IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2022.1.31 β版

知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」

▶ キヤノン株式会社の特許一覧

<>
  • 特開-ズームレンズおよび撮像装置 図1
  • 特開-ズームレンズおよび撮像装置 図2
  • 特開-ズームレンズおよび撮像装置 図3
  • 特開-ズームレンズおよび撮像装置 図4
  • 特開-ズームレンズおよび撮像装置 図5
  • 特開-ズームレンズおよび撮像装置 図6
  • 特開-ズームレンズおよび撮像装置 図7
  • 特開-ズームレンズおよび撮像装置 図8
  • 特開-ズームレンズおよび撮像装置 図9
  • 特開-ズームレンズおよび撮像装置 図10
  • 特開-ズームレンズおよび撮像装置 図11
< >
(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】P2022147945
(43)【公開日】2022-10-06
(54)【発明の名称】ズームレンズおよび撮像装置
(51)【国際特許分類】
   G02B 15/20 20060101AFI20220929BHJP
   G02B 13/18 20060101ALN20220929BHJP
【FI】
G02B15/20
G02B13/18
【審査請求】未請求
【請求項の数】14
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2021049425
(22)【出願日】2021-03-24
(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】井野 友裕
(72)【発明者】
【氏名】木村 公平
【テーマコード(参考)】
2H087
【Fターム(参考)】
2H087KA02
2H087KA03
2H087MA14
2H087MA16
2H087MA19
2H087PA10
2H087PA11
2H087PA12
2H087PA19
2H087PB12
2H087PB13
2H087PB14
2H087QA03
2H087QA06
2H087QA07
2H087QA19
2H087QA21
2H087QA22
2H087QA25
2H087QA26
2H087QA32
2H087QA34
2H087QA41
2H087QA42
2H087QA45
2H087QA46
2H087RA05
2H087RA12
2H087RA13
2H087RA36
2H087RA44
2H087SA57
2H087SA62
2H087SA63
2H087SA64
2H087SA65
2H087SA66
2H087SB03
2H087SB04
2H087SB14
2H087SB22
2H087SB35
2H087SB42
(57)【要約】
【課題】小型軽量で、全ズーム範囲及び全物体距離に亘り高い光学性能を実現可能なズームレンズを提供する。
【解決手段】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、正の屈折力の第2群レンズ群、複数のレンズ群を含み全体として正の屈折力の後群からなり、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。後群は、負の屈折力の第1フォーカス群と、第1フォーカス群よりも像側に位置する負の屈折力の第2フォーカス群を含み、無限遠から近距離へのフォーカシングに際し、第1フォーカス群は物体側に移動し、第2フォーカス群は像側に移動し、第1フォーカス群の焦点距離をff1、第2フォーカス群の焦点距離をff2とするとき、0.5<ff1/ff2<2.0なる条件式を満足する。
【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、正の屈折力の第2レンズ群、複数のレンズ群を含み全体として正の屈折力の後群からなり、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、
前記後群は、負の屈折力の第1フォーカス群と、前記第1フォーカス群よりも像側に位置する負の屈折力の第2フォーカス群を含み、
無限遠から近距離へのフォーカシングに際し、前記第1フォーカス群は物体側へ移動し、前記第2フォーカス群は像側へ移動し、
前記第1フォーカス群の焦点距離をff1、前記第2フォーカス群の焦点距離をff2とするとき、
0.5<ff1/ff2<2.0
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】
前記第1フォーカス群と前記第2フォーカス群との間に開口絞りが配置されてい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】
広角端および無限遠合焦時における前記第1フォーカス群の最も像側の面と前記開口絞りとの光軸上の距離をffL1、広角端における前記ズームレンズの焦点距離をfwとするとき、
0.1<ffL1/fw<0.7
なる条件式を満足することを特徴とする請求項2に記載のズームレンズ。
【請求項4】
広角端および無限遠合焦時における前記第2フォーカス群の最も像側の面と前記開口絞りとの光軸上の距離をffL2、広角端における前記ズームレンズの焦点距離をfwとするとき、
0.2<ffL2/fw<0.9
なる条件式を満足することを特徴とする請求項2又は3に記載のズームレンズ。
【請求項5】
広角端における前記ズームレンズの焦点距離をfwとするとき、
-2.0<ff2/fw<-0.5
なる条件式を満足することを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載のズームレンズ。
【請求項6】
