(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】P2024120449
(43)【公開日】2024-09-05
(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 20060101AFI20240829BHJP
G02B 13/18 20060101ALI20240829BHJP
G03B 5/00 20210101ALI20240829BHJP
【FI】
G02B15/20
G02B13/18
G03B5/00 J
【審査請求】未請求
【請求項の数】9
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2023027255
(22)【出願日】2023-02-24
(71)【出願人】
【識別番号】000133227
【氏名又は名称】株式会社タムロン
(74)【代理人】
【識別番号】100156867
【弁理士】
【氏名又は名称】上村 欣浩
(74)【代理人】
【識別番号】100143786
【弁理士】
【氏名又は名称】根岸 宏子
(72)【発明者】
【氏名】坂井 隆彦
【テーマコード(参考)】
2H087
2K005
【Fターム(参考)】
2H087KA01
2H087LA01
2H087MA15
2H087NA07
2H087PA13
2H087PA14
2H087PA15
2H087PA16
2H087PB19
2H087PB20
2H087QA02
2H087QA07
2H087QA17
2H087QA21
2H087QA25
2H087QA37
2H087QA42
2H087QA45
2H087RA04
2H087RA05
2H087RA12
2H087RA32
2H087RA44
2H087SA43
2H087SA47
2H087SA49
2H087SA53
2H087SA56
2H087SB04
2H087SB16
2H087SB21
2H087SB27
2H087SB33
2H087SB44
2K005CA23
(57)【要約】
【課題】高い光学性能を有し、且つ、小型で高変倍比のズームレンズ及び撮像装置を提供する。
【解決手段】物体側から順に、正の第1レンズ群G1、負の第2レンズ群G2、正の第3レンズ群G3、負の第4レンズ群G4及び負の第5レンズ群G5から構成され、隣接するレンズ群の光軸上の間隔を変化させることで変倍するズームレンズであって、第3レンズ群G3は少なくとも2枚の正レンズを含み、各正レンズがそれぞれ所定の式を満たすズームレンズとする。また、当該ズームレンズを備えた撮像装置とする。
【選択図】
図1
【特許請求の範囲】
【請求項1】
物体側から順に、正の屈折力を有する第1レンズ群、負の屈折力を有する第2レンズ群、正の屈折力を有する第3レンズ群、負の屈折力を有する第4レンズ群及び負の屈折力を有する第5レンズ群から構成され、隣接するレンズ群の光軸上の間隔を変化させることで変倍するズームレンズであって、
前記第3レンズ群は少なくとも2枚の正レンズを含み、各正レンズがそれぞれ下記式(1)及び下記式(2)を満たすことを特徴とするズームレンズ。
(1) 33.00<νd3< 44.80
(2) 1.510< nd3< 1.900
但し、
νd3:前記第3レンズ群に含まれる正レンズに対するd線に対するアッベ数
nd3:前記第3レンズ群に含まれる正レンズに対するd線に対する屈折率
【請求項2】
前記第3レンズ群は、当該第3レンズ群内において最も広い空気間隔の物体側に配置される物体側部分群と、前記空気間隔の像側に配置される像側部分群とから構成され、
前記像側部分群に含まれる正レンズのうち少なくとも1枚は下記式(3)及び下記式(4)を満たす、請求項1記載のズームレンズ。
(3) 0.565< (ng-nF)/(nF-nC) <0.600
(4) 33.00< νd3B <41.00
但し、
ng :前記像側部分群に含まれる正レンズのg線に対する屈折率
nF :前記像側部分群に含まれる正レンズのF線に対する屈折率
nC :前記像側部分群に含まれる正レンズのC線に対する屈折率
νd3B:前記像側部分群に含まれる正レンズのd線に対するアッベ数
【請求項3】
前記第2レンズ群は前記光軸に対して垂直方向に移動することで像ブレを補正する防振群を有し、下記式(7)を満たす、請求項1に記載のズームレンズ。
(7) 1.75< f2V/f2 < 2.82
但し、
f2V:前記防振群の焦点距離
f2 :前記第2レンズ群の焦点距離
【請求項4】
以下の式を満足する請求項1に記載のズームレンズ。
(8) 2.38< f1/fw < 3.34
但し、
f1:前記第1レンズ群の焦点距離
fw:広角端における当該ズームレンズの焦点距離
【請求項5】
前記第4レンズ群を光軸方向に移動させることで、無限遠から近距離物体に合焦する、請求項1に記載のズームレンズ。
【請求項6】
以下の式を満足する請求項1に記載のズームレンズ。
(9) -1.50< β2t < -0.96
但し、
β2t:望遠端における前記第2レンズ群の横倍率
【請求項7】
以下の式を満足する請求項5に記載のズームレンズ。
(10) -11.01 < (1-β4t2)×β5t2 < -6.89
但し、
β4t:望遠端における前記第4レンズ群の横倍率
β5t:望遠端における前記第5レンズ群の横倍率
【請求項8】
以下の式を満足する請求項1に記載のズームレンズ。
(11) 3.15< β2t/β2w < 4.51
但し、
β2t:望遠端における前記第2レンズ群の横倍率
β2w:広角端における前記第2レンズ群の横倍率
【請求項9】
請求項1から請求項8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】
従来より、デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラ等の固体撮像素子を用いた撮像装置が広く普及している。このような撮像装置として、例えば、デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ、放送用カメラ/フィルム用カメラ、監視カメラ、車載カメラ等種々のものがある。撮像装置に用いる撮像光学系として、被写体に応じて焦点距離を調節可能なズームレンズが広く用いられている。固体撮像素子を構成する受光素子の高集積化に伴い、ズームレンズにおいても一層の高性能化及び小型化が求められている。また、変倍率の高いズームレンズが求められており、望遠端ではより長い焦点距離を実現することが求められる一方、広角端ではより広い画角を実現することが求められている。
