(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】P2023181862
(43)【公開日】2023-12-25
(54)【発明の名称】ズームレンズ及び撮像装置
(51)【国際特許分類】
G02B 15/20 20060101AFI20231218BHJP
G02B 13/18 20060101ALN20231218BHJP
【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 2022095228
(22)【出願日】2022-06-13
(71)【出願人】
【識別番号】000133227
【氏名又は名称】株式会社タムロン
(72)【発明者】
【氏名】岡田 圭介
【テーマコード(参考)】
2H087
【Fターム(参考)】
2H087KA01
2H087MA16
2H087MA17
2H087PA13
2H087PA14
2H087PA15
2H087PA16
2H087PA19
2H087PB15
2H087PB16
2H087PB19
2H087PB20
2H087QA02
2H087QA05
2H087QA06
2H087QA07
2H087QA17
2H087QA22
2H087QA25
2H087QA26
2H087QA37
2H087QA38
2H087QA39
2H087QA41
2H087QA42
2H087QA45
2H087QA46
2H087RA04
2H087RA05
2H087RA12
2H087RA13
2H087RA36
2H087RA42
2H087RA43
2H087RA44
2H087SA57
2H087SA62
2H087SA63
2H087SA64
2H087SA65
2H087SA66
2H087SB04
2H087SB05
2H087SB12
2H087SB14
2H087SB15
2H087SB16
2H087SB22
2H087SB24
2H087SB34
2H087SB42
2H087SB43
2H087SB44
(57)【要約】
【課題】 小型かつ光学性能の良好なズームレンズを提供する。
【解決手段】 物体側から像側へ順に、負の屈折力を有する第1レンズ群と、後続群とを有し、前記後続群は、物体側から像側へ順に、少なくとも1つ以上のレンズ群を含み全体で正の屈折力を有するGp1群と、少なくとも1つ以上のレンズ群を含み全体で負の屈折力を有するGn1群と、少なくとも1つ以上のレンズ群を含み全体で正の屈折力を有するGp2群とを有し、開口絞りは、前記Gp2群より物体側に配置し、合焦に際し、前記Gp2群より像側のレンズ群が、前記Gp2群より像側のレンズ群が光軸上を移動し、変倍に際し、前記Gp1群と前記Gp2群の少なくとも一部が、同一の軌跡で光軸上を移動するズームレンズ。
【選択図】
図1
【特許請求の範囲】
【請求項1】
物体側から像側へ順に、負の屈折力を有する第1レンズ群と、後続群とを有し、
前記後続群は、物体側から像側へ順に、1つ以上のレンズ群を含み全体で正の屈折力を有するGp1群と、1つ以上のレンズ群を含み全体で負の屈折力を有するGn1群と、1つ以上のレンズ群を含み全体で正の屈折力を有するGp2群と、1つ以上のレンズ群とを有し、
前記Gp2群より物体側に開口絞りを有し、
合焦に際し、前記Gp2群より像側のレンズ群が光軸上を移動し、
変倍に際し、隣り合うレンズ群の間隔が変化し、前記Gp1群の少なくとも一部と前記Gp2群の少なくとも一部が、同一の軌跡で光軸上を移動するズームレンズ。
【請求項2】
前記Gp2群の像側に、1つ以上のレンズ群を含み全体で負の屈折力を有するGn2群を配置し、以下の式を満たす請求項1に記載のズームレンズ。
0.40 < fn1/fn2 < 3.55・・・(1)
但し、
fn1:望遠端の無限遠合焦時における前記Gn1群の焦点距離
fn2:望遠端の無限遠合焦時における前記Gn2群の焦点距離
【請求項3】
以下の式を満たす請求項1に記載のズームレンズ。
0.50 < (m1-mp1)/fw < 2.30・・・(2)
但し、
m1:広角端から望遠端への変倍時における前記第1レンズ群の移動量
mp1:広角端から望遠端への変倍時における前記Gp1群の移動量
fw:広角端の無限遠合焦時における当該ズームレンズの焦点距離
【請求項4】
以下の式を満たす請求項1に記載のズームレンズ。
1.00 < Lw/fw < 9.00・・・(3)
但し、
Lw:広角端の無限遠合焦時における当該ズームレンズの光学全長
fw:広角端の無限遠合焦時における当該ズームレンズの焦点距離
【請求項5】
以下の式を満たす請求項1に記載のズームレンズ。
0.10 < fp1/fp2 < 10.00・・・(4)
但し、
fp1:望遠端の無限遠合焦時における前記Gp1群の焦点距離
fp2:望遠端の無限遠合焦時における前記Gp2群の焦点距離
【請求項6】
以下の式を満たす請求項1に記載のズームレンズ。
-5.00 < f1/fp2 < -0.10・・・(5)
但し、
f1:前記第1レンズ群の焦点距離
fp2:望遠端の無限遠合焦時における前記Gp2群の焦点距離
【請求項7】
以下の式を満たす請求項1に記載のズームレンズ。
1.00 < fp1/fw < 10.00・・・(6)
但し、
fp1:望遠端の無限遠合焦時における前記Gp1群の焦点距離
fw:広角端の無限遠合焦時における当該ズームレンズの焦点距離
【請求項8】
以下の式を満たす請求項1に記載のズームレンズ。
0.50 < fp2/fw < 8.00・・・(7)
但し、
fp2:望遠端の無限遠合焦時における前記Gp2群の焦点距離
fw:広角端の無限遠合焦時における当該ズームレンズの焦点距離
【請求項9】
前記Gn1群の像側に、1つ以上のレンズ群を含み全体で負の屈折力を有するGn2群を配置し、以下の式を満たす請求項1に記載のズームレンズ。
-8.00 < fn2/fw < -1.00・・・(8)
但し、
fn2:望遠端の無限遠合焦時における前記Gn2群の焦点距離
fw:広角端の無限遠合焦時における当該ズームレンズの焦点距離
