(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-04-20
(45)【発行日】2023-04-28
(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 15/16 20060101AFI20230421BHJP
G02B 13/18 20060101ALI20230421BHJP
G02B 15/20 20060101ALI20230421BHJP
【FI】
G02B15/16
G02B13/18
G02B15/20
(21)【出願番号】P 2018248641
(22)【出願日】2018-12-28
【審査請求日】2021-06-03
(73)【特許権者】
【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】110000338
【氏名又は名称】弁理士法人 HARAKENZO WORLD PATENT & TRADEMARK
(72)【発明者】
【氏名】伊豆 祥子
(72)【発明者】
【氏名】森 勇輝
【審査官】岡田 弘
(56)【参考文献】
【文献】特開2006-133582(JP,A)
【文献】特開2017-187640(JP,A)
【文献】特開2019-124818(JP,A)
【文献】特開2019-128359(JP,A)
【文献】特開2019-128360(JP,A)
【文献】国際公開第2013/145551(WO,A1)
【文献】特開2003-241091(JP,A)
【文献】特開2016-045297(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
G02B 9/00-17/08
G02B 21/02-21/04
G02B 25/00-25/04
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
物体側から順に配置された、正の屈折力を有する第1レンズ群と、負の屈折力を有する第2レンズ群と、正の屈折力を有する第3レンズ群と、複数のレンズ群から構成される後続レンズ群と、を備える5群以上の構成を有し、
前記第3レンズ群は、1枚以上の正の屈折力を有するレンズと、2枚以上の負の屈折力を有するレンズと、を含み構成され、
以下に示す条件式をともに満足する負の屈折力を有するレンズを少なくとも1枚備え、
νd_3n≧48.0
-2.74≦f3n/frw≦-0.55
前記第1レンズ群
、及び前記第3レンズ群を固定したまま、前記各レンズ群間の距離を相対的に変化させることで広角端から望遠端への変倍を行い、
以下に示す条件式を満足することを特徴とするズームレンズ。
νd_3nmax≧48.0
νd_3pave≧65.0
-6.3≦f1/f2≦-2.3
0.19≦fw/frw≦1.25
ただし、
νd_3nは前記第3レンズ群に含まれる負の屈折力を有するレンズのd線におけるアッベ数、f3nは前記第3レンズ群に含まれる負の屈折力を有するレンズの焦点距離、frwは前記第2レンズ群より像側に配置されたすべてのレンズ群の広角端における合成焦点距離、νd_3nmaxは前記第3レンズ群に含まれるすべての負の屈折力を有するレンズのd線におけるアッベ数の中で最大となる値、νd_3paveは前記第3レンズ群に含まれるすべての正の屈折力を有するレンズのd線におけるアッベ数の平均値、f1は、前記第1レンズ群の焦点距離、f2は前記第2レンズ群の焦点距離
、fwは広角端における光学系全系の焦点距離、frwは前記第2レンズ群より像側に配置されたすべてのレンズ群の広角端における合成焦点距離を示す。
【請求項2】
以下に示す条件式を満足することを特徴とする請求項
1に記載のズームレンズ。
1.24≦f3/fw≦7.40
ただし、f3は前記第3レンズ群の焦点距離、fwは広角端における光学系全系の焦点距離を示す。
【請求項3】
前記第1レンズ群は2枚以上の正の屈折力を有するレンズを含み構成され、
以下に示す条件式を満足することを特徴とする請求項1
または2に記載のズームレンズ。
νd_1pave≧65.0
ただし、νd_1paveは前記第1レンズ群に含まれるすべての正の屈折力を有するレンズのd線におけるアッベ数の平均値を示す。
【請求項4】
以下に示す条件式を満足することを特徴とする請求項1~
3のいずれか一つに記載のズームレンズ。
θgF_1n≦0.622
ただし、θgF_1nは前記第1レンズ群に含まれるすべての負の屈折力を有するレンズのg線からF線の部分分散比の中で最大となる値を示す。
【請求項5】
請求項1~
4のいずれか一つ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光学像を電気的信号に変換する固体撮像素子と、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】