【0003】
例えば、特許文献1には、正負正負負の5群ズーム構成を採用し、4.7倍程度の変倍比を実現したズームレンズが提案されている。また、特許文献2には、特許文献1と同様に正負正負負の5群ズーム構成を採用し4.0倍程度の変倍比を実現したズームレンズが提案されている。これらのズームレンズはいずれも比較的簡素なレンズ構成であるためズームレンズを小型に構成することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2020-101838号公報
【特許文献2】特開2020-140218号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、上記ズームレンズの変倍比は5倍以下であり、同様のレンズ構成を維持して全体を小型に構成しつつ、より変倍比が高いズームレンズを実現することが求められる。
すなわち、本発明の課題は、高い光学性能を有し、且つ、小型で高変倍比のズームレンズ及び撮像装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記課題を解決するために本件発明に係るズームレンズは、物体側から順に、正の屈折力を有する第1レンズ群、負の屈折力を有する第2レンズ群、正の屈折力を有する第3レンズ群、負の屈折力を有する第4レンズ群及び負の屈折力を有する第5レンズ群から構成され、隣接するレンズ群の光軸上の間隔を変化させることで変倍するズームレンズであって、前記第3レンズ群は少なくとも2枚の正レンズを含み、各正レンズがそれぞれ下記式(1)及び下記式(2)を満たすことを特徴とする。
(1) 33.00<νd3 < 44.80
(2) 1.510< nd3< 1.900
但し、
νd3:前記第3レンズ群に含まれる正レンズに対するd線のアッベ数
nd3:前記第3レンズ群に含まれる正レンズに対するd線の屈折率
【0007】
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】
【0008】
本件発明によれば、高い光学性能を有し、且つ、小型で高変倍比のズームレンズ及び撮像装置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のズームレンズのレンズ断面図である(但し、上段は広角端におけるレンズ断面図であり、下段は望遠端におけるレンズ断面図である。以下同じ。)。
【
図2】実施例1のズームレンズの広角端における諸収差図である。
【
図3】実施例1のズームレンズの望遠端における諸収差図である。
【
図4】実施例2のズームレンズのレンズ断面図である。
【
図5】実施例2のズームレンズの広角端における諸収差図である。
【
図6】実施例2のズームレンズの望遠端における諸収差図である。
【
図7】実施例3のズームレンズのレンズ断面図である。
【
図8】実施例3のズームレンズの広角端における諸収差図である。
【
図9】実施例3のズームレンズの望遠端における諸収差図である。
【
図10】実施例4のズームレンズのレンズ断面図である。
【
図11】実施例4のズームレンズの広角端における諸収差図である。
【
図12】実施例4のズームレンズの望遠端における諸収差図である。
【
図13】実施例5のズームレンズのレンズ断面図である。
【
図14】実施例5のズームレンズの広角端における諸収差図である。
【
図15】実施例5のズームレンズの望遠端における諸収差図である。
【
図16】実施例6のズームレンズのレンズ断面図である。
【
図17】実施例6のズームレンズの広角端における諸収差図である。
【
図18】実施例6のズームレンズの望遠端における諸収差図である。
【
図19】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】
【0010】
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。
【0011】
1.ズームレンズ
1-1.光学構成
当該ズームレンズは、物体から順に正の屈折力を有する第1レンズ群、負の屈折力を有する第2レンズ群、正の屈折力を有する第3レンズ群、負の屈折力を有する第4レンズ群及び負の屈折力を有する第5レンズ群から構成され、隣接するレンズ群の光軸上の間隔を変化させることで変倍する。但し、本明細書において、レンズ群とは少なくとも1枚のレンズを含み、変倍時に隣合うレンズ群の間隔が変化するものとする。
【0012】
当該ズームレンズは5つのレンズ群から構成されており、レンズ群構成が比較的簡素であるものの、高変倍比を実現しつつ、全ズーム領域で諸収差を良好に補正することができ、高い光学性能を得ることができる。以下、各レンズ群の好ましいレンズ構成について説明する。
但し、本件発明に係るズームレンズは、上記第1レンズ群~第5レンズ群により実質的に構成される。また、各レンズ群を構成するレンズに関し、上述した正の屈折力を有するレンズ、負の屈折力を有するレンズは、実質的な屈折力を有するレンズを意味する。また、上述したレンズの枚数は、実質的な屈折力を有するレンズの枚数を意味する。すなわち、当該ズームレンズは、上記レンズ群、或いは、上記レンズ群を実質的に構成するレンズ以外に、実質的な屈折力を有さないレンズや、光学フィルターや平行平面板等のレンズ以外の光学要素等を含んでいてもよい。
【0013】
(1)第1レンズ群
第1レンズ群は正の屈折力を有する限り、その具体的なレンズ構成は特に限定されるものではない。諸収差を良好に補正し、光学性能の高いズームレンズを実現する上で、負レンズを少なくとも1枚含むことが好ましい。また、当該ズームレンズをコンパクトに構成する上で、第1レンズ群を構成するレンズ枚数は3枚以下であることが好ましい。
【0014】
(2)第2レンズ群