【請求項10】
以下の式を満たす請求項1に記載のズームレンズ。
1.00 <|βp1t/βp1w|< 20.00・・・(9)
但し、
βp1t:望遠端の無限遠合焦時における前記Gp1群の横倍率
βp1w:広角端の無限遠合焦時における前記Gp1群の横倍率
【請求項11】
以下の式を満たす請求項1に記載のズームレンズ。
1.00 <|βp2t/βp2w|< 15.00・・・(10)
但し、
βp2t:望遠端の無限遠合焦時における前記Gp2群の横倍率
βp2w:広角端の無限遠合焦時における前記Gp2群の横倍率
【請求項12】
前記Gn1群の像側に、1つ以上のレンズ群を含み全体で負の屈折力を有するGn2群を配置し、以下の式を満たす請求項1に記載のズームレンズ。
1.00 <|βn2t/βn2w|< 10.00・・・(11)
但し、
βn2t:望遠端の無限遠合焦時における前記Gn2群の横倍率
βn2w:広角端の無限遠合焦時における前記Gn2群の横倍率
【請求項13】
前記後続群の最も像側に、1つ以上のレンズ群を含むGL群を配置し、以下の式を満たす請求項1に記載のズームレンズ。
0.50 <|βLt/βLw|< 10.00・・・(12)
但し、
βLt:望遠端の無限遠合焦時における前記GL群の横倍率
βLw:広角端の無限遠合焦時における前記GL群の横倍率
【請求項14】
前記後続群の最も像側に、1つ以上のレンズ群を含むGL群を配置し、前記GL群は最も物体側に正の屈折力を有するレンズGLpを有する請求項1に記載のズームレンズ。
【請求項15】
以下の式を満たす請求項14に記載のズームレンズ。
1.85 < ndLp < 2.20・・・(13)
但し、
ndLp:前記レンズGLpのd線における屈折率
【請求項16】
前記後続群の最も像側に、1つ以上のレンズ群を含むGL群を配置し、少なくとも1つ以上の負レンズGLnを有し、以下の式を満たす請求項1に記載のズームレンズ。
1.75 < ndLnave < 2.20・・・(14)
但し、
ndLnave:前記GL群に含まれる負レンズGLnのd線における屈折率の平均値
【請求項17】
前記Gp2群の像側に、1つ以上のレンズ群を含み全体で負の屈折力を有するGn2群を配置し、前記Gn2群は合焦群である請求項1に記載のズームレンズ。
【請求項18】
前記Gp2群の像側に、1つ以上のレンズ群を含み全体で負の屈折力を有するGn2群を配置し、以下の式を満たす請求項1に記載のズームレンズ。
-15.00 < (1-βn2t2)×βn2rt2 < -1.10・・・(15)
但し、
βn2t:望遠端の無限遠合焦時における前記Gn2群の横倍率
βn2rt:望遠端の無限遠合焦時における前記Gn2群より像側のすべての群の合成横倍率
【請求項19】
前記Gp2群の像側に、負の屈折力を有するGn2群を配置し、前記Gp1群、前記Gn1群、前記Gp2群、及び前記Gn2群は、それぞれ1つのレンズ群で構成される請求項1に記載のズームレンズ。
【請求項20】
請求項1から19のいずれか一項に記載のズームレンズと、当該ズームレンズの像側に設けられた、当該ズームレンズによって形成された光学像を電気的信号に変換する撮像素子と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】
本件発明は、ズームレンズ及び撮像装置に関する。
【背景技術】
【0002】
デジタルカメラやビデオカメラ等の固体撮像素子を用いた撮像装置において、固体撮像素子は近年高画素化が進んでいることにより、レンズ系は以前に比べ更なる高性能化が求められている。また、カメラの小型化に伴い、ズームレンズにも小型化の要求が高まっている。
【0003】
このような状況下、例えば、特許文献1、2には、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2014-149483号公報
【特許文献2】特開2020-101750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は、いわゆるミラーレスカメラ用の標準大口径ズームレンズであり、変倍時の第1レンズ群と第2レンズ群の移動量が大きいため、光学全長が長く、変倍時の移動に伴う軸上光束の変化が大きいため、レンズ径も大きくなっており、製品の小型化を求める要求には応えられていない。
【0006】
特許文献2は、いわゆるミラーレスカメラ用の広角ズームレンズに関する発明である。このズームレンズは、絞り前後の群の横倍率の設定が適切ではなく、レンズと絞りの径小化が十分ではなく、小型化が不十分である。
【0007】
そこで、本件発明の課題は、小型かつ光学性能の良好なズームレンズ及び撮像装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0008】
物体側から像側へ順に、負の屈折力を有する第1レンズ群と、後続群とを有し、
前記後続群は、物体側から像側へ順に、1つ以上のレンズ群を含み全体で正の屈折力を有するGp1群と、1つ以上のレンズ群を含み全体で負の屈折力を有するGn1群と、1つ以上のレンズ群を含み全体で正の屈折力を有するGp2群と、1つ以上のレンズ群とを有し、
前記Gp2群より物体側に開口絞りを有し、
合焦に際し、前記Gp2群より像側のレンズ群が光軸上を移動し、
変倍に際し、隣り合うレンズ群の間隔が変化し、前記Gp1群の少なくとも一部と前記Gp2群の少なくとも一部が、同一の軌跡で光軸上を移動するズームレンズ。
【0009】
また、上記課題を解決するために本件発明に係る撮像装置は、上記ズームレンズと、当該ズームレンズによって形成された光学像を電気的信号に変換にする撮像素子とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【0010】
本件発明によれば、近年の高画素な撮像素子での撮影にも耐えうる小型かつ光学性能の良好なズームレンズを提供することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【