前記第1フォーカス群の最も物体側の面の曲率半径をffr11、前記第1フォーカス群の最も像側の面の曲率半径をffr12とするとき、
-1.0<(ffr11+ffr12)/(ffr11-ffr12)<-0.3
なる条件式を満足することを特徴とする請求項1から5のいずれか一項に記載のズームレンズ。
【請求項7】
前記第1レンズ群の焦点距離をf1、広角端における前記ズームレンズの焦点距離をfwとするとき、
-2.5<f1/fw<-1.5
なる条件式を満足することを特徴とする請求項1から6のいずれか一項に記載のズームレンズ。
【請求項8】
望遠端における前記第1レンズ群の最も物体側の面から像面までの光軸上の距離をTLt、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、
1.2<TLt/ft<2.5
なる条件式を満足することを特徴とする請求項1から7のいずれか一項に記載のズームレンズ。
【請求項9】
前記第2フォーカス群の最も物体側の面の曲率半径をffr21、前記第2フォーカス群の最も像側の面の曲率半径をffr22とするとき、
-0.5<(ffr21+ffr22)/(ffr21-ffr22)<0.7
なる条件式を満足することを特徴とする請求項1から8のいずれか一項に記載のズームレンズ。
【請求項10】
前記第1フォーカス群は、1枚のレンズからなることを特徴とする請求項1から9のいずれか一項に記載のズームレンズ。
【請求項11】
前記第2フォーカス群は、1枚のレンズからなることを特徴とする請求項1から10のいずれか一項に記載のズームレンズ。
【請求項12】
前記後群は、物体側から像側へ順に配置された、負の屈折力の第3レンズ群、正の屈折力の第4レンズ群、負の屈折力の第5レンズ群、正の屈折力の第6レンズ群からなることを特徴とする請求項1から11のいずれか一項に記載のズームレンズ。
【請求項13】
前記第3レンズ群は前記第1フォーカス群であり、前記第5レンズ群は前記第2フォーカス群であることを特徴とする請求項12に記載のズームレンズ。
【請求項14】
請求項1から13のいずれか一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。
【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】
全ズーム範囲および全物体距離にわたって高い光学性能を有するズームレンズとして、特許文献1には、物体側から像側へ順に配置された、負、正、負、負、正、負、正の屈折力の第1レンズ群乃至第7レンズ群からなるズームレンズが開示されている。特許文献1に開示されているズームレンズでは、フォーカシングに際しての収差変動を少なくし、全物体距離にわたって高い光学性能を実現するために、フォーカシングに際して2つ以上のレンズ群が移動する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開2014-160229号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
特許文献1に開示されているようなズームレンズにおいて、小型軽量で、全ズーム範囲及び全物体距離に亘りより高い光学性能を実現するためには、ズームタイプ及びフォーカシング用レンズ群の数や屈折力、配置、移動条件等を適切に設定することが重要である。
【0005】
本発明は、小型軽量で、全ズーム範囲及び全物体距離に亘り高い光学性能を実現可能なズームレンズの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の一側面としてのズームレンズは、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、正の屈折力の第2群レンズ群、複数のレンズ群を含み全体として正の屈折力の後群からなり、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、前記後群は、負の屈折力の第1フォーカス群と、前記第1フォーカス群よりも像側に位置する負の屈折力の第2フォーカス群を含み、無限遠から近距離へのフォーカシングに際し、前記第1フォーカス群は物体側に移動し、前記第2フォーカス群は像側に移動し、前記第1フォーカス群の焦点距離をff1、前記第2フォーカス群の焦点距離をff2とするとき、
0.5<ff1/ff2<2.0
なる条件式を満足することを特徴とする。
【0007】
本発明の他の目的及び特徴は、以下の実施形態において説明される。
【発明の効果】
【0008】
本発明によれば、小型軽量で、全ズーム範囲及び全物体距離に亘り高い光学性能を実現可能なズームレンズ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レンズ断面図である。
図2】実施例1のズームレンズの広角端(A)と望遠端(B)における縦収差図である。
図3】実施例2のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図である。
図4】実施例2のズームレンズの広角端(A)と望遠端(B)における縦収差図である。
図5】実施例3のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図である。
図6】実施例3のズームレンズの広角端(A)と望遠端(B)における縦収差図である。
図7】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】実施例4のズームレンズの広角端(A)と望遠端(B)における縦収差図である。
図9】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】実施例5のズームレンズの広角端(A)と望遠端(B)における縦収差図である。
図11】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】