第2レンズ群は負の屈折力を有する限り、その具体的なレンズ構成は特に限定されるものではない。諸収差を良好に補正し、光学性能の高いズームレンズを実現する上で、正レンズを少なくとも1枚含むことが好ましい。また、少ないレンズ群構成で高変倍比を実現する上で、第2レンズ群は2枚以上の負レンズと、1枚以上の正レンズを含むことが好ましい。
【0015】
また、第2レンズ群は、光軸に対して垂直方向に移動することで像ブレ補正する防振群を有することも好ましい。高変倍比を実現し、望遠端における焦点距離が長くなると撮影時における手ぶれ等により生じる像ブレの影響が大きくなる。第2レンズ群はいわゆる前玉や後玉と比較すると小径のレンズにより構成される。そのため、第2レンズ群に防振群を配置することで、防振群を光軸に対して垂直方向に移動させるための駆動機構等を鏡筒内に配置するためのスペースを確保することが容易であり、ズームレンズ全体をコンパクトに構成しつつ、高変倍比化を図ったときも像ブレを良好に補正することができる。
【0016】
第2レンズ群に当該防振群を配置する際、当該防振群は少なくとも1枚の負レンズと、少なくとも1枚の正レンズとを含むことが好ましい。但し、当該ズームレンズを小型に構成する上で、防振群を正レンズ又は負レンズ1枚から構成してもよい。しかしながら、少なくとも1枚の負レンズと少なくとも1枚の正レンズとを含んで構成することで像ブレ補正時の光学性能の劣化を防ぐことができ、像ブレ補正時も高い光学性能を実現することができる。また、防振群において、物体側から負レンズ、正レンズの順でこれらのレンズが配置されることがより好ましい。
【0017】
また、当該防振群は少なくとも1つの接合レンズを含むことも好ましい。このとき接合レンズは少なくとも1枚の負レンズと、少なくとも1枚の正レンズとを含むことが好ましい。正レンズ及び負レンズをそれぞれ1枚以上含むことで、上記と同様に光学性能の劣化を防ぐことができて好ましい。また、接合レンズを含むことで、当該防振群をレンズ枠等に組み付ける作業が容易になり、組立誤差等の発生を抑制することができる。
【0018】
さらに当該防振群は1枚の負レンズと1枚の正レンズとから構成されることが好ましい。この場合、像ブレ補正時の光学性能の劣化を抑制しつつ、当該防振群をコンパクトに構成することができる。防振群をコンパクトに構成して軽量化することで、防振群を光軸に対して垂直方向に移動させるためのアクチュエータ等の駆動機構もコンパクトに構成することができる。そのため鏡筒部分を含め、当該ズームレンズ全体をコンパクトに構成することができる。このとき、当該防振群を1枚の負レンズと1枚の正レンズを接合した接合レンズにより構成すればより好ましい。なお、この場合も、該防振群において負レンズ、正レンズの順に配置されることが好ましい。
【0019】
(3)第3レンズ群
第3レンズ群は正の屈折力を有し、少なくとも2枚の正レンズを含むことが好ましい。また、当該第3レンズ群内において最も広い空気間隔の物体側を物体側部分群とし、当該空気間隔の像側を像側部分群とし、物体側部分群及び像側部分群はそれぞれ1枚以上のレンズを含み、像側部分群に少なくとも2枚の正レンズが含まれることがより好ましい。これらの構成を採用することで、変倍域全域で諸収差を良好に補正することがより容易になり、高変倍比を実現し、且つ、広角端においてより広い画角を実現することができる。但し、物体側部分群及び像側部分群は変倍時に一体となって光軸上を移動し、物体側部分群と像側部分群との空気間隔は変倍時も変化しないものとする。また物体側部分群についても少なくとも1枚の正レンズを含むことが好ましい。及び像側部分群は、それぞれ物体側から順に配置される正レンズ、正レンズ、負レンズを含むことが好ましい。
【0020】
(4)第4レンズ群
第4レンズ群は負の屈折力を有する限り、その具体的なレンズ構成は特に限定されるものではない。諸収差を良好に補正し、光学性能の高いズームレンズを実現する上で、正レンズを少なくとも1枚含むことが好ましい。
【0021】
また、第4レンズ群は少なくとも1つの接合レンズを含むことが好ましい。当該接合レンズを少なくとも1枚の負レンズと、少なくとも1枚の正レンズとを含んで構成することで、諸収差を良好に補正しつつ、組立誤差等の発生を抑制することができる。このとき、第4レンズ群において、物体側から負レンズ、正レンズの順でこれらのレンズが配置されることがより好ましい。
【0022】
さらに第4レンズ群は1枚の正レンズと1枚の負レンズとから構成されることが好ましい。第4レンズ群を2枚のレンズにより構成することで、当該ズームレンズを構成するレンズ枚数を少なくすることができ、全体をコンパクトに構成することが容易になる。
【0023】
(5)第5レンズ群
第5レンズ群は負の屈折力を有する限り、その具体的なレンズ構成は特に限定されるものではない。最も像側に負の屈折力を有するレンズ群を配置することで、広角化を図ることが容易になる。また、広角化を図りつつ、バックフォーカスを短くすることができるため、広角端における光学全長の短縮を図る上でも良好である。諸収差を良好に補正し、光学性能の高いズームレンズを実現する上で、正レンズを少なくとも1枚含むことが好ましい。より広角化を図りつつ、バックフォーカスを短くする上で、第5レンズ群において最も像側に配置されるレンズの像側面は像面側に凸形状であることが好ましい。また、最も像側に配置されるレンズは負レンズであることが好ましく、像面側に凸形状の負メニスカスレンズであることがより好ましい。
【0024】
1-2.ズーミング時の動作
当該ズームレンズにおいて、変倍時に隣接するレンズ群の光軸上の間隔が変化する限り、各レンズ群は像面に対して可動の可動群であってもよいし、像面に対して固定の固定群であってもよい。全てのレンズ群を可動群とすれば、広角端から望遠端への変倍時に、各レンズ群の位置をそれぞれ変化させることができるため、諸収差を補正する上で好ましい。特に、高変倍比を実現する上で、第2レンズ群は可動群とすることが好ましい。その他のレンズ群については上記のとおり可動群であってもよいし、固定群であってもよいが、高変倍比を実現する上で少なくとも3つのレンズ群を可動群とすることが好ましく、全てのレンズ群を可動群とすることも好ましい。
【0025】
1-3.合焦時の動作