図1】実施例1のズームレンズのレンズ構成例を示す断面図である。
【
図2】実施例1のズームレンズの無限遠合焦時の球面収差図、非点収差図及び歪曲収差図である。
【
図3】実施例2のズームレンズのレンズ構成例を示す断面図である。
【
図4】実施例2のズームレンズの無限遠合焦時の球面収差図、非点収差図及び歪曲収差図である。
【
図5】実施例3のズームレンズのレンズ構成例を示す断面図である。
【
図6】実施例3のズームレンズの無限遠合焦時の球面収差図、非点収差図及び歪曲収差図である。
【
図7】実施例4のズームレンズのレンズ構成例を示す断面図である。
【
図8】実施例4のズームレンズの無限遠合焦時の球面収差図、非点収差図及び歪曲収差図である。
【
図9】実施例5のズームレンズのレンズ構成例を示す断面図である。
【
図10】実施例5のズームレンズの無限遠合焦時の球面収差図、非点収差図及び歪曲収差図である。
【
図11】本件発明の実施例6のズームレンズのレンズ構成例を示す断面図である。
【
図12】実施例6のズームレンズの無限遠合焦時の球面収差図、非点収差図及び歪曲収差図である。
【
図13】本件発明の実施例7のズームレンズのレンズ構成例を示す断面図である。
【
図14】実施例7のズームレンズの無限遠合焦時の球面収差図、非点収差図及び歪曲収差図である。
【
図15】本発明の一実施形態に係る撮像装置の構成の一例を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下、本件発明に係るズームレンズ及び撮像装置の実施の形態を説明する。但し、以下に説明するズームレンズ及び撮像装置は、本件発明に係るズームレンズ及び撮像装置の一態様であって、本件発明に係るズームレンズ及び撮像装置は以下の態様に限定されるものではない。
【0013】
1.ズームレンズ
1-1.光学構成
本件発明に係るズームレンズは物体側から像側へ順に、負の屈折力を有する第1レンズ群と、後続群とを有し、後続群は、望遠端の際に、物体側から像側へ順に、1つ以上のレンズ群を含み全体で正の屈折力を有するGp1群と、1つ以上のレンズ群を含み全体で負の屈折力を有するGn1群と、1つ以上のレンズ群を含み全体で正の屈折力を有するGp2群とを有し構成される。この構成によって、比較的倍率が高いズームレンズとすることが容易となる。また、Gp2群の像側に、Gn2群を有することが好ましい。また、ズームレンズの最も像側に、GL群を有することが好ましい。
【0014】
(1)第1レンズ群
第1レンズ群は、負の屈折力を有するレンズ群である限り、その具体的な構成は特に限定されるものではない。第1レンズ群は、小型化をする上で、4枚以下のレンズで構成することが好ましい。また、第1レンズ群は、物体側から像側へ順に、2枚又は3枚の負レンズと1枚の正レンズから構成されることが好ましく、特に負メニスカスレンズと、負メニスカスレンズと、負レンズと、正レンズで構成されることが好ましい。また、第1レンズ群は、物体側から像側へ順に、負メニスカスレンズと、負メニスカスレンズと、正レンズで構成されることが好ましい。
【0015】
「レンズ群」は、1枚以上のレンズを有する。「レンズ群」とは、広角端及び望遠端間の変倍時に隣り合うレンズ群同士の間隔が変化する1枚のレンズ又は2枚以上のレンズの集合である。レンズ群が複数のレンズを有する場合では、複数のレンズは、広角端及び望遠端間の変倍時に相対的な位置関係を維持する。レンズ群は、光軸上を移動可能に構成されていてもよいし、固定されていてもよい。なお、本願において、Gp1群、Gn1群、Gp2群、Gn2群、GL群は1以上のレンズ群を含むまとまりの名称を意味し、各群同士の間隔は、変倍及び合焦の少なくとも一方において変化する。
【0016】
(2)Gp1群
Gp1群は、少なくとも1つ以上のレンズ群を含み全体で正の屈折力を有する限り、その具体的な構成は特に限定されるものではない。Gp1群は、2つのレンズ群又は1つのレンズ群で構成されることが好ましい。Gp1群は、収差を補正する上で、最も物体側に正レンズを有することが好ましい。Gp1群は、最も物体側に配置された正レンズの像側に両凹レンズを有することが好ましい。
【0017】
(3)Gn1群
Gn1群は、Gp1群の像側に配置され少なくとも1つ以上のレンズ群を含み全体で負の屈折力を有する限り、その具体的な構成は特に限定されるものではない。Gn1群は、2つのレンズ群で構成されてもよいが、1つのレンズ群で構成されることが好ましい。色収差を補正する上で、正レンズと負レンズを有すことが好ましい。また、収差を補正する上で、Gn1群の最も像側に物体側面が凸形状の負メニスカスレンズを有することが好ましい。
【0018】
(4)Gp2群
Gp2群は、Gn1群の像側に配置され少なくとも1つ以上のレンズ群を含み全体で正の屈折力を有する限り、その具体的な構成は特に限定されるものではない。Gp2群は、2つのレンズ群で構成されてもよいが、1つのレンズ群で構成されることが好ましい。色収差を補正する上で、正レンズと負レンズを有すことが好ましい。
【0019】
(5)Gn2群
Gn2群は、Gp2群の像側に配置され少なくとも1つ以上のレンズ群を含み全体で負の屈折力を有する限り、その具体的な構成は特に限定されるものではない。Gn2群は、2つのレンズ群で構成されてもよいが、1つのレンズ群で構成されることが好ましい。
【0020】
(6)GL群
GL群は、ズームレンズの最も像側に配置され、少なくとも1つ以上のレンズ群を含む限り、その具体的な構成は特に限定されるものではない。GL群は、2つのレンズ群で構成されてもよいが、1つのレンズ群で構成されることが好ましい。GL群の最も物体側に、正レンズGLpを配置することがより好ましい。この構成により、GL群を通過するマージナル光線の高さを低くすることができ、変倍時及び合焦時の像面湾曲変動を抑制することができる。また、GL群は、少なくとも1つ以上の負レンズGLnを有することが好ましい。
【0021】
(7)開口絞り
