|ft/f1|<5.0 ・・・(4)
3.0<|f1/f2|<15.0 ・・・(5)
2.0<β2wt/β34wt<7.0 ・・・(6)
なる条件のうち1以上を満足するのが良い。
【0043】
条件式(4)は望遠端の焦点距離ftと第1レンズ群U1の焦点距離f1の比を規定している。条件式(4)の上限が満たされないと、第1レンズ群U1の望遠端における拡大率が大きくなり過ぎるため、望遠側の球面収差変動や軸上色収差の補正をすることが困難となる。条件式(4)の下限が満たされないと、第2乃至第4レンズ群U2乃至U4の焦点距離が短くなり易く、ズームによる収差変動の抑制が困難となる。
【0044】
条件式(5)は第1レンズ群U1の焦点距離f1と、第2レンズ群U2の焦点距離f2の比を規定している。条件式(5)の上限が満たされないと、第1レンズ群U1の焦点距離が相対的に長くなるため、第1レンズ群U1のレンズ径が大きくなり、広角化が困難となる。条件式(5)の下限が満たされないと、第1レンズ群U1の焦点距離が相対的に短くなるため、望遠側の球面収差変動や軸上色収差の補正をすることが困難となる。
【0045】
条件式(6)は第2レンズ群U2の広角端と望遠端における横倍率の比β2wtと、第3レンズ群U3と第4レンズ群U4からなる合成レンズ群U34の広角端と望遠端における合成横倍率の比β34wtの比を規定している。β2wtとβ34wtの積はレンズ全系のズーム比を表すため、条件式(6)ではズーム比を担う割合を規定していると換言することができる。条件式(6)の上限が満たされないと、合成レンズU34が望遠側で収差補正に寄与する割合が小さく、望遠側の軸上色収差の補正が困難となる。条件式(6)の下限が満たされないと、第2レンズ群U2のズーム分担が小さくなり、レンズ全長や第3レンズU3及び第4レンズU4のレンズ径を縮小することが困難となる。
【0046】
各実施例において、第4レンズ群U4の少なくとも1面を非球面形状とするのが良い。非球面の形状は正の屈折力の面に適用するときには、光軸から周辺に向かい正の屈折力が弱まる形状とするのが良い。負の屈折力の面に適用するときには、光軸から周辺に向かい負の屈折力が強まる形状とするのが良い。これによればズーミングに際しての収差変動、特に広角側で球面収差、像面湾曲、コマ収差の補正が容易となり、広角化に有利である。
【0047】
各実施例において更に好ましくは、第3レンズ群の焦点距離をf3、第4レンズ群の焦点距離をf4とする。第4レンズ群の非球面の有効径の10割、9割、7割における非球面量をΔ10、Δ9、Δ7、広角端の焦点距離をfwとする。
このとき、
0.1<|f3/f4|<1.0 ・・・(7)
1.5×10−3<|Δ10/fw|<2.0×10−1 ・・・(8)
5.0×10−4<|Δ9/fw|<1.0×10−1 ・・・(9)
5.0×10−5<|Δ7/fw|<3.0×10−2 ・・・(10)
なる条件のうち1以上を満足するのが良い。ここで、非球面量とは、近軸位置の曲率に対する光軸方向における差で表すものとする
【0048】
条件式(7)は第3レンズ群U3と第4レンズ群U4の焦点距離の比を規定している。条件式(7)の上限が満たされないと、第3レンズ群U3の焦点距離が短くなり過ぎるため、効率良くズームをすることが困難となり、レンズ全長が増大してしまう。条件式(7)の下限が満たされないと、第4レンズ群U4の焦点距離が相対的に短くなり過ぎるため、レンズ径の縮小を行うことが困難となる。
【0049】
条件式(8)〜(10)は第4レンズ群U1の非球面の有効径の10割、7割、5割における非球面量を規定しており、近軸で定義される球面との形状差を示している。第4レンズ群U4の非球面は、条件式(8)〜(10)を満足する形状とすることで、より大きな効果を得ることができる。
【0050】
更に好ましくは条件式(4)乃至(10)の数値範囲を次の如く設定するのが良い。
3.0<|ft/f1|<4.5 ・・・(4a)
9.3<|f1/f2|<13.0 ・・・(5a)
3.0<β2wt/β34wt<6.0 ・・・(6a)
0.2<|f3/f4|<0.7 ・・・(7a)
2.0×10−3<|Δ10/fw|<3.5×10−2 ・・・(8a)
1.0×10−3<|Δ9/fw|<2.5×10−2 ・・・(9a)
1.0×10−4<|Δ7/fw|<1.0×10−2 ・・・(10a)
各実施例において、第4レンズ群U4は、少なくとも1枚の正レンズと1枚の負レンズにて構成されるのが良い。これによればズーミングに際しての諸収差変動の抑制、特に軸上色収差および倍率色収差の補正が容易となる。
【0051】
次に各実施例のレンズ構成の特徴について説明する。
第1実施例において、第1レンズ群U1は第1レンズ面〜第10レンズ面に対応する。第2レンズ群U2は第11レンズ面〜第17レンズ面に対応する。第3レンズ群U3は第18レンズ面〜第24レンズ面に対応する。第4レンズ群U4は第25レンズ面〜第27レンズ面に対応する。
【0052】
広角端から望遠端へのズーミングに際して、第2レンズ群U2は像側へ直線的に移動するとき、第3レンズ群U3と第4レンズ群U4はズーム中間で非曲線的な軌跡を描きながら概ね像側から物体側へ移動する。
【0053】
4つのズーム位置の中で3番目がズーム位置fzの近傍(f=340mm)であり、第2レンズ群の結像倍率β2は−1.25であり、−1に近い。この焦点距離にて第3及び第4レンズ群U3、U4のレンズ径を決定している。
【0054】
第11レンズ面、第19レンズ面、第27レンズ面は非球面形状である。第11レンズ面は主に広角側の歪曲収差補正、第19レンズ面と第27レンズ面は広角側におけるコマ収差等の軸外収差、望遠側における球面収差の補正を行っている。
【0055】
後述する表1に示すように数値実施例1は条件式(1)〜(10)の何れの条件式も満足しており、100倍の高ズーム比で広角端における撮影画角(画角)62.9°と広画角化を達成している。且つズーム全域において諸収差を良好に補正した高い光学性能を得ている。
【0056】
実施例2において、第1レンズ群U1は第1レンズ面〜第10レンズ面に対応する。第2レンズ群U2は第11レンズ面〜第17レンズ面に対応する。第3レンズ群U3は第18レンズ面〜第24レンズ面に対応する。第4レンズ群U4は第25レンズ面〜第26レンズ面に対応する。
【0057】
広角端から望遠端へのズーミングに際して、第2レンズ群U2は像側へ直線的に移動するとき、第3レンズ群U3はズーム中間で非直線的な軌跡を描きながら概ね像側から物体側へ移動する。第4レンズ群U4は広角側の収差変動を補正するためズーム中間で一度像側に移動し、その後非直線的な軌跡を描きながら概ね像側から物体側へ移動する。
【0058】
4つのズーム位置の中で3番目がズーム位置fzの近傍(f=300mm)であり、第2レンズ群の結像倍率β2は−1.12であり、−1に近い。この焦点距離にて第3及び第4レンズ群U3、U4のレンズ径を決定している。
【0059】
第11レンズ面、第19レンズ面、第26レンズ面は非球面形状である。第11レンズ面は主に広角側の歪曲収差の補正を、第19レンズ面と第26レンズ面は広角側におけるコマ収差等の軸外収差、望遠側における球面収差の補正を行っている。
【0060】
後述する表1に示すように数値実施例2は条件式(1)〜(10)の何れの条件式も満足している。実施例2は100倍の高ズーム比で広角端における撮影画角(画角)61.7°と広画角化を達成している。そして、ズーム全域において諸収差を良好に補正した高い光学性能を得ている。
【0061】
実施例3において、第1レンズ群U1は第1レンズ面〜第10レンズ面に対応する。第2レンズ群U2は第11レンズ面〜第17レンズ面に対応する。第3レンズ群U3は第18レンズ面〜第24レンズ面に対応する。第4レンズ群U4は第25レンズ面〜第28レンズ面に対応する。
【0062】
広角端から望遠端へのズーミングに際して、第2レンズ群U2は像側へ直線的に移動するとき、第3レンズ群U3はズーム中間で非直線的な軌跡を描きながら概ね像側から物体側へ移動する。第4レンズ群U4は広角側の収差変動を補正するためズーム中間で一度像側に移動する。その後非直線的な軌跡を描きながら概ね像側から物体側へ移動し、望遠端近傍で再度像側へ移動する。
【0063】