当該ズームレンズにおいて、フォーカス群は特に限定されるものではなく、いずれか一つ以上のレンズ群又はその一部を光軸方向に移動させることで無限遠から近距離物体に合焦させることが好ましい。第1レンズ群は比較的外径の大きなレンズで構成されるため、第2レンズ群以降のレンズ群をフォーカス群として用いることが好ましい。
【0026】
特に、第4レンズ群は他のレンズ群と比較すると、小径のレンズにより構成することができる。そのため、鏡筒内において第4レンズ群の周囲には合焦の際に第4レンズ群を光軸方向に移動させるためのフォーカス駆動機構の配置スペースを確保することが容易である。さらに、フォーカス群の小型軽量化を図ることで、フォーカス駆動機構の小型軽量化を図ることができる。また、第2レンズ群に防振群を配置したときも、鏡筒内において防振群を光軸に対して垂直方向に移動させるための防振駆動機構と、上記フォーカス駆動機構との干渉を防ぐことができるため好ましい。但し、無限遠から近距離物体への合焦時における第4レンズ群の移動の向きは特に限定されるものではない。これらのことからズームレンズ全体の小型化及び軽量化を図ることがより容易になる。
【0027】
また、第4レンズ群をフォーカス群とすれば、フォーカス群の小型化及び軽量化を図ることができるため、フォーカス群を高速に移動させることができるため、動く被写体などに対しても素早く合焦することができる。そのため、動画撮像にも好適なズームレンズを得ることができる。
【0028】
1-4.開口絞り
当該ズームレンズにおいて、絞りの位置は特に限定されるものではない。但し、絞りは、軸上光束の径を決定するための開口絞りをいう。例えば、第3レンズ群の前後、或いは第3レンズ群内に開口絞りを配置することで、レンズ径を小さくすることができ、当該ズームレンズの小径化を図ることが容易になる。また、第3レンズ群において、物体側部分群の前後、或いは物体側部分群内に開口絞りを配置することが当該効果を得る上でより好ましい。
【0029】
1-5.条件式
当該ズームレンズは、上述した構成を採用すると共に、次に説明する条件式を少なくとも1つ以上満足することが好ましい。
【0030】
1-5-1.式(1)
当該ズームレンズにおいて、第3レンズ群は少なくとも2枚の正レンズを含み、各正レンズが以下の式(1)を満たすことが好ましい。但し、下記式(1)を満たす正レンズはそれぞれ後述する式(2)も満たすものとする。
(1) 33.00<νd3< 44.80
但し、
νd3:第3レンズ群に含まれる正レンズに対するd線のアッベ数
【0031】
式(1)は第3レンズ群に含まれる正レンズ(を構成するレンズ材料)のd線に対するアッベ数を規定する式である。第3レンズ群が上記式(1)を満たす正レンズを少なくとも2枚含むことで、第3レンズ群内において軸上色収差を良好に補正することができ、当該ズームレンズを少ないレンズ枚数で構成しつつ、高い光学性能を実現することが容易になる。但し、d線は波長587.56nmの光線を示す。
【0032】
これに対して、第3レンズ群に式(1)を満たす正レンズが少なくとも2枚含まれていない場合、軸上色収差が過補正となり、少ないレンズ枚数で高い光学性能を実現することが困難になり、高い光学性能を維持しつつ、当該ズームレンズの小型化を図ることが困難になる。
【0033】
上記効果を得る上で、式(1)の上限値は42.50であることがより好ましく、40.10であることがさらに好ましい。また、式(1)の下限値は33.80であることがより好ましく、34.70であることがさらに好ましい。なお、これらの好ましい数値を採用する場合、式(1)において不等号(<)を等号付不等号(≦)に置換してもよい。他の式についても同様であり、他の式における下限値についても同様である。
【0034】
また、上記効果を得る上で、式(1)を満たす正レンズは、像側部分群に少なくとも1枚配置されることが好ましく、像側部分群に少なくとも2枚配置されることがより好ましい。
【0035】
1-5-2.式(2)
当該ズームレンズにおいて、第3レンズ群に含まれる正レンズのうち、上記式(1)を満たす少なくとも2枚の正レンズはそれぞれ以下の式(2)を満たすことが好ましい。
(2) 1.510< nd3< 1.900
但し、
nd3:第3レンズ群に含まれる正レンズに対するd線に対する屈折率
【0036】
式(2)は第2レンズ群に含まれる正レンズ(を構成するレンズ材料)のd線に対する屈折率を規定する式である。第3レンズ群に上記式(1)と共にこの式(2)を満たす正レンズが少なくとも2枚含まれていると、諸収差、特に球面収差を良好に補正することができる。そのため、当該ズームレンズを少ないレンズ枚数で構成して小型化を図ったときも高い光学性能を実現することができる。
【0037】
これに対して、式(2)の数値が上限値以上のレンズ材料からなる正レンズは屈折力が強く、球面収差が大きくなる傾向にある。そのため、収差補正に要するレンズ枚数が増加する。また、式(2)の数値が下限値以下のレンズ材料からなる正レンズは屈折力が弱く、高い変倍比を実現しようとすると当該ズームレンズの大型化を招く。これらのことから、第3レンズ群に上記式(1)と共にこの式(2)を満たす正レンズが少なくとも2枚含まれていない場合、高い光学性能を維持しつつ、当該ズームレンズの小型化を図ることが困難になる。
【0038】
上記効果を得る上で、式(2)の上限値は1.810であることがより好ましく、1.770であることがさらに好ましい。また、式(2)の下限値は1.540であることがより好ましく、1.560であることがさらに好ましい。
【0039】
1-5-3.式(3)
当該ズームレンズにおいて、像側部分群に含まれる正レンズのうち少なくとも1枚は以下の式(1)を満たすことが好ましい。
(3) 0.565< (ng-nF)/(nF-nC) <0.600
但し、
ng:像側部分群に含まれる正レンズのg線に対する屈折率
nF:像側部分群に含まれる正レンズのF線に対する屈折率
nC:像側部分群に含まれる正レンズのC線に対する屈折率
【0040】
式(3)は像側部分群に含まれる正レンズ(を構成するレンズ材料)のg線からF線までの部分分散比を表す式である。像側部分群に式(3)を満たす正レンズが少なくとも1枚含まれていると、第3レンズ群内において物体側部分群で発生する軸上色収差を像側部分群において良好に補正することができ、当該ズームレンズを少ないレンズ枚数で構成しつつ、高い光学性能を実現することが容易になる。像側部分群には式(3)を満たす正レンズが2枚以上含まれていることも好ましい。