開口絞りは、Gp2群より物体側に配置することで、Gp1群の集束作用により、開口径を小さくすることができ、製品の小型化に効果がある。さらに、開口絞りに隣接してGn1群を配置することで、Gp1群で発生するアンダーの球面収差をGn1群のオーバーの球面収差で補正することができ、大口径化を容易にするため望ましい。
【0022】
1-2.動作
(1)変倍
広角端から望遠端への変倍は、隣り合うレンズ群の間隔を変えることで行う。変倍に際し、Gp1群の少なくとも一部とGp2群の少なくとも一部が、同一の軌跡で光軸上を移動することが好ましい。Gp1群の少なくとも一部は、Gp1群に含まれる少なくとも1つ以上のレンズ群である。Gp2群の少なくとも一部は、Gp2群に含まれる少なくとも1つ以上のレンズ群である。独立で移動する場合に比べ、メカ構成を簡素化することができ、鏡筒径の小型化を容易にする。さらに、同一の軌跡のレンズ群の相対偏心を抑制し、組立時の性能の劣化を防ぐことができる。
【0023】
(2)合焦
当該ズームレンズは、前記Gp2群より像側のレンズ群が、光軸上を移動することで合焦する。この構成によって、Gp2群の集束作用により合焦群を通過する光束径を小さくでき、製品の小型化に効果がある。また、当該ズームレンズは、Gn2群を合焦群とすることで、小型かつ合焦時の性能変動を小さくすることができる。
【0024】
1-3.式
当該ズームレンズは、上述した構成を採用すると共に、次に説明する式を少なくとも1つ以上満足することが望ましい。
【0025】
1-3-1.式(1)
0.40 < fn1/fn2 < 3.55・・・(1)
但し、
fn1:望遠端の無限遠合焦時におけるGn1群の焦点距離
fn2:望遠端の無限遠合焦時におけるGn2群の焦点距離
【0026】
式(1)は、Gn1群とGn2群の焦点距離の比を規定する。式(1)の規定する範囲を満たすことにより、ズームレンズを小型化し、変倍全域において良好な光学性能を得ることができる。
【0027】
式(1)の下限値を下回ると、Gn1群の屈折力が適正値より強い、もしくはGn2群の屈折力が適正値より弱い、もしくはその両方を示し、Gn1群で発生するオーバーの球面収差が過剰になり、全系での収差補正が困難になり望ましくない。一方、式(1)の上限値を超えると、Gn1群の屈折力が適正値より弱い、もしくはGn2群の屈折力が適正値より強い、もしくはその両方を示し、Gn2群で発生するオーバーの球面収差が過剰になり、全系での収差補正が困難となり望ましくない。
【0028】
上記効果を得るため、式(1)の下限値は、0.50、0.70、1.00、1.30、1.50、1.70のいずれかであることが好ましい。また、式(1)の上限値は、3.30、3.00、2.80、2.60のいずれかであることが好ましい。
【0029】
1-3-2.式(2)
0.50 < (m1-mp1)/fw < 2.30・・・(2)
但し、
m1:広角端から望遠端への変倍時における第1レンズ群の移動量
mp1:広角端から望遠端への変倍時におけるGp1群の移動量
fw:広角端の無限遠合焦時における当該ズームレンズの焦点距離
【0030】
式(2)は、変倍時の第1レンズ群とGp1群の移動量の差と広角端の無限遠合焦時における当該ズームレンズの焦点距離との比を規定する。また、移動量は、物体側から像側へ移動方向を正とする。Gp1群が複数の可動群で構成される場合、最も移動量の大きいレンズ群の移動量をmp1と規定する。式(2)の規定する範囲を満たすことにより、変倍時の第1レンズ群とGp1群の移動量を適正な範囲に収め、ズームレンズを小型化し、変倍全域において良好な光学性能を得ることができる。
【0031】
式(2)の下限値を下回ると、変倍時の第1レンズ群とGp1群の移動量が適正値より小さいことを示し、所望の変倍比を得ようとした場合、他の群の変倍負担が大きくなり、製品の小型化と全系での収差補正の両立が困難となり望ましくない。一方、式(2)の上限値を超えると、変倍時の第1レンズ群とGp1群の移動量が適正値より大きいことを示し、所望の変倍比を得ようとした場合、製品の小型化が困難となり望ましくない。
【0032】
上記効果を得るため、式(2)の下限値は、0.60、0.70のいずれかであることが好ましい。また、式(2)の上限値は、2.20、2.10、2.00のいずれかであることが好ましい。
【0033】
1-3-3.式(3)
1.00 < Lw/fw < 9.00・・・(3)
但し、
Lw:広角端の無限遠合焦時における当該ズームレンズの光学全長
fw:広角端の無限遠合焦時における当該ズームレンズの焦点距離
【0034】
式(3)は、広角端の無限遠合焦時における当該ズームレンズの光学全長と焦点距離との比を規定する。光学全長とは、ズームレンズの最も物体側面の光軸中心から像面までの距離を示し、カバーガラスやカットフィルターを含めた値である。式(3)の規定する範囲を満たすことにより、ズームレンズを小型化し、変倍全域において良好な光学性能を得ることができる。
【0035】
式(3)の下限値を下回ると、広角端の無限遠合焦時における光学全長が適正値より小さいことを示し、各群の屈折力を適正値より強める必要があり、各群で発生する収差が適正値より大きくなり、変倍全域において良好な光学性能を得ることが困難になるため望ましくない。一方、式(3)の上限値を超えると、広角端の無限遠合焦時における光学全長が適正値より大きいことを示し、製品の小型化が困難となり望ましくない。
【0036】
上記効果を得るため、式(3)の下限値は、3.00、4.00、5.00、5.20、5.50、6.00、6.50のいずれかであることが好ましい。また、式(3)の上限値は、8.80、8.60、8.40、8.20、8.00、7.80のいずれかであることが好ましい。
【0037】
1-3-4.式(4)
0.10 < fp1/fp2 < 10.00・・・(4)
但し、
fp1:望遠端の無限遠合焦時におけるGp1群の焦点距離
fp2:望遠端の無限遠合焦時におけるGp2群の焦点距離
【0038】