4つのズーム位置の中で3番目がズーム位置fzの近傍(f=300mm)であり、第2レンズ群の結像倍率β2は−1.13であり、−1に近い。この焦点距離にて第3及び第4レンズ群U3、U4のレンズ径を決定している。
【0064】
第11レンズ面、第19レンズ面、第25レンズ面は非球面形状である。第11レンズ面は主に広角側の歪曲収差の補正を、第19レンズ面と第25レンズ面は広角側におけるコマ収差等の軸外収差、望遠側における球面収差の補正を行っている。
【0065】
後述する表1に示すように数値実施例3は条件式(1)〜(10)の何れの条件式も満足しており、120倍の高ズーム比で広角端における撮影画角(画角)63.4°と広画角化を達成している。且つズーム全域において諸収差を良好に補正した高い光学性能を得ている。
【0066】
実施例4において、第1レンズ群U1は第1レンズ面〜第10レンズ面に対応する。第2レンズ群U2は第11レンズ面〜第17レンズ面に対応する。第3レンズ群U3は第18レンズ面〜第26レンズ面に対応する。第4レンズ群U4は第27レンズ面〜第29レンズ面に対応する。
【0067】
広角端から望遠端へのズーミングに際して、第2レンズ群U2は像側へ直線的に移動するとき、第3レンズ群U3はズーム中間で非直線的な軌跡を描きながら概ね像側から物体側へ移動する。第4レンズ群U4は広角側の収差変動を補正するためズーム中間で一度物体側に移動する。その後非直線的な軌跡を描きながらズーム位置fz近傍にて像側へ移動し、望遠端近傍で再度物体側へ移動する。
【0068】
4つのズーム位置の中で3番目がズーム位置fzの近傍(f=245mm)であり、第2レンズ群の結像倍率β2は−1.12であり、−1に近い。この焦点距離にて第3及び第4レンズ群U3、U4のレンズ径を決定している。
【0069】
第11レンズ面、第19レンズ面、第26レンズ面は非球面形状である。第11レンズ面は主に広角側の歪曲収差の補正を、第19レンズ面と第26レンズ面は広角側におけるコマ収差等の軸外収差、望遠側における球面収差の補正を行っている。
【0070】
後述する表1に示すように数値実施例4は条件式(1)〜(10)の何れの条件式も満足しており、100倍の高ズーム比で広角端における撮影画角(画角)65.2°と広画角化を達成している。且つズーム全域において諸収差を良好に補正した高い光学性能を得ている。
【0071】
実施例5において、第1レンズ群U1は第1レンズ面〜第19レンズ面に対応する。第2レンズ群U2は第20レンズ面〜第26レンズ面に対応する。第3レンズ群U3は第27レンズ面〜第33レンズ面に対応する。第4レンズ群U4は第34レンズ面〜第35レンズ面に対応する。
【0072】
広角端から望遠端へのズーミングに際して、第2レンズ群U2は像側へ直線的に移動するとき、第3レンズ群U3はズーム中間で非直線的な軌跡を描きながら概ね像側から物体側へ移動する。第4レンズ群U4は非直線的な軌跡を描きながら概ね像側から物体側へ移動し、望遠端近傍で像側へ移動する。
【0073】
4つのズーム位置の中で3番目がズーム位置fzの近傍(f=124mm)であり、第2レンズ群の結像倍率β2は−1.73であり、−1に近い。この焦点距離にて第3及び第4レンズ群U3、U4のレンズ径を決定している。
【0074】
第20レンズ面、第28レンズ面、第34レンズ面は非球面形状である。第20レンズ面は主に広角側の歪曲収差の補正を、第28レンズ面と第34レンズ面は広角側におけるコマ収差等の軸外収差、望遠側における球面収差の補正を行っている。
【0075】
後述する表1に示すように数値実施例5は条件式(1)〜(10)の何れの条件式も満足しており、26倍の高ズーム比で広角端における撮影画角(画角)78.3°と広画角化を達成している。且つズーム全域において諸収差を良好に補正した高い光学性能を得ている。
【0076】
実施例6において、第1レンズ群U1は第1レンズ面〜第12レンズ面に対応する。第2レンズ群U2は第13レンズ面〜第19レンズ面に対応する。第3レンズ群U3は第20レンズ面〜第23レンズ面に対応する。第4レンズ群U4は第24レンズ面〜第30レンズ面に対応する。
【0077】
広角端から望遠端へのズーミングに際して、第2レンズ群U2は像側へ直線的に移動するとき、第3レンズ群U3は広角側の収差変動を補正するためズーム中間で一度像側に移動し、その後非直線的な軌跡を描きながら物体側へ移動する。第4レンズ群U4はズーム中間で非直線的な軌跡を描きながら概ね像側から物体側へ移動する。
【0078】
4つのズーム位置の中で3番目がズーム位置fzの近傍(f=280mm)であり、第2レンズ群の結像倍率β2は−1.09であり、−1に近い。この焦点距離にて第3及び第4レンズ群U3、U4のレンズ径を決定している。
【0079】
後述する表1に示すように数値実施例6は条件式(1)〜(6)の何れの条件式も満足しており、90倍の高ズーム比で広角端における撮影画角(画角)63.4°と広画角化を達成している。且つズーム全域において諸収差を良好に補正した高い光学性能を得ている。
【0080】
以上のように各実施例によれば、各レンズ群の屈折力配置や変倍用の移動レンズ群の移動軌跡等を適切に規定している。これにより、高ズーム比化と広画角化を両立しつつ、諸収差を良好に補正したズームレンズを得ている。
【0081】
図13は実施例1〜6のズームレンズを撮影光学系として用いた撮像装置(テレビカメラシステム)の要部概略図である。図13において101は実施例1〜3のいずれかのズームレンズである。124はカメラである。ズームレンズ101はカメラ124に対して着脱可能となっている。125はカメラ124にズームレンズ101を装着することで構成される撮像装置である。ズームレンズ101は第1レンズ群U1F、変倍部LZ、結像用の第4レンズ群U4Rを有している。第1レンズ群U1Fは合焦用レンズ群が含まれている。
【0082】
変倍部LZは変倍のために光軸上を移動する第2レンズ群U2と、変倍に伴う像面変動を補正するために光軸上を移動する第3レンズ群U3、第4レンズ群U4が含まれている。SPは開口絞りである。第4レンズ群U4Rは光路中より挿抜可能なレンズユニットIE’、IEを有している。レンズユニットIE、IE’を切り替えることで、ズームレンズ101の全系の焦点距離範囲を変位している。114、115は各々第1レンズ群U1F、ズーム部LZを光軸方向に駆動するヘリコイドやカム等の駆動機構である。
【0083】
116〜118は駆動機構114、115および開口絞りSPを電動駆動するモータ(駆動手段)である。119〜121は、第1レンズ群U1Fやズーム部LZの光軸上の位置や、開口絞りSPの絞り径を検出するためのエンコーダやポテンショメータ、あるいはフォトセンサ等の検出器である。カメラ124において、109はカメラ124内の光学フィルタや色分解光学系に相当するガラスブロック、110はズームレンズ101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。
【0084】
また、111、122はカメラ124及びズームレンズ101の各種の駆動を制御するCPUである。このように本発明のズームレンズをテレビカメラに適用することにより、高い光学性能を有する撮像装置を実現している。
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いうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【0085】
以下に本発明の実施例1〜6に対する数値実施例1〜6を示す。各数値実施例において、iは物体側からの面の順序を示し、riは物体側より第i番目の面の曲率半径、diは物体側より第i番目と第i+1番目の間隔、ndi,νdiは第i番目の光学部材の屈折率とアッベ数である。非球面は面番号の横に*印を付けている。最後の3つの面はフィルタ等のガラスブロックである。各実施例と前述した条件式との対応を表1に示す。
【0086】
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、kを円錐常数、A4、A6、A8、A10、A12をそれぞれ非球面係数としたとき、次式で表している。また、「e−Z」は「×10−Z」を意味する。
【数1】

