(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】P2023164195
(43)【公開日】2023-11-10
(54)【発明の名称】大口径比広角ズームレンズ
(51)【国際特許分類】
G02B 15/20 20060101AFI20231102BHJP
G02B 13/18 20060101ALN20231102BHJP
【FI】
G02B15/20
G02B13/18
【審査請求】未請求
【請求項の数】7
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2022075599
(22)【出願日】2022-04-29
(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】小山 武久
【テーマコード(参考)】
2H087
【Fターム(参考)】
2H087KA02
2H087KA03
2H087MA15
2H087MA18
2H087PA09
2H087PA11
2H087PA17
2H087PA18
2H087PA19
2H087PB10
2H087PB11
2H087QA02
2H087QA03
2H087QA07
2H087QA17
2H087QA19
2H087QA21
2H087QA25
2H087QA26
2H087QA37
2H087QA41
2H087QA46
2H087RA05
2H087RA12
2H087RA13
2H087RA36
2H087RA44
2H087SA57
2H087SA62
2H087SA63
2H087SA64
2H087SA65
2H087SA66
2H087SB02
2H087SB12
2H087SB24
2H087SB25
2H087SB34
2H087SB42
(57)【要約】
【課題】少ないレンズ構成枚数にもかかわらず、大口径比かつ広画角かつ小型であり、変倍時の全長移動の少ない、全ズーム範囲において良好な光学性能を有するズームレンズを提供する。
【解決手段】物体側より順に、負の単レンズからなる第1レンズ群G1と、開口絞りSとフォーカスレンズ群を有し複数の群からなる全体として正の屈折力の後群Grとで構成され、広角端から望遠端への変倍の際、前記第1レンズ群G1と前記第Grレンズ群Grとの間隔は減少し、無限遠物体から近距離物体へのフォーカシングの際、前記後群Gr内の負レンズ群が像面方向へ移動し、特定の条件式を満足することを特徴とする大口径比広角ズームレンズ
【選択図】
図1
【特許請求の範囲】
【請求項1】
物体側より順に、
負の単レンズからなる第1レンズ群G1と、
開口絞りSとフォーカスレンズ群を有し複数の群からなる全体として正の屈折力の後群Grとで構成され、
広角端から望遠端への変倍の際、前記第1レンズ群G1と前記後群Grとの間隔は減少し、
無限遠物体から近距離物体へのフォーカシングの際、前記後群Gr内の負レンズ群が像面方向へ移動し、
以下の条件式を満足することを特徴とする大口径比広角ズームレンズ。
(1) -1.28<f1/ft<-0.56
(2) 0.63<frw/frt<0.93
ただし、
f1:前記第1レンズ群G1の焦点距離
ft:物体距離無限遠時の望遠端の焦点距離
frw:前記後群Grの物体距離無限遠時の広角端の合成焦点距離
frt:前記後群Grの物体距離無限遠時の望遠端の合成焦点距離
【請求項2】
物体側より順に、
負の単レンズからなる第1レンズ群G1と、
開口絞りSとフォーカスレンズ群を有し全体として正の屈折力の後群Grとで構成され、
前記後群Grはさらに
正の単レンズからなる第2レンズ群G2と、
前記開口絞りSを有する負の屈折力の第3レンズ群G3と、
フォーカスレンズ群を有し全体として正の屈折力の第4レンズ群G4と、
正の屈折力の第5レンズ群G5と、
負の屈折力の第6レンズ群G6とで構成され、
広角端から望遠端への変倍の際に、
前記第1レンズ群G1と前記第2レンズ群G2との間隔は減少し、
前記第2レンズ群G2と前記第3レンズ群G3との間隔は増大し、
前記第3レンズ群G3と前記第4レンズ群G4との間隔は増大し、
前記第4レンズ群G4と前記第5レンズ群G5との間隔は増大し、
前記第5レンズ群G5と前記第6レンズ群G6との間隔は減少し、
無限遠物体から近距離物体へのフォーカシングの際に、
前記第4レンズ群G4内の負レンズ群G4IFが像面方向へ移動し、
以下の条件式を満足することを特徴とする大口径比広角ズームレンズ。
(1) -1.28<f1/ft<-0.56
(2) 0.63<frw/frt<0.93
(3) -0.66<Mrw<-0.38
ただし、
f1:前記第1レンズ群G1の焦点距離
ft:物体距離無限遠時の望遠端の焦点距離
frw:前記後群Grの物体距離無限遠時の広角端の合成焦点距離
frt:前記後群Grの物体距離無限遠時の望遠端の合成焦点距離
Mrw:前記後群Grの物体距離無限遠時の広角端の横倍率
【請求項3】
以下の条件式を満足することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の大口径比広角ズームレンズ。
(4) 60<G1abbe
ただし
G1abbe:負の単レンズの前記第1レンズ群G1のアッベ数
【請求項4】
以下の条件式を満足することを特徴とする請求項2に記載の大口径比広角ズームレンズ。
(5) 1.04<M6w
ただし
M6w:前記第6レンズ群G6の広角端の横倍率
【請求項5】
