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特開2022-112179ズームレンズ及びそれを有する撮像装置
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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022112179
(43)【公開日】2022-08-02
(54)【発明の名称】ズームレンズ及びそれを有する撮像装置
(51)【国際特許分類】
   G02B 15/20 20060101AFI20220726BHJP
   G02B 13/18 20060101ALI20220726BHJP
【FI】
G02B15/20
G02B13/18
【審査請求】未請求
【請求項の数】20
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2021007878
(22)【出願日】2021-01-21
(71)【出願人】
【識別番号】000001007
【氏名又は名称】キヤノン株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100110412
【弁理士】
【氏名又は名称】藤元 亮輔
(74)【代理人】
【識別番号】100104628
【弁理士】
【氏名又は名称】水本 敦也
(74)【代理人】
【識別番号】100121614
【弁理士】
【氏名又は名称】平山 倫也
(72)【発明者】
【氏名】市村 純也
【テーマコード(参考)】
2H087
【Fターム(参考)】
2H087KA01
2H087KA02
2H087KA03
2H087MA14
2H087NA15
2H087NA18
2H087PA12
2H087PA19
2H087PB14
2H087QA02
2H087QA07
2H087QA12
2H087QA22
2H087QA26
2H087QA32
2H087QA34
2H087QA42
2H087QA46
2H087RA05
2H087RA12
2H087RA13
2H087RA36
2H087RA44
2H087SA44
2H087SA46
2H087SA50
2H087SA53
2H087SA55
2H087SA62
2H087SA63
2H087SA64
2H087SA65
2H087SA76
2H087SB06
2H087SB17
2H087SB22
2H087SB32
2H087SB42
2H087UA06
(57)【要約】
【課題】小型かつ広画角でありながら、ズーミングに際しての収差変動が少なく高い光学性能が得られるズームレンズ及びそれを有する撮像装置、撮像システムを提供すること。
【解決手段】ズームレンズは、負の屈折力の第1レンズ群、1以上のレンズ群を含む中間群、正の屈折力の最終レンズ群からなり、ズーミングに際して隣り合うレンズ群の間隔が変化するズームレンズであって、中間群は、第1レンズ群に隣接する正の屈折力の第2レンズ群と、該第2レンズ群に隣接する負の屈折力の第3レンズ群とを含み、無限から至近へのフォーカシングに際して第3レンズ群が像側へ移動し、第1レンズ群は、物体側から像側へ配置された、正レンズ、第1負レンズ、第2負レンズを有し、正レンズの焦点距離、広角端におけるズームレンズの焦点距離、第1レンズ群の焦点距離を各々適切に設定すること。
【選択図】図1
【特許請求の範囲】
【請求項1】
物体側から像側へ順に配置された、負の屈折力の第1レンズ群、1以上のレンズ群を含む中間群、正の屈折力の最終レンズ群からなり、ズーミングに際して隣り合うレンズ群の間隔が変化するズームレンズであって、
前記中間群は、前記第1レンズ群に隣接する正の屈折力の第2レンズ群と、該第2レンズ群に隣接する負の屈折力の第3レンズ群とを含み、
無限から至近へのフォーカシングに際して前記第3レンズ群が像側へ移動し、
前記第1レンズ群は、物体側から像側へ配置された、正レンズ、第1負レンズ、第2負レンズを有し、
前記正レンズの焦点距離をfg1、広角端における前記ズームレンズの焦点距離をfw、前記第1レンズ群の焦点距離をf1とするとき、
10<fg1/fw<30
-2.5<f1/fw<-0.8
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】
前記最終レンズ群の焦点距離をfR、広角端におけるバックフォーカスをBFwとするとき、
2.0<fR/BFw<15
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】
前記第1レンズ群の光軸上での長さをD1、広角端における前記ズームレンズの全長をLwとするとき、
0.15<D1/Lw<0.30
なる条件式を満足することを特徴とする請求項1又は2に記載のズームレンズ。
【請求項4】
前記第2レンズ群の焦点距離をfAとするとき、
1.1<fA/fw<3.5
なる条件式を満足することを特徴とする請求項1乃至3の何れか一項に記載のズームレンズ。
【請求項5】
前記第2レンズ群の光軸上での長さをDAとするとき、
1.0<DA/fw<5.0
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の何れか一項に記載のズームレンズ。
【請求項6】
前記第2レンズ群は、物体側から像側へ順に配置された、正の屈折力の第1部分群、絞り、正の屈折力の第2部分群を有することを特徴とする請求項1乃至5の何れか一項に記載のズームレンズ。
【請求項7】
前記第1部分群の焦点距離をfA1、前記第2部分群の焦点距離をfA2とするとき、
0.8<fA1/fA2<3.8
なる条件式を満足することを特徴とする請求項6に記載のズームレンズ。
【請求項8】
前記第3レンズ群の焦点距離をfB、望遠端における前記ズームレンズの焦点距離をftとするとき、
-4.0<fB/ft<-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7の何れか一項に記載のズームレンズ。
【請求項9】
前記最終レンズ群の焦点距離をfR、広角端における前記ズームレンズの全長をLwとするとき、
0.35<fR/Lw<2.50
なる条件式を満足することを特徴とする請求項1乃至8の何れか一項に記載のズームレンズ。
【請求項10】
前記第1負レンズのアッベ数をνd12とするとき、
15<νd12<38
なる条件式を満足することを特徴とする請求項1乃至9の何れか一項に記載のズームレンズ。
【請求項11】
前記第1負レンズの屈折率をNd12とするとき、
1.8<Nd12<2.1
なる条件式を満足することを特徴とする請求項1乃至10の何れか一項に記載のズームレンズ。
【請求項12】
前記正レンズの屈折率をNd11、前記第1負レンズの屈折率をNd12とするとき、
0.70<Nd11/Nd12<0.92
なる条件式を満足することを特徴とする請求項1乃至11の何れか一項に記載のズームレンズ。
【請求項13】
前記正レンズのアッベ数をνd11、前記第1負レンズのアッベ数をνd12とするとき、
1.08<νd11/νd12<3.00
なる条件式を満足することを特徴とする請求項1乃至12の何れか一項に記載のズームレンズ。
【請求項14】
前記最終レンズ群の最も像側に配置された正レンズのアッベ数をνdrとするとき、
40<νdr<120
なる条件式を満足することを特徴とする請求項1乃至13の何れか一項に記載のズームレンズ。
【請求項15】
広角端における歪曲収差量をdistwとするとき、
-7<distw<-30
なる条件式を満足することを特徴とする請求項1乃至14の何れか一項に記載のズームレンズ。
【請求項16】
前記第3レンズ群は、1枚の負レンズからなることを特徴とする請求項1乃至15の何れか一項に記載のズームレンズ。
【請求項17】
前記中間群は、前記第3レンズ群に隣接する負の屈折力の第4レンズ群を有することを特徴とする請求項1乃至16の何れか一項に記載のズームレンズ。
【請求項18】
前記第4レンズ群は、1枚の負レンズからなることを特徴とする請求項17に記載のズームレンズ。
【請求項19】
前記最終レンズ群は、ズーミングに際して不動であることを特徴とする請求項1乃至118の何れか一項に記載のズームレンズ。
【請求項20】
請求項1乃至19の何れか1項に記載のズームレンズと、
