(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】P2023145843
(43)【公開日】2023-10-12
(54)【発明の名称】大口径比超広角ズームレンズ及びこれを備える撮像装置
(51)【国際特許分類】
G02B 15/20 20060101AFI20231004BHJP
G02B 13/18 20060101ALI20231004BHJP
【FI】
G02B15/20
G02B13/18
【審査請求】未請求
【請求項の数】8
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2022052708
(22)【出願日】2022-03-29
(71)【出願人】
【識別番号】000131326
【氏名又は名称】株式会社シグマ
(72)【発明者】
【氏名】上村 豊
【テーマコード(参考)】
2H087
【Fターム(参考)】
2H087KA01
2H087KA02
2H087LA01
2H087MA14
2H087MA15
2H087PA11
2H087PA12
2H087PA16
2H087PA20
2H087PB15
2H087PB16
2H087QA02
2H087QA07
2H087QA16
2H087QA22
2H087QA26
2H087QA34
2H087QA37
2H087QA42
2H087QA45
2H087RA04
2H087RA05
2H087RA12
2H087RA13
2H087RA32
2H087SA44
2H087SA46
2H087SA49
2H087SA53
2H087SA55
2H087SA57
2H087SB05
2H087SB12
2H087SB14
2H087SB22
2H087SB24
2H087SB32
2H087SB34
2H087SB43
2H087SB45
(57)【要約】
【課題】
変倍域に画角が100度を超える超広角域を含み、開放F値が小さく、優れた操作性を有する大口径比超広角ズームレンズ及びこれを備える撮像装置を得ることを目的とする。
【解決手段】
本発明の大口径比超広角ズームレンズは、物体側から順に、負の屈折力の第1レンズ群G1と、全体として正の屈折力からなる中間レンズ群Gaと、正または負の屈折力のからなる最終レンズ群Gbからなり、中間レンズ群Gaは開口絞りSと無限遠物体から近距離物体への合焦の際に光軸上を移動する負の屈折力からなる合焦レンズ群LFを含み、広角端から望遠端への変倍の際に、第1レンズ群G1は像面に対して固定され、中間レンズ群Gaは移動し、第1レンズ群G1と中間レンズ群Gaの間隔は減少し、中間レンズ群Gaと最終レンズ群Gbの間隔は変化し、所定の条件式を満たすことを特徴とする。
【選択図】
図1
【特許請求の範囲】
【請求項1】
物体側から順に、負の屈折力の第1レンズ群G1と、全体として正の屈折力からなる中間レンズ群Gaと、正または負の屈折力の最終レンズ群Gbからなり、前記中間レンズ群Gaは開口絞りSと無限遠物体から近距離物体への合焦の際に光軸上を移動する負の屈折力からなる合焦レンズ群LFを含み、広角端から望遠端への変倍の際に、前記第1レンズ群G1は像面に対して固定され、前記中間レンズ群Gaは移動し、前記第1レンズ群G1と前記中間レンズ群Gaの間隔は減少し、前記中間レンズ群Gaと前記最終レンズ群Gbの間隔は変化し、以下の条件式を満たすことを特徴とする大口径比超広角ズームレンズ。
(1)0.3<|fLF/faw|<3.0
(2)100.00°<2ωw
faw:前記中間レンズ群Gaの物体距離無限遠時の広角端の焦点距離
fLF:前記合焦レンズ群LFの焦点距離
2ωw:広角端における物体距離無限遠時の全系の最大画角
【請求項2】
前記第1レンズ群G1と前記中間レンズ群Gaは、以下の条件式を満足することを特徴とする請求項1に記載の大口径比超広角ズームレンズ。
(3)1.0<|faw/f1|<5.0
f1:前記第1レンズ群G1の焦点距離
faw:前記中間レンズ群Gaの物体距離無限遠時の広角端の焦点距離
【請求項3】
前記第1レンズ群G1は、物体側から順に物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL1と、非球面を備え物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL2を有し、以下の条件式を満足することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の大口径比超広角ズームレンズ。
(4)1.00<((L2R1+L2R2)/(L2R1-L2R2))/((L1R1+L1R2)/(L1R1-L1R2))<3.00
(5)L1nd>1.70
(6)L1νd>40.0
(7)L2nd>1.70
(8)L2νd>35.0
L1R1:前記負メニスカスレンズL1のR1面における曲率半径
L1R2:前記負メニスカスレンズL1のR2面における曲率半径
L2R1:前記負メニスカスレンズL2のR1面における曲率半径
L2R2:前記負メニスカスレンズL2のR2面における曲率半径
L1nd:前記負メニスカスレンズL1の屈折率
L1νd:前記負メニスカスレンズL1のアッベ数
L2nd:前記負メニスカスレンズL2の屈折率
L2νd:前記負メニスカスレンズL2のアッベ数
【請求項4】
前記中間レンズ群Gaは、広角端から望遠端への変倍の際に、前記開口絞りSを物体側に配置して一体で移動する負レンズ群GaNを有し、以下の条件式を満足することを特徴とする請求項1乃至請求項3に記載の大口径比超広角ズームレンズ。
(9)0.5<|faN/ft|<5.0
faN:前記負レンズ群GaNの焦点距離