【0041】
但し、g線は波長435.84nmの光線、F線は波長486.13nmの光線、C線は波長656.27nmの光線を示し、後述するd線は波長587.56nmの光線を示す。
【0042】
これに対して、像側部分群に式(3)を満たす正レンズが含まれていない場合、軸上色収差が過補正となり、少ないレンズ枚数で高い光学性能を実現することが困難になり、高い光学性能を維持しつつ、当該ズームレンズの小型化を図ることが困難になる。
【0043】
上記効果を得る上で、式(3)の上限値は0.595であることがより好ましく、0.590であることがさらに好ましい。また、下限値は0.570であることがより好ましく、0.575であることがさらに好ましい。
【0044】
第3レンズ群が式(1)及び式(2)をともに満たす正レンズを少なくとも2枚含むことで、上記効果を得ることができる。
【0045】
1-5-4.式(4)
(4) 33.00< νd3B <41.00
但し、
νd3B:像側部分群に含まれる正レンズのd線に対するアッベ数
【0046】
式(4)は像側部分群に含まれる正レンズのd線に対するアッベ数を規定する式である。像側部分群が上記式(4)を満たす正レンズを含む場合、第3レンズ群内において物体側部分群で発生する軸上色収差を像側部分群において良好に補正することができ、当該ズームレンズを少ないレンズ枚数で構成しつつ、高い光学性能を実現することが容易になる。像側部分群には式(4)を満たす正レンズが2枚以上含まれていることも好ましい。
【0047】
これに対して、像側部分群に含まれる正レンズのd線に対するアッベ数がいずれも式(4)の上限値以上となると、軸上色収差が過補正となる。一方、像側部分群に含まれる正レンズのd線に対するアッベ数がいずれも式(4)の下限値以下となると軸上色収差が補正不足となる。そのため、像側部分群に式(4)を満たす正レンズが一枚も含まれない場合、少ないレンズ枚数で高い光学性能を実現することが困難になり、高い光学性能を維持しつつ、当該ズームレンズの小型化を図ることが困難になる。
【0048】
上記効果を得る上で、式(4)の上限値は39.70であることがより好ましく、38.50であることがさらに好ましく、36.00であることが一層好ましく、35.90であることがより一層好ましい。また、式(4)の下限値は、33.80であることがより好ましく、34.70であることがさらに好ましい。
【0049】
ここで、像側部分群に含まれる正レンズのうち少なくとも1枚は上記式(3)及び上記式(4)を共に満たすことが好ましい。それにより、物体側部分群で発生した軸上色収差を像側部分群においてより良好に補正することができ、変倍域全域においてより高い光学性能を実現することができる。
【0050】
1-5-5.式(5)
(5) 0.041 < 3DM/OALw < 0.095
但し、
3DM :第3レンズ群内における最も広い空気間隔
OALw:当該ズームレンズの広角端における光学全長
【0051】
式(5)は、第3レンズ群内における最も広い空気間隔と、当該ズームレンズの広角端における光学全長との比を規定する式である。式(5)を満たすことで、第3レンズ群の光学全長が適正な範囲内となり、諸収差を良好に補正することができる。すなわち、式(5)を満たすことで、小型で高い光学性能を有するズームレンズを実現することがより容易になる。
【0052】
これに対して、式(5)の数値が上限値以上になると当該ズームレンズの広角端における光学全長に対して、第3群レンズ群の光学全長が適正な範囲を超えて大きくなり、当該ズームレンズの大型化を招くため好ましくない。一方、条件式(5)の数値が下限値以下になると当該ズームレンズの広角端における光学全長に対し、第3レンズ群内の最大空気間隔が短くなる。すなわち、物体側部分群と像側部分群との間に十分な空気間隔を設けることができず、第3レンズ群内の諸収差の補正が不足となり好まくない。
【0053】
上記効果を得る上で、式(5)の上限値は0.090であることがより好ましく、0.089であることがさらに好ましい。また、式(5)の下限値は0.043であることがより好ましく、0.044であることがさらに好ましい。
【0054】
1-5-6.式(6)
当該ズームレンズにおいて、物体側部分群に含まれる正レンズのうち少なくとも1枚は以下の式(6)を満たすことが好ましい。
(6) 70.40<νd3A
但し、
νd3A:第3Aレンズ群に含まれる正レンズのd線に対するアッベ数
【0055】
式(6)は、物体側部分群に含まれる正レンズのd線に対するアッベ数を規定する式である。物体側部分群が式(6)を満たす正レンズを含む場合、軸上色収差をより良好に補正することができ、当該ズームレンズを少ないレンズ枚数で構成しつつ、高い光学性能を実現することが容易になる。
【0056】
これに対して、物体側部分群に含まれる正レンズのd線に対するアッベ数がいずれも式(6)の下限値以下となると、第3レンズ群内において像側部分群との収差補正バランスが悪くなり、第3レンズ群内で軸上色収差を良好に補正することが困難になる。
【0057】
上記効果を得る上で、式(6)の下限値は75.40であることがより好ましく、81.60であることがさらに好ましい。
【0058】
1-5-7.式(7)
第2レンズ群が上記防振群を有するとき、以下の式(7)を満たすことが好ましい。
(7) 1.75< f2V/f2 < 2.82
但し、
f2V:防振群の焦点距離
f2 :第2レンズ群の焦点距離
【0059】
式(7)は、防振群の焦点距離と第2レンズ群の焦点距離との比を規定する式である。式(7)を満足することで、像ブレ補正を行った際の光学性能の劣化を効果的に抑えることができる。また、変倍時の諸収差の変動を抑制することができる。これらのことから像ブレ補正を行ったときも変倍域全域で高い光学性能を実現することができる。
【0060】
これに対して式(7)の数値が上限値以上になると、適正な範囲を超えて防振群に対して第2レンズ群の屈折力が強くなる。そのため、変倍時の諸収差、特に球面収差の変動を抑制することが困難となる。一方、式(7)の数値が下限値以下になると、適正な範囲を超えて防振群の屈折力が第2レンズ群の屈折力に対して強くなる。そのため、像ブレ補正の際に偏芯コマ収差の補正が困難となる。