該ズームレンズを介して物体を撮像する撮像素子とを有することを特徴とする撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ズームレンズに関し、デジタルビデオカメラ、デジタルスチルカメラ、放送用カメラ、銀塩フィルム用カメラ、監視用カメラ等に好適なものである。
【背景技術】
【0002】
半画角が35度を超える撮影レンズは広角レンズと呼ばれ、広い画角を生かした広大な風景の撮影に好適である。広角レンズでは、半画角が大きくなるにつれて悪化する歪曲収差と像面湾曲を良好に補正する必要がある。
【0003】
特許文献1には、50度を超える半画角を確保しつつ、明るいF値が得られるズームレンズが開示されている。特許文献2には、第1群を球面レンズのみで構成しつつ、最も物体側に配置されたレンズを正レンズとすることにより第1群で発生する歪曲収差と像面湾曲を良好に補正す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】
【0004】
【特許文献1】特開2019-066654号公報
【特許文献2】特開2006-030469号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
特許文献1のズームレンズは、歪曲収差と像面湾曲を良好に補正するために第1レンズ及び第2レンズに大偏肉、大口径の非球面レンズを用いており、製造が困難である。また、特許文献2のズームレンズは、広角端での更なる広角化と、センササイズに対して更に小型化することが求められている。
【0006】
本発明は、小型かつ広画角でありながら、ズーミングに際しての収差変動が少なく高い光学性能が得られるズームレンズ及びそれを有する撮像装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明の一側面としてのズームレンズは、負の屈折力の第1レンズ群、1以上のレンズ群を含む中間群、正の屈折力の最終レンズ群からなり、ズーミングに際して隣り合うレンズ群の間隔が変化するズームレンズであって、中間群は、第1レンズ群に隣接する正の屈折力の第2レンズ群と、該第2レンズ群に隣接する負の屈折力の第3レンズ群とを含み、無限から至近へのフォーカシングに際して第3レンズ群が像側へ移動し、第1レンズ群は、物体側から像側へ配置された、正レンズ、第1負レンズ、第2負レンズを有し、正レンズの焦点距離をfg1、広角端におけるズームレンズの焦点距離をfw、第1レンズ群の焦点距離をf1とするとき、
10<fg1/fw<30
-2.5<f1/fw<-0.8
なる条件式を満足することを特徴とする。
【発明の効果】
【0008】
本発明によれば、小型かつ広画角でありながら、ズーミングに際しての収差変動が少なく高い光学性能が得られるズームレンズ及びそれを有する撮像装置、撮像システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
図1】実施例1のズームレンズの広角端における無限遠合焦時の断面図である。
図2】(A),(B)実施例1のズームレンズの広角端及び望遠端における無限遠合焦時の縦収差図である。
図3】実施例2のズームレンズの広角端における無限遠合焦時の断面図である。
図4】(A),(B)実施例2のズームレンズの広角端及び望遠端における無限遠合焦時の縦収差図である。
図5】実施例3のズームレンズの広角端における無限遠合焦時の断面図である。
図6】(A),(B)実施例3のズームレンズの広角端及び望遠端における無限遠合焦時の縦収差図である。
図7】撮像装置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。
【0011】
図1,3,5はそれぞれ、実施例1乃至3のズームレンズの広角端における無限遠合焦時の断面図である。各実施例のズームレンズは、デジタルビデオカメラ、デジタルスチルカメラ、放送用カメラ、銀塩フィルム用カメラ、監視用カメラ等の撮像装置に用いられる。
【0012】
各断面図において左方が物体側で、右方が像側である。各実施例のズームレンズは、複数のレンズ群を有して構成されている。本願明細書においてレンズ群とは、ズーミングに際して一体的に移動又は静止するレンズのまとまりである。すなわち、各実施例のズームレンズでは、ズーミングに際して隣接するレンズ群同士の間隔が変化する。各断面図に示した矢印は、広角端から望遠端へのズーミング及びフォーカシングに際してのレンズ群の移動方向を表している。なお、レンズ群は1枚のレンズから構成されていてもよいし、複数のレンズから成っていてもよい。また、レンズ群は開口絞りを含んでいてもよい。
【0013】
各実施例のズームレンズは、物体側から像側へ順に配置された、負の屈折力の第1レンズ群B1、1以上のレンズ群を含む中間群、正の屈折力の最終レンズ群LRを有する。各実施例のズームレンズでは、中間群は、物体側から像側へ順に配置された、正の屈折力の第2レンズ群LA、負の屈折力の第3レンズ群LB、負の屈折力の第4レンズ群B4を有する。すなわち、各実施例のズームレンズでは、最終レンズ群LRは第5レンズ群である。なお、各実施例では、歪曲収差を容易にするために中間群を3群としているが、第1レンズ群に隣接する正の屈折力の第2レンズ群と、第2レンズ群に隣接する負の屈折力の第3レンズ群を含んでいれば、2群であっても4群以上であってもよい。各実施例のズームレンズでは、ズーミングに際して隣り合うレンズ群の間隔が変化する。各実施例のズームレンズでは、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B1が像側に移動し、第2レンズ群LAとの間隔を変化させることで主となる変倍が行われる。また、第2レンズ群LA、第3レンズ群LB及び第4レンズ群B4は物体側に移動し、最終レンズ群LRは像面に対して不動である。
【0014】
各レンズ断面図において、L1iは第1レンズ群B1に含まれるレンズ群のうち物体側から数えてi番目(iは自然数)のレンズ群を表している。
【0015】
また、STOは開口絞りである。subは補助絞りである。imgは像面であり、各実施例のズームレンズをデジタルスチルカメラやデジタルビデオ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)の撮像面が配置される。各実施例のズームレンズを銀塩フィルム用カメラの撮影光学系として使用する際には像面IPにはフィルム面に相当する感光面が置かれる。
【0016】
図2(A),4(A),6(A)はそれぞれ、実施例1乃至3のズームレンズの広角端における無限遠合焦時の縦収差図である。図2(B),4(B),6(B)はそれぞれ、実施例1乃至3のズームレンズの望遠端における無限遠合焦時の縦収差図である。
【0017】
球面収差図においてFnoはFナンバーであり、d線(波長587.56nm)、f線(波長486.13nm)、C線(波長656.27nm)、g線(波長435.83nm)に対する球面収差量を示している。非点収差図においてSはサジタル像面の像面湾曲、Tはメリディオナル像面の像面湾曲を示している。歪曲収差図においてd線に対する歪曲収差量を示している。
【0018】
次に、各実施例のズームレンズにおける特徴的な構成について述べる。
【0019】
第1レンズ群B1は、物体側から像側へ順に配置された、正レンズL11、負レンズ(第1負レンズ)L12、負レンズ(第2負レンズ)L13、負レンズL14、正レンズL15からなる。正レンズL11の屈折力を、発生する歪曲量と画角の関係を考慮して適切に設定することで、良好な像面湾曲特性を得ることができる。
【0020】
第3レンズ群LBは、無限から至近へのフォーカシングに際して像側に移動する。これにより、像点補正を補助することができる。また、第3レンズ群LBは、1枚の負レンズからなる。これにより、軽量化及び素早いフォーカシングが可能となる。
【0021】
各実施例のズームレンズは、以下の条件式(1)及び(2)を満足する。
【0022】
10<fg1/fw<30 (1)
-2.5<f1/fw<-0.8 (2)
ここで、fg1は、正レンズL11の焦点距離である。fwは、広角端におけるズームレンズの焦点距離である。f1は、第1レンズ群B1の焦点距離である。
【0023】