【0087】
数値実施例1
単位 mm

面データ
面番号 r d nd vd 有効径
1 5434.024 6.00 1.83400 37.2 210.01
2 356.636 2.14 202.24
3 360.442 27.02 1.43387 95.1 201.95
4 -580.457 28.08 201.30
5 339.842 20.28 1.43387 95.1 204.28
6 -3786.156 0.25 203.80
7 253.961 20.83 1.43387 95.1 198.55
8 2001.569 1.20 197.27
9 216.571 12.49 1.49700 81.5 186.08
10 372.539 (可変) 184.00
11* -73071.610 2.20 2.00330 28.3 46.74
12 56.188 8.60 41.64
13 -63.326 1.40 1.83400 37.2 40.46
14 62.711 8.69 1.95906 17.5 39.57
15 -66.787 1.52 39.18
16 -51.490 1.60 1.88300 40.8 38.36
17 226.272 (可変) 37.87
18 211.694 7.53 1.59522 67.7 65.86
19* -243.068 0.50 66.54
20 273.486 8.73 1.59522 67.7 67.64
21 -147.447 0.20 67.80
22 778.098 2.50 1.84666 23.8 66.86
23 120.295 6.01 1.43875 94.9 65.94
24 1046.365 (可変) 65.90
25 104.799 2.50 1.84666 23.8 65.87
26 76.714 11.02 1.59522 67.7 64.57
27* -169.484 (可変) 64.36
28(絞り) ∞ 2.37 29.37
29 -89.031 2.00 1.81600 46.6 28.70
30 21.194 11.91 1.84666 23.8 27.51
31 -737.351 7.79 26.36
32 -31.368 2.00 1.88300 40.8 24.44
33 32.366 8.64 1.62041 60.3 26.00
34 -234.071 6.76 28.28
35 -130.695 6.67 1.58913 61.1 32.06
36 -28.050 9.16 33.11
37 319.523 2.00 1.88300 40.8 32.00
38 26.268 8.59 1.51823 58.9 31.41
39 -45.531 2.03 31.56
40 126.095 8.61 1.48749 70.2 31.72
41 -27.345 2.00 1.88300 40.8 31.55
42 -189.854 0.20 33.06
43 218.321 9.40 1.53172 48.8 33.53
44 -30.454 10.00 34.23
45 ∞ 33.00 1.60859 46.4 60.00
46 ∞ 13.20 1.51633 64.2 60.00
47 ∞ 15.08 60.00
像面 ∞