式(4)は、Gp1群とGp2群の焦点距離の比を規定する。式(4)の規定する範囲を満たすことにより、ズームレンズの小型化を達成することが出来る。
【0039】
式(4)の下限値を下回ると、Gp1群の屈折力が適正値より強い、もしくはGp2群の屈折力が適正値より弱い、もしくはその両方を示し、Gp1群で発生するアンダーの球面収差が過剰になり、全系での収差補正が困難になり望ましくない。一方、式(4)の上限値を超えると、Gp1群の屈折力が適正値より弱い、もしくはGp2群の屈折力が適正値より強い、もしくはその両方を示し、Gp1群の像側のレンズ群の径小化が困難になり、Gp2群で発生するアンダーの球面収差及び像面湾曲が過剰になり、全系での収差補正が困難になり望ましくない。
【0040】
上記効果を得るため、式(4)の下限値は、0.50、0.75、1.00、1.25、1.50、1.75、2.00のいずれかであることが好ましい。また、式(4)の上限値は、8.00、6.00、5.00、4.00、3.50、3.00、2.70のいずれかであることが好ましい。
【0041】
1-3-5.式(5)
-5.00 < f1/fp2 < -0.10・・・(5)
但し、
f1:第1レンズ群の焦点距離
fp2:望遠端の無限遠合焦時におけるGp2群の焦点距離
【0042】
式(5)は、第1レンズ群とGp2群の焦点距離の比を規定する。式(5)の規定する範囲を満たすことにより、Gp2群の像側のレンズ群の径小化を可能とし、ズームレンズの小型化を達成することが出来る。
【0043】
式(5)の下限値を下回ると、第1レンズ群の屈折力が適正値より弱い、もしくはGp2群の屈折力が適正値より強い、もしくはその両方を示し、第1レンズ群の径大化、もしくはGp2群で発生するアンダーの球面収差及び像面湾曲が過剰になり、製品の小型化と全系での収差補正の両立が困難になり望ましくない。一方、式(5)の上限値を超えると、第1レンズ群の屈折力が適正値より強い、もしくはGp2群の屈折力が適正値より弱い、もしくはその両方を示し、開口絞りやGp2群より像側のレンズ群の径大化を招き、製品の小型化が困難になり望ましくない。
【0044】
上記効果を得るため、式(5)の下限値は、-4.00、-3.50、-3.00、-2.75、-2.50、-2.30、-2.20のいずれかであることが好ましい。また、式(5)の上限値は、-0.50、-0.70、-0.90、-1.10のいずれかであることが好ましい。
【0045】
1-3-6.式(6)
1.00 < fp1/fw < 10.00・・・(6)
但し、
fp1:望遠端の無限遠合焦時におけるGp1群の焦点距離
fw:広角端の無限遠合焦時における当該ズームレンズの焦点距離
【0046】
式(6)は、Gp1群の焦点距離と広角端の無限遠合焦時における当該ズームレンズの焦点距離の比を規定する。式(6)の規定する範囲を満たすことにより、Gp1群の像側のレンズ群の径小化を可能とし、ズームレンズの小型化を達成することが出来る。
【0047】
式(6)の下限値を下回ると、Gp1群の屈折力が適正値より強いことを示し、Gp1群で発生するアンダーの球面収差が過剰になり、全系での収差補正の両立が困難になり望ましくない。一方、式(6)の上限値を超えると、Gp1群の屈折力が適正値より弱いことを示し、Gp1群より像側のレンズ群の径大化を招き、製品の小型化が困難になり望ましくない。
【0048】
上記効果を得るため、式(6)の下限値は、1.25、1.50、1.70、1.90、2.00のいずれかであることが好ましい。また、式(6)の上限値は、8.00、6.00、5.00、4.00、3.50、3.00のいずれかであることが好ましい。
【0049】
1-3-7.式(7)
0.50 < fp2/fw < 8.00・・・(7)
但し、
fp2:望遠端の無限遠合焦時におけるGp2群の焦点距離
fw:広角端の無限遠合焦時における当該ズームレンズの焦点距離
【0050】
式(7)は、Gp2群の焦点距離と広角端の無限遠合焦時における当該ズームレンズの焦点距離の比を規定する。式(7)の規定する範囲を満たすことにより、Gp2群の像側のレンズ群の径小化を可能とし、ズームレンズの小型化を達成することが出来る。
【0051】
式(7)の下限値を下回ると、Gp2群の屈折力が適正値より強いことを示し、Gp2群で発生するアンダーの球面収差と像面湾曲が過剰になり、全系での収差補正の両立が困難になり望ましくない。一方、式(7)の上限値を超えると、Gp2群の屈折力が適正値より弱いことを示し、Gp2群より像側のレンズ群の径大化を招き、製品の小型化が困難になり望ましくない。
【0052】
上記効果を得るため、式(7)の下限値は、0.60、0.70、0.90のいずれかであることが好ましい。また、式(7)の上限値は、5.00、4.00、3.00、2.00、1.70、1.50、1.30のいずれかであることが好ましい。
【0053】
1-3-8.式(8)
-8.00 < fn2/fw < -1.00・・・(8)
但し、
fn2:望遠端の無限遠合焦時におけるGn2群の焦点距離
fw:広角端の無限遠合焦時における当該ズームレンズの焦点距離
【0054】
式(8)は、Gn2群の焦点距離と広角端の無限遠合焦時における当該ズームレンズの焦点距離の比を規定する。式(8)の規定する範囲を満たすことにより、Gn2群の像側のレンズ群の径小化を可能とし、ズームレンズの小型化を達成することが出来る。
【0055】
式(8)の下限値を下回ると、Gn2群の屈折力が適正値より弱いことを示し、Gn2群より像側の群の径小化が困難になり、製品の小型化が困難になり望ましくない。一方、式(8)の上限値を超えると、Gn2群の屈折力が適正値より強いことを示し、Gn2群で発生するオーバーの像面湾曲と糸巻きの歪曲収差が過剰になり、全系での収差補正が困難になるため望ましくない。
【0056】
上記効果を得るため、式(8)の上限値は、-1.10、-1.20のいずれかであることが好ましい。また、式(8)の下限値は、-6.00、-4.00、-3.50、-3.00、-2.50、-2.30、-2.10のいずれかであることが好ましい。