ft:望遠端における物体距離無限遠時の全系の焦点距離
【請求項5】
前記開口絞りSは望遠端において、以下の条件式を満足することを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の大口径比超広角ズームレンズ。
(10)0.2<SPLt/LT<0.9
SPLt:望遠端での前記開口絞りSから像面までの距離
LT:前記第1レンズ群G1の最も物体側の面から像面までの距離
【請求項6】
前記中間レンズ群Gaは、最も物体側に第1正レンズ群GaP1を有し、広角端から望遠端への変倍の際に、前記第1正レンズ群GaP1は物体側に移動し、以下の条件式を満足することを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれかに記載の大口径比超広角ズームレンズ。
(11)1.0<faP1/faw<3.0
faP1:前記第1正レンズ群GaP1の焦点距離
faw:前記中間レンズ群Gaの物体距離無限遠時の広角端の焦点距離
【請求項7】
前記中間レンズ群Gaは、前記開口絞りSよりも物体側に第2正レンズ群GaP2を有し、広角端から望遠端への変倍の際に、前記第2正レンズ群GaP2は物体側に移動し、以下の条件式を満足することを特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれかに記載の大口径比超広角ズームレンズ。
(12)0.3<faP2/faw<1.5
faP2:前記第2正レンズ群GaP2の焦点距離
faw:前記中間レンズ群Gaの物体距離無限遠時の広角端の焦点距離
【請求項8】
請求項1乃至請求項7のいずれかに記載の大口径比超広角ズームレンズを備えた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、大口径比超広角ズームレンズ及びこれを備える撮像装置に関する。特に、変倍域に画角が100度を超える超広角域を含み、開放F値が小さく、全長がコンパクトで、フロントフィルターが装着可能で、インナーズームによりスリムな操作径が実現可能で優れた操作性を有する大口径比超広角ズームレンズ及びこれを備える撮像装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、開放F値が小さく、画角が100度を超える大口径比超広角ズームレンズは、高い結像性能を得るために変倍域の全域で諸収差が良好に補正され、フロントフィルターを装着可能とするために第1レンズ群の有効径が小さく、光学系全体が小型化されることが要望されている。
【0003】
例えば、特許文献1には、物体側から像側へ順に、負、正、負、正の屈折力の4つのレンズ群を有し、ズーミングに際し各レンズ群間隔が変化し、広角端の倍率色収差、及び望遠端の軸上色収差を補正し、全ズーム領域で高い光学性能を有しており、各実施例は、広角端でレンズ系全体をレトロフォーカス型の屈折力配置とし、広角端の広画角化、及び変倍時に第1レンズ群を非線形に移動させることにより変倍に伴う像面移動を補正しているズームレンズであって、比較的バックフォーカスが長く、画角が100度を超えるズームレンズが開示されている。
【0004】
また特許文献2には、物体側から像側へ順に、負、正、正、正または負、負の屈折力を有する5つのレンズ群で構成され、変倍時に各レンズ群の間隔が変化し、広角端から望遠端へのズーミングに際して、第1レンズ群が、広角端に比べて望遠端において像面側に位置するように移動する負屈折力先行型ズームレンズであり、バックフォーカスの短いミラーレスカメラ向けの画角が100度を超え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2010-60612号公報
【特許文献2】国際公開2018/139160号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、上記の特許文献に開示されたズームレンズには次の課題がある。
【0007】
特許文献1に開示されたズームレンズは、負屈折力先行型ズームレンズであるためバックフォーカスが長く、光学全長も長い課題を解決していない。特に、光学ファインダへ像を反射させるためのミラーを搭載せず、カメラシステム全体として小型軽量化されたミラーレスカメラへの適用には不向きである。
【0008】
またレンズ径の最も大きな第1レンズ群が広角端から望遠端への変倍時に移動する構造のため、鏡筒径が大型化し、フォーカスリングやズームリング等の操作径が大きく操作性が悪いという問題がある。
【0009】
特許文献2に開示されたズームレンズは、レンズ径の最も大きな第1レンズ群が広角端から望遠端への変倍時に移動する構造のため、鏡筒径が大型化し、フォーカスリングやズームリング等の操作径が大きく撮影時の操作性に課題が残る。
【0010】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、変倍域に画角が100度を超える超広角域を含み、開放F値が小さく、全長がコンパクトで、フロントフィルターが装着可能で、インナーズームによりスリムな操作径が実現可能で優れた操作性を有する大口径比超広角ズームレンズ及びこれを備える撮像装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0011】
上記課題を解決するため、本発明の大口径比超広角ズームレンズに係る第1の発明は、物体側から順に、負の屈折力の第1レンズ群G1と、全体として正の屈折力からなる中間レンズ群Gaと、正または負の屈折力の最終レンズ群Gbからなり、前記中間レンズ群Gaは開口絞りSと無限遠物体から近距離物体への合焦の際に光軸上を移動する負の屈折力からなる合焦レンズ群LFを含み、広角端から望遠端への変倍の際に、前記第1レンズ群G1は像面に対して固定され、前記中間レンズ群Gaは移動し、前記第1レンズ群G1と前記中間レンズ群Gaの間隔は減少し、前記中間レンズ群Gaと前記最終レンズ群Gbの間隔は変化し、以下の条件式を満たすことを特徴とする。