条件式(1)は、正レンズL11の焦点距離と広角端におけるズームレンズの焦点距離の関係を規定している。条件式(1)を満足することで、ズームレンズを小型化しつつ、良好な像面湾曲特性を得ることができる。条件式(1)の上限値を上回ると、画角に対して正レンズL11の屈折力が強くなりすぎ、歪曲を良好に補正可能であるが、像面湾曲を良好に補正することができなくなる。条件式(1)の下限値を下回ると、正レンズL11の屈折力が弱くなりすぎ、広角化した際に歪曲の補正量が大きくなりすぎ、画像処理による画質低下が目立つようになるため好ましくない。
【0024】
条件式(2)は、第1レンズ群B1の焦点距離と広角端におけるズームレンズの焦点距離の関係を規定している。条件式(2)を満足することで、広角化しても良好な像面湾曲が得られる。条件式(2)の上限値を上回ると、第1レンズ群B1の屈折力が強くなりすぎ、ズームレンズの小型化に寄与する反面、良好な像面特性が得にくく、大口径化した際の球面収差のズーム変動が大きくなってしまう。条件式(2)の下限値を下回ると、第1レンズ群B1の屈折力が弱くなりすぎ、必要な画角が得られない。
【0025】
上記構成により、各実施例のズームレンズは、小型で、半画角が50度以上の広画角でありながら、ズーミング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が得られる。
【0026】
なお、条件式(1)及び(2)の数値範囲を以下の条件式(1a)及び(2a)の数値範囲とすることが好ましい。
【0027】
10<fg1/fw<25 (1a)
-2.3<f1/fw<-1.0 (2a)
また、条件式(1)及び(2)の数値範囲を以下の条件式(1b)及び(2b)の数値範囲とすることが更に好ましい。
【0028】
11<fg1/fw<20 (1b)
-2.0<f1/fw<-1.1 (2b)
次に、各実施例の光学系L0において、満足することが好ましい構成について述べる。
【0029】
第2レンズ群LAは、物体側から像側へ順に配置された、正の屈折力の第1部分群LA1、開口絞りSTO、正の屈折力の第2部分群LA2を有することが好ましい。第1部分群LA1と第2部分群LA2はそれぞれ、正レンズ及び負レンズを有する。第2レンズ群LAは主変倍群であるため、第1部分群LA1と第2部分群LA2を絞りSTOに対して対称に配置することでズーミング時に移動した際の収差変動を低減することができる。
【0030】
第4レンズ群B4は、1枚の負の屈折力の非球面レンズからなることが好ましい。これにより、バックフォーカスの短い光学系において像面湾曲の補正を容易にすることができる。一方、第4レンズ群B4に非球面を導入すると、偏芯した際の性能劣化が大きくなりやすいため、第2レンズ群LAと一体の構成として相対位置精度を向上することで組み立て時の性能劣化を防ぐことができる。
【0031】
最終レンズ群LRは、像面imgに対して移動しないことが好ましい。これにより、バックフォーカスが短い光学系において像面への入射角度を小さくすると共に、レンズ全長の小型化に寄与することができる。
【0032】
次に、各実施例のズームレンズが満足することが好ましい条件について述べる。各実施例のズームレンズは、以下の条件式(3)乃至(15)のうち1つ以上を満足することが好ましい。
【0033】
2<fR/BFw<15 (3)
0.15<D1/Lw<0.30 (4)
1.1<fA/fw<3.5 (5)
1.0<DA/fw<5.0 (6)
0.8<fA1/fA2<3.8 (7)
-4.00<fB/ft<-0.60 (8)
0.35<fR/Lw<2.50 (9)
15<νd12<38 (10)
1.80<Nd12<2.10 (11)
0.70<Nd11/Nd12<0.92 (12)
1.08<νd11/νd12<3.00 (13)
40<νdr<120 (14)
-7.0<distw<-30.0 (15)
ここで、fRは、最終レンズ群LRの焦点距離である。BFwは、広角端におけるバックフォーカス(広角端における最終レンズ群LRの最も像側のレンズ面から像面imgまでの光軸上の距離)である。D1は、第1レンズ群B1の光軸上での長さ(第1レンズ群B1の最も物体側のレンズ面から第1レンズ群B1の最も像側のレンズ面までの光軸上での距離)である。Lwは、広角端におけるズームレンズの全長(広角端における第1レンズ群B1の最も物体側のレンズ面から像面までの光軸上の距離)である。fAは、第2レンズ群LAの焦点距離である。DAは、第2レンズ群LAの光軸上での長さ(第2レンズ群LAの最も物体側のレンズ面から第2レンズ群LAの最も像側のレンズ面までの光軸上での距離)である。fA1は、第1部分群LA1の焦点距離である。fA2は、第2部分群LA2の焦点距離である。fBは、第3レンズ群LBの焦点距離である。ftは、望遠端におけるズームレンズの焦点距離である。fRは、最終レンズ群LRの焦点距離である。νd11は、正レンズL11のアッベ数である。νd12は、負レンズL12のアッベ数である。Nd11は、正レンズL11の屈折率である。Nd12は、負レンズL12の屈折率である。νdrは、最終レンズ群LRの最も像側に配置された正レンズLprのアッベ数である。distwは、広角端における歪曲収差量である。
【0034】
条件式(3)は、最終レンズ群LRの焦点距離とバックフォーカスの関係を規定している。条件式(3)を満足することで、高い結像性能を維持しつつ、ズームレンズの小型化を達成することができる。条件式(3)の上限値を上回ると、最終レンズ群LRの屈折力が弱くなりすぎ、第1レンズ群B1が負のレトロフォーカスタイプではズームレンズの全長が長くなるため好ましくない。条件式(3)の下限値を下回ると、ズームレンズの全長の短縮化と所望の変倍比を得るために各群の屈折力を強くする必要があり、球面収差や像面湾曲を低減することが難しくなる。また、最終レンズ群fRの屈折力を強くせずにバックフォーカスを長くすると、像面への入射角度を小さくすることができるが、センサに対してズームレンズの全長が極端に長くなるため好ましくない。
【0035】
条件式(4)は、第1レンズ群B1の光軸上の長さとズームレンズの全長の関係を規定している。条件式(4)を満足することで、広角化しつつ結像性能を維持しやすい。条件式(4)の上限値を上回ると、広角化に伴う収差を良好に補正できるが、正レンズL11の径が大きくなりやすく、レンズフィルター等のアタッチメントの取付けが難しくなるため好ましくない。条件式(4)の下限値を下回ると、第1レンズ群B1の光軸上の長さが短くなりすぎて配置できるレンズ枚数が制約され、広角化した際に像面湾曲を補正しきれない。
【0036】
条件式(5)は、第2レンズ群LAの焦点距離と広角端におけるズームレンズの焦点距離の関係を規定している。条件式(5)を満足することで、大口径化しても結像性能とズーム比を両立することができる。条件式(5)の上限値を上回ると、第2レンズ群LAの屈折力が弱くなりすぎ、必要なズーム比を得るためには第2レンズ群LAの移動量を大きくする必要があり、ズームレンズの全長が長くなるため好ましくない。条件式(5)の下限値を下回ると、ズーム比に対してズームレンズの全長を短縮化しやすくなるが、球面収差や軸上色収差が悪化しやすく、大口径化しにくくなるため好ましくない。
【0037】
条件式(6)は、第2レンズ群LA群の光軸上の長さと広角端におけるズームレンズの焦点距離の関係を規定している。条件式(6)を満足することで、大口径化しても球面収差を良好に補正することができる。条件式(6)の上限値を上回ると、結像性能は向上するが、ズームレンズの全長が長くなるため好ましくない。条件式(6)の下限値を下回ると、球面収差を補正しきれなくなるため好ましくない。
【0038】
条件式(7)は、第2レンズ群LAの絞り前後の屈折力配置を規定している。条件式(7)を満足することで、大口径化してもズーム全域で球面収差や像面湾曲の変動を抑え、高い結像性能を得ることができる。条件式(7)の上限値を上回ると、絞り後の屈折力が強くなり、大口径化しやすいが、ズームレンズの全長が長くなりやすいため好ましくない。条件式(7)の下限値を下回ると、絞り前の屈折力が強くなり、像面湾曲のズーム変動の低減と、大口径化が難しくなるため好ましくない。
【0039】
条件式(8)は、フォーカス群である第3レンズ群LBの焦点距離と望遠端におけるズームレンズの焦点距離の関係を規定している。条件式(8)を満足することで、無限端から至近端まで良好な結像特性を得ることができる。条件式(8)の上限値を上回ると、第3レンズ群LBの屈折力が強くなりすぎ、物体距離の変化に際して像面湾曲が悪化する。条件式(8)の下限値を下回ると、ピント補正に伴う第3レンズ群LBの移動量が大きくなりすぎ、ズームレンズの全長が長くなってしまう。