以下の条件式を満足することを特徴とする請求項2に記載の大口径比広角ズームレンズ。
(6) -1.39<M2t<-0.73
ただし
M2t:前記第2レンズ群G2の物体距離無限遠時の望遠端の横倍率
【請求項6】
以下の条件式を満足することを特徴とする請求項2に記載の大口径比広角ズームレンズ。
(7) -2.25<f1/f2<-1.28
ただし
f1:前記第1レンズ群G1の焦点距離
f2:前記第2レンズ群G2の焦点距離
【請求項7】
以下の条件式を満足することを特徴とする請求項2に記載の大口径比広角ズームレンズ。
(8) |ft/f3r|<0.59
ただし
ft:物体距離無限遠時の望遠端の焦点距離
f3r:前記第3レンズ群G3から最終レンズ群までの物体距離無限遠時の望遠端の合成焦点距離
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明はスチルカメラ、ビデオカメラ等の撮像装置に用いる撮影レンズに好適な光学系に関し、オートフォーカスカメラに適したインナーフォーカス方式を採用した大口径比広角ズームレンズに関するものである。
【背景技術】
【0002】
小型軽量なズームレンズとして、負群先行型のズームレンズがある。特許文献1には、負の屈折力を持つ第1レンズ群と、正の屈折力を持つ第2レンズ群と、負の屈折力を持つ第3レンズ群と、正の屈折力を持つ第4レンズ群と、正の屈折力を持つ第5レンズ群を有し、所定の条件を満足することにより最大画角が80°以上の広画角、2.7倍程度の変倍比、およびFナンバーが2.8程度の大口径ズームレンズを提供することができるとしている。
【0003】
また、特許文献2には、物体側より順に負の屈折力の第1レンズ群G1、正の屈折力の第2レンズ群G2、正の屈折力の第3レンズ群G3、開口絞り、負の屈折力の第4レンズ群G4、正の屈折力の第5レンズ群G5、負の屈折力の第6レンズ群G6で構成され、所定の条件を満足することで、全ズーム域でF値が2.8程度と明るく、広角端の焦点距離が24mm程度を有するズームレンズを提供することができるとしている。
【0004】
さらに、特許文献3には、負の屈折力を有する第1レンズ群、第2レンズ群と、第3レンズ群と、最も像側に配置された負の屈折力の最終群からなり、ズーミングの際して互いに隣り合うレンズ群間が変化するズームレンズであり、所定の条件を満足することによりレンズ全長が短く、小型軽量なズームレンズを実現することができるとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開2007-93976号公報
【特許文献2】特開2018-4963号公報
【特許文献3】特開2021-156963号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
従来の一眼レフ用広角系ズームレンズは、バックフォーカスを確保するために負群先行のレトロフォーカス型が使われていることが多い。近年台頭してきたミラーレス一眼カメラは、クイックリターンミラーが不要なため、ボディのフランジバックが短い。そのため交換レンズ側のバックフォーカスは短くてもよく、小型なズーム形式が求められていた。
【0007】
特許文献1で開示されているズームレンズは、一眼レフカメラに対応するため、広角端では光学系全体を負群先行型のレトロフォーカスタイプとしバックフォーカスを確保している。そのため光学全長が長く小型化されていない。またレトロフォーカスタイプであるがゆえに、第1群は強い負の屈折力で構成されており、その部分系での収差補正のために、第1レンズ群の群厚が大きくなり小型軽量化を阻害している。
【0008】
特許文献2で開示されている大口径広角ズームレンズは、負群先行型のズームレンズであり、特許文献1と同様な課題がある。さらに第1群の像側にフォーカス群があるため、第1群とフォーカス群を含めた、群厚が大きく、全長の小型化を阻害していた
【0009】
特許文献3で開示されているズームレンズは、負群先行型のズームレンズの構成であり、レンズ全長が短く小型軽量なズームレンズではあるが、第1レンズ群の変倍時の移動量が大きく、望遠端では小型であってもレンズ全域で全長が大きいポジションがあるため、メカ構造的な負担があり、さらに変倍時の重心移動を防ぐことが困難であった。
【0010】
本発明は以下に示す手段により、少ないレンズ構成枚数にもかかわらず、大口径比かつ広画角かつ小型であり、変倍時の全長移動の少ない、全ズーム範囲において良好な光学性能を有するズームレンズを提供する。
【課題を解決するための手段】
【0011】
上記の課題を解決するため、物体側より順に、負の単レンズの第1レンズ群G1、開口絞りSとフォーカスレンズ群を有し複数の群からなる全体として正の屈折力の後群Grで構成され、広角端から望遠端への変倍の際に、前記第1レンズ群G1と前記後群Grとの間隔は減少し、無限遠物体から近距離物体へフォーカシングする際、前記後群Gr内の負レンズ群が像面方向へ移動し、以下の条件式を満足する大口径比広角ズームレンズとした。
(1) -1.28<f1/ft<-0.56
(2) 0.63<frw/frt<0.93
ただし、
f1:前記第1レンズ群G1の焦点距離
ft:物体距離無限遠時の望遠端の焦点距離
frw:前記後群Grの物体距離無限遠時の広角端の合成焦点距離
frt:前記後群Grの物体距離無限遠時の望遠端の合成焦点距離
【0012】