(1)0.3<|fLF/faw|<3.0
(2)100.00°<2ωw
faw:前記中間レンズ群Gaの物体距離無限遠時の広角端の焦点距離
fLF:前記合焦レンズ群LFの焦点距離
2ωw:広角端における物体距離無限遠時の全系の最大画角
【0012】
また本発明の大口径比超広角ズームレンズに係る第2の発明は、前記第1レンズ群G1と前記中間レンズ群Gaは、以下の条件式を満足することを特徴とする。
(3)1.0<|faw/f1|<5.0
f1:前記第1レンズ群G1の焦点距離
faw:前記中間レンズ群Gaの物体距離無限遠時の広角端の焦点距離
【0013】
また本発明の大口径比超広角ズームレンズに係る第3の発明は、前記第1レンズ群G1は、物体側から順に物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL1と、非球面を備え物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL2を有し、以下の条件式を満足することを特徴とする。
(4)1.00<((L2R1+L2R2)/(L2R1-L2R2))/((L1R1+L1R2)/(L1R1-L1R2))<3.00
(5)L1nd>1.70
(6)L1νd>40.0
(7)L2nd>1.70
(8)L2νd>35.0
L1R1:前記負メニスカスレンズL1のR1面における曲率半径
L1R2:前記負メニスカスレンズL1のR2面における曲率半径
L2R1:前記負メニスカスレンズL2のR1面における曲率半径
L2R2:前記負メニスカスレンズL2のR2面における曲率半径
L1nd:前記負メニスカスレンズL1の屈折率
L1νd:前記負メニスカスレンズL1のアッベ数
L2nd:前記負メニスカスレンズL2の屈折率
L2νd:前記負メニスカスレンズL2のアッベ数
【0014】
また本発明の大口径比超広角ズームレンズに係る第4の発明は、前記中間レンズ群Gaは、広角端から望遠端への変倍の際に、前記開口絞りSを物体側に配置して一体で移動する負レンズ群GaNを有し、以下の条件式を満足することを特徴とする。
(9)0.5<|faN/ft|<5.0
faN:前記負レンズ群GaNの焦点距離
ft:望遠端における物体距離無限遠時の全系の焦点距離
【0015】
また本発明の大口径比超広角ズームレンズに係る第5の発明は、前記開口絞りSは望遠端において、以下の条件式を満足することを特徴とする。
(10)0.2<SPLt/LT<0.9
SPLt:望遠端での前記開口絞りSから像面までの距離
LT:前記第1レンズ群G1の最も物体側の面から像面までの距離
【0016】
また本発明の大口径比超広角ズームレンズに係る第6の発明は、前記中間レンズ群Gaは、最も物体側に第1正レンズ群GaP1を有し、広角端から望遠端への変倍の際に、前記第1正レンズ群GaP1は物体側に移動し、以下の条件式を満足することを特徴とする。
(11)1.0<faP1/faw<3.0
faP1:前記第1正レンズ群GaP1の焦点距離
faw:前記中間レンズ群Gaの物体距離無限遠時の広角端の焦点距離
【0017】
また本発明の大口径比超広角ズームレンズに係る第7の発明は、前記中間レンズ群Gaは、前記開口絞りSよりも物体側に第2正レンズ群GaP2を有し、広角端から望遠端への変倍の際に、前記第2正レンズ群GaP2は物体側に移動し、以下の条件式を満足することを特徴とする。
(12)0.3<faP2/faw<1.5
faP2:前記第2正レンズ群GaP2の焦点距離
faw:前記中間レンズ群Gaの物体距離無限遠時の広角端の焦点距離
【0018】
また本発明の撮像装置に係る第8の発明は、第1乃至第8いずれかの発明の大口径比超広角ズームレンズを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【0019】
本発明によれば、変倍域に画角が100度を超える超広角域を含み、開放F値が小さく、全長がコンパクトで、フロントフィルターが装着可能で、インナーズームによりスリムな操作径が実現可能で優れた操作性を有する大口径比超広角ズームレンズ及びこれを備える撮像装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【0020】
【
図1】本発明の大口径比超広角ズームレンズの実施例1に係る広角端での無限遠合焦時におけるレンズ構成図である。
【
図2】実施例1の大口径比超広角ズームレンズの広角端、無限遠合焦時の縦収差図である。
【
図3】実施例1の大口径比超広角ズームレンズの中間焦点距離、無限遠合焦時の縦収差図である。
【
図4】実施例1の大口径比超広角ズームレンズの望遠端、無限遠合焦時の縦収差図である。
【
図5】実施例1の大口径比超広角ズームレンズの広角端、無限遠合焦時の横収差図である。
【
図6】実施例1の大口径比超広角ズームレンズの中間焦点距離、無限遠合焦時の横収差図である。
【
図7】実施例1の大口径比超広角ズームレンズの望遠端、無限遠合焦時の横収差図である。
【
図8】本発明の大口径比超広角ズームレンズの実施例2に係る広角端での無限遠合焦時におけるレンズ構成図である。
【
図9】実施例2の大口径比超広角ズームレンズの広角端、無限遠合焦時の縦収差図である。
【
図10】実施例2の大口径比超広角ズームレンズの中間焦点距離、無限遠合焦時の縦収差図である。
【