本発明は、ズームレンズおよび撮像装置に関し、特にCCD(Charge Coupled Device)やCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)等の固体撮像素子が搭載された撮像装置に好適なズームレンズ、およびこのズームレンズを備えた撮像装置に関する。
【背景技術】
【0002】
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。近年、CCDやCOMS等の固体撮像素子の高画素化、高感度化が進んだことに伴い、撮像装置に搭載される撮像レンズにも、被写体のより細かな特徴を確認することが可能な解像度の高いズームレンズが要求されている。
【0003】
従来より、物体側から像側へ順に、正の屈折力を有する第1レンズ群と、負の屈折力を有する第2レンズ群と、正の屈折力を有する第3レンズ群と、後続レンズ群と、を備えて構成され、第1レンズ群を固定したまま、前記各レンズ群間の距離を相対的に変化させることで広角端から望遠端への変倍を行うズームレンズが各種提案されている(たとえば、特許文献1,2を参照。)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特開2014-056056号公報
【文献】特開2002-365539号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
高画素化、高感度化が進んだ固体撮像素子が搭載された撮像装置には、特に、F線からC線まではもちろんのこと、g線まで含めた広い波長域で色収差を良好に補正することが可能な撮像レンズがこれまで以上に求められる。加えて、監視カメラに用いる撮像レンズの場合、低照度環境下での撮影を可能にするため大口径であることや、夜間における近赤外光での撮影を可能にするため、近赤外の波長域で発生する色収差も良好に補正されることが必要である。
【0006】
上記各特許文献に記載されたタイプのズームレンズでは、広角端から望遠端の全域でg線から近赤外域で発生する軸上色収差を良好に補正するために、全変倍域で軸上の光束が高いところを通過する第3レンズ群における色収差補正能力が特に重要である。
【0007】
特許文献1には、物体側から像側へ順に、正の屈折力を有する第1レンズ群と、負の屈折力を有する第2レンズ群と、正の屈折力を有する第3レンズ群と、正の屈折力を有する第4レンズ群と、負の屈折力を有する第5レンズ群と、が配置された構成で、変倍比が3.3程度、広角端のFナンバーが1.4程度の大口径で比較的高解像のズームレンズが記載されている。
【0008】
しかしながら、特許文献1に記載のズームレンズでは、第3レンズ群の負の屈折力を有するレンズにアッベ数が17~19程度の小さい硝材を用いているため、広角端においてマージナル光線のg線領域で発生する軸上色収差の補正が大幅に過剰となる、全変倍域において近赤外域で発生する軸上色収差の補正が不足するという問題がある。なお、このズームレンズにおいて、仮に第3レンズ群の負の屈折力を有するレンズにアッベ数が大きい硝材を用いた場合でも、当該第3レンズ群には負の屈折力を有するレンズが1枚しか存在しないため、F線からC線の波長域で発生する軸上色収差の補正も不足することになる。
【0009】
また、特許文献2には、物体側から像側へ順に、正の屈折力を有する第1レンズ群と、負の屈折力を有する第2レンズ群と、正の屈折力を有する第3レンズ群と、正の屈折力を有する第4レンズ群と、負の屈折力を有する第5レンズ群と、が配置された構成で、変倍比が4.8程度、広角端のFナンバーが2.0程度であるズームレンズが記載されている。
【0010】
しかしながら、特許文献2に記載のズームレンズでは、第3レンズ群の負の屈折力を有するレンズにアッベ数が24程度の小さい硝材を用い、当該第3レンズ群の正の屈折力を有するレンズにアッベ数が53程度とあまり大きくない硝材を用いているため、全変倍域において近赤外域で発生する軸上色収差の補正が不足するという問題がある。加えて、高解像レンズとして用いるには、F線からC線の波長域で発生する軸上色収差の補正も不足する。
【0011】
本発明は、上述した従来技術による問題点を解消するため、可視光域から近赤外域までの広い波長域で色収差を良好に補正することが可能な、高解像力を備えた大口径のズームレンズを提供することを目的とする。さらに、可視光域から近赤外域までの広い波長域 の光に対して高い解像力を備えた高性能な撮像装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0012】
上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明にかかるズームレンズは、物体側から順に配置された、正の屈折力を有する第1レンズ群と、負の屈折力を有する第2レンズ群と、正の屈折力を有する第3レンズ群と、後続レンズ群と、を備え、前記第3レンズ群は、1枚以上の正の屈折力を有するレンズと、2枚以上の負の屈折力を有するレンズと、を含み構成され、前記第1レンズ群を固定したまま、前記各レンズ群間の距離を相対的に変化させることで広角端から望遠端への変倍を行い、以下に示す条件式を満足することを特徴とする。