上記課題を解決するため、物体側より順に、負の単レンズの第1レンズ群G1、開口絞りSとフォーカスレンズ群を有し全体として正の屈折力の後群Grで構成され、前記後群Grはさらに正の単レンズの第2レンズ群G2、開口絞りSを有する負の屈折力の第3レンズ群G3、フォーカスレンズ群を有し全体として正の屈折力の第4レンズ群G4、正の屈折力の第5レンズ群G5、負の屈折力の第6レンズ群G6で構成され、広角端から望遠端への変倍の際に、前記第1レンズ群G1と前記第2レンズ群G2との間隔は減少し、前記第2レンズ群G2と前記第3レンズ群G3との間隔は増大し、前記第3レンズ群G3と前記第4レンズ群G4との間隔は増大し、前記第4レンズ群G4と前記第5レンズ群G5との間隔は増大し、前記第5レンズ群G5と前記第6レンズ群G6との間隔は減少し、無限遠物体から近距離物体へフォーカシングする際、前記第4レンズ群G4内の負レンズ群G4IFが像面方向へ移動し、以下の条件を満足することを特徴とする。
(1) -1.28<f1/ft<-0.56
(2) 0.63<frw/frt<0.93
(3) -0.66<Mrw<-0.38
ただし、
f1:前記第1レンズ群G1の焦点距離
ft:物体距離無限遠時の望遠端の焦点距離
frw:前記後群Grの物体距離無限遠時の広角端の合成焦点距離
frt:前記後群Grの物体距離無限遠時の望遠端の合成焦点距離
Mrw:前記後群Grの物体距離無限遠時の広角端の横倍率
【発明の効果】
【0013】
本発明によれば、少ないレンズ構成枚数にもかかわらず、大口径比かつ広画角かつ小型であり、変倍時の全長移動の少ない、全ズーム範囲において良好な光学性能を有する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】
【0014】
【
図1】本発明の実施例1の大口径比広角ズームレンズの広角端で無限遠合焦時のレンズ構成図。
【
図2】本発明の実施例1の無限遠物体における縦収差図であり、aが広角端、bが中間焦点距離(45.69mm)、cが望遠端である。
【
図3】本発明の実施例1の無限遠物体における横収差図であり、aが広角端、bが中間焦点距離(45.69mm)、cが望遠端である。
【
図4】本発明の実施例1の物体距離1mにおける縦収差図であり、aが広角端、bが中間焦点距離(45.69mm)、cが望遠端である。
【
図5】本発明の実施例1の物体距離1mにおける横収差図であり、aが広角端、bが中間焦点距離(45.69mm)、cが望遠端である。
【
図6】本発明の実施例2の大口径比広角ズームレンズの広角端で無限遠合焦時のレンズ構成図。
【
図7】本発明の実施例2の無限遠物体における縦収差図であり、aが広角端、bが中間焦点距離(40.64mm)、cが望遠端である。
【
図8】本発明の実施例2の無限遠物体における横収差図であり、aが広角端、bが中間焦点距離(40.64mm)、cが望遠端である。
【
図9】本発明の実施例2の物体距離1mにおける縦収差図であり、aが広角端、bが中間焦点距離(40.64mm)、cが望遠端である。
【
図10】本発明の実施例2の物体距離1mにおける横収差図であり、aが広角端、bが中間焦点距離(40.64mm)、cが望遠端である。
【
図11】本発明の実施例3の大口径比広角ズームレンズの広角端で無限遠合焦時のレンズ構成図。
【
図12】本発明の実施例3の無限遠物体における縦収差図であり、aが広角端、bが中間焦点距離(46.10mm)、cが望遠端である。
【
図13】本発明の実施例3の無限遠物体における横収差図であり、aが広角端、bが中間焦点距離(46.10mm)、cが望遠端である。
【
図14】本発明の実施例3の物体距離1mにおける縦収差図であり、aが広角端、bが中間焦点距離(46.10mm)、cが望遠端である。
【
図15】本発明の実施例3の物体距離1mにおける横収差図であり、aが広角端、bが中間焦点距離(46.10mm)、cが望遠端である。
【
図16】本発明の実施例4の大口径比広角ズームレンズの広角端で無限遠合焦時のレンズ構成図。
【
図17】本発明の実施例4の無限遠物体における縦収差図であり、aが広角端、bが中間焦点距離(42.49mm)、cが望遠端である。
【
図18】本発明の実施例4の無限遠物体における横収差図であり、aが広角端、bが中間焦点距離(42.49mm)、cが望遠端である。
【
図19】本発明の実施例4の物体距離1mにおける縦収差図であり、aが広角端、bが中間焦点距離(42.49mm)、cが望遠端である。
【
図20】本発明の実施例4の物体距離1mにおける横収差図であり、aが広角端、bが中間焦点距離(42.49mm)、cが望遠端である。
【発明を実施するための形態】
【0015】
以下、本発明の大口径比広角ズームレンズの実施例について説明する。
【0016】
各実施例のズームレンズは、デジタルカメラ、ビデオカメラ、放送用カメラおよび監視用カメラ等の撮像装置に用いられる。また各実施例のズームレンズは、画像投射装置(プロジェクタ)の投射光学系として用いることもできる。
【0017】
本発明の大口径比広角ズームレンズは、