図11】実施例2の大口径比超広角ズームレンズの望遠端、無限遠合焦時の縦収差図である。
【
図12】実施例2の大口径比超広角ズームレンズの広角端、無限遠合焦時の横収差図である。
【
図13】実施例2の大口径比超広角ズームレンズの中間焦点距離、無限遠合焦時の横収差図である。
【
図14】実施例2の大口径比超広角ズームレンズの望遠端、無限遠合焦時の横収差図である。
【
図15】本発明の大口径比超広角ズームレンズの実施例3に係る広角端での無限遠合焦時におけるレンズ構成図である。
【
図16】実施例3の大口径比超広角ズームレンズの広角端、無限遠合焦時の縦収差図である。
【
図17】実施例3の大口径比超広角ズームレンズの中間焦点距離、無限遠合焦時の縦収差図である。
【
図18】実施例3の大口径比超広角ズームレンズの望遠端、無限遠合焦時の縦収差図である。
【
図19】実施例3の大口径比超広角ズームレンズの広角端、無限遠合焦時の横収差図である。
【
図20】実施例3の大口径比超広角ズームレンズの中間焦点距離、無限遠合焦時の横収差図である。
【
図21】実施例3の大口径比超広角ズームレンズの望遠端、無限遠合焦時の横収差図である。
【
図22】本発明の大口径比超広角ズームレンズの実施例4に係る広角端での無限遠合焦時におけるレンズ構成図である。
【
図23】実施例4の大口径比超広角ズームレンズの広角端、無限遠合焦時の縦収差図である。
【
図24】実施例4の大口径比超広角ズームレンズの中間焦点距離、無限遠合焦時の縦収差図である。
【
図25】実施例4の大口径比超広角ズームレンズの望遠端、無限遠合焦時の縦収差図である。
【
図26】実施例4の大口径比超広角ズームレンズの広角端、無限遠合焦時の横収差図である。
【
図27】実施例4の大口径比超広角ズームレンズの中間焦点距離、無限遠合焦時の横収差図である。
【
図28】実施例4の大口径比超広角ズームレンズの望遠端、無限遠合焦時の横収差図である。
【
図29】本発明の大口径比超広角ズームレンズの実施例5に係る広角端での無限遠合焦時におけるレンズ構成図である。
【
図30】実施例5の大口径比超広角ズームレンズの広角端、無限遠合焦時の縦収差図である。
【
図31】実施例5の大口径比超広角ズームレンズの中間焦点距離、無限遠合焦時の縦収差図である。
【
図32】実施例5の大口径比超広角ズームレンズの望遠端、無限遠合焦時の縦収差図である。
【
図33】実施例5の大口径比超広角ズームレンズの広角端、無限遠合焦時の横収差図である。
【
図34】実施例5の大口径比超広角ズームレンズの中間焦点距離、無限遠合焦時の横収差図である。
【
図35】実施例5の大口径比超広角ズームレンズの望遠端、無限遠合焦時の横収差図である。
【
図36】本発明の大口径比超広角ズームレンズの実施例6に係る広角端での無限遠合焦時におけるレンズ構成図である。
【
図37】実施例6の大口径比超広角ズームレンズの広角端、無限遠合焦時の縦収差図である。
【
図38】実施例6の大口径比超広角ズームレンズの中間焦点距離、無限遠合焦時の縦収差図である。
【
図39】実施例6の大口径比超広角ズームレンズの望遠端、無限遠合焦時の縦収差図である。
【
図40】実施例6の大口径比超広角ズームレンズの広角端、無限遠合焦時の横収差図である。
【
図41】実施例6の大口径比超広角ズームレンズの中間焦点距離、無限遠合焦時の横収差図である。
【
図42】実施例6の大口径比超広角ズームレンズの望遠端、無限遠合焦時の横収差図である。
【
図43】本発明の大口径比超広角ズームレンズの実施例7に係る広角端での無限遠合焦時におけるレンズ構成図である。
【
図44】実施例7の大口径比超広角ズームレンズの広角端、無限遠合焦時の縦収差図である。
【
図45】実施例7の大口径比超広角ズームレンズの中間焦点距離、無限遠合焦時の縦収差図である。
【
図46】実施例7の大口径比超広角ズームレンズの望遠端、無限遠合焦時の縦収差図である。
【
図47】実施例7の大口径比超広角ズームレンズの広角端、無限遠合焦時の横収差図である。
【
図48】実施例7の大口径比超広角ズームレンズの中間焦点距離、無限遠合焦時の横収差図である。
【
図49】実施例7の大口径比超広角ズームレンズの望遠端、無限遠合焦時の横収差図である。
【発明を実施するための形態】
【0021】
以下、本発明に係る大口径比超広角ズームレンズの実施例について図面を用いて詳細に説明する。
【0022】
図1、
図8、
図15、
図22、
図29、
図36及び
図43は、本発明の大口径比超広角ズームレンズのレンズ構成図である。各レンズ構成図に示すとおり、本発明の大口径比超広角ズームレンズは、物体側から順に、負の屈折力の第1レンズ群G1、正の屈折力の中間レンズ群Ga、正または負の屈折力の最終レンズ群Gbから構成される。中間レンズ群Gaは3つ以上のレンズ群で構成されている。
【0023】
本発明の大口径比超広角ズームレンズは、広角端から望遠端への変倍に際して、第1レンズ群G1が像面に対して固定され、第1レンズ群G1と中間レンズ群Gaの間隔が減少し、中間レンズ群Gaと最終レンズ群Gbの間隔が変化する。
【0024】
中間レンズ群Gaは、開口絞りSを備え、広角端から望遠端への変倍に際して開口絞りSと一体で移動する負レンズ群GaNと、最も物体側に正レンズ群GaP1と、開口絞りSよりも物体側に正レンズ群GaP2を備える。
【0025】
また中間レンズ群Gaは、無限遠物体から近距離物体への合焦の際に光軸上を移動する負の屈折力からなる合焦レンズ群LFを備える。
【0026】
フォーカシングは中間レンズ群Ga内の任意の負レンズ群で行えばよく、別途フォーカスレンズ群として任意の負レンズ群を追加しても良い。
【0027】