【0040】
条件式(9)は、最終レンズ群LRの焦点距離とズームレンズの全長の関係を規定している。条件式(9)を満足することでズームレンズの全長の短縮化と良好な像面への入射角度特性を得ることができる。条件式(9)の上限値を上回ると、最終レンズ群LRの屈折力が弱くなりすぎ、ズームレンズの全長を短縮化できないため好ましくない。条件式(9)の下限値を下回ると、最終レンズ群LRの屈折力が必要以上に強くなりすぎ、最終レンズ群LRより物体側のレンズ群の負の屈折力が強くなることで、像面湾曲が悪化するため好ましくない。
【0041】
条件式(10)は、負レンズL12のアッベ数を規定している。条件式(10)を満足することで、歪曲補正を前提とした場合に、倍率色収差を良好に補正することができる。条件式(10)の上限値を上回ると、2次の倍率色収差の補正効果が弱まるため好ましくない。条件式(10)の下限値を下回ると、1次の倍率色収差を補正しきれなくなるため好ましくない。
【0042】
条件式(11)は、負レンズL12の屈折率を規定している。条件式(11)を満足することで広角化しつつ、像面湾曲を良好に補正することが可能である。条件式(11)の上限値を上回ると、像面湾曲の補正には有利であるが、負レンズ12として安定したガラスが得にくい。条件式(11)の下限値を下回ると、負レンズL12の曲率が大きくなりすぎ、像面湾曲が悪化するため好ましくない。
【0043】
条件式(12)は、正レンズL11の屈折率と負レンズL12の屈折率の関係を規定している。条件式(12)を満足することで、広角でありながら小型化可能であると共に、高い像面特性を得ることができる。条件式(12)の上限値を上回ると、負レンズL12の屈折力が弱くなる、又はレンズ曲率が小さくなりすぎ、像面湾曲が補正できなくなる。条件式(12)の下限値を下回ると、負レンズL12に安定したガラスを適用しにくくなるため好ましくない。
【0044】
条件式(13)は、正レンズL11のアッベ数と負レンズL12のアッベ数の関係を規定している。条件式(13)を満足することで、歪曲の発生量に対して、像面湾曲及び倍率色収差を良好に補正することができる。条件式(13)の上限値を上回ると、正レンズL11の屈折力を弱くする必要があり、像面湾曲を良好に補正できなくなる、又はズームレンズが大型化するため好ましくない。条件式(13)の下限値を下回ると、必要な画角を得るためには正レンズL11の屈折力が強くなりすぎ、像面湾曲を良好に補正できないため好ましくない。
【0045】
条件式(14)は、最終レンズ群LRの最も像側に配置された正レンズLprのアッベ数を規定している。条件式(14)を満足することで、倍率色収差の発生を抑えることができる。条件式(14)の上限値を上回ると、安定的なガラスを得ることが難しくなるため好ましくない。条件式(14)の下限値を下回ると、倍率色収差を良好に補正できないため好ましくない。
【0046】
条件式(15)は、広角端における歪曲発生量を規定している。条件式(15)を満足することで、ズームレンズを小型化しつつ、良好な撮影画像が得られる。条件式(15)の上限値を上回ると、歪曲発生量が大きくなりすぎるため、画像処理による補正を行った際に引き延ばしの倍率が大きくなりすぎて画像補正後の解像力の低下が大きくなりすぎるため好ましくない。条件式(15)の下限値を下回ると、歪曲収差を補正するために製造難易度の高い非球面レンズを使用する必要があったり、レンズ径が大きくなったりするため好ましくない。
【0047】
なお、条件式(3)乃至(15)の数値範囲を以下の条件式(3a)乃至(15a)の数値範囲とすることが好ましい。
【0048】
3<fR/BFw<12 (3a)
0.18<D1/Lw<0.28 (4a)
1.2<fA/fw<3.0 (5a)
1.2<DA/fw<4.0 (6a)
1.2<fA1/fA2<3.0 (7a)
-3.50<fB/ft<-0.65 (8a)
0.42<fR/Lw<2.00 (9a)
18<νd12<37 (10a)
1.85<Nd12<2.00 (11a)
0.75<Nd11/Nd12<0.90 (12a)
1.20<νd11/νd12<2.50 (13a)
45<νdr<110 (14a)
-8.5<distw<-25.0 (15a)
また、条件式(3)乃至(15)の数値範囲を以下の条件式(3b)乃至(15b)の数値範囲とすることが更に好ましい。
【0049】
4<fR/BFw<10 (3b)
0.20<D1/Lw<0.25 (4b)
1.3<fA/fw<2.5 (5b)
1.5<DA/fw<3.0 (6b)
1.3<fA1/fA2<2.5 (7b)
-3.00<fB/ft<-0.70 (8b)
0.48<fR/Lw<1.5 (9b)
20<νd12<35 (10b)
1.90<Nd12<1.96 (11b)
0.78<Nd11/Nd12<0.88 (12b)
1.40<νd11/νd12<2.30 (13b)
50<νdr<100 (14b)
-10.0<distw<-20.0 (15b)
また、条件式(10)の数値範囲を以下の条件式(10c)の数値範囲とすることが更に好ましい。
【0050】
25<νd12<35 (10c)
次に、各実施例のズームレンズについて詳細に述べる。
【0051】
実施例1のズームレンズは、広角端の半画角が52.7度と広画角であると共にF値が2.8の明るさを達成している。
【0052】
実施例2のズームレンズは、広角端の半画角が52.7度と広画角であると共にF値が2.8~4.0の明るさを達成している。実施例1のズームレンズに対して望遠端でF値を抑えることで、第2レンズ群LAのレンズ径を小さくできるため、ズームレンズの全長を実施例1のズームレンズに比べて小型化可能となる。
【0053】
実施例3のズームレンズは、広角端の半画角が52.7度と広画角であると共にF値が4.0の明るさを達成している。本実施例のズームレンズでは、第2レンズ群LAの絞りより物体側に防振群が配置されている。
【0054】
以下に、実施例1乃至3にそれぞれ対応する数値実施例3乃至7を示す。
【0055】
各数値実施例の面データにおいて、面番号の左側にsが付記されている面は絞り面を表し、subが付記されている面は補助絞り面を表す。絞り面及び補助絞り面は、ズーミングに際して有効径が変化する。Bは、レンズ群番号を表している。
【0056】
また、Rは各光学面の曲率半径、d(mm)は第m面と第(m+1)面との間の軸上間隔(光軸上の距離)を表している。ただし、mは光入射側から数えた面の番号である。()付きの軸上間隔は群間隔を表している。また、ndは各光学部材のd線に対する屈折率、νdは光学部材のd線を基準としたアッベ数を表わしている。なお、ある材料のd線を基準としたアッベ数νdは、フラウンホーファ線のd線(587.6nm)、F線(486.1nm)、C線(656.3nm)における屈折率をNd,NF,NCとするとき、
νd=(Nd-1)/(NF-NC)
で表される。
【0057】
なお、各数値実施例において、d、焦点距離(mm)、Fナンバー、半画角(°)は全て各実施例のズームレンズが無限遠物体に焦点を合わせたときの値である。実像高は像の歪曲収差を含んだ像高である。各数値実施例では、歪曲収差による像の歪みを、撮影画像の処理によって補正することを想定している。「バックフォーカス」は、レンズ最終面(最も像側のレンズ面)から近軸像面までの光軸上の距離を空気換算長により表記したものである。「レンズ全長」は、ズームレンズの最前面(最も物体側のレンズ面)から最終面までの光軸上の距離にバックフォーカスを加えた長さである。「レンズ群」は、複数のレンズから構成される場合に限らず、1枚のレンズから構成される場合も含むものとする。
【0058】
また、光学面が非球面の場合は、面番号の右側に、*の符号を付している。非球面形状は、xを光軸方向の面頂点からの変位量、hを光軸と垂直な方向の光軸からの高さ、Rを近軸曲率半径、Kを円錐定数、A,B,C,D,E,F,Gを各次数の非球面係数とするとき、
x=(h2/R)/[1+{1-(1+K)(h/R)21/2 +A×h4+B×h6
+C×h8+D×h10+E×h12+F×h14+G×h16
で表している。なお、各非球面係数における「e±XX」は「×10±XX」を意味している。
【0059】