非球面データ
第11面
K = 1.69407e+006 A 4= 7.95307e-007 A 6=-9.70819e-011 A 8= 2.85357e-013

第19面
K =-1.45313e+001 A 4= 1.51572e-007 A 6= 2.29624e-011 A 8=-3.73351e-015

第27面
K = 7.92880e+000 A 4= 4.02021e-007 A 6= 2.13607e-011 A 8= 1.56802e-014

各種データ
ズーム比 100.00

焦点距離 9.00 90.00 340.00 900.00
Fナンバー 1.80 1.80 1.80 4.50
半画角 31.43 3.50 0.93 0.35
像高 5.50 5.50 5.50 5.50
レンズ全長 649.62 649.62 649.62 649.62

d10 2.78 160.51 196.97 206.13
d17 263.53 90.38 48.02 2.12
d24 37.64 13.89 2.16 9.45
d27 3.00 42.16 59.79 89.26

入射瞳位置 133.88 1069.84 3786.28 13226.53
射出瞳位置 162.00 162.00 162.00 162.00
前側主点位置 143.43 1214.97 4913.10 19639.68
後側主点位置 6.08 -74.92 -324.92 -884.92

各群結像倍率
β1 0.00 0.00 0.00 0.00
β2 -0.12 -0.44 -1.25 -2.32
β3 -0.61 -4.84 -69.67 6.50
β4 0.48 0.16 0.01 -0.23
β5 0.98 0.98 0.98 0.98

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 1 268.44 118.28 68.00 -19.95
2 11 -24.98 24.01 6.61 -9.08
3 18 115.10 25.47 3.39 -13.00
4 25 121.89 13.52 3.00 -5.41
5 28 39.60 146.32 54.10 14.31

単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 -455.00
2 3 515.72
3 5 718.03
4 7 666.31
5 9 1010.88
6 11 -55.50
7 13 -37.35
8 14 34.42
9 16 -47.10
10 18 190.61
11 20 161.64
12 22 -166.71
13 23 308.40
14 25 -349.12
15 26 89.92
16 29 -20.70
17 30 24.27
18 32 -17.67
19 33 46.23
20 35 58.96
21 37 -32.33
22 38 33.38
23 40 46.80
24 41 -36.18
25 43 50.69
26 45 0.00
27 46 0.00
【0088】
数値実施例2
単位 mm

面データ
面番号 r d nd vd 有効径
1 5635.882 6.00 1.83400 37.2 199.24
2 353.577 2.16 192.06
3 357.636 24.50 1.43387 95.1 191.58
4 -599.489 27.41 190.28
5 327.800 18.20 1.43387 95.1 188.22
6 -3686.564 0.25 187.77
7 253.142 18.22 1.43387 95.1 183.58
8 2007.948 1.20 182.40
9 210.029 12.50 1.49700 81.5 173.10
10 361.355 (可変) 170.49
11* 2062.075 2.20 2.00330 28.3 49.48
12 59.879 8.87 44.29
13 -70.845 1.40 1.83400 37.2 43.12
14 75.853 8.78 1.95906 17.5 42.08
15 -68.537 1.63 41.66
16 -53.210 1.60 1.88300 40.8 40.65
17 225.336 (可変) 40.03
18 144.669 9.06 1.59522 67.7 72.44
19* -377.267 0.50 72.95
20 146.629 12.13 1.59522 67.7 74.36
21 -171.984 0.20 74.16
22 170.682 2.50 1.84666 23.8 71.19
23 69.148 13.56 1.43875 94.9 68.12
24 -243.284 (可変) 67.68
25 182.392 5.42 1.49700 81.5 64.48
26* -3965.680 (可変) 63.49
27(絞り) ∞ 2.83 27.64
28 -57.507 2.00 1.81600 46.6 26.87
29 26.658 5.40 1.84666 23.8 26.19
30 -232.315 12.46 26.00
31 -31.306 3.10 1.88300 40.8 22.62
32 61.401 5.00 23.91
33 -562.689 8.09 1.58913 61.1 26.91
34 -23.800 4.29 28.67
35 260.887 2.00 1.88300 40.8 28.37
36 24.088 7.51 1.51823 58.9 27.96
37 -40.977 2.00 28.11
38 230.094 7.04 1.48749 70.2 28.33
39 -24.102 2.00 1.88300 40.8 28.31
40 -109.299 0.20 30.32
41 239.781 7.61 1.53172 48.8 31.17
42 -27.214 10.00 31.69
43 ∞ 33.00 1.60859 46.4 60.00
44 ∞ 13.20 1.51633 64.2 60.00
45 ∞ 9.89 60.00
像面 ∞

非球面データ
第11面
K =-1.55231e+004 A 4= 8.79933e-007 A 6=-3.86133e-010 A 8= 4.36989e-013

第19面
K =-1.16078e+002 A 4= 1.69044e-007 A 6= 7.45097e-011 A 8=-1.00747e-014

第26面
K =-3.57452e+002 A 4=-8.80238e-009 A 6= 6.35532e-011 A 8=-2.44548e-014

各種データ
ズーム比 100.00

焦点距離 9.20 92.00 300.00 920.00
Fナンバー 1.80 1.80 1.80 5.00
半画角 30.87 3.42 1.05 0.34
像高 5.50 5.50 5.50 5.50
レンズ全長 617.62 617.62 617.62 617.62

d10 2.74 152.49 187.66 200.52
d17 280.97 99.09 54.61 1.99
d24 15.00 19.77 1.84 30.24
d26 3.00 30.36 57.60 68.97

入射瞳位置 131.16 975.88 3036.42 13648.13
射出瞳位置 193.85 193.85 193.85 193.85
前側主点位置 140.82 1113.89 3825.64 19169.03
後側主点位置 0.69 -82.11 -290.11 -910.11