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。本願明細書においてレンズ群とは、ズーミング又はフォーカシ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、ズーミング又はフォーカシングに際して隣接するレンズ群同士の間隔が変化する。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。
【0012】
図1は、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)は、それぞれ実施例1のズームレンズの広角端と、望遠端(長焦点距離端)における縦収差図である。実施例1のズームレンズは、ズーム比2.35、開口比(Fナンバー)2.91のズームレンズである。
【0013】
図3は、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)は、それぞれ実施例2のズームレンズの広角端と、望遠端における縦収差図である。実施例2のズームレンズは、ズーム比2.35、開口比(Fナンバー)2.91のズームレンズである。
【0014】
図5は、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)は、それぞれ実施例3のズームレンズの広角端と、望遠端における縦収差図である。実施例3のズームレンズは、ズーム比2.75、開口比(Fナンバー)2.91のズームレンズである。
【0015】
図7は、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)は、それぞれ実施例4のズームレンズの広角端と、望遠端における縦収差図である。実施例4のズームレンズは、ズーム比2.35、開口比(Fナンバー)2.91のズームレンズである。
【0016】
図9は、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)は、それぞれ実施例5のズームレンズの広角端と、望遠端における縦収差図である。実施例5のズームレンズは、ズーム比2.35、開口比(Fナンバー)2.91のズームレンズである。
【0017】
各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。なお、各実施例のズームレンズをプロジェクター等の投射レンズとして用いるときは、左方がスクリーン、右方が被投射画像となる。
【0018】
各レンズ断面図において、Liはズームレンズ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。Lrは、一つ以上のレンズ群を有し、全体として正の屈折力の後群である。SPは、開口絞りであり、Fナンバー(Fno)の光束を決定している。IPは像面であり、各実施例のズームレンズをビデオカメラやデジタルスチルカメラの撮像光学系として使用する際には、CCDセンサやCMOSセンサなどの固体撮像素子(光電変換素子)の撮像面が配置される。また、各実施例のズームレンズを銀塩フィルム用のカメラの撮像光学系として使用する際には、IPにはフィルム面に相当する感光面が置かれる。
【0019】
各レンズ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に際してのレンズ群の移動軌跡を示している。フォーカスに関する矢印は、無限遠から近距離へのフォーカシングに際してのレンズ群の移動方向を示している。
【0020】
球面収差図において、FnoはFナンバーであり、d線(波長587.6nm)、g線(波長435.8nm)に対する球面収差量を示している。
【0021】
非点収差図において、Mはメリディオナル像面における非点収差量、Sはサジタル像面における非点収差量を示している。歪曲収差図において、d線における歪曲収差量を示している。色収差図では、g線における色収差量を示している。ωは撮像半画角(°)である。
【0022】
なお、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。
【0023】
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。
【0024】
実施例1乃至5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L1、正の屈折力の第2レンズ群L2、及び複数のレンズ群を含み全体として正の屈折力の後群Lr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。
【0025】
後群Lrは、負の屈折力の第1フォーカスレンズ群と、該第1フォーカスレンズ群よりも像側に位置する負の屈折力の第2フォーカスレンズ群を含む。無限遠から近距離へのフォーカシングに際して、第1フォーカスレンズ群は物体側へ移動し、第2フォーカスレンズ群は像側へ移動する。
【0026】
ここで、各実施例ではフォーカスレンズ群はズーミング及びフォーカシングの両方で同じ単位(構成)である。しかし、例えばズーミングに際して間隔が変化する隣接するレンズ群のそれぞれにおける一部のレンズが、フォーカシングに際して一体的に移動するように構成してもよい。このように構成してもよい場合、第1フォーカスレンズ群および第2フォーカスレンズ群をそれぞれ第1フォーカス群および第2フォーカス群と呼ぶ。以下では、フォーカスレンズ群はズーミング及びフォーカシングの両方で同じ単位(構成)であるとして説明する。
【0027】
各実施例のズームレンズでは、フォーカシングに際して2つのレンズ群が移動する。これにより、無限遠から至近距離に至る全物体距離にわたって高い光学性能を有するズームレンズを実現することができる。
【0028】
さらに、各実施例のズームレンズは、以下の条件式を満足する。