[数値実施例1]
単位mm
面データ
|f|=16.45-27.50 F/2.88-2.88 img=43.2 ang=52.7-47.1
B 面番号 有効径 曲率R 間隔d glass nd νd
OBJ (INF)
1 1 56.33 90.9975 4.8000 SBSM16 1.62041 60.29
2 53.33 230.6225 0.3000
3 42.57 63.3848 1.8000 SLAH95 1.90366 31.34
4 33.28 23.1099 6.3500
5 33.15 171.1645 1.5000 TAFD45 1.95375 32.32
6 28.85 24.2125 7.4500
7 28.79 -44.1580 1.4000 SFPL51 1.49700 81.54
8 29.24 92.7832 2.1000
9 30.19 53.9671 6.3500 STIH10 1.72825 28.46
10 30.12 -65.4472 (27.3228)
2 11 22.33 1e+018 3.4000
12 22.24 260.5385 3.7000 SLAH89 1.85150 40.78
13 22.42 -60.9093 0.3000
14* 22.25 25.9650 5.2000 SFPL51 1.49700 81.54
15 21.41 1e+018 1.0000 SLAM3 1.71700 47.93
16 20.75 35.6562 2.7500
s17 16.08 1e+018 11.3500
sub18 16.26 1e+018 1.0000
19 20.56 30.1065 0.9000 TAFD35 1.91082 35.25
20 19.60 14.3912 7.0000 SFPL51 1.49700 81.54
21 19.96 -382.3817 0.5000
22 20.99 30.7096 6.2000 SFPM2 1.59522 67.73
23* 21.21 -25.1307 (1.0000)
3 24 20.32 209.6615 1.2000 SLAH60 1.83400 37.16
25 19.76 23.0264 (10.7533)
4 26* 23.39 -400.0000 1.4000 E48R 1.53113 55.75
27* 25.63 43.3580 (1.5000)
5 28 36.62 352.6447 5.5000 SLAL14 1.69680 55.53
29 37.55 -59.7716
IMG