【0061】
上記効果を得る上で、式(7)の上限値は2.69であることがより好ましく、2.64であることがさらに好ましい。また、式(7)の下限値は1.84であることがより好ましく、1.88であることがさらに好ましい。
【0062】
1-5-8.式(8)
(8) 2.38< f1/fw < 3.34
但し、
f1:第1レンズ群の焦点距離
fw:広角端における当該ズームレンズの焦点距離
【0063】
式(8)は第1レンズ群の焦点距離と広角端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式である。式(8)を満たすことで、第1レンズ群の焦点距離が適正な範囲内となり広角端における当該ズームレンズの光学全長を短縮することができる。式(8)を満たすことで第1レンズ群の小径化及び軽量化を図ることができる。第1レンズ群の外径は他のレンズ群と比較すると大きいため第1レンズ群の小径化を図ることで、他のレンズ群も小径化し、当該ズームレンズ全体の小径化及び軽量化を図ることができる。また、広角端における光学全長が短くなるため、当該ズームレンズを使用しないときに全長を短かくした状態で収容することができる。
【0064】
これに対して、式(8)の数値が上限値以上になると、第1レンズ群の焦点距離が適正な範囲を超えて長くなり、広角端における当該ズームレンズの光学全長が長くなる。また、第1レンズ群の屈折力が適正な範囲を超えて弱くなるため、高い変倍比を実現するには変倍時に広角端から望遠端に向けて第1レンズ群を繰り出す量が大きくなる。そのため、望遠端における光学全長も長くなり、当該ズームレンズ全体の小型化が困難となる。一方、式(8)の数値が下限値以下になると、第1レンズ群の焦点距離が適正な範囲を超えて短くなる。この場合、当該ズームレンズの光学全長を短縮する上では有利である。しかしながら、第1レンズ群の屈折力が強くなるため、第1レンズ群で発生する諸収差が大きくなる。そのため、全変倍域で良好な光学性能を得るには収差補正に要するレンズ枚数が増加し、その結果当該ズームレンズの小型化を図ることが困難になる。
【0065】
上記効果を得る上で、式(8)の上限値は3.19であることがより好ましく、3.13であることがさらに好ましい。また、式(8)の下限値は2.57であることがより好ましく、3.13であることがさらに好ましい。
【0066】
1-5-9.式(9)
(9) -1.50< β2t < -0.96
但し、
β2t:望遠端における第2レンズ群の横倍率
【0067】
式(9)は、第2レンズ群の横倍率を規定する式である。式(9)を満たすことで、変倍時の各レンズ群の移動量が適正な範囲内となる。また、少ないレンズ枚数で当該ズームレンズを構成したときも、全変倍域において諸収差を良好に補正することができる。これらのことから、高い光学性能を実現しつつ、当該ズームレンズの小型化を図ることができる。
【0068】
これに対して、式(9)の数値が上限値以上になると、第2レンズ群の横倍率が適正な範囲を超えて小さくなり、所定の高変倍比を実現しようとすると、第2レンズ群以外のレンズ群で変倍を補う必要がある。そのため、変倍時の他のレンズ群の移動量が大きくなり、光学全長が長くなることから当該ズームレンズの小型化が困難となる。或いは、他のレンズ群の屈折力を強める必要があり、諸収差補正に要するレンズ枚数が増加し、この場合も当該ズームレンズの小型化が困難になる。一方、式(9)の数値が下限値以下になると、第2レンズ群の横倍率が適正な範囲を超えて大きくなる。この場合、第2レンズ群で発生する諸収差が増大する。そのため、全変倍域で良好な光学性能を得るには収差補正に要するレンズ枚数が増加し、その結果当該ズームレンズの小型化を図ることが困難になる。
【0069】
上記効果を得る上で、式(9)の上限値は-1.01であることがより好ましく、-1.03であることがさらに好ましい。また、式(9)の下限値は-1.44であることがより好ましく、-1.03であることがさらに好ましい。
【0070】
1-5-10.式(10)
(10) -11.01 < (1-β4t2)×β5t2 < -6.89
但し、
β4t:望遠端における第4レンズ群の横倍率
β5t:望遠端における第5レンズ群の横倍率
【0071】
式(10)は、第4レンズ群の望遠端におけるピント敏感度を規定する式である。式(10)を満たすことで、第4レンズ群をフォーカス群とし、第4レンズ群を光軸方向に移動させて合焦させたときに、合焦時の収差変動を小さく抑制することができ、物体距離によらず合焦域全域において良好な結像性能が得られる。
【0072】
これに対して、式(10)の数値が上限値以上になると、第4レンズ群のピント敏感度が小さくなる。この場合、第4レンズ群をフォーカス群としたときに、合焦時における第4レンズ群の移動量が適正範囲を超えて大きくなることから光学全長が長くなり、当該ズームレンズの小型化を図ることが困難になる。一方、式(10)の数値が下限値以下になると、第4レンズ群のピント敏感度が大きくなる。この場合、合焦時の収差変動が大きくなる。そのため、合焦域全域において良好な結像性能を得るには、収差補正に要するレンズ枚数が多くなり、当該ズームレンズの小型化を図ることが困難になる。
【0073】
上記効果を得る上で、式(10)の上限値は-7.27であることがより好ましく、-7.42であることがさらに好ましい。また、式(10)の下限値は-10.51であることがより好ましく、-10.31であることがさらに好ましい。
【0074】
1-5-11.式(11)
(11) 3.15< β2t/β2w < 4.51
但し、
β2t:望遠端における第2レンズ群の横倍率
β2w:広角端における第2レンズ群の横倍率
【0075】
式(11)は、望遠端における第2レンズ群の横倍率と広角端における第2レンズ群の横倍率との比を規定する式である。式(11)を満足することで、変倍時の各レンズ群の移動量を適正化することで光学全長の短縮化ができ、かつズーム全域での諸収差が容易になり、レンズ構成を簡略化できる。
【0076】