【0029】
0.5<ff1/ff2<2.0 ・・・(1)
ここで、ff1は、第1フォーカスレンズ群の焦点距離である。ff2は、第2フォーカスレンズ群の焦点距離である。
【0030】
負の屈折力の第1フォーカスレンズ群と負の屈折力の第2フォーカスレンズ群をそれぞれ、無限遠から近距離へのフォーカシングに際して、物体側、像側に移動することによって、開口絞りSPに対してフォーカシング時のパワー配置の対称性を維持している。
【0031】
これによって、フォーカシングによる球面収差変動および非点収差変動を補正することができ、全物体距離にわたり高い光学性能を得ることができる。
【0032】
条件式(1)は、第1フォーカスレンズ群と第2フォーカスレンズ群の屈折力を適切に設定するための条件式である。条件式(1)の下限を下回って、第1フォーカスレンズ群の焦点距離ff1が小さくなると第1フォーカスレンズ群で発生する球面収差のフォーカス変動が大きくなりすぎるため、第2フォーカスレンズ群で球面収差のフォーカス変動を補正することが困難となる。条件式(1)の上限を上回って第1フォーカスレンズ群の焦点距離f11が大きくなると、第1フォーカスレンズ群で発生する球面収差のフォーカス変動は小さくなる。このため収差補正には有利であるが、第1フォーカスレンズ群のフォーカス時の移動量が大きくなるためにレンズ系全体が大型化してしまう。
【0033】
条件式(1)を満たすことで、開口絞りにSPに対して、第1フォーカスレンズ群と第2フォーカスレンズ群のパワー配置の対称性を維持することができ、結果としてフォーカシングによる球面収差変動および非点収差変動を補正している。
【0034】
また、条件式(1)の数値範囲を次の条件式(1a)の数値範囲とすることが好ましい。
【0035】
1.0<ff1/ff2<2.0 ・・・(1a)
条件式(1a)を満たすことにより、フォーカシングによる球面収差変動および非点収差変動を抑えつつ、フォーカスレンズ群の移動に対するバックフォーカスの変動すなわちフォーカスの敏感度を適切に保つことが容易となる。
【0036】
また、条件式(1)の数値範囲を次の条件式(1b)の数値範囲とすることが更に好ましい。
【0037】
1.1<ff1/ff2<2.0 ・・・(1b)
次に、各実施例のズームレンズにおいて、満足することが好ましい構成について述べる。
【0038】
後群Lrは、負の屈折力の第3レンズ群L3、正の屈折力の第4レンズ群L4、負の屈折力の第5レンズ群L5、正の屈折力の第6レンズ群L6から構成されている。なお、後群Lrが5群以上で構成されていてもよい。つまり、ズームレンズは、全体として7群以上で構成されていてもよい。
【0039】
また各実施例のズームレンズは、第4レンズ群内に開口絞りSPを有している。
【0040】
各実施例のズームレンズにおいて、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は像側へ移動し、第2レンズ群L2、第3レンズ群L3、第4レンズ群L4、第5レンズ群L5、第6レンズ群L6は物体側へ移動する。
【0041】
さらに、無限遠から近距離へのフォーカシングに際して、第3レンズ群L3は物体側に移動し、第5レンズ群L5は像側に移動する。なお、各実施例のズームレンズにおいて第3レンズ群L3が第1フォーカスレンズ群、第5レンズ群L5が第2フォーカスレンズ群に対応する。開口絞りSPは、第1フォーカスレンズ群と第2フォーカスレンズ群との間に配置される。
【0042】
次に、各実施例のズームレンズにおける各レンズ群のレンズ構成について述べる。
(実施例1)
実施例1のズームレンズにおいて、第1レンズ群L1は、1枚の正レンズと1枚の負レンズから構成される。第2レンズ群L2は、1枚の負レンズと2枚の正レンズから構成される。第3レンズ群L3は、1枚の負レンズ(単レンズ)から構成される。第4レンズ群L4は、3枚の正レンズと1枚の負レンズから構成される。第5レンズ群L5は、1枚の負レンズ(単レンズ)から構成される。第6レンズ群L6は、1枚の負レンズと1枚の正レンズから構成される。
(実施例2)
実施例2のズームレンズにおいて、第1レンズ群L1は、1枚の正レンズと1枚の負レンズから構成される。第2レンズ群L2は、1枚の負レンズと2枚の正レンズから構成される。第3レンズ群L3は、1枚の負レンズ(単レンズ)から構成される。第4レンズ群L4は、3枚の正レンズと1枚の負レンズから構成される。第5レンズ群L5は、1枚の負レンズ(単レンズ)から構成される。第6レンズ群L6は、1枚の正レンズから構成される。
(実施例3)
実施例3のズームレンズにおいて、第1レンズ群L1は、2枚の負レンズと1枚の正レンズから構成される。第2レンズ群L2は、1枚の負レンズと2枚の正レンズから構成される。第3レンズ群L3は、1枚の負レンズ(単レンズ)から構成される。第4レンズ群L4は、3枚の正レンズと1枚の負レンズから構成される。第5レンズ群L5は、1枚の負レンズ(単レンズ)から構成される。第6レンズ群L6は、2枚の正レンズから構成される。
(実施例4)
実施例4のズームレンズにおいて、第1レンズ群L1は、1枚の正レンズと1枚の負レンズから構成される。第2レンズ群L2は、1枚の負レンズと2枚の正レンズから構成される。第3レンズ群L3は、1枚の負レンズ(単レンズ)から構成される。第4レンズ群L4は、3枚の正レンズと1枚の負レンズから構成される。第5レンズ群L5は、1枚の負レンズ(単レンズ)から構成される。第6レンズ群L6は、2枚の正レンズから構成される。
(実施例5)
実施例5のズームレンズにおいて、第1レンズ群L1は、1枚の正レンズと1枚の負レンズから構成される。第2レンズ群L2は、1枚の負レンズと2枚の正レンズから構成される。第3レンズ群L3は、1枚の負レンズ(単レンズ)から構成される。第4レンズ群L4は、3枚の正レンズと1枚の負レンズから構成される。第5レンズ群L5は、1枚の負レンズ(単レンズ)から構成される。第6レンズ群L6は、1枚の負レンズと1枚の正レンズから構成される。