aspherical-data(A4,B6,C8,D10,E12,F16)---------------------
surface 14
r = 2.59650e+001 K = 0.00000e+000 A = -6.41881e-006 B = -1.52012e-008
C = -2.80704e-011 D = -1.70659e-013 E = 0.00000e+000 F = 0.00000e+000
surface 23
r = -2.51307e+001 K = 0.00000e+000 A = 2.57247e-005 B = -9.43212e-008
C = 4.10977e-011 D = 0.00000e+000 E = 0.00000e+000 F = 0.00000e+000
surface 26
r = -4.00000e+002 K = 0.00000e+000 A = -8.57157e-005 B = 2.83740e-007
C = -8.53913e-010 D = -2.20638e-012 E = 7.82570e-015 F = 0.00000e+000
surface 27
r = 4.33580e+001 K = 0.00000e+000 A = -8.39701e-005 B = 3.94580e-007
C = -1.36478e-009 D = 2.38336e-012 E = 0.00000e+000 F = 0.00000e+000

各種データ
WIDE MIDDLE TELE
焦点距離 16.45 21.00 27.50
FNO 2.88 2.88 2.88
半画角(度) 52.70 47.08 39.08
実像高 19.00 21.00 21.64
全長 138.01 130.43 127.30
BF 14.00 14.00 14.00