これに対して式(11)の数値が上限値以上になると、変倍時の第2レンズ群の移動量が適正範囲を超えて大きくなることから光学全長が長くなり、当該ズームレンズの小型化を図ることが困難になる。一方、式(11)の数値が下限値以下になると、変倍時の第2レンズ群の移動量が適正な範囲を超えて小さくなり、所定の高変倍比を実現しようとすると、第2レンズ群以外のレンズ群で変倍を補う必要がある。その場合、変倍時の他のレンズ群の移動量を大きくなり、当該ズームレンズの光学全長が長くなることから当該ズームレンズの小型化が困難となる。或いは、他のレンズ群の屈折力を強める必要があり、諸収差補正に要するレンズ枚数が増加し、この場合も当該ズームレンズの小型化が困難になる。
【0077】
上記効果を得る上で、式(11)の上限値は4.30であることがより好ましく、4.22であることがさらに好ましい。また、式(11)の下限値は3.32であることがより好ましく、3.39であることがさらに好ましい。
【0078】
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。なお、撮像素子はズームレンズの像側に設けられることが好ましい。ここで、撮像素子等に特に限定はなく、CCD(Charge Coupled Device)センサやCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)センサなどの固体撮像素子等も用いることができる。本件発明に係る撮像装置は、デジタルビデオカメラ、放送用カメラ/フィルム用カメラ、監視カメラ、車載カメラ等のこれらの固体撮像素子を用いた種々の撮像装置に好適である。また、これらの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いし、レンズ交換式の撮像装置であってもよい。
【0079】
図19は、当該撮像装置の構成の一例を模式的に示す図である。撮像装置1は、撮像装置本体2と、当該撮像装置本体2に対して取り付けられる鏡筒3と、ズームレンズの像側に配置された撮像素子21、撮像素子21の物体側に配置されるカバーガラス22を有する。鏡筒3内に上記本件発明に係るズームレンズ、開口絞り31、変倍時、合焦時及び防振時にレンズ群を駆動するための駆動機構等が収容される。
【0080】
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。
【実施例0081】
(1)光学構成
図1は、本件発明に係る実施例1のズームレンズの無限遠合焦時の広角端における断面図である。当該ズームレンズは、物体側より順に正の屈折力を有する第1レンズ群G1と、負の屈折力を有する第2レンズ群G2と、正の屈折力を有する第3レンズ群G3と、負の屈折力を有する第4レンズ群G4と、負の屈折力を有する第5レンズ群G5とから構成される。第2レンズ群G2は防振群G2Vを有し、第3レンズ群は物体側部分群3Aと像側部分群3Bとから構成される。物体側部分群3Aと像側部分群3Bとの間は第3レンズ群G3において最も大きい空気間隔となっている。開口絞りSは、物体側部分群3A内に配置される。以下、各レンズ群の構成を説明する。
【0082】
第1レンズ群G1は、物体側より順に、物体側に凸の負メニスカスレンズL1及び物体側に凸の正メニスカスレンズL2が接合された接合レンズと、両凸レンズL3とから構成される。
【0083】
第2レンズ群G2は、物体側より順に、物体側に凸の負メニスカスレンズL4と、両凹レンズL5と、物体側に凸の正メニスカスレンズL6と、両凹レンズL7及び物体側に凸の正メニスカスレンズL8が接合された接合レンズとから構成される。この接合レンズにより防振群G2Vが構成される。
【0084】
第3レンズ群G3は、上述のとおり物体側部分群3Aと、像側部分群3Bとから構成される。物体側部分群3Aは、両凸レンズL9と、両凸レンズL10及び両凹レンズL11を接合した接合レンズとから構成される。両凸レンズL9と、この接合レンズとの間には開口絞りSが配置されている。なお、両凸レンズL10が上記式(6)を満たす。
【0085】
像側部分群3Bは、物体側から順に両凸レンズL12と、両凸レンズL13及び両凹レンズL14を接合した接合レンズから構成されている。なお、両凸レンズL12及び両凸レンズL13はそれぞれ表1に示す第一レンズ及び第二レンズであり、それぞれ共に式(1)及び式(2)を満たす。また、両凸レンズL12は式(3)及び式(4)を共に満たす。
【0086】
第4レンズ群G4は、物体側より順に、両凸レンズL15及び両凹レンズL16を接合した接合レンズから構成される。
【0087】
第5レンズ群G5は、物体側より順に、両凸レンズL17と、両凹レンズL18と、物体側に凹の負メニスカスレンズL19とから構成される。
【0088】
広角端から望遠端への変倍に際して、第1レンズ群G1は物体側に移動し、第2レンズ群G2は像側に移動し、第3レンズ群G3、第4レンズ群G4及び第5レンズ群G5はそれぞれ異なる移動量で物体側に移動する。また、無限遠から近距離物体への合焦に際して、第4レンズ群G4は像側に移動する。撮像時の手ブレ等に基づく像ブレを補正する際には防振群G2Vを光軸に対して垂直方向に移動させる。
【0089】
なお、
図1において、「IMG」は像面であり、具体的には、CCDセンサ、CMOSセンサなどの撮像素子の撮像面、或いは、銀塩フィルムのフィルム面等を示す。また、「CG」はカバーガラス等を示す。これらの点は、他の実施例で示す各レンズ断面図においても同様であるため、以後説明を省略する。
【0090】
(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について説明する。以下に、「面データ」、「諸元」、「可変間隔」を示す。また、各条件式に対応する値を表1に示す。なお、表1は実施例6の後に示す。
【0091】
「面データ」において、「面番号」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」は光軸上のレンズ肉厚又は空気間隔、「nd」はd線における屈折率、「νd」はd線におけるアッベ数である。また、「面番号」の欄において面番号の次に示す「ASPH」はその面が非球面であることを示し、「STOP」は開口絞りであることを示す。また、「D」の欄において、「D(5)」と示すのは、当該レンズ面の光軸上の間隔が変化する可変間隔であることを意味する。また、曲率半径の欄の「inf」は無限大を意味し、その面が平面であることを意味する。