【0057】
1-3-9.式(9)
1.00 <|βp1t/βp1w|< 20.00・・・(9)
但し、
βp1t:望遠端の無限遠合焦時におけるGp1群の横倍率
βp1w:広角端の無限遠合焦時におけるGp1群の横倍率
【0058】
式(9)は、広角端から望遠端に変倍した時のGp1群の変倍比を規定する。式(9)の規定する範囲を満たすことにより、Gp1群の変倍比を適正化し、製品の小型化と所望の変倍比を実現することができる。
【0059】
式(9)の下限値を下回ると、Gp1群の変倍比は減倍になり、他のレンズ群の移動量が適正値より大きくなり、製品の小型化が困難になるため望ましくない。一方、式(9)の上限値を超えると、Gp1群の変倍比は適正値より大きくなり、Gp1群の移動量が適正値より大きくなり、製品の小型化が困難になるため望ましくない。
【0060】
上記効果を得るため、式(9)の下限値は、1.20、1.40、1.60のいずれかであることが好ましい。また、式(9)の上限値は、15.00、10.00、8.00、7.00、6.50のいずれかであることが好ましい。
【0061】
1-3-10.式(10)
1.00 <|βp2t/βp2w|< 15.00・・・(10)
但し、
βp2t:望遠端の無限遠合焦時におけるGp2群の横倍率
βp2w:広角端の無限遠合焦時におけるGp2群の横倍率
【0062】
式(10)は、広角端から望遠端に変倍した時のGp2群の変倍比を規定する。式(10)の規定する範囲を満たすことにより、Gp2群の変倍比を適正化し、製品の小型化と所望の変倍比を実現することができる。
【0063】
式(10)の下限値を下回ると、Gp2群の変倍比は減倍になり、他のレンズ群の移動量が適正値より大きくなり、製品の小型化が困難になるため望ましくない。一方、式(10)の上限値を超えると、Gp2群の変倍比は適正値より大きくなり、Gp2群の移動量が適正値より大きくなり、製品の小型化が困難になるため望ましくない。
【0064】
上記効果を得るため、式(10)の下限値は、1.20、1.30のいずれかであることが好ましい。また、式(10)上限値は、12.00、10.00、8.00、7.00、6.00、5.50のいずれかであることが好ましい。
【0065】
1-3-11.式(11)
1.00 <|βn2t/βn2w|< 10.00・・・(11)
但し、
βn2t:望遠端の無限遠合焦時におけるGn2群の横倍率
βn2w:広角端の無限遠合焦時におけるGn2群の横倍率
【0066】
式(11)は、広角端から望遠端に変倍した時のGn2群の変倍比を規定する。式(11)の規定する範囲を満たすことにより、Gn2群の変倍比を適正化し、製品の小型化と所望の変倍比を実現することができる。
【0067】
式(11)の下限値を下回ると、Gn2群の変倍比は減倍になり、他のレンズ群の移動量が適正値より大きくなり、製品の小型化が困難になるため望ましくない。一方、式(11)の上限値を超えると、Gn2群の変倍比は適正値より大きくなり、Gn2群の移動量が適正値より大きくなり、製品の小型化が困難になるため望ましくない。
【0068】
上記効果を得るため、式(11)の上限値は、8.00、6.00、5.00、4.00、3.00、2.00、1.80のいずれかであることが好ましい。
【0069】
1-3-12.式(12)
0.50 <|βLt/βLw|< 10.00・・・(12)
但し、
βLt:望遠端の無限遠合焦時におけるGL群の横倍率
βLw:広角端の無限遠合焦時におけるGL群の横倍率
【0070】
式(12)は、広角端から望遠端に変倍した時のGL群の変倍比を規定する。式(12)の規定する範囲を満たすことにより、GL群の変倍比を適正化し、製品の小型化と所望の変倍比を実現することができる。
【0071】
式(12)の下限値を下回ると、GL群の変倍比は適正値より小さくなり、他のレンズ群の移動量が適正値より大きくなり、製品の小型化が困難になるため望ましくない。一方、式(12)の上限値を超えると、GL群の変倍比は適正値より大きくなり、GL群の移動量が適正値より大きくなり、製品の小型化が困難になるため望ましくない。
【0072】
上記効果を得るため、式(12)の下限値は、0.60、0.70、0.80のいずれかであることが好ましい。また、式(12)の上限値は、8.00、6.00、4.00、3.00、2.00、1.50のいずれかであることが好ましい。
【0073】
1-3-13.式(13)
1.85 < ndLp < 2.20・・・(13)
但し、
ndLp:正レンズGLpのd線における屈折率
【0074】
式(13)は、GL群の最も物体側に配置される正レンズGLpの材料の屈折率を規定する。式(13)の規定する範囲を満たすことにより、式(13)の規定する範囲を満たすことにより、GL群を通過するマージナル光線の高さを低くすることができ、変倍時及び合焦時の像面湾曲変動を抑制することができる。
【0075】
式(13)の下限値を下回ると、正レンズGLpの屈折力が適正値より弱くなり、像面湾曲や歪曲収差が補正不足になり望ましくない。一方、式(13)の上限値を超えると、正レンズGLpの屈折力が適正値より強くなり、像面湾曲や歪曲収差の過補正になり望ましくない。
【0076】
上記効果を得るため、式(13)の下限値は、1.84、1.85、1.86、1.88、1.90、1.92のいずれかであることが好ましい。また、式(13)の上限値は、2.10、2.05、2.00、1.99、1.98、1.96、1.95、1.94のいずれかであることが好ましい。
【0077】
1-3-14.式(14)
1.75 < ndLnave < 2.20・・・(14)
但し、
ndLnave:GL群に含まれる負レンズのd線における屈折率の平均値
【0078】
式(14)は、GL群に含まれる負レンズの材料のd線における屈折率の平均値を規定する。式(14)の規定する範囲を満たすことにより、式(14)の規定する範囲を満たすことにより、GL群を通過するマージナル光線の高さを低くすることができ、変倍時及び合焦時の像面湾曲変動を抑制することができる。