群間隔データ
WIDE MIDDLE TELE WIDE至近 MIDDLE至近 TELE至近
d0 INF INF INF 140.50 148.08 151.27
d10 27.3228 14.3805 3.5273
d23 1.0000 1.7542 2.5568 1.5236 2.4160 3.4170
d25 10.7533 10.0015 9.1952 10.3123 9.4752 8.5256
d27 1.5000 6.8584 14.5757

補助絞り径データ
WIDE MIDDLE TELE
有効径 16.26 18.10 20.58

群データ
群 始面 焦点距離
B1 1 -27.4348
B2 11 27.1443
B3 24 -31.1069
B4 26 -73.5694
B5 28 73.7522

[数値実施例2]
単位mm
面データ
|f|=16.45-27.50 F/2.88-4.00 img=43.2 ang=52.7-46.9
B 面番号 有効径 曲率R 間隔d glass nd νd
OBJ (INF)
1 1 50.64 75.8089 4.6500 SBSM14 1.60311 60.64
2 47.72 193.5357 0.3000
3 38.73 61.0514 1.8000 TAFD45 1.95375 32.32
4 30.05 20.8662 5.2000
5 30.03 94.5526 1.4000 SLAH89 1.85150 40.78
6 25.72 19.4607 6.8000
7 25.70 -44.7654 1.2000 SFPL51 1.49700 81.54
8 26.08 31.2382 0.3000
9 26.38 30.1562 7.0000 STIM25 1.67270 32.10
10 26.22 -61.7005 (18.6974)
2 11 18.51 1e+018 1.0000
12 17.94 41.2473 4.0000 SLAH89 1.85150 40.78
13 17.15 1647.2402 2.5000
14 16.32 45.0432 1.5000 SBSM25 1.65844 50.88
15 15.62 14.2835 4.2000 SFSL5 1.48749 70.24
16 15.49 397.8934 4.9000
s17 15.13 1e+018 3.3000
18 14.89 126.0262 6.0000 SFPL51 1.49700 81.54
19 14.59 -16.4663 1.0000 SNBH8 1.72047 34.71
20 14.82 -44.0786 1.5000
21 15.13 53.4996 4.0000 SFPL51 1.49700 81.54
22 15.33 -27.8405 (2.0000)
3 23 16.79 -59.4121 1.0000 STIH10 1.72825 28.46
24 17.18 516.5557 (11.5410)
4 25* 19.91 -13.7550 1.8000 E48R 1.53113 55.75
26* 21.42 -18.0391 (5.2549)
5 27 34.83 -109.7093 4.5000 SLAL59 1.73400 51.47
28 36.10 -45.2313
IMG

aspherical-data(A4,B6,C8,D10,E12,F16)---------------------
surface 25
r = -1.37550e+001 K = 0.00000e+000 A = 1.85401e-004 B = 8.88949e-007
C = -1.32525e-008 D = 5.95894e-011 E = -5.17662e-014 F = 0.00000e+000
surface 26
r = -1.80391e+001 K = 0.00000e+000 A = 1.81428e-004 B = 6.81100e-007
C = -8.73574e-009 D = 2.63961e-011 E = 0.00000e+000 F = 0.00000e+000

各種データ
WIDE MIDDLE TELE
焦点距離 16.45 21.00 27.50
FNO 2.88 3.50 4.00
半画角(度) 52.70 46.87 38.91
実像高 19.00 21.00 21.64
全長 121.56 117.78 117.50
BF 14.21 14.21 14.21