図1、6、11、16に示すレンズ構成図に示すとおり、レンズ光学系における屈折力配置について、物体側より順に、負の単レンズの第1レンズ群G1、開口絞りSとフォーカスレンズ群を有し複数の群からなる全体として正の屈折力の後群Grで構成する。また、物体側より順に、負の単レンズの第1レンズ群G1、正の単レンズの第2レンズ群G2、開口絞りSを有する負の屈折力の第3レンズ群G3、フォーカスレンズ群を有し全体として正の屈折力の第4レンズ群G4、正の屈折力の第5レンズ群G5、負の屈折力の第6レンズ群G6で構成され、広角端から望遠端への変倍の際に、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との間隔は減少し、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3との間隔は増大し、第3レンズ群G3と第4レンズ群G4との間隔は増大し、第4レンズ群G4と第5レンズ群G5との間隔は増大し、第5レンズ群G5と第6レンズ群G6との間隔は減少し、無限遠物体から近距離物体へフォーカシングする際、第4レンズ群G4の後部G4IFが像面方向へ移動する。
【0018】
上記構成が必要な理由は以下のとおりである。すなわち、本発明の大口径比広角ズームレンズは、レンズ光学系における屈折力配置について、物体側より順に、負の単レンズの第1レンズ群G1、開口絞りSとフォーカスレンズ群を有し複数の群からなる全体として正の屈折力の後群Grで構成することにより、レンズ光学系全体をレトロフォーカス化して広画角な広角端を達成した。
【0019】
また、各群の屈折力配置を負正負正正負のように略対称とすることにより、倍率色収差と歪曲収差を補正し易くしている。
【0020】
また、負の屈折力の第1レンズ群G1を単レンズで構成し、第1レンズ群G1の群厚を最小化することによりレンズ光学系全長の小型化を図った。第1レンズ群G1が負の単レンズである場合、第1レンズ群G1が負正2枚構成のレンズ群に対し、相対的に負の屈折力を弱くできる。これにより残存収差の発生量を小さくでき、さらに群厚を小さくすることが可能となる。また第1レンズ群G1を負正2枚構成にすると、後側主点が正レンズの像側の面よりも物体側に位置するため、負の第1レンズ群G1と正の後群Grとの主点間隔の確保が困難になり、変倍比を確保するためには後群Grの屈折力を小さくしなければならない。負正2枚構成では第1レンズ群の群厚が厚くなることに加え、後群Grの共役間距離も増えることにより全長が大型化される。そのため、第1レンズ群G1が負の単レンズであることは、全長の小型化、収差補正、コストに対し有利である。
【0021】
加えて、第1レンズ群G1の薄型化により、第1レンズ群G1よりも像側の後群Grの変倍時の移動量を大きくすることができる。これにより後群Grの屈折力を緩和でき、後群Grの残存収差を少なくすることができる。さらに、第1レンズ群G1の薄型化により、後群Grの移動量を相対的に大きくしても望遠端での全長を小さくすることができる。
【0022】
また、本発明は広角端よりも望遠端の後群Grの横倍率が高倍になるため、広角端の後群Grの屈折力よりも望遠端の後群Grの屈折力を緩くすることは、望遠端の収差補正上、有利である。また本発明のような後群Grが変倍時に移動し、広角端から望遠端までF値の変化をさせない大口径ズームレンズでは、後群Grの軸上マージナル光線高が広角端よりも望遠端で相対的に高くなるため、後群Grは収差補正能力をより必要とする。本発明では望遠端の後群Grの屈折力を緩くすることにより、その要求を満足する。また後群Grの構成枚数を減らしコストダウンも可能となる。
【0023】
また、本発明は広角端の後群Grの横倍率を制限することにより、第1レンズ群の残存収差の後群Grによる倍加の抑制、および光学全長の増大を抑制する。また、広角端から望遠端への変倍時の光学全長の変化を抑制することにより、メカ構造をシンプルにすることが可能となる。
【0024】
また、本発明は望遠端の後群Grの横倍率を制限することにより、第1レンズ群の残存収差の後群Grによる倍加の抑制、および光学全長の増大を抑制する。後群Grの倍率を等倍付近で使用することで後群Grの共役間距離が最小に近い条件になるため、後群Grの屈折力を小さくてしても全長短縮が可能となる。これにより後群Grの収差発生を抑制できるためレンズ構成枚数の削減が可能となる。
【0025】
また、本発明の後群Grは5群以上の多群構成として、変倍時に各群は独立に移動する。これにより球面収差、コマ収差、非点収差等の変倍時の変動を抑制し良好な収差補正が可能となる。
【0026】
また、後群Gr内の最も物体側のレンズ群である第2レンズ群G2は、第1レンズ群G1で発散された軸上光束を収斂し、像側のレンズ群へと転送する。本発明は第3レンズ群G3内に開口絞りSを有するため、開口絞り径を縮小させるためにも、この第2レンズ群G2に正の屈折力を持たせることは有用である。
【0027】
また、後群Gr内の最も像側の負の屈折力の第6レンズ群G6をズーム全域で拡大系として設定することにより、ズーム全域でのレンズ全長を短くすることができる。
【0028】
また、正の屈折力の第4レンズ群G4内の後部に位置し負レンズ群であるフォーカス群G4IFよりも物体側の第4レンズ群G4内レンズを正の屈折力とすることにより、フォーカスレンズ群である第4レンズ群G4内の負レンズ群であるフォーカス群G4IFの光線高を低くすることができ、軽量なインナーフォーカス群を得ることができる。
【0029】
また、第4レンズ群G4の後部のフォーカス群G4IFの物体側、像側に正の屈折力のレンズ群を配置することにより、負の屈折力である第4レンズ群の後部のフォーカス群G4IFがフォーカスする際の収差変動を抑制しやすくしている。
【0030】
また、変倍時において第1レンズ群G1の変倍時の移動を少なくすることで、メカ構造をシンプルにし、さらに重心移動の少なく、より信頼性の高い製品を得ることができる。