【0092】
「諸元」において、「f」は当該ズームレンズの焦点距離、「FNO」はFナンバー、「ω」は半画角を示し、広角端、中間焦点位置、望遠端におけるそれぞれの値を示している。
【0093】
「可変間隔」は、上記面データに示す各可変間隔について、広角端、中間焦点位置、望遠端におけるそれぞれの値を示している。
【0094】
これらの各表における事項は他の実施例で示す各表においても同様であるため、以下では説明を省略する。
【0095】
また、
図2及び
図3に当該ズームレンズの無限遠合焦時の広角端及び望遠端における縦収差図をそれぞれ示す。各図に示す縦収差図は、図面に向かって左側から順に、球面収差(mm)、非点収差(mm)、歪曲収差(%)である。球面収差図はd線の特性を示している。非点収差図は縦軸が半画角(ω)、横軸がデフォーカスであり、実線がd線のサジタル像面(図中、Xで示す)、を示し、破線がd線のメリディオナル像面(図中、Yで示す)をそれぞれ示す。歪曲収差図は、縦軸が半画角(ω)、横軸が歪曲収差を示す。これらの事項は、他の実施例において示す各収差図においても同じであるため、以下では説明を省略する。
【0096】
(面データ)
面番号 R D nd νd
1 129.142 1.200 1.804198 46.50
2 62.453 6.434 1.437001 95.10
3 2951.926 0.150
4 68.839 6.463 1.437001 95.10
5 -534.675 D(5)
6 68.952 1.200 1.696802 55.46
7 24.197 8.000
8 -64.651 0.900 1.496997 81.61
9 327.679 0.588
10 37.904 4.711 1.647690 33.84
11 204.409 3.917
12 -46.436 0.760 1.729160 54.10
13 31.162 2.587 1.858833 30.00
14 123.684 D(14)
15 49.692 3.281 1.691002 54.82
16 -93.891 2.200
17STOP inf 1.400
18 41.325 4.557 1.496997 81.61
19 -29.055 0.800 1.903658 31.31
20 256.941 12.004
21 140.393 3.176 1.720467 34.71
22 -36.208 1.384
23 35.304 4.402 1.567320 42.84
24 -27.633 0.800 1.950000 29.37
25 137.742 D(25)
26 373.826 2.235 1.921189 23.96
27 -40.675 0.800 1.799520 42.24
28 29.168 D(28)
29 37.478 6.678 1.575006 41.51
30 -32.083 1.000
31 -45.856 0.800 1.900433 37.37
32 178.975 5.220
33 -21.685 1.000 1.870705 40.73
34 -43.395 D(34)
35 inf 2.500 1.516798 64.20
36 inf 1.000
【0097】
(諸元)
広角端 中間 望遠端
f 51.5254 150.0304 290.8948
FNO 4.6350 5.7677 6.4890
ω 22.7921 7.8355 4.0980
像高 21.6330 21.6330 21.6330
【0098】
(可変間隔)
広角端 中間 望遠端
D(5) 5.1089 46.9929 70.0570
D(14) 31.0382 6.9612 1.2000
D(25) 2.7007 9.5863 2.6856
D(28) 16.5071 12.6452 17.3384
D(34) 18.4979 26.6987 39.5668
第2レンズ群G2は、物体側より順に、物体側に凸の負メニスカスレンズL4と、両凹レンズL5と、物体側に凸の正メニスカスレンズL6と、両凹レンズL7及び物体側に凸の正メニスカスレンズL8が接合された接合レンズとから構成される。この接合レンズにより防振群G2Vが構成される。
第3レンズ群G3は、上述のとおり物体側部分群3Aと、像側部分群3Bとから構成される。物体側部分群3Aは、両凸レンズL9と、両凸レンズL10及び両凹レンズL11を接合した接合レンズとから構成される。両凸レンズL9と、この接合レンズとの間には開口絞りSが配置されている。なお、両凸レンズL10が上記式(6)を満たす。また、両凸レンズL9は、硝材製レンズの物体側面に樹脂製の非球面シートが設けられた複合非球面レンズである。
像側部分群3Bは、物体側から順に両凸レンズL12と、両凸レンズL13及び両凹レンズL14を接合した接合レンズから構成されている。なお、両凸レンズL12及び両凸レンズL13はそれぞれ表1に示す第一レンズ及び第二レンズであり、それぞれ共に式(1)及び式(2)を満たす。また、両凸レンズL12及び両凸レンズL13は式(3)及び式(4)を共に満たす。
広角端から望遠端への変倍に際して、第1レンズ群G1は物体側に移動し、第2レンズ群G2は像側に移動し、第3レンズ群G3、第4レンズ群G4及び第5レンズ群G5はそれぞれ異なる移動量で物体側に移動する。また、無限遠から近距離物体への合焦に際して、第4レンズ群G4は像側に移動する。撮像時の手ブレ等に基づく像ブレを補正する際には防振群G2Vを光軸に対して垂直方向に移動させる。
但し、実施例2のズームレンズでは、第15面が非球面となっている。非球面を次式で定義したときの各係数の値を下記の「非球面データ」に示す。実施例3及び実施例4に示す非球面データにおいても同様であるため、以後説明を省略する。
z=ch2/[1+{1-(1+k)c2h2}1/2]+A4h4+A6h6+A8h8+A10h10+A12h12・・・
(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、A12・・・は各次数の非球面係数)