群間隔データ
WIDE MIDDLE TELE WIDE至近 MIDDLE至近 TELE至近
d0 INF INF INF 156.95 160.73 161.13
d10 18.6974 9.2274 1.0000
d22 2.0000 4.1752 7.1247 3.0598 5.6990 9.3723
d24 11.5410 9.3651 6.4171 10.6810 8.1278 4.6515
d26 5.2549 10.9498 18.8266

群データ
群 始面 焦点距離
B1 1 -21.2714
B2 11 26.7278
B3 23 -73.1137
B4 25 -127.6532
B5 27 101.8437

[数値実施例3]
単位mm
面データ
|f|=16.45-27.50 F/4.10-4.10 img=43.2 ang=52.7-47.0
B 面番号 有効径 曲率R 間隔d glass nd νd
OBJ (INF)
1 1 51.66 72.8703 4.7500 SLAL14 1.69680 55.53
2 48.67 161.9318 0.3000
3 38.49 52.3994 1.5000 TAFD45 1.95375 32.32
4 30.42 21.1073 5.2000
5 30.21 82.1707 1.2000 SLAH89 1.85150 40.78
6 25.36 18.0953 7.1500
7 25.25 -50.8858 1.2000 SFPL51 1.49700 81.54
8 25.14 29.9756 0.3000
9 25.40 28.1319 7.0000 STIM35 1.69895 30.13
10 24.89 -92.4627 (19.5715)
2 11 16.18 -117.5857 3.5000 SFSL5 1.48749 70.24
12 15.91 -47.7284 2.2000
13 15.39 25.9319 2.0000 SLAH52Q 1.79952 42.24
14 14.61 14.2289 6.0000 SBAL2 1.57099 50.80
15 14.48 243.0924 4.0000
s16 11.21 1e+018 5.6000
17 14.99 60.4303 7.0000 SFPL51 1.49700 81.54
18 14.80 -18.7907 1.5000 SNBH8 1.72047 34.71
19 15.28 -48.3169 0.3000
20 15.58 50.9034 4.5000 SFPL51 1.49700 81.54
21 16.11 -31.0208 (2.0000)
3 22 16.29 -99.0113 1.2000 STIM25 1.67270 32.10
23 16.58 88.2711 (10.2491)
4 24* 19.12 -12.8811 1.6000 E48R 1.53113 55.75
25* 20.68 -18.3110 (5.5108)
5 26 34.09 -152.0105 5.2000 SFPL55 1.43875 94.66
27 35.31 -40.0000
IMG

aspherical-data(A4,B6,C8,D10,E12,F16)---------------------

surface 24
r = -1.28811e+001 K = 0.00000e+000 A = 2.05071e-004 B = 4.16741e-007
C = -8.53030e-009 D = 4.01066e-011 E = 1.20385e-014 F = 0.00000e+000
surface 25
r = -1.83110e+001 K = 0.00000e+000 A = 1.97167e-004 B = 2.48298e-007
C = -6.13112e-009 D = 2.15485e-011 E = 0.00000e+000 F = 0.00000e+000

各種データ
WIDE MIDDLE TELE
焦点距離 16.45 21.00 27.50
FNO 4.10 4.10 4.10
半画角(度) 52.69 47.04 39.09
実像高 19.00 21.00 21.64
全長 124.60 121.27 121.49
BF 14.08 14.08 14.08

群間隔データ
WIDE MIDDLE TELE WIDE至近 MIDDLE至近 TELE至近
d0 INF INF INF 153.90 157.23 157.14
d10 19.5715 10.4016 2.4284
d21 2.0000 3.3702 5.1855 2.8868 4.6463 6.9767
d23 10.2491 8.8792 7.0625 9.5654 7.8324 5.6404
d25 5.5108 11.3431 19.4423

群データ
群 始面 焦点距離
B1 1 -21.5667
B2 11 25.5722
B3 22 -69.1938
B4 24 -91.0947
B5 26 121.9980

各数値実施例における条件式(1)乃至(15)に対応する値を、以下の表1にまとめて示す。また、各レンズ群の移動量を表2に示す。
【0060】
【表1】
【0061】
[撮像装置]
次に、本発明の光学系を撮像光学系として用いたデジタルスチルカメラ(撮像装置)10の実施例について、図7を用いて説明する。図7において、11は実施例1乃至6で説明した何れかのズームレンズによって構成された撮影光学系である。12はカメラ本体13に内蔵され、撮影光学系11によって形成された光学像を受光して光電変換する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。カメラ本体13はクイックターンミラーを有する所謂一眼レフカメラでもよいし、クイックターンミラーを有さない所謂ミラーレスカメラでもよい。
【0062】
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等の撮像装置に適用することにより、レンズが小型である撮像装置を得ることができる。
【0063】
なお、デジタルスチルカメラ10は、歪曲収差及び倍率色収差の少なくとも一方を電気的に補正する回路を有していてもよい。倍率色収差を電気的に補正することにより、画像の色にじみを軽減し、解像力の向上を図ることが容易になる。
【0064】
以上、本発明の好ましい実施形態及び実施例について説明したが、本発明はこれらの実施形態及び実施例に限定されず、その要旨の範囲内で種々の組合せ、変形及び変更が可能である。
【符号の説明】
【0065】
B1 第1レンズ群
L11 第1レンズ(正レンズ)
L12 第2レンズ(第1負レンズ)
L13 第3レンズ(第2負レンズ)
LA 第2レンズ群
LB 第3レンズ群
LR 最終レンズ群
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7