本発明の大口径比超広角ズームレンズでは、広角端から望遠端への変倍時の際に負の屈折力の第1レンズ群G1と正の屈折力の中間レンズ群Gaとの間隔を接近させることにより主な変倍効果を得る。
【0028】
広角端においては第1レンズ群G1と中間レンズ群Gaの距離を離すことで強い逆望遠型とし、望遠端においては第1レンズ群G1と中間レンズ群Gaが備える開口絞りSよりも物体側のレンズ群の距離を近づけることで開口絞りSより物体側の正の屈折力が小さくなるように配置して全系の焦点距離を大きくしている。
【0029】
また広角端において、負の屈折力の第1レンズ群G1と正の屈折力の中間レンズ群Gaを離して負の屈折力が十分に得られるように配置するとともに、第1レンズ群G1及び中間レンズ群Gaの合成系から像側に最終レンズ群Gbを配置する。
【0030】
バックフォーカスの短いミラーレスカメラ向けの超広角ズームレンズにおいて、最終レンズ群Gbの全体を正レンズ群にした場合には、最終レンズ群Gbを物体側に正の屈折力を持つGbPと、像側に負の屈折力を持つGbNの部分系で構成し、広角端で収差補正のしやすい対称形の光学系とすることが望ましい。
【0031】
一方、望遠端においては、負の屈折力の第1レンズ群G1と正の屈折力の中間レンズ群Gaを近付けて開口絞りSよりも物体側で正の屈折力が小さくなるように配置し、正レンズ群GaP2と開口絞りSと一体で移動する負レンズ群GaNのレンズ間隔を広げることで、望遠端での絞り径の増大を防ぐことができる。
【0032】
さらに、本発明の大口径比超広角ズームレンズは以下の条件式(1)と(2)を満たす。
(1)0.3<|fLF/faw|<3.0
(2)100.00°<2ωw
faw:中間レンズ群Gaの物体距離無限遠時の広角端の焦点距離
fLF:合焦レンズ群LFの焦点距離
2ωw:広角端における物体距離無限遠時の全系の最大画角
【0033】
条件式(1)は、広角端における合焦レンズ群LFと中間レンズ群Gaの焦点距離の比を表す式である。
【0034】
条件式(1)の下限値を超え、中間レンズ群Gaの屈折力に対して、合焦レンズ群LFの負屈折力が弱くなると、フォーカスレンズの移動量が増大し、移動スペースを確保するのが困難になる。
【0035】
条件式(1)の上限値を超え、中間レンズ群Gaの屈折力に対して、合焦レンズ群LFの負屈折力が強くなると、フォーカス時の収差変動が抑えられない。
【0036】
上述した条件式(1)について、その下限値を0.6に、また上限値を2.5に限定することで、前述の効果をより確実にすることができる。
【0037】
条件式(2)は、広角端における最大画角の条件である。
【0038】
条件式(2)の下限値を超え、広角端における最大画角が小さくなると、大口径比超広角ズームレンズの超広角としての画角が不足するので望ましくない。
【0039】
上述した条件式(2)について、その下限値を105.00°に限定することで、前述の効果をより確実にすることができる。
【0040】
広角端で画角が100度を超えるような大口径比超広角ズームレンズにおいて、広画角化と大口径比化を両立させると第1レンズ群G1の有効径が大きくなる問題がある。さらに広角端から望遠端までの変倍の際に、有効径が大きく重量のある第1レンズ群G1を移動させると、第1レンズ群G1を保持する鏡筒径が大きくなるので、ズームリングやフォーカスリング等の操作径が大型化するという問題がある。
【0041】
本発明は広角端の画角が100度を超える大口径比超広角ズームレンズにおいて、広角端から望遠端までの変倍の際に第1レンズ群G1を固定させることで、鏡筒全長を小型化しつつ、操作径の小型化を実現する。
【0042】
また変倍時に像面に対して固定する第1レンズ群G1と正の屈折力を持つ中間レンズ群Gaは広角端において以下の条件式(3)を満たす。
(3)1.0<|faw/f1|<5.0
f1:第1レンズ群G1の焦点距離
faw:中間レンズ群Gaの物体距離無限遠時の広角端の焦点距離
【0043】
条件式(3)は、第1レンズ群G1と中間レンズ群Gaの広角端の焦点距離の比を規定する式である。
【0044】
条件式(3)の下限を超え、第1レンズ群G1の負の屈折力が小さくなると、十分なバックフォーカスを確保することが困難になる。さらに、十分な広画角化を達成するには第1レンズ群G1と中間レンズ群Gaとの距離を大きくする必要がある。そうすると、第1レンズ群G1のレンズ径を大きくする必要があり、画角が大きい広角レンズの周辺光線を適切に取り込むには、フロントフィルター径が増大するという問題が生じる。また中間レンズ群Gaの広角端の焦点距離が小さくなると小型化には寄与するが、十分なバックフォーカスを確保することができず、中間レンズ群Gaで発生する球面収差の補正が困難になる。
【0045】
条件式(3)の上限を超え、第1レンズ群G1の負の屈折力が大きくなると、レンズ全長が長くなることに加え、中間レンズ群Gaの有効径及び絞り径が増大するので操作径を小型化することが困難になる。また中間レンズ群Gaの広角端での焦点距離が大きくなるとレンズ全長の大型化を招く。
【0046】
これらのことから、条件式(3)の条件範囲を守ることで、小型化と高性能化をバランスさせた大口径比超広角ズームレンズを実現できる。
【0047】
上述した条件式(3)について、その下限値を1.5に、また上限値を3.5に限定することで、前述の効果をより確実にすることができる。
【0048】
また本発明の大口径比超広角ズームレンズは、第1レンズ群G1は、物体側から順に物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL1と、非球面を備え物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL2を有し、以下の条件式(4)乃至(8)を満たす。