【0043】
次に、各実施例のズームレンズにおいて、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(2)乃至(8)のうち1つ以上を満足することが好ましい。
【0044】
各実施例において、更に好ましくは次の条件式のうち1以上を満足するのがよい。
【0045】
-2.0<ff2/fw<-0.5 ・・・(2)
-1.0<(ffr11+ffr12)/(ffr11-ffr12)<-0.3 ・・・(3)
0.1<ffL1/fw<0.7 ・・・(4)
0.2<ffL2/fw<0.9 ・・・(5)
-2.5<f1/fw<-1.5 ・・・(6)
1.2<TLt/ft<2.5 ・・・(7)
-0.5<(ffr21+ffr22)/(ffr21-ffr22)<0.7 ・・・(8)
ここで、fwは、広角端におけるズームレンズの焦点距離である。ffr11は、第1フォーカスレンズ群の最も物体側の面の曲率半径である。ffr12は、第1フォーカスレンズ群の最も像側の面の曲率半径である。ffL1は、広角端および無限遠合焦時における第1フォーカスレンズ群の最も像側の面と開口絞りSPとの光軸上の距離である。ffL2は、広角端および無限遠合焦時における第2フォーカスレンズ群の最も像側の面と開口絞りSPとの光軸上の距離である。f1は、第1レンズ群L1の焦点距離である。TLtは、望遠端における第1レンズ群L1の最も物体側の面から像面までの光軸上の距離である。ftは、望遠端におけるズームレンズの焦点距離である。ffr21は、第2フォーカスレンズ群の最も物体側の面の曲率半径である。ffr22は、第2フォーカスレンズ群の最も像側の面の曲率半径である。
【0046】
条件式(2)は、第2フォーカスレンズ群の焦点距離を適切に設定するための条件式である。条件式(2)の下限を下回ると、第2フォーカスレンズ群の屈折力が小さくなりすぎてしまい、フォーカシングの際に第2フォーカスレンズ群の移動距離を大きくとらなければならない。結果としてズームレンズが大型化してしまい好ましくない。条件式(2)の上限を上回ると、第2フォーカスレンズ群の屈折力が大きくなりすぎてしまう。結果としてフォーカスレンズ群の移動に対する結像位置の変化が大きくなりすぎてしまい、フォーカシングの制御が難しくなり好ましくない。また、第2フォーカスレンズ群の屈折力が大きくなりすぎることで、フォーカシングによるコマ収差の補正が難しくなり好ましくない。
【0047】
条件式(3)は、第1フォーカスレンズ群のレンズ形状を適切に設定するための条件式である。条件式(3)の下限を下回ると、第1フォーカスレンズ群の最も物体側の面の屈折力が弱くなってしまう。結果としてフォーカシングによるコマ収差の補正が難しくなり好ましくない。条件式(3)の上限を上回ると、第1フォーカスレンズ群の最も物体側の面の屈折力が強くなりすぎてしまい、結果としてコマ収差を悪化させてしまい好ましくない。
【0048】
条件式(4)は、第1フォーカスレンズ群の位置を適切に設定するための条件式である。条件式(4)の下限を下回ると、開口絞りSPと第1フォーカスレンズ群が近くなりすぎてしまい、開口絞りSPおよび第1フォーカスレンズ群を駆動する機構を配置することが難しくなり好ましくない。また、条件式(4)の下限を下回ると、第1フォーカスレンズ群が開口絞りSPに近いために、軸外の像高の光線が分離していない箇所に第1フォーカスレンズ群が配置されることとなる。この場合、軸外の光線が分離していない箇所で非点収差、コマ収差を適切に補正することが難しくなり好ましくない。条件式(4)の上限を上回ると、軸外の光線を取り込むためには第1フォーカスレンズ群の径を大きくしなければならず、全体としてズームレンズの径方向が大型化してしまい好ましくない。
【0049】
条件式(5)は、第2フォーカスレンズ群の位置を適切に設定するための条件式である。条件式(5)の下限を下回ると、開口絞りSPと第2フォーカスレンズ群が近くなりすぎてしまい、開口絞りSPおよび第2フォーカスレンズ群を駆動する機構を配置することが難しくなり好ましくない。条件式(5)の上限を上回ると、軸外の光線を取り込むためには第2フォーカスレンズ群の径を大きくしなければならず、全体としてズームレンズの径方向が大型化してしまい好ましくない。
【0050】
条件式(6)は、第1レンズ群L1の屈折力を適切に設定するための条件式である。条件式(6)の下限を下回ると、第1レンズ群L1の屈折力が弱くなりすぎてしまう。結果としてズーミングに際して第1レンズ群L1の駆動量を増やさなければならず広角端におけるズームレンズの全長が長くなってしまい好ましくない。条件式(6)の上限を上回ると、第1レンズ群L1の屈折力が強くなりすぎてしまい、第1レンズ群L1で発生する諸収差、特に像面湾曲収差と歪曲収差を補正しきれず好ましくない。
【0051】
条件式(7)は、望遠端におけるズームレンズの全長を適切に設定するための条件式である。各実施例のズームレンズは、最も物体側のレンズ群が負の屈折力を有するため、望遠端においてズームレンズの最も物体側の面から像面までの距離が短くなる。条件式(7)の下限を下回ると、ズームレンズは小型化できるが、望遠端での第1フォーカスレンズ群と第2フォーカスレンズ群を駆動するスペースがなくなってしまい好ましくない。望遠端での第1フォーカスレンズ群と第2フォーカスレンズ群の駆動を少なくしようとすると、第1フォーカスレンズ群及び第2フォーカスレンズ群のフォーカスの敏感度を高くしなければならず、フォーカスの制御が難しくなり好ましくない。また望遠端での第1フォーカスレンズ群と第2フォーカスレンズ群の駆動を少なくしようとすると、第1フォーカスレンズ群及び第2フォーカスレンズ群のフォーカスの屈折力を高くする必要がある。これでは、フォーカスの変動による諸収差、特にコマ収差の補正が難しくなり好ましくない。条件式(7)の上限を上回ると、ズームレンズの望遠端の全長が大きくなってしまい、レンズ全体として大型化してしまい好ましくない。