【0031】
さらに、本実施形態の大口径比広角ズームレンズは、以下に示す条件式を満足することが好ましい。
(1) -1.28<f1/ft<-0.56
(2) 0.63<frw/frt<0.93
(3) -0.66<Mrw<-0.38
ただし、
f1:前記第1レンズ群G1の焦点距離
ft:物体距離無限遠時の望遠端の焦点距離
frw:前記後群Grの物体距離無限遠時の広角端の合成焦点距離
frt:前記後群Grの物体距離無限遠時の望遠端の合成焦点距離
Mrw:前記後群Grの物体距離無限遠時の広角端の横倍率
【0032】
条件式(1)において、第1レンズ群G1の焦点距離と望遠端の焦点距離の比を適切に規定することで、レンズ光学系全長の小型化、および高性能化が可能となる。また第1レンズ群の残存収差が後群Grで倍加されることの抑制、および光学全長の増大を抑制する。また後群Grの倍率が等倍付近となるため、後群Grの共役間距離が最小に近くなり、後群Grの屈折力を小さくてしても望遠端での全長短縮が可能となる。また後群Grの収差発生を抑制できるためレンズ構成枚数の削減が可能となる。
【0033】
条件式(1)の下限を超え、第1レンズ群G1の負の屈折力が相対的に弱くなると、広角端におけるフィルター径の増大、および後群Grの共役間距離が長くなることによる広角端の光学全長の増大が抑制できず好ましくない。
【0034】
一方、条件式(1)の上限を超え、第1レンズ群G1の負の屈折力が相対的に強くなると、後群Grの望遠端での横倍率が拡大系になるため、後群Grの望遠端での共役間距離が長くなり、後群Grの相対的な移動量の増加により望遠端での光学全長が大きくなる。また、第1レンズ群G1の残存収差の増加、および後群Grの拡大作用による残存収差の更なる増加による全系収差の悪化を抑制することができず、第1レンズ群G1を単レンズで構成することが困難になる。また開放F値を変倍時に固定させようとすると、望遠端で開口絞り径が大きくなるため、メカ的な絞りユニット径も増大し製品外径を小さくすることが困難になる。
【0035】
なお、条件式(1)について、望ましくはその下限値を-1.12に、また上限値を-0.64と限定することで、前述の効果をより確実にすることができる。
【0036】
条件式(2)において、広角端の後群Grの焦点距離と望遠端の後群Grの焦点距離の比を適切に規定することで、広角端の後群Grの屈折力よりも望遠端の後群Grの屈折力を緩くすることが可能となり、望遠端の収差補正を有利にする。また本発明のような広角端から望遠端までF値の変化をさせない大口径比ズームレンズでは、望遠端で後群Grの軸上マージナル光線高が高くなるため、口径に係る収差が悪化しやすい。後群Grの屈折力を望遠端で緩くすることにより、口径に係る収差の悪化を抑制する。また後群Grの構成枚数を減らしコストダウンも可能となる。
【0037】
条件式(2)の上限を越え、相対的に望遠端の後群Grの屈折力が強くなると、望遠端での焦点距離の確保が困難になる。また口径に係る収差が悪化するため後群Grに収差補正をするためのレンズ枚数増加や非球面化が伴いコスト増となる。また相対的に広角端の後群Grの屈折力が弱くなると、広角端の全長が増大し、広角端でのフィルター径の増大、および変倍時の第1レンズ群G1の移動量が大きくなるため変倍時の重心移動の変化を抑制することが困難になる。
【0038】
一方、条件式(2)の下限を越え、相対的に望遠端の後群Grの屈折力が弱くなると、望遠端での後群Grの共役間距離が長くなるため望遠端での全長が長くなり、変倍時の第1レンズ群G1の移動量が大きくなるため変倍時の重心移動の変化を抑制することが困難になる。また相対的に広角端の後群Grの屈折力が強くなると、広角端での後群Grの共役間距離が短くなるため、バックフォーカスの確保が困難になる。
【0039】
なお、条件式(2)について、望ましくはその下限値を0.75に、また上限値を0.89と限定することで、前述の効果をより確実にすることができる。
【0040】
条件式(3)において、広角端の後群Grの横倍率を適切に規定することで、第1レンズ群G1の残存収差の後群Grによる倍加、および広角端での光学全長の増大を抑制する。
【0041】
条件式(3)の下限を越え、後群Grの横倍率が拡大方向にシフトすると、広角端の焦点距離を維持するためには第1レンズ群G1の屈折力を強めねばならず、第1レンズ群G1の残存収差の増大による全系収差の悪化を抑制することができず、第1レンズ群G1を単レンズで構成することが困難になる。
【0042】
条件式(3)の上限を越え、後群Grの横倍率が縮小方向にシフトすると、広角端の全系の焦点距離を維持するには第1レンズ群G1の屈折力を緩くしなければならず、広角端におけるフィルター径の増大、および後群Grの共役間距離が長くなることによる広角端の光学全長の抑制ができず好ましくない。
【0043】
なお、条件式(3)について、望ましくはその下限値を-0.62に、また上限値を-0.40と限定することで、前述の効果をより確実にすることができる。
【0044】
さらに、本発明の大口径比広角ズームレンズは、以下に示す条件式を満足することが好ましい。
(4) 60<G1abbe
ただし
G1abbe:負の単レンズの前記第1レンズ群G1のアッベ数
【0045】
条件式(4)において、負の単レンズの第1レンズ群G1のアッベ数を適切に規定することで、第1レンズ群G1の残存色収差を抑制し、第1レンズ群G1の単レンズ化による、全系光学系のコンパクト化、および変倍時の色収差の変動の抑制が可能となる。