(4)1.00<((L2R1+L2R2)/(L2R1-L2R2))/((L1R1+L1R2)/(L1R1-L1R2))<3.00
(5)L1nd>1.70
(6)L1νd>40.0
(7)L2nd>1.70
(8)L2νd>35.0
L1R1:負メニスカスレンズL1のR1面における曲率半径
L1R2:負メニスカスレンズL1のR2面における曲率半径
L2R1:負メニスカスレンズL2のR1面における曲率半径
L2R2:負メニスカスレンズL2のR2面における曲率半径
L1nd:L1レンズの屈折率
L1νd:L1レンズのアッベ数
L2nd:L2レンズの屈折率
L2νd:L2レンズのアッベ数
【0049】
大口径比超広角ズームレンズにおいて、負の屈折力を持つ第1レンズ群G1には、負メニスカスレンズL1と負メニスカスレンズL2を適切なパワーでバランス良く配置することで、画角の大きな広角端において、非点収差、コマ収差、歪曲収差等の諸収差を適切に補正することができる。またこれらを非球面レンズ化することで、第1レンズ群G1の光線径低減ができるので、フロントフィルター径の小型化及び広画角化が可能となる。特に相対的にレンズ径の小さな負メニスカスレンズのL2は、屈折力を強めると、非点収差、コマ収差、歪曲収差等の補正が困難になるため非球面化することが望ましい。さらに、負メニスカスレンズL1も同時に非球面化することで、画角の大きな周辺画角に対して周辺曲率を適切な傾きにしつつ、負メニスカスレンズL1のR1面における中心曲率を小さくすることで負メニスカスレンズL1の屈折力を強くすることも可能となる。
【0050】
条件式(4)は、第1レンズ群G1の負メニスカスレンズL1と負メニスカスレンズL2の形状、いわゆるシェイプファクターの比を規定する式である。
【0051】
大口径比超広角ズームレンズの広角端において、広画角化を実現するには、第1レンズ群G1の負メニスカスレンズL1と負メニスカスレンズL2の屈折力を強める必要がある。負メニスカスレンズL1と負メニスカスレンズL2の屈折力を強めるためにはシェイプファクターを大きくすることが有効であり、周辺光束に対して適切な面の傾き角を確保するためには非球面レンズ化することが有効である。しかしながら負メニスカス非球面レンズにおいて負屈折力を強くすると、偏肉比が増大することで非球面レンズの加工性が悪化するという問題がある。この条件式(4)を満足することにより、負メニスカスレンズL1と負メニスカスレンズL2のシェイプファクター比を適切に設定することで、広角端での高性能化及び広画角化と同時にフロントフィルター径の小型化と負メニスカス非球面レンズの加工性、負メニスカスレンズL1及び負メニスカスレンズL2の各面の反射により発生する面間ゴーストの改善をバランスよく実現することが可能となる。
【0052】
条件式(4)の上限値を超え、負メニスカスレンズL1と負メニスカスレンズL2のシェイプファクターの比が大きくなると、非球面を備えた負メニスカスレンズL2の屈折力が強くなることでレンズ加工が困難になる。また負メニスカスレンズL1の屈折力が弱まるとフロントフィルター径の小型化を実現することが困難になる。
【0053】
条件式(4)の下限値を超え、負メニスカスレンズL1と負メニスカスレンズL2のシェイプファクターの比が小さくなると、負メニスカスレンズL1の屈折力が強くなり、負メニスカスレンズL1のR2面における周辺曲率が大きくなると、負メニスカスレンズL1のR2面における周辺部での反射によるゴーストの影響が悪化することが懸念される。
【0054】
上述した条件式(4)について、その下限値を1.01に、また上限値を2.10に限定することで、前述の効果をより確実にすることができる。
【0055】
さらに、最大画角が大きな超広角レンズにおいて、負の屈折力を持つ第1レンズ群G1が有する負メニスカスレンズL1と負メニスカスレンズL2の屈折力を強くするためには、高屈折率な硝材を用いることと、超広角レンズの周辺画角で顕著に発生する倍率色収差を補正するために適切なアッベ数の硝材を選択することが重要であり、これらを規定するための条件式を設定する。
【0056】
条件式(5)は、負メニスカスレンズL1の屈折率を規定するものである。屈折率の高い硝材を用いることで、負メニスカスレンズL1のR2面の曲率を強くすることなく十分な屈折力を得られる。
【0057】
条件式(5)の下限値を超え、負メニスカスレンズL1の屈折率が小さくなると、負メニスカスレンズL1に十分な屈折力が得られずに、高画角化と高性能化の両立が困難になる。
【0058】
上述した条件式(5)について、その下限値を1.73に限定することで、前述の効果をより確実にすることができる。
【0059】
条件式(6)は、負メニスカスレンズL1のアッベ数を規定するものである。より低分散な硝材を用いることで、超広角レンズの周辺画角で顕著に発生する倍率色収差の低減が可能となる。
【0060】
条件式(6)の下限値を超え、負メニスカスレンズL1の分散が大きくなると、負メニスカスレンズL1で発生する倍率色収差が許容できない。
【0061】
上述した条件式(6)について、その下限値を48.0に限定することで、前述の効果をより確実にすることができる。
【0062】
条件式(7)は、負メニスカスレンズL2の屈折率を規定するものである。屈折率の高い硝材を用いることで、負メニスカスレンズL2のR2面における曲率を強くすることなく十分な屈折力を得られる。
【0063】
条件式(7)の下限値を超え、負メニスカスレンズL2の屈折率が小さくなると、負メニスカスレンズL2に十分な屈折力が得られずに、高画角化と高性能化の両立が困難になる。
【0064】
上述した条件式(7)について、その下限値を1.75に限定することで、前述の効果をより確実にすることができる。