【0052】
条件式(8)は、第2フォーカスレンズ群のレンズ形状を適切に設定するための条件式である。条件式(8)の下限を下回ると、第2フォーカスレンズ群の最も像側の面の屈折力が弱くなってしまう。結果としてフォーカシングによるコマ収差の補正が難しくなり好ましくない。条件式(8)の上限を上回ると、第2フォーカスレンズ群の最も像側の面の屈折力が強くなりすぎてしまい、結果としてコマ収差を悪化させてしまい好ましくない。
【0053】
なお、条件式(2)乃至(8)の数値範囲を以下の条件式(2a)乃至(8a)の数値範囲とすることが好ましい。
【0054】
-1.8<ff2/fw<-0.6 ・・・(2a)
-1.0<(ffr11+ffr12)/(ffr11-ffr12)<-0.4 ・・・(3a)
0.2<ffL1/fw<0.7 ・・・(4a)
0.3<ffL2/fw<0.9 ・・・(5a)
-2.3<f1/fw<-1.7 ・・・(6a)
1.4<TLt/ft<2.3 ・・・(7a)
-0.3<(ffr21+ffr22)/(ffr21-ffr22)<0.5 ・・・(8a)
条件式(2a)を満たすことにより、フォーカスレンズ群の移動に対するバックフォーカスの変動すなわちフォーカスの敏感度を適切に保ちつつ、フォーカスの変動による球面収差、非点収差の変動を抑えることが容易になる。
【0055】
条件式(3a)を満たすことにより、フォーカスの変動による球面収差、非点収差の変動を抑えることが容易になる。
【0056】
条件式(4a)を満たすことにより、第1フォーカスレンズ群の小型化とフォーカスの変動による非点収差、コマ収差の変動抑制の両立が容易となる。
【0057】
条件式(5a)を満たすことにより、第2フォーカスレンズ群の小型化とフォーカスの変動による非点収差、コマ収差の変動抑制の両立が容易となる。
【0058】
条件式(6a)を満たすことにより、レンズ全長の小型化と像面湾曲、歪曲収差の抑制の両立が容易となる。
【0059】
条件式(7a)を満たすことにより、ズーム比の確保とレンズ全長の小型化の両立が容易となる。
【0060】
条件式(8a)を満たすことにより、フォーカスの変動による球面収差、非点収差の変動を抑えることが容易になる。
【0061】
また、条件式(2)乃至(8)の数値範囲を以下の条件式(2b)乃至(8b)の数値範囲とすることが更に好ましい。
【0062】
-1.6<ff2/fw<-0.8 ・・・(2b)
-0.9<(ffr11+ffr12)/(ffr11-ffr12)<-0.5 ・・・(3b)
0.3<ffL1/fw<0.6 ・・・(4b)
0.5<ffL2/fw<0.8 ・・・(5b)
-2.1<f1/fw<-1.9 ・・・(6b)
1.6<TLt/ft<1.9 ・・・(7b)
-0.1<(ffr21+ffr22)/(ffr21-ffr22)<0.3 ・・・(8b)
以上、各実施例によれば、全ズーム範囲および全物体距離にわたり高い光学性能を実現可能なズームレンズを提供することができる。
【0063】
以下に、実施例1乃至5に各々対応する数値実施例1乃至5を示す。
【0064】
各数値実施例の面データにおいて、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。また、ndは各光学部材のd線に対する屈折率、νdは光学部材のアッベ数を表わしている。なお、ある材料のアッベ数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。BFはバックフォーカスである。
【0065】
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。「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。
【0066】
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、A4,A6,A8,A10,A12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 +A4×h4+A6×h6
+A8×h8+A10×h10+A12×h12
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。
(数値実施例1)
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd
1 -428.142 1.75 1.80400 46.6
2 37.754 9.55
3 59.622 2.67 1.98612 16.5
4 87.357 (可変)
5 56.402 1.00 1.68893 31.1
6 28.330 7.81 1.72916 54.7
7 -95.065 0.14
8 29.059 1.84 1.49700 81.5
9 32.935 (可変)
10 -45.321 1.00 1.63636 35.4
11 592.135 (可変)
12 37.952 5.49 2.00069 25.5
13 -136.791 0.50
14(絞り) ∞ 2.58
15 -69.090 1.15 1.85478 24.8
16 21.060 6.30 1.49700 81.5
17 -66.549 0.15
18 50.733 2.72 1.72916 54.7
19 -180.626 (可変)
20 -66.439 0.95 1.60342 38.0
21 41.895 (可変)
22* -84.730 2.30 1.53110 55.9
23* -10000.000 0.15
24 243.149 2.87 1.95906 17.5
25 -108.768 (可変)
像面 ∞