各群結像倍率
β1 0.00 0.00 0.00 0.00
β2 -0.13 -0.46 -1.12 -2.36
β3 -0.29 -0.92 -1.37 -2.09
β4 0.85 0.77 0.69 0.66
β5 1.07 1.07 1.07 1.07

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 1 264.54 110.43 64.24 -18.24
2 11 -27.26 24.48 6.99 -9.11
3 18 74.67 37.95 7.71 -17.81
4 25 349.98 5.42 0.16 -3.46
5 27 39.23 127.73 50.08 12.77

単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 -449.70
2 3 519.02
3 5 693.05
4 7 663.86
5 9 979.28
6 11 -60.99
7 13 -43.46
8 14 38.19
9 16 -48.34
10 18 176.21
11 20 134.42
12 22 -137.51
13 23 124.06
14 25 349.98
15 28 -21.97
16 29 28.24
17 31 -22.98
18 33 41.79
19 35 -30.00
20 36 30.35
21 38 45.01
22 39 -35.20
23 41 46.20
24 43 0.00
25 44 0.00
【0089】
数値実施例3
単位 mm

面データ
面番号 r d nd vd 有効径
1 6797.000 6.00 1.83400 37.2 201.25
2 340.555 2.17 194.29
3 344.606 27.03 1.43387 95.1 195.03
4 -526.417 25.45 195.61
5 317.115 18.91 1.43387 95.1 198.52
6 22370.550 0.25 198.01
7 252.030 19.58 1.43387 95.1 193.67
8 1642.450 1.20 192.44
9 210.802 14.00 1.49700 81.5 182.27
10 441.444 (可変) 180.52
11* -7064.012 2.20 2.00330 28.3 46.42
12 53.987 8.06 41.27
13 -77.058 1.40 1.83481 42.7 40.18
14 50.599 7.76 1.95906 17.5 38.94
15 -104.714 1.72 38.52
16 -65.387 1.60 1.88300 40.8 37.93
17 176.819 (可変) 37.36
18 211.530 8.67 1.61800 63.3 73.58
19* -207.030 0.50 74.11
20 182.486 9.64 1.59201 67.0 75.37
21 -204.977 0.20 75.26
22 183.204 2.50 1.80518 25.4 72.98
23 67.775 12.64 1.43875 94.9 69.96
24 ∞ (可変) 69.53
25* 146.281 3.50 1.73800 32.3 68.24
26 90.207 0.18 66.36
27 89.841 9.07 1.65160 58.5 66.36
28 -474.371 (可変) 65.89
29(絞り) ∞ 2.59 29.59
30 -78.875 1.80 1.81600 46.6 28.80
31 28.184 5.34 1.80809 22.8 27.78
32 621.407 5.00 27.51
33 -30.072 4.00 1.81600 46.6 27.13
34 51.831 14.31 1.54814 45.8 30.19
35 -28.821 29.22 33.55
36 -340.356 13.14 1.48749 70.2 34.79
37 -39.135 0.20 35.33
38 -93.018 3.80 1.83400 37.2 34.07
39 47.442 7.03 1.48749 70.2 33.56
40 -54.654 4.37 33.70
41 -3347.516 9.43 1.51742 52.4 32.56
42 -31.015 1.54 1.88300 40.8 32.04
43 -79.335 0.94 32.68
44 68.150 5.02 1.51742 52.4 33.03
45 -82.110 15.00 32.88
46 ∞ 33.00 1.60859 46.4 60.00
47 ∞ 13.20 1.51633 64.2 60.00
48 ∞ 10.00 60.00
像面 ∞

非球面データ
第11面
K =-2.36774e+005 A 4= 5.62251e-007 A 6= 1.21054e-010 A 8=-1.11890e-013

第19面
K =-2.02204e+001 A 4=-4.61496e-008 A 6= 4.15741e-011 A 8=-2.11496e-015

第25面
K = 3.71110e+000 A 4=-1.10320e-007 A 6=-4.77366e-011 A 8= 5.69740e-015

各種データ
ズーム比 120.00

焦点距離 8.90 97.50 300.00 1068.00
Fナンバー 1.80 1.80 1.80 5.50
半画角 31.72 3.23 1.05 0.30
像高 5.50 5.50 5.50 5.50
レンズ全長 669.52 669.52 669.52 669.52

d10 2.77 157.24 184.04 197.68
d17 280.86 104.37 62.65 2.00
d24 19.22 5.43 2.03 38.20
d28 3.50 39.30 57.63 68.47

入射瞳位置 129.67 1149.02 3153.69 17257.92
射出瞳位置 133.28 133.28 133.28 133.28
前側主点位置 139.21 1323.64 4183.73 27578.10
後側主点位置 1.10 -87.50 -290.00 -1058.00

各群結像倍率
β1 0.00 0.00 0.00 0.00
β2 -0.12 -0.50 -1.13 -3.10
β3 -0.40 -1.47 -2.56 -3.95
β4 0.67 0.47 0.37 0.32
β5 1.08 1.08 1.08 1.08

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 1 255.48 114.58 65.47 -19.09
2 11 -24.37 22.73 6.48 -8.41
3 18 91.75 34.16 4.55 -17.75
4 25 182.76 12.75 1.83 -5.91
5 29 37.03 168.94 53.49 12.97

単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 -427.33
2 3 483.37
3 5 739.36
4 7 681.55
5 9 793.42
6 11 -52.95
7 13 -36.20
8 14 35.99
9 16 -53.58
10 18 170.01
11 20 164.01
12 22 -133.67
13 23 154.08
14 25 -325.20
15 27 116.19
16 30 -25.13
17 31 36.02
18 33 -22.70
19 34 35.88
20 36 89.12
21 38 -36.98
22 39 53.12
23 41 60.17
24 42 -58.21
25 44 72.48
26 46 0.00
27 47 0.00
【0090】
数値実施例4
単位 mm