【0065】
条件式(8)は、負メニスカスレンズL2のアッベ数を規定するものである。より低分散な硝材を用いることで、超広角レンズの周辺画角で顕著に発生する倍率色収差の低減が可能となる。
【0066】
条件式(8)の下限値を超え、L2レンズの分散が大きくなると、負メニスカスレンズL2で発生する倍率色収差が許容できない。
【0067】
上述した条件式(8)について、その下限値を40.0に限定することで、前述の効果をより確実にすることができる。
【0068】
また中間レンズ群Gaは、広角端から望遠端への変倍の際に、開口絞りSを物体側に配置して一体で移動する負レンズ群GaNを有し、条件式(9)を満たす。
(9)0.5<|faN/ft|<5.0
faN:負レンズ群GaNの焦点距離
ft:望遠端における物体距離無限遠時の全系の焦点距離
【0069】
条件式(9)は、中間レンズ群Gaの有する負レンズ群GaNと望遠端における物体距離無限遠時の全系の焦点距離の比を表す式である。望遠端においては、開口絞りSよりも物体側の正成分に対して、絞り直後の負成分の焦点距離を望遠端における物体距離無限遠時の全系の焦点距離に対して適切に設定することで、望遠端での小型化と高性能化を両立することが可能となる。
【0070】
条件式(9)の下限を超えて負レンズ群GaNの屈折力が強くなると、テレフォト効果が強くなり望遠端での小型化には有利になるが、望遠端での軸上色収差、倍率色収差等の補正が困難になり性能維持が難しくなる。
【0071】
条件式(9)の上限を超えて負レンズ群GaNの屈折力が弱くなると、テレフォト効果が不足してレンズ全長の大型化を招く。
【0072】
上述した条件式(9)について、その下限値を0.8に、また上限値を2.5に限定することで、前述の効果をより確実にすることができる。
【0073】
また開口絞りSは望遠端において、条件式(10)を満たす。
(10)0.2<SPLt/LT<0.9
SPLt:望遠端での開口絞りSから像面までの距離
LT:第1レンズ群G1の最も物体側の面から像面までの距離
【0074】
条件式(10)は、望遠端での開口絞りSから像面までの距離と第1レンズ群G1の最も物体側の面から像面までの距離の比を表す式である。
【0075】
望遠端での開口絞りSから像面までの距離を適切に設定することで、負屈折力先行でF値固定のズームレンズにおいて、開口絞りSのズーミングによる移動が小さく、さらに絞り前後のスペース確保が容易で、開口絞りSの配置が容易であり、絞り径を小さく設定可能な負レンズ群の物体側に開口絞りSを配置することが可能になる。また望遠端で開口絞りSから像面までの距離を小さく設定することで、望遠端での絞り径を小さく設定することが可能となり、ズームリングやフォーカスリング等の操作径を小さくできる。
【0076】
条件式(10)の下限を超えて望遠端での開口絞りSから像面までの距離が小さくなると、望遠端での絞り径の縮小には有利であるが、片絞りが発生するおそれがある。また負レンズ群GaNの後方に配置され、ズーミングの際に物体側に移動する正レンズ群のズーム移動量が小さくなるので、変倍効果が減少する。
【0077】
条件式(10)の上限を超えて望遠端での開口絞りSから像面までの距離が大きくなると、開口絞りSが像面から離れてしまい、絞り径を縮小することが困難となる。
【0078】
上述した条件式(10)について、その下限値を0.4に、また上限値を0.7に限定することで、前述の効果をより確実にすることができる。
【0079】
また中間レンズ群Gaは、最も物体側に第1正レンズ群GaP1を有し、広角端から望遠端への変倍の際に、物体側に移動し、条件式(11)を満たす。
(11)1.0<faP1/faw<3.0
faP1:第1正レンズ群GaP1の焦点距離
faw:中間レンズ群Gaの物体距離無限時の広角端の焦点距離
【0080】
条件式(11)は、中間レンズ群Gaの有する第1正レンズ群GaP1と、中間レンズ群Gaの広角端の焦点距離の比を表す式である。この条件範囲を満足することで、負の屈折力を持つ第1レンズ群G1から発散する光束を適切に抑制させ、第1レンズ群G1で発生する球面収差や非点収差を適切に抑制する。
【0081】
条件式(11)の下限を超えて第1正レンズ群GaP1の屈折力が強くなると、後続群のレンズ有効径を小さく設定することが可能であるが、第1正レンズ群GaP1で発生する球面収差を抑制することが困難になる。
【0082】
条件式(11)の上限を超えて第1正レンズ群GaP1の屈折力が小さくなると、第2正レンズ群GaP2を含む後続群のレンズ有効径が大きくなり、鏡筒径の小型化に不利となる。
【0083】
上述した条件式(11)について、その下限値を1.1に、また上限値を2.1に限定することで、前述の効果をより確実にすることができる。
【0084】
また中間レンズ群Gaは、開口絞りSよりも物体側に第2正レンズ群GaP2を有し、広角端から望遠端への変倍の際に、物体側に移動し、以下の条件式(12)を満たす。
(12)0.3<faP2/faw<1.5
faP2:第2正レンズ群GaP2の焦点距離
faw:中間レンズ群Gaの物体距離無限時の広角端の焦点距離
【0085】
条件式(12)は、中間レンズ群Gaの有する第2正レンズ群GaP2と、中間レンズ群Gaの広角端の焦点距離の比を表す式である。この条件範囲を満足することで、ズーム時の移動量が大きく、倍率変化に利用する第2正レンズ群GaP2の焦点距離を適切に規定することが可能となる。
【0086】
条件式(12)の下限を超えて第2正レンズ群GaP2の焦点距離が小さくなると、第2正レンズ群GaP2で発生する球面収差を抑制することができない。
【0087】