【0046】
条件式(4)の下限を越え、負の単レンズの第1レンズ群G1のアッベ数が小さくなると、第1レンズ群G1の残存色収差がさらに増大する。全系光学系として色収差が補正されるには、後群Grの残存色収差も増大させなければ第1レンズ群G1の残存色収差を相殺することが困難になる。後群Grの残存色収差を増大させると、変倍時の色収差の変動を抑えることができなくなるため好ましくない。
【0047】
なお、条件式(4)について、望ましくはその下限値を62にすることで、前述の効果をより確実にすることができる。
【0048】
さらに、本発明の大口径比広角ズームレンズは、以下に示す条件式を満足することが好ましい。
(5) 1.04<M6w
ただし
M6w:前記第6レンズ群G6の広角端の横倍率
【0049】
条件式(5)において、広角端の第6レンズ群G6の横倍率を適切に規定することで、広角端での光学全長の増大を抑制する。
【0050】
条件式(5)の下限を越え、広角端での第6レンズ群G6の倍率が縮小方向にシフトすると、広角端の焦点距離を維持するためには第6レンズ群G6よりも物体側のレンズ群の屈折力を弱めねばならず、広角端の光学全長、および第1レンズ群G1の外径が増大するため小型化することが困難になる。
【0051】
なお、条件式(5)について、望ましくはその下限値を1.10にすることで、前述の効果をより確実にすることができる。
【0052】
さらに、本発明の大口径比広角ズームレンズは、以下の条件を満足することが好ましい。
(6) -1.39<M2t<-0.73
ただし
M2t:前記第2レンズ群G2の物体距離無限遠時の望遠端の横倍率
【0053】
本発明のように、第1レンズ群G1が負、第2レンズ群G2が正の焦点距離を持ち、第2レンズ群G2の横倍率が望遠端で等倍近辺にある場合、第2レンズ群G2の共役間距離が最小近辺になる。これにより第2レンズ群G2よりも像側の群の光学全長への負担が軽くなり、第2レンズ群G2よりも像側の群の収差補正分担をより高めることが可能となる。条件式(6)は、そのための望遠端の第2レンズ群G2の横倍率負担を規定する。
【0054】
条件式(6)の下限を越え、望遠端の第2レンズ群G2の横倍率が拡大方向にシフトすると、望遠端の第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との間隔を確保するには、第2レンズ群G2の焦点距離を長くしなければならず、第2レンズ群G2よりも像側の群の全長短縮ための負担が大きくなるため好ましくない。
【0055】
一方、条件式(6)の上限を越え、望遠端の第2レンズ群G2の横倍率が縮小方向にシフトすると、変倍比を得るためには広角端の第2レンズ群G2の倍率をより縮小方向にシフトしなければならず、広角端での全長増大、前玉径の増大につながるため好ましくない。
【0056】
なお、条件式(6)について、望ましくはその下限値を-1.32に、また上限値を-0.83と限定することで、前述の効果をより確実にすることができる。
【0057】
さらに、本発明の大口径比広角ズームレンズは、以下の条件を満足することが好ましい。
(7) -2.25<f1/f2<-1.28
ただし
f1:前記第1レンズ群G1の焦点距離
f2:前記第2レンズ群G2の焦点距離
【0058】
条件式(7)において、第1レンズ群G1の焦点距離と第2レンズ群G2の焦点距離の比を適切に規定することで、レンズ光学系全長の小型化、および高性能化が可能となる。
【0059】
条件式(7)の下限を超え、第1レンズ群G1の負の屈折力が相対的に弱くなると、広角端でのフィルター径が増大するため好ましくない。また、望遠端で第1レンズ群G1と第2レンズ群G2の間隔を確保するには、第2レンズ群G2の望遠端での横倍率を小さくしなければ、所定のズーム比を得ることが困難になる。
【0060】
一方、条件式(7)の上限を超え、第1レンズ群G1の負の屈折力が相対的に強くなると、望遠端での焦点距離を維持するためには、第2レンズ群G2の望遠端での横倍率を拡大方向にシフトしなければならず第2レンズ群G2の相対的な移動量が大きくなり望遠端での光学全長が大きくなる。また、第1レンズ群G1の残存収差の増大、および第2レンズ群G2の拡大作用による第1レンズ群G1の残存収差の更なる増大による全系収差の悪化を抑制することができない。
【0061】
なお、条件式(7)について、望ましくはその下限値を-2.00に、また上限値を-1.44と限定することで、前述の効果をより確実にすることができる。
【0062】
さらに、本発明の大口径比広角ズームレンズは、以下の条件を満足することが好ましい。
(8) |ft/f3r|<0.59
ただし
ft:物体距離無限遠時の望遠端の焦点距離
f3r:前記第3レンズ群G3から最終レンズ群までの物体距離無限遠時の望遠端の合成焦点距離
【0063】
条件式(8)において、物体距離無限遠時の望遠端の焦点距離と、第3レンズ群G3から最終レンズ群までの合成焦点距離の比を適切に規定することで、第3レンズ群G3以降の作用を収差補正に専念させることが可能となる。本発明は望遠端で第2レンズ群G2の倍率負担を等倍近辺とすることにより望遠端での第1レンズ群G1と第2レンズ群G2による合成系の共役間距離を短くしている。さらに負の第1レンズ群G1、正の第2レンズ群G2を単レンズで構成し、望遠端でその変倍間隔を接近させることにより、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2の合成厚を薄くしている。これらにより第1レンズ群G1と第2レンズ群G2の合成系の全長を短くすることができるため、第3レンズ群G3以降の作用を収差補正に専念させることが可能となる。この作用分担をより明確にさせるため、第3レンズ群G3以降の合成系の屈折力を可能な限り弱くし、口径に係る収差の悪化を抑制する。また構成枚数を減らしコストダウンを可能とする。