面データ
面番号 r d nd vd 有効径
1 14862.426 6.00 1.83400 37.2 200.64
2 360.176 2.00 195.64
3 365.401 23.00 1.43387 95.1 196.29
4 -728.207 23.80 196.79
5 375.424 24.00 1.43387 95.1 201.35
6 -754.873 0.10 201.01
7 238.485 18.30 1.43387 95.1 194.39
8 970.213 1.52 193.41
9 181.117 15.40 1.49700 81.5 183.14
10 321.998 (可変) 180.68
11* -7391.657 2.20 2.00330 28.3 46.02
12 40.210 10.00 39.72
13 -44.101 1.45 1.81600 46.6 39.70
14 94.677 7.70 1.95906 17.5 41.03
15 -85.559 2.00 41.35
16 -73.581 2.00 1.69680 55.5 40.90
17 -167.025 (可変) 41.20
18 64.413 13.50 1.43875 94.9 72.95
19* -307.443 0.10 72.87
20 91.735 11.00 1.49700 81.5 70.98
21 -1379.780 0.10 69.56
22 300.742 2.00 1.84666 23.8 67.90
23 96.025 10.95 1.43875 94.9 65.24
24 -207.750 0.50 64.17
25 199.118 5.48 1.49700 81.5 60.24
26* -2160.563 (可変) 57.72
27 340.647 1.40 1.77250 49.6 41.24
28 75.066 4.00 1.80809 22.8 39.74
29 103.655 (可変) 38.39
30(絞り) ∞ 5.00 26.44
31 -94.008 1.40 1.88300 40.8 24.41
32 61.994 4.67 1.80809 22.8 24.00
33 -106.735 2.00 23.68
34 -89.203 1.40 1.88300 40.8 22.93
35 489.134 8.95 22.74
36 -253.259 1.50 1.72916 54.7 21.78
37 21.603 4.77 1.80518 25.4 21.65
38 68.704 4.21 21.44
39 -32.718 1.80 1.72000 43.7 21.62
40 34.031 7.71 1.58267 46.4 23.68
41 -50.695 7.00 25.52
42 64.533 6.33 1.51823 58.9 30.03
43 -44.497 0.22 30.24
44 105.071 1.50 1.83400 37.2 29.86
45 28.056 7.23 1.51633 64.1 29.20
46 -233.823 0.71 29.41
47 2330.568 7.29 1.48749 70.2 29.48
48 -28.393 1.50 1.85026 32.3 29.57
49 -65.537 0.20 30.57
50 76.994 6.04 1.48749 70.2 30.84
51 -59.836 8.00 30.63
52 ∞ 33.00 1.60859 46.4 50.00
53 ∞ 13.20 1.51633 64.2 50.00
54 ∞ 10.00 50.00
像面 ∞

非球面データ
第11面
K = 7.23170e+004 A 4= 6.36458e-007 A 6= 2.27879e-010 A 8=-1.52413e-012 A10= 2.97068e-015 A12=-2.21757e-018

第19面
K = 0.00000e+000 A 4= 4.65119e-007 A 6=-1.77056e-010 A 8= 1.06615e-013 A10=-2.72972e-017 A12= 2.29044e-021

第26面
K = 0.00000e+000 A 4= 1.26646e-006 A 6= 7.92006e-010 A 8=-4.52799e-013 A10= 3.38746e-016 A12= 6.19534e-020

各種データ
ズーム比 100.00

焦点距離 8.60 86.00 245.00 860.00
Fナンバー 1.85 1.85 1.85 4.40
半画角 32.60 3.66 1.29 0.37
像高 5.50 5.50 5.50 5.50
レンズ全長 630.68 630.68 630.68 630.68

d10 1.80 152.24 176.62 187.80
d17 284.16 112.21 69.09 8.41
d26 5.00 22.52 24.27 35.95
d29 5.60 9.58 26.58 64.40

入射瞳位置 125.65 1086.66 2689.37 13880.02
射出瞳位置 120.51 120.51 120.51 120.51
前側主点位置 134.92 1239.58 3477.52 21432.44
後側主点位置 1.40 -76.00 -235.00 -850.00

各群結像倍率
β1 0.00 0.00 0.00 0.00
β2 -0.13 -0.55 -1.12 -2.12
β3 -0.23 -0.54 -0.72 -1.17
β4 1.30 1.32 1.41 1.60
β5 0.87 0.87 0.87 0.87

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 1 250.00 114.12 63.45 -20.00
2 11 -26.50 25.35 3.20 -15.51
3 18 63.00 43.63 10.33 -21.38
4 27 -200.00 5.40 4.62 1.60
5 30 35.36 130.63 46.04 5.43

単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 -439.87
2 3 562.98
3 5 580.17
4 7 721.52
5 9 801.35
6 11 -39.52
7 13 -36.51
8 14 47.24
9 16 -189.61
10 18 122.43
11 20 173.00
12 22 -165.73
13 23 150.96
14 25 366.05
15 27 -124.33
16 28 313.63
17 31 -41.89
18 32 48.64
19 34 -84.85
20 36 -27.12
21 37 37.09
22 39 -22.78
23 40 35.98
24 42 51.64
25 44 -46.01
26 45 48.80
27 47 57.40
28 48 -59.60
29 50 69.85
30 52 0.00
31 53 0.00
【0091】
数値実施例5
単位 mm