非球面データ
第22面
K = 0.00000e+000 A 4=-1.08643e-004 A 6= 2.64276e-007
A 8= 5.41174e-011 A10=-9.69154e-012 A12= 3.59323e-014

第23面
K = 0.00000e+000 A 4=-9.39877e-005 A 6= 3.27521e-007
A 8=-8.60542e-010 A10=-9.96928e-014 A12= 4.99140e-015

各種データ
ズーム比 2.35
広角 中間 望遠
焦点距離 28.84 39.89 67.90
Fナンバー 2.91 2.91 2.91
半画角(°) 32.65 28.48 17.67
像高 18.48 21.64 21.64
レンズ全長 149.46 133.18 115.94
BF 13.48 19.38 27.78

d 4 54.82 31.15 0.78
d 9 8.83 10.86 14.92
d11 7.07 5.04 0.98
d19 2.19 1.51 4.80
d21 12.14 14.31 15.75
d25 13.48 19.38 27.78

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 -59.41
2 5 42.89
3 10 -66.11
4 12 34.55
5 20 -42.44
6 22 149.07

(数値実施例2)
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd
1 -160.542 2.00 1.83481 42.7
2 40.779 10.18
3 69.322 2.69 1.94594 18.0
4 130.935 (可変)
5 47.666 1.00 1.72825 28.5
6 28.748 7.03 1.71300 53.9
7 -101.256 0.50
8 42.405 2.64 1.49700 81.5
9 100.000 (可変)
10 -47.899 1.00 1.62004 36.3
11 276.835 (可変)
12 63.807 3.39 1.91082 35.3
13 -93.320 1.00
14(絞り) ∞ 1.91
15 -94.787 1.00 1.72047 34.7
16 18.448 6.06 1.49700 81.5
17 -75.532 1.00
18 60.328 2.26 1.83481 42.7
19 -380.714 (可変)
20 -42.616 1.00 1.51823 58.9
21 29.424 (可変)
22* 61.561 4.43 1.76802 49.2
23* -1024.207 (可変)
像面 ∞

非球面データ
第22面
K = 0.00000e+000 A 4=-1.64046e-005 A 6= 9.60350e-009
A 8= 2.31367e-011

第23面
K = 0.00000e+000 A 4=-1.71382e-005 A 6= 5.59042e-009
A 8= 3.33908e-011

各種データ
ズーム比 2.35
広角 中間 望遠
焦点距離 28.84 43.40 67.90
Fナンバー 2.91 2.91 2.91
半画角(°) 30.29 26.50 17.67
像高 16.84 21.64 21.64
レンズ全長 142.61 124.50 116.52
BF 10.58 16.98 22.32

d 4 51.06 22.90 0.50
d 9 6.37 7.61 9.32
d11 6.82 3.61 1.00
d19 3.39 3.32 5.82
d21 15.29 20.99 28.47
d23 10.58 16.98 22.32

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 -56.41
2 5 35.98
3 10 -65.78
4 12 39.22
5 20 -33.43
6 22 75.75

(数値実施例3)
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd
1 ∞ 2.39
2 -291.412 2.00 1.76200 40.1
3 36.469 12.46
4 -63.890 1.00 1.53996 59.5
5 -140.449 0.10
6 139.329 2.97 1.94594 18.0
7 -2356.987 (可変)
8 50.975 1.00 1.80810 22.8
9 34.452 7.01 1.71300 53.9
10 -91.900 0.50
11 39.282 3.17 1.49700 81.5
12 100.000 (可変)
13 -51.142 1.00 1.69930 51.1
14 345.719 (可変)
15 57.579 3.29 2.00100 29.1
16 -148.670 1.00
17(絞り) ∞ 1.00
18 ∞ 1.00 1.78880 28.4
19 18.359 8.45 1.49700 81.5
20 -83.895 2.62
21 60.888 1.83 1.83481 42.7
22 325.036 (可変)
23 -42.601 0.80 1.51742 52.4
24 37.853 (可変)
25* 57.937 2.38 1.53110 55.9
26* 78.650 0.50
27 50.651 3.83 1.83481 42.7
28 110.740 (可変)
像面 ∞

非球面データ
第25面
K = 0.00000e+000 A 4=-2.73143e-005 A 6= 6.49053e-008
A 8=-3.00863e-011