【0079】
式(14)の下限値を下回ると、GL群に含まれる負レンズの屈折力が適正値より弱くなり、像面湾曲や歪曲収差が補正不足になり望ましくない。一方、式(14)の上限値を超えると、GL群に含まれる負レンズの屈折力が適正値より強くなり、像面湾曲や歪曲収差の過補正になり望ましくない。
【0080】
上記効果を得るため、式(14)の下限値は、1.72、1.74、1.76のいずれかであることが好ましい。また、式(14)の上限値は、2.10、2.05、2.00、1.98、1.96、1.94のいずれかであることが好ましい。
【0081】
1-3-15.式(15)
-15.00 < (1-βn2t2)×βn2rt2 < -1.10・・・(15)
但し、
βn2t:望遠端の無限遠合焦時におけるGn2群の横倍率
βn2rt:望遠端の無限遠合焦時におけるGn2群より像側のすべての群の合成横倍率
【0082】
式(15)は、望遠端の無限遠合焦時におけるGn2群のガタ倍率を規定する。式(15)の規定する範囲を満たすことにより、合焦時の移動量が少なく、性能変動が小さい合焦群を構成することができる。
【0083】
式(15)の下限値を下回ると、Gn2群のガタ倍率が適正値より小さくなり、合焦群及びそのGn2群より像側のすべての群の屈折力を適正値より強くしなければならず、合焦時の性能変動を抑制することが困難になるため、好ましくない。一方、式(15)の上限値を超えると、Gn2群のガタ倍率が適正値より大きくなり、合焦時の移動量が大きくなり、製品の小型化が困難になるため、好ましくない。
【0084】
上記効果を得るため、式(15)の下限値は、-12.00、-11.00、-10.00、-9.00、-7.00、-6.00、-5.00のいずれかであることが好ましい。また、式(15)の上限値は、-1.30、-1.50、-1.70、-1.90、-2.00のいずれかであることが好ましい。
【0085】
2.撮像装置
次に、本件発明に係る撮像装置について説明する。本件発明に係る撮像装置は、上記本件発明に係るズームレンズと、当該ズームレンズの像側に設けられた、当該ズームレンズによって形成された光学像を電気的信号に変換する撮像素子とを備えたことを特徴とする。ここで、撮像素子等に特に限定はなく、CCDセンサやCMOSセンサ等の固体撮像素子等も用いることかでき、本件発明に係る撮像装置は、デジタルカメラやビデオカメラ等のこれらの固体撮像素子を用いた撮像装置に好適である。また、当該撮像装置は、レンズが筐体に固定されたレンズ固定式の撮像装置であってもよく、一眼レフカメラやミラーレス一眼カメラ等のレンズ交換式の撮像装置であってもよいのは勿論である。
【0086】
図15は、本実施形態に係る撮像装置の構成の一例を模式的に示す図である。
図15に示されるように、撮像装置1は、カメラ2及びカメラ2に着脱可能なレンズ3を有している。撮像装置1は、撮像装置の一態様である。カメラ2は、撮像素子としてのCCDセンサ21及びカバーガラス22を有している。CCDセンサ21は、カメラ2における、カメラ2に装着されたレンズ3内のズームレンズの光軸が中心軸となる位置に配置されている。カメラ2は、カバーガラス22の代わりに、IRカットフィルター等を有していてもよい。
【0087】
次に、実施例を示して本件発明を具体的に説明する。但し、本件発明は以下の実施例に限定されるものではない。以下に挙げる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、銀塩フィルムカメラ等の撮像装置に用いられる撮影ズームレンズである。また、レンズ断面図(
図1、
図3、
図5、
図7、
図9、
図11、
図13)において、図面に向かって左方が物体側、右方が像側である。なお、第1~第3実施例および第5実施例は本実施形態に対応する実施例であり、第4実施例、第6~第7実施例は参考例である。
【実施例0088】
(1)ズームレンズの構成
図1は、本件発明に係る実施例1のズームレンズの構成を示すレンズ断面図である。当該ズームレンズは、物体側から像側へ順に、負の屈折力を有する第1レンズ群G1と後続群を有し、後続群は、物体側から像側へ順に、全体で正の屈折力を有するGp1群と、全体で負の屈折力を有するGn1群と、全体で正の屈折力を有するGp2群と、全体で負の屈折力を有するGn2群と、全体で正の屈折力を有するGL群とからなる。
【0089】
図1において、ズームレンズ中に示す「S」は開口絞りであり、ズームレンズの像側に示す「I」は像面であり、具体的には、CCDセンサやCMOSセンサなどの固体撮像素子の撮像面、或いは、銀塩フィルムのフィルム面等を示す。なお、これらの図面で示すものは他の実施例においても同様であるため、以下では説明を省略する。
【0090】
広角端から望遠の変倍の際、光軸に沿って、第1レンズ群G1が物体側から像側へ移動し、Gp1群が像側から物体側へ移動し、Gn1群が物体側から像側へ移動し、Gp2群が像側から物体側へ移動し、Gn2群が像側から物体側へ移動し、GL群が像側から物体側へ移動する。また、Gp1群とGp2群が同軌跡で移動する。
【0091】
無限遠物体から近接物体への合焦の際、Gn2群が光軸に沿って移動する。
【0092】
第1レンズ群G1は、物体側から像側へ順に、負メニスカスレンズと、負メニスカスレンズと、両凹レンズと、両凸レンズとから構成されている。
【0093】
Gp1群は、物体側から像側へ順に、両凸レンズと、両凸レンズと両凹レンズが接合された接合レンズとから構成されている。
【0094】
Gn1群は、負メニスカスレンズから構成されている。
【0095】
Gp2群は、物体側から像側へ順に、負メニスカスレンズと両凸レンズが接合された接合レンズと、両凸レンズとから構成されている。
【0096】
Gn2群は、両凹レンズから構成されている。
【0097】
GL群は、物体側から像側へ順に、両凸レンズと、両凹レンズと、負メニスカスレンズとから構成されている。