【0064】
条件式(8)の上限を超え、第3レンズ群G3から最終レンズ群までの合成屈折力が強くなると、口径に係る収差補正が困難になる。また収差補正を行うためには構成枚数を増やさなければならない。
【0065】
なお、条件式(8)について、望ましくはその上限値を0.51と限定することで、前述の効果をより確実にすることができる。
【0066】
さらに、本発明では、一部のレンズを非球面化しているが、回折光学面、メタレンズ構造面を付加し球面収差、非点収差、色収差等の補正能力を上げることも可能である。
【0067】
また、フォーカスレンズ群を変倍時に光軸方向に移動させ、収差補正に自由度を与え、より高性能化、コンパクト化を行うことも可能である。
【0068】
次に、本発明の大口径比広角ズームレンズに係る実施例のレンズ構成と具体的な数値データについて説明する。なお、以下の説明ではレンズ構成を物体側から像側の順番で記載する。
【0069】
[面データ]において、面番号は物体側から数えたレンズ面又は開口絞りSの番号、rは各面の曲率半径、dは各面の間隔、ndはd線(波長587.56nm)に対する屈折率、vdはd線に対するアッベ数を示している。
【0070】
面番号に付した*(アスタリスク)は、そのレンズ面形状が非球面であることを示している。また、BFはバックフォーカスを表している。
【0071】
面番号に付した(絞り)は、その位置に開口絞りSが位置していることを示している。平面又は開口絞りSに対する曲率半径には∞(無限大)を記入している。
【0072】
[非球面データ]には、[面データ]において*を付したレンズ面の非球面形状を与える各係数値を示している。非球面の形状は、光軸に直行する方向への光軸からの変位をy、非球面と光軸の交点から光軸方向への変位(サグ量)をz、基準球面の曲率半径をr、コーニック係数をK、4、6、8、10、12、14次の非球面係数をそれぞれA4、A6、A8、A10、A12、A14と置くとき、非球面の座標が以下の式で表されるものとする。
【0073】
【0074】
[各種データ]には、ズーム比及び各焦点距離状態における焦点距離等の値を示している。
【0075】
[可変間隔データ]には、各焦点距離状態における、無限遠及び物体距離1mでの可変間隔及びBFの値を示している。
【0076】
[レンズ群データ]には、各レンズ群を構成する最も物体側の面番号及び群全体の合成焦点距離を示している。
【0077】
また、各実施例に対応する収差図において、d、g、Cはそれぞれd線、g線、C線を表しており、△S、△Mはそれぞれサジタル像面、メリジオナル像面を表している。
【0078】
なお、以下の全ての諸元の値において、記載している焦点距離f、曲率半径r、レンズ面間隔d、その他の長さの単位は特記のない限りミリメートル(mm)を使用するが、光学系では比例拡大と比例縮小とにおいても同等の光学性能が得られるので、これに限られるものではない。
【実施例0079】
図1は、本発明の実施例1の大口径比広角ズームレンズの広角端で無限遠合焦時のレンズ構成図である。物体側より順に負の単レンズの第1レンズ群G1、正の単レンズの第2レンズ群G2、開口絞りSを有する負の屈折力の第3レンズ群G3、フォーカスレンズ群G4IFを有し全体として正の屈折力の第4レンズ群G4、正の屈折力の第5レンズ群G5、負の屈折力の第6レンズ群G6で構成される。
【0080】
第1レンズ群G1は、物体側の面が非球面形状で物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズから成る。
【0081】
第2レンズ群G2は、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズから成る。
【0082】
第3レンズ群G3は、物体側の面が非球面形状で物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズ、両凸レンズ、開口絞りS、物体側の面が非球面形状の両凹レンズで構成される。
【0083】
第4レンズ群G4は、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズ、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズと物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズとから成る接合の負レンズであるフォーカス群G4IFから成り、無限遠物体から近距離物体へフォーカシングする際、接合の負レンズであるフォーカス群G4IFが像面方向に移動する。
【0084】
第5レンズ群G5は、両凸レンズから成る。
【0085】
第6レンズ群G6は、物体側の面が非球面形状で物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズから成る。
【0086】