面データ
面番号 r d nd vd 有効径
1 471.855 5.35 1.77250 49.6 173.24
2 99.620 47.64 144.21
3 -183.975 4.40 1.69680 55.5 143.38
4 730.786 0.11 146.46
5 245.637 11.66 1.80518 25.4 149.55
6 1289.588 6.40 149.36
7 36367.010 20.44 1.43387 95.1 149.10
8 -168.462 0.10 148.97
9 -1829.623 4.20 1.72047 34.7 140.19
10 250.407 16.27 1.49700 81.5 136.09
11 -535.747 28.96 135.50
12 631.782 20.62 1.43387 95.1 140.94
13 -200.586 1.60 141.76
14 170.462 4.30 1.75520 27.5 141.53
15 114.039 0.92 136.95
16 117.705 28.28 1.49700 81.5 136.98
17 -1555.593 0.33 136.08
18 163.101 13.67 1.62041 60.3 130.97
19 748.250 (可変) 129.51
20* 285.940 2.50 1.77250 49.6 56.88
21 53.705 2.79 50.12
22 52.131 10.85 1.80809 22.8 48.03
23 -99.672 1.50 1.75500 52.3 45.87
24 38.854 8.99 37.00
25 -47.801 1.50 1.88300 40.8 36.33
26 -501.946 (可変) 36.23
27 87.595 7.24 1.59282 68.6 45.05
28* -137.922 0.10 45.20
29 90.273 7.81 1.43875 94.9 44.88
30 -97.250 0.50 44.39
31 -86.513 1.90 1.84666 23.8 44.29
32 -2465.404 4.84 1.43875 94.9 44.19
33 -90.032 (可変) 44.12
34* 285.457 5.35 1.59282 68.6 39.33
35 -101.752 (可変) 38.74
36(絞り) ∞ 2.67 26.48
37 -64.259 1.50 1.69680 55.5 25.68
38 21.051 5.23 1.80809 22.8 24.63
39 44.899 5.79 23.96
40 -64.846 1.50 1.77250 49.6 24.04
41 31.286 11.44 1.60342 38.0 24.97
42 -28.116 0.20 26.61
43 -30.113 1.60 1.81600 46.6 26.53
44 72.890 14.06 1.59551 39.2 28.63
45 -46.529 5.45 33.02
46 7364.164 5.74 1.53172 48.8 35.43
47 -69.758 0.20 36.04
48 252.725 2.00 1.88300 40.8 36.03
49 39.210 9.70 1.49700 81.5 35.64
50 -86.937 0.81 36.27
51 89.526 7.70 1.49700 81.5 36.55
52 -55.768 2.00 1.76182 26.5 36.28
53 -451.745 0.20 36.39
54 103.791 7.86 1.48749 70.2 36.34
55 -49.821 13.04 35.97
56 ∞ 33.00 1.60859 46.4 60.00
57 ∞ 13.20 1.51633 64.2 60.00
58 ∞ 11.76 60.00
像面 ∞

非球面データ
第20面
K =-1.14700e+002 A 4= 7.66246e-007 A 6=-2.51953e-010 A 8=-4.59574e-015

第28面
K =-2.23854e+000 A 4= 6.41572e-007 A 6=-7.95589e-011 A 8= 1.18571e-014

第34面
K =-2.52612e+001 A 4=-6.58605e-007 A 6=-4.00191e-010 A 8= 2.40984e-013

各種データ
ズーム比 26.00

焦点距離 6.75 34.40 124.00 175.50
Fナンバー 1.65 1.65 1.65 2.30
半画角 39.17 9.08 2.54 1.79
像高 5.50 5.50 5.50 5.50
レンズ全長 589.68 589.68 589.68 589.68

d19 2.03 79.49 109.66 114.14
d26 156.65 66.80 17.86 1.25
d33 1.23 0.50 16.34 33.63
d35 2.00 15.12 18.06 12.88

入射瞳位置 105.97 226.21 555.78 823.73
射出瞳位置 147.91 147.91 147.91 147.91
前側主点位置 113.05 269.30 792.71 1225.45
後側主点位置 5.01 -22.64 -112.24 -163.74

各群結像倍率
β1 0.00 0.00 0.00 0.00
β2 -0.24 -0.63 -1.73 -2.33
β3 -0.48 -1.12 -1.55 -1.50
β4 0.61 0.50 0.48 0.52
β5 0.93 0.93 0.93 0.93

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 1 103.59 215.24 126.40 68.69
2 20 -29.96 28.13 15.33 -4.68
3 27 65.68 22.39 3.86 -11.55
4 34 126.75 5.35 2.49 -0.89
5 36 33.63 144.90 44.42 9.45

単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 -163.72
2 3 -209.61
3 5 371.53
4 7 385.59
5 9 -303.39
6 10 344.73
7 12 352.68
8 14 -467.75
9 16 220.77
10 18 331.87
11 20 -85.59
12 22 43.32
13 23 -36.69
14 25 -59.58
15 27 91.14
16 29 107.81
17 31 -104.90
18 32 212.31
19 34 126.75
20 37 -22.50
21 38 44.19
22 40 -27.00
23 41 26.30
24 43 -25.80
25 44 49.59
26 46 129.37
27 48 -52.49
28 49 55.64
29 51 70.18
30 52 -82.96
31 54 69.99
32 56 0.00
33 57 0.00
【0092】
数値実施例6
単位 mm

面データ
面番号 r d nd vd 有効径
1 -3840.481 6.00 1.83400 37.2 214.23
2 403.672 9.90 207.67
3 415.242 19.09 1.43387 95.1 206.46
4 -1953.416 0.25 205.64
5 1333.417 17.20 1.43387 95.1 203.10
6 -532.556 23.59 202.31
7 336.794 17.32 1.43387 95.1 189.76
8 -7293.946 0.25 188.14
9 321.377 13.62 1.43387 95.1 179.39
10 1876.335 1.20 178.28
11 168.023 13.66 1.43875 94.9 167.50
12 308.623 (可変) 165.69
13 352.111 2.00 1.88300 40.8 44.88
14 39.732 8.41 39.03
15 -83.784 1.90 1.81600 46.6 38.23
16 470.490 4.68 37.54
17 -87.160 1.90 1.88300 40.8 37.04
18 61.850 6.12 1.95906 17.5 37.67
19 -273.326 (可変) 37.82
20 -537.165 11.28 1.49700 81.5 68.71
21 -74.300 2.08 70.21
22 -64.637 4.00 1.77250 49.6 70.27
23 -79.529 (可変) 73.51
24 118.208 12.96 1.59522 67.7 78.60
25 -300.411 0.30 78.27
26 97.316 2.50 1.80518 25.4 75.09
27 54.065 14.26 1.43875 94.9 70.72
28 250.000 1.38 69.77
29 140.179 6.88 1.59522 67.7 68.93
30 ∞ (可変) 68.02
31(絞り) ∞ 3.97 36.56
32 -173.665 1.80 1.81600 46.6 34.78
33 48.520 6.63 1.80809 22.8 33.58
34 422.190 15.13 32.75
35 -30.242 4.00 1.81600 46.6 29.21
36 79.081 15.65 1.54814 45.8 32.23
37 -29.911 27.65 35.91
38 -90.581 7.39 1.48749 70.2 33.56
39 -50.701 6.07 34.01
40 208.408 4.00 1.83400 37.2 31.67
41 30.988 6.02 1.48749 70.2 30.19
42 -192.836 0.67 30.20
43 462.304 6.74 1.51742 52.4 30.10
44 -25.188 4.00 1.88300 40.8 30.00
45 -79.447 0.40 31.69
46 123.454 5.91 1.51742 52.4 31.91
47 -40.390 15.00 31.84
48 ∞ 33.00 1.60859 46.4 60.00
49 ∞ 13.20 1.51633 64.2 60.00
50 ∞ 9.98 60.00
像面 ∞