【0098】
(2)数値実施例
次に、当該ズームレンズの具体的数値を適用した数値実施例1について説明する。
表1に、当該ズームレンズのレンズデータを示す。表1において、面No.は物体側から数えたレンズ面の順番、Rはレンズ面の曲率半径、Dはレンズ面の光軸上の間隔、Ndはd線(波長λ=587.6nm)に対する屈折率、νdはd線(波長λ=587.6nm)に対するアッベ数をそれぞれ示している。また、開口絞りSは、面番号にSを付して示している。さらに、レンズ面が非球面である場合には、面番号に*を示し、曲率半径Rの欄には近軸曲率半径を示している。また、GL群に含まれる正レンズGLp、負レンズGLnを示している。表2に、当該ズームレンズの各焦点距離(F)におけるFナンバー(Fno)、半画角(W)、可変間隔(D(n))を示す。
【0099】
表3に、非球面の形状を次式で表した場合の非球面係数及び円錐定数を示す。非球面は次式で定義されるものとする。但し、cは曲率(1/R)、hは光軸からの高さ、kは円錐係数、A4、A6、A8、A10・・・は各次数の非球面係数を表す。
z=ch2/[1+{1-(1+k)c2h2}1/2]+A4h4+A6h6+A8h8+A10h10・・・
【0100】
なお、これらの数値実施例における事項は他の実施例においても同様であるため、以下では説明を省略する。
【0101】
図2に、当該ズームレンズの無限遠合焦時の縦収差図を示す。それぞれの縦収差図は、左から順に、球面収差、非点収差、歪曲収差を表している。球面収差を示す図において、実線はd線(587.6nm)、破線はg線(435.8nm)を表している。非点収差を示す図において、実線はd線のサジタル方向(S)、破線はd線のメリディオナル方向(T)を表している。なお、これらの収差を表示する順序、並び、各図において実線、波線等が示すものは他の実施例においても同様であるため、以下では説明を省略する。
また、各実施例のレンズ群の焦点距離と式(1)~式(15)の数値を表22に示す。
【0102】
(表1)
面No. R D Nd νd
1 75.315 1.500 1.87070 40.73
2 18.685 4.046
3* 28.684 1.200 1.69350 53.20
4* 15.681 10.357
5 -39.950 0.800 1.59282 68.62
6 106.311 0.200
7 54.017 5.621 1.77047 29.74
8 -60.895 D( 8)
9 31.304 3.538 1.73037 32.23
10 -143.039 7.158
11 68.546 3.181 1.43700 95.10
12 -36.989 0.800 2.00069 25.46
13 438.443 1.095
14S 0.000 D(14)
15 -30.169 0.800 1.91082 35.25
16 -74.267 D(16)
17 17.654 1.000 2.00100 29.13
18 12.807 7.058 1.49700 81.61
19 -41.211 0.200
20* 28.448 4.182 1.59201 67.02
21* -49.212 D(21)
22 -125.116 0.800 1.91082 35.25
23 27.205 D(23)
24 43.396 6.574 1.92286 20.88 GLp
25 -26.648 0.200
26 -48.780 0.800 2.00069 25.46 GLn
27 55.282 3.812
28* -68.449 1.251 1.85135 40.10 GLn
29 1315.390 D(29)
30 0.000 2.500 1.51680 64.20
31 0.000 1.000
【0103】
(表2)
広角端 中間域 望遠端
F 16.483 21.154 27.168
Fno 2.910 2.910 2.910
W 54.102 45.177 37.149
D( 8) 18.750 9.409 1.000
D(14) 1.811 3.620 4.826
D(16) 4.015 2.206 1.000
D(21) 2.001 2.699 3.872
D(23) 3.679 3.976 3.738
D(29) 13.855 17.311 21.540
【0104】
(表3)
面No. K A4 A6 A8 A10
A12
3 -3.51116E+00 3.95184E-05 -1.04764E-07 2.03466E-10 3.86021E-14
-8.90845E-16
4 -2.54287E-01 4.46040E-06 -1.21409E-07 -2.84872E-10 1.81562E-12
-6.56251E-15
20 0.00000E+00 -1.85267E-05 -3.35761E-08 -5.84711E-10 -6.62524E-13
-6.09434E-15
21 0.00000E+00 1.96468E-05 -4.87985E-08 -1.40021E-09 7.26759E-12
-4.33117E-14
28 0.00000E+00 -1.82953E-04 9.32881E-07 -7.67804E-09 3.65908E-11
-1.24204E-13
29 0.00000E+00 -1.40663E-04 9.88945E-07 -5.42555E-09 1.99451E-11
-3.31357E-14
広角端から望遠の変倍の際、光軸に沿って、第1レンズ群G1が物体側から像側へ移動し、Gp1群が像側から物体側へ移動し、Gn1群が物体側から像側へ移動し、Gp2群が像側から物体側へ移動し、Gn2群が像側から物体側へ移動し、GL群が像側から物体側へ移動する。また、Gp1群とGp2群が同軌跡で移動する。
GL群は、物体側から像側へ順に、両凸レンズと、両凹レンズと、両凹レンズとから構成されている。ここで、両凸レンズが正レンズGLpであり、2つの両凹レンズが負レンズGLnである。