条件式(12)の上限を超えて第2正レンズ群GaP2の焦点距離が大きくなると、広角端から望遠端へのズーミングの際に第2正レンズ群GaP2による変倍効果が十分に得られないという問題が生じる。
【0088】
上述した条件式(12)について、その下限値を0.5に、また上限値を1.0に限定することで、前述の効果をより確実にすることができる。
【0089】
次に、本実施例の大口径比超広角ズームレンズのレンズ構成について説明する。なお、以下の説明において、レンズ構成について物体側から像側の順で記載する。
【実施例0090】
図1は、本発明に係る実施例1の大口径比超広角ズームレンズのレンズ構成図である。
【0091】
実施例1の大口径比超広角ズームレンズは、物体側から順に、負の屈折力の第1レンズ群G1と、全体として正の屈折力の中間レンズ群Gaと、最終レンズ群Gbとで構成され、中間レンズ群Gaは、正の屈折力の第2レンズ群G2と、正の屈折力の第3レンズ群G3と、開口絞りSと、負の屈折力の第4レンズ群G4で構成され、最終レンズ群Gbは正の屈折力の第5レンズ群G5で構成される。
【0092】
広角端から望遠端への変倍に際して、第1レンズ群G1は像面に対して固定され、第2レンズ群G2は物体側へ移動し、第3レンズ群G3は物体側へ移動し、第4レンズ群G4は開口絞りSと一体で物体側へ移動し、第5レンズ群G5は物体側へ移動する。また第1レンズ群G1と第2レンズ群G2の間隔は減少し、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3の間隔は減少し、第3レンズ群G3と第4レンズ群G4の間隔は増大し、第4レンズ群G4と第5レンズ群G5の間隔は変化する。
【0093】
正の屈折力の第2レンズ群G2は第1正レンズ群GaP1に相当し、正の屈折力の第3レンズ群G3は第2正レンズ群GaP2に相当し、開口絞りSと負の屈折力の第4レンズ群G4は負レンズ群GaNに相当する。
【0094】
開口絞りSは第4レンズ群G4の物体側に配置される。第4レンズ群G4は負の屈折力の合焦レンズ群LFからなり、無限遠物体から近距離物体への合焦に際して、合焦レンズ群LFが開口絞りSとは独立して光軸に沿って像面側へ移動する。
【0095】
第1レンズ群G1は、R1面とR2面が非球面の物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL1と、R1面とR2面が非球面の物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL2と、両凹レンズL3と、両凸レンズL4から構成される。
【0096】
第2レンズ群G2は、R1面が非球面の両凸レンズL5と、両凸レンズL6と両凹レンズL7からなる接合レンズから構成される。
【0097】
第3レンズ群G3は、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL8と両凸レンズL9からなる接合レンズと、R1面とR2面が非球面の両凸レンズL10から構成される。
【0098】
第4レンズ群G4は、物体側に平面を向けた平凹レンズL11から構成される。
【0099】
第5レンズ群G5は両凸レンズL12と、両凸レンズL13と両凹レンズL14からなる接合レンズと、R1面とR2面が非球面の両凸レンズL15から構成される。
実施例2の大口径比超広角ズームレンズは、物体側から順に、負の屈折力の第1レンズ群G1と、全体として正の屈折力の中間レンズ群Gaと、最終レンズ群Gbとで構成され、中間レンズ群Gaは、正の屈折力の第2レンズ群G2と、正の屈折力の第3レンズ群G3と、開口絞りSと、負の屈折力の第4レンズ群G4で構成され、最終レンズ群Gbは正の屈折力の第5レンズ群G5で構成される。
広角端から望遠端への変倍に際して、第1レンズ群G1は像面に対して固定され、第2レンズ群G2は物体側へ移動し、第3レンズ群G3は物体側へ移動し、第4レンズ群G4は開口絞りSと一体で物体側へ移動し、第5レンズ群G5は物体側へ移動する。また第1レンズ群G1と第2レンズ群G2の間隔は減少し、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3の間隔は減少し、第3レンズ群G3と第4レンズ群G4の間隔は増大し、第4レンズ群G4と第5レンズ群G5の間隔は変化する。
正の屈折力の第2レンズ群G2は第1正レンズ群GaP1に相当し、正の屈折力の第3レンズ群G3は第2正レンズ群GaP2に相当し、開口絞りSと負の屈折力の第4レンズ群G4は負レンズ群GaNに相当する。
開口絞りSは第4レンズ群G4の物体側に配置される。第4レンズ群G4は負の屈折力の合焦レンズ群LFからなり、無限遠物体から近距離物体への合焦に際して、合焦レンズ群LFが開口絞りSとは独立して光軸に沿って像面側へ移動する。
第1レンズ群G1は、R1面とR2面が非球面の物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL1と、R1面とR2面が非球面の物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL2と、両凹レンズL3と、両凸レンズL4から構成される。
第2レンズ群G2は、R1面とR2面が非球面の物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL5と、両凸レンズL6と両凹レンズL7からなる接合レンズから構成される。
第3レンズ群G3は、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL8と両凸レンズL9からなる接合レンズと、R1面とR2面が非球面の両凸レンズL10から構成される。