各種データ
ズーム比 90.00

焦点距離 8.90 84.40 280.00 801.00
Fナンバー 1.85 1.85 1.85 4.50
半画角 31.72 3.73 1.13 0.39
像高 5.50 5.50 5.50 5.50
レンズ全長 684.45 684.45 684.45 684.45

d12 2.63 153.54 180.90 192.28
d19 269.77 108.90 56.95 4.80
d23 19.12 1.72 2.06 9.31
d30 3.00 30.37 54.62 88.14

入射瞳位置 131.20 1011.46 2579.58 8438.66
射出瞳位置 129.62 129.62 129.62 129.62
前側主点位置 140.76 1155.40 3514.87 14602.36
後側主点位置 1.08 -74.42 -270.02 -791.02

各群結像倍率
β1 0.00 0.00 0.00 0.00
β2 -0.13 -0.50 -1.09 -2.16
β3 -4.68 2.86 2.05 1.72
β4 0.06 -0.23 -0.49 -0.84
β5 1.03 1.03 1.03 1.03

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 1 248.81 122.07 74.99 -14.54
2 13 -25.22 25.02 5.10 -13.60
3 20 268.45 17.36 14.10 2.32
4 24 94.47 38.28 7.00 -19.18
5 31 43.17 177.21 67.98 11.30

単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 -434.92
2 3 789.24
3 5 877.39
4 7 740.64
5 9 889.21
6 11 814.33
7 13 -50.58
8 15 -86.58
9 17 -40.49
10 18 52.37
11 20 171.60
12 22 -503.87
13 24 143.68
14 26 -153.67
15 27 153.42
16 29 234.68
17 32 -46.07
18 33 66.61
19 35 -26.24
20 36 41.51
21 38 221.93
22 40 -43.82
23 41 55.07
24 43 46.18
25 44 -43.02
26 46 59.28
27 48 0.00
28 49 0.00
【0093】
【表1】

【符号の説明】
【0094】
U1 第1レンズ群、U2 第2レンズ群、U3 第3レンズ群、U4 第4レンズ群、U5 第5レンズ群

【特許請求の範囲】
【請求項1】
物体側から像側へ順に、ズーミングのためには不動の正の屈折力の第1レンズ群、ズーミングに際して移動する負の屈折力の第2レンズ群、ズーミングに際して移動する正の屈折力の第3レンズ群、ズーミングに際して移動する第4レンズ群、ズーミングのためには不動の正の屈折力の第5レンズ群から構成されるズームレンズにおいて、
前記第2レンズ群は広角端から望遠端へのズーミングに際して結像倍率が−1倍となる点を通過し、前記第2レンズ群の結像倍率が−1倍となるズーム位置fzにおける第3レンズ群と第4レンズ群からなる合成レンズ群の結像倍率をβ34、広角端を基準としたときの前記ズーム位置fzにおける前記第2レンズ群と前記第3レンズ群の光軸上の変位量を各々m2、m3としたとき、
−1<β34<−0.3
4.0<|m2/m3|<15
を満足することを特徴とするズームレンズ。
【請求項2】
前記第3レンズ群は、広角端から望遠端へのズーミングに際して結像倍率が−1倍となる点を通過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】
前記第4レンズ群は、広角端から望遠端へのズーミングに際して結像倍率が−1倍となる点を通過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4】
広角端における前記第3レンズ群と前記第4レンズ群の合成焦点距離をf34w、前記ズーム位置fzにおける前記第3レンズ群と前記第4レンズ群からなる合成レンズ群の焦点距離をf34zとしたとき、
0.95<f34w/f34z<1.50
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】
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、望遠端の焦点距離をftとしたとき、
1.5<|ft/f1|<5.0
3.0<|f1/f2|<15.0
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】
前記第2レンズ群の広角端と望遠端における横倍率の比をβ2wt、前記第3レンズ群と前記第4レンズ群からなる合成レンズ群の広角端と望遠端における横倍率の比をβ34wtとしたとき、
2.0<β2wt/β34wt<7.0
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】
前記第4レンズ群は少なくとも1面が非球面で構成されており、該第4レンズ群の非球面は、正の屈折力の面に適用する場合、光軸から周辺に向かい正の屈折力が弱まる形状であり、負の屈折力の面に適用する場合、光軸から周辺に向かい負の屈折力が強まる形状であり、前記第3レンズ群の焦点距離をf3、前記第4レンズ群の焦点距離をf4としたとき、
0.1<|f3/f4|<1.0
を満足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】
前記第4レンズ群の非球面の有効径の10割、9割、7割における非球面量をΔ10、Δ9、Δ7、広角端の焦点距離をfwとしたとき、
1.5×10−3<|Δ10/fw|<2.0×10−1
5.0×10−4<|Δ9/fw|<1.0×10−1
5.0×10−5<|Δ7/fw|<3.0×10−2
を満足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。
【請求項9】
前記第4レンズ群は正の屈折力を持ち、少なくとも1枚の正レンズと1枚の負レンズを含むことを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載のズームレンズ。
【請求項10】
請求項1乃至9のいずれか1項に記載のズームレンズと前記ズームレンズによって形成された像を受光する固体撮像素子を有することを特徴とする撮像装置。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【図9】
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【図10】
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【図11】
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【図12】
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【図13】
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【図14】
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【図15】
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【図16】
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【図17】
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【図18】
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【図19】
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【公開番号】特開2013−92557(P2013−92557A)
【公開日】平成25年5月16日(2013.5.16)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−232783(P2011−232783)
【出願日】平成23年10月24日(2011.10.24)
【出願人】(000001007)キヤノン株式会社 (59,756)
【Fターム(参考)】