広角端から望遠端への変倍の際に、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との間隔は減少し、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3との間隔は増大し、第3レンズ群G3と第4レンズ群G4との間隔は増大し、第4レンズ群G4と第5レンズ群G5との間隔は増大し、第5レンズ群G5と第6レンズ群G6との間隔は減少する。
【0087】
以下に実施例1に係る大口径比広角ズームレンズの諸元値を示す。
数値実施例1
単位:mm
[面データ]
面番号 r d nd vd
物面 ∞ (d0)
1* 395.0478 1.5000 1.55032 75.49
2 30.3243 (d2)
3 30.9408 4.9510 2.00100 29.13
4 247.1861 (d4)
5* 90.6752 1.5000 2.00069 25.46
6 35.7621 2.0252
7 78.2460 3.5949 1.43700 95.10
8 -36.1961 1.5000
9(絞り) ∞ 3.4162
10* -40.4325 0.8000 1.95906 17.47
11 133.0729 (d11)
12 -986.0801 5.5865 1.87071 40.73
13 -26.7067 (d13)
14 128.8485 1.6617 1.95906 17.47
15 185.7796 0.8000 1.43700 95.10
16 29.5295 (d16)
17 102.9615 6.6046 1.49700 81.60
18 -36.2114 (d18)
19* -20.3642 0.8000 1.45860 90.19
20 -78.0000 13.0000
像面 ∞
[非球面データ]
1面 5面
K 0.00000 0.00000
A4 1.90533E-06 -9.20299E-06
A6 2.13641E-09 -9.02662E-09
A8 -1.26216E-11 5.66328E-11
A10 2.34545E-14 -1.28492E-13
A12 -1.87845E-17 0.00000E+00
A14 5.31133E-21 0.00000E+00
10面 19面
K 0.00000 0.00000
A4 -1.12082E-05 1.97608E-05
A6 -2.76338E-08 2.66668E-08
A8 3.75594E-10 -4.52780E-11
A10 -5.23832E-12 2.37844E-13
A12 1.91851E-14 0.00000E+00
A14 0.00000E+00 0.00000E+00
[各種データ]
広角 中間 望遠
焦点距離 28.80 45.69 67.00
Fナンバー 2.89 2.89 2.89
全画角2ω 76.24 52.35 37.54
像高Y 21.63 21.63 21.63
レンズ全長 117.50 107.07 114.90
[可変間隔データ]
広角 中間 望遠
d0 ∞ ∞ ∞
d2 44.7403 19.4526 5.1490
d4 3.0000 4.1546 6.5152
d11 3.7819 6.3605 8.7091
d13 1.5000 1.5000 1.5000
d16 5.3472 7.3815 18.7379
d18 11.3907 8.6682 6.5479
BF 13.0000 24.8137 32.9999
広角 中間 望遠
d0 882.5000 892.9289 885.1009
d2 44.7403 19.4526 5.1490
d4 3.0000 4.1546 6.5152
d11 3.7819 6.3605 8.7091
d13 3.0499 4.2143 5.6041
d16 3.7973 4.6671 14.6338
d18 11.3907 8.6682 6.5479
BF 13.0000 24.8138 32.9999
[レンズ群データ]
群 始面 焦点距離
G1 1 -59.77
G2 3 34.93
G3 5 -32.63
G4 12 43.52
G5 17 54.77
G6 19 -60.36
G4IF 14 -99.84
第3レンズ群G3は、物体側の面が非球面形状で物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズ、両凸レンズ、開口絞りS、両凸レンズと両凹レンズとから成る接合の負レンズで構成される。
第4レンズ群G4は、両凸レンズ、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズと物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズとから成る接合の負レンズであるフォーカス群G4IFから成り、無限遠物体から近距離物体へフォーカシングする際、接合の負レンズであるフォーカス群G4IFが像面方向に移動する。
広角端から望遠端への変倍の際に、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との間隔は減少し、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3との間隔は増大し、第3レンズ群G3と第4レンズ群G4との間隔は増大し、第4レンズ群G4と第5レンズ群G5との間隔は増大し、第5レンズ群G5と第6レンズ群G6との間隔は減少する。