第26面
K = 0.00000e+000 A 4=-2.62514e-005 A 6= 5.50562e-008
A 8=-1.55906e-011

各種データ
ズーム比 2.75
広角 中間 望遠
焦点距離 24.72 35.00 67.90
Fナンバー 2.91 2.91 2.91
半画角(°) 35.02 31.72 17.67
像高 17.32 21.64 21.64
レンズ全長 150.00 136.83 130.39
BF 9.87 14.86 27.17

d 7 51.75 30.39 0.50
d12 6.24 7.76 12.90
d14 8.99 6.32 1.00
d22 4.05 2.61 3.58
d24 8.81 14.61 24.96
d28 9.87 14.86 27.17

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 -50.15
2 8 35.90
3 13 -63.64
4 15 42.15
5 23 -38.61
6 25 86.13

(数値実施例4)
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd
1 -229.973 1.50 1.77250 49.6
2 39.377 8.80
3 62.344 2.43 1.94594 18.0
4 92.039 (可変)
5 42.873 1.00 1.64769 33.8
6 28.455 6.08 1.72916 54.7
7 -123.806 0.50
8 86.241 1.26 1.71736 29.5
9 100.000 (可変)
10 -48.927 1.00 1.72151 29.2
11 280.314 (可変)
12 46.141 3.67 2.00100 29.1
13 -178.086 1.32
14(絞り) ∞ 2.31
15 -66.873 1.50 1.68893 31.1
16 20.464 6.02 1.49700 81.5
17 -62.529 1.00
18 52.486 2.61 1.77250 49.6
19 -245.710 (可変)
20 -42.271 0.80 1.71736 29.5
21 45.244 (可変)
22* -221.187 2.51 1.53110 55.9
23* -121.224 0.50
24 -71.866 2.23 1.92286 18.9
25 -36.242 (可変)
像面 ∞

非球面データ
第22面
K = 0.00000e+000 A 4=-6.40939e-005 A 6= 9.11150e-008
A 8=-9.89114e-010

第23面
K = 0.00000e+000 A 4=-5.15725e-005 A 6= 5.52557e-008
A 8=-5.41366e-010

各種データ
ズーム比 2.35
広角 中間 望遠
焦点距離 28.84 39.35 67.90
Fナンバー 2.91 2.91 2.91
半画角(°) 32.41 27.10 17.67
像高 21.64 21.64 21.64
レンズ全長 152.61 132.78 116.08
BF 21.97 30.48 43.06

d 4 57.98 31.07 0.50
d 9 7.64 8.59 10.40
d11 6.67 5.70 1.00
d19 2.34 2.34 5.17
d21 8.97 7.55 8.91
d25 21.97 30.48 43.06

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 -58.17
2 5 40.62
3 10 -57.66
4 12 32.67
5 20 -30.35
6 22 66.76

(数値実施例5)
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd
1 -291.268 1.50 1.80400 46.6
2 39.833 10.42
3 65.367 2.49 1.98612 16.5
4 99.617 (可変)
5 44.816 1.34 1.67270 32.1
6 27.910 6.75 1.71300 53.9
7 -108.599 0.50
8 77.787 1.82 1.71999 50.2
9 100.000 (可変)
10 -39.799 1.00 1.69895 30.1
11 154.111 (可変)
12 51.337 4.03 2.00100 29.1
13 -88.351 1.02
14(絞り) ∞ 3.25
15 -53.475 1.50 1.69895 30.1
16 21.046 6.14 1.49700 81.5
17 -48.743 1.00
18 63.830 2.32 1.77250 49.6
19 -271.977 (可変)
20 -55.329 0.80 1.69895 30.1
21 59.961 (可変)
22* -146.225 1.71 1.53110 55.9
23* -269.172 0.50
24 -78.075 2.06 1.94594 18.0
25 -38.875 (可変)
像面 ∞

非球面データ
第22面
K = 0.00000e+000 A 4=-1.04542e-004 A 6= 1.16542e-007
A 8=-2.45455e-010

第23面
K = 0.00000e+000 A 4=-9.11864e-005 A 6= 1.33935e-007
A 8=-1.67879e-010

各種データ
ズーム比 2.35
広角 中間 望遠
焦点距離 28.84 39.88 67.90
Fナンバー 2.91 2.91 2.91
半画角(°) 34.77 28.48 17.67
像高 20.02 21.64 21.64
レンズ全長 152.61 135.36 120.01
BF 22.71 30.35 41.28

d 4 55.59 29.95 0.50
d 9 8.02 9.25 11.12
d11 5.90 5.09 1.00
d19 3.28 2.68 5.74
d21 6.97 7.92 10.24
d25 22.71 30.35 41.28

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 -60.23
2 5 40.64
3 10 -45.16
4 12 32.71
5 20 -41.05
6 22 91.06

各数値実施例における種々の値を、以下の表1にまとめて示す。
【0067】
【表1】
【0068】
[撮像装置]
次に、本発明のズームレンズ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11を用いて説明する。図11において、10はカメラ本体、11は実施例1乃至5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10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10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。
【0069】
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。
【0070】
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。
【0071】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、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】
【0072】
L1 第1レンズ群
L2 第2レンズ群
Lr 後群
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8
図9
図10
図11