(1) νd_3nmax≧48.0
(2) νd_3pave≧65.0
(3) -7.4≦f1/f2≦-2.0
ただし、νd_3nmaxは前記第3レンズ群に含まれるすべての負の屈折力を有するレンズのd線におけるアッベ数の中で最大となる値、νd_3paveは前記第3レンズ群に含まれるすべての正の屈折力を有するレンズのd線におけるアッベ数の平均値、f1は、前記第1レンズ群の焦点距離、f2は前記第2レンズ群の焦点距離を示す。
【0013】
本発明によれば、可視光域から近赤外域までの広い波長域で色収差を良好に補正することが可能な、高解像力を備えた大口径のズームレンズを提供することができる。
【0014】
また、本発明にかかる撮像装置は、前記発明におけるズームレンズと、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固体撮像素子と、を備えたことを特徴とする。
【0015】
本発明によれば、可視光域から近赤外域までの広い波長域の光に対して高い解像力を備えた高性能の撮像装置を提供することができる。
【発明の効果】
【0016】
本発明によれば、可視光域から近赤外域までの広い波長域で色収差を良好に補正することが可能な、高解像力を備えた大口径のズームレンズを提供することができるという効果を奏する。さらに、本発明によれば、可視光域から近赤外域までの広い波長域の光に対して高い解像力を備えた高性能の撮像装置を提供することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【0017】
【
図1】実施例1にかかるズームレンズの構成を示す光軸に沿う断面図である。
【
図2】実施例1にかかるズームレンズの諸収差図である。
【
図3】実施例2にかかるズームレンズの構成を示す光軸に沿う断面図である。
【
図4】実施例2にかかるズームレンズの諸収差図である。
【
図5】実施例3にかかるズームレンズの構成を示す光軸に沿う断面図である。
【
図6】実施例3にかかるズームレンズの諸収差図である。
【
図7】実施例4にかかるズームレンズの構成を示す光軸に沿う断面図である。
【
図8】実施例4にかかるズームレンズの諸収差図である。
【
図9】実施例5にかかるズームレンズの構成を示す光軸に沿う断面図である。
【
図10】実施例5にかかるズームレンズの諸収差図である。
【
図11】実施例6にかかるズームレンズの構成を示す光軸に沿う断面図である。
【
図12】実施例6にかかるズームレンズの諸収差図である。
【
図13】実施例7にかかるズームレンズの構成を示す光軸に沿う断面図である。
【
図14】実施例7にかかるズームレンズの諸収差図である。
【
図15】本発明にかかるズームレンズを備えた撮像装置の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0018】
以下、本発明にかかるズームレンズおよび撮像装置の好適な実施の形態を詳細に説明する。
【0019】
高画素、高感度化が進んだ固体撮像素子を備えた撮像装置では、特に、F線(486.1nm)からC線(656.3nm)まではもちろんのこと、g線(435.8nm)まで含めた広い波長域で色収差を良好に補正することが可能な撮像レンズがこれまで以上に求められる。そこで、本発明では、高画素、高感度化が進んだ固体撮像素子を備えた撮像装置であっても画質の低下を招くことがない、高性能なズームレンズを提供しようとするものである。特に、監視カメラ等昼夜を問わず使用される撮像装置にも用いることができるように、可視光域から近赤外域までの広い波長域で発生する色収差を良好に補正することが可能な、高解像力を備えた大口径のズームレンズを提供することを目的としている。そこで、かかる目的を達成するべく、本発明では、以下に示すような各種条件を設定している。
【0020】
本発明にかかるズームレンズは、物体側から順に、正の屈折力を有する第1レンズ群と、負の屈折力を有する第2レンズ群と、正の屈折力を有する第3レンズ群と、後続レンズ群と、を備えて構成される。
【0021】
第3レンズ群は、1枚以上の正の屈折力を有するレンズと、2枚以上の負の屈折力を有するレンズと、を含み構成されることが好ましい。第3レンズ群に負の屈折力を有するレンズを2枚以上備えることで、球面収差、コマ収差、軸上色収差を良好に補正することができ、大口径化が可能になる。さらに、第3レンズ群を、2枚以上の正の屈折力を有するレンズを含み構成すれば、第3レンズ群の正の屈折力を複数のレンズで分担できるようになり、特に広角端における球面収差、コマ収差、軸上色収差を良好に補正することができるため、より好ましい。
【0022】
また、本発明にかかるズームレンズでは、第1レンズ群を固定したまま、各レンズ群間の距離を相対的に変化させることで広角端から望遠端への変倍を行う。第1レンズ群は、特に望遠端における解像性能への影響が大きいため、製造時に偏芯量が増えると望遠端において大幅な解像力の低下を招くおそれがある。そこで、第1レンズ群を固定群にした方が、第1レンズ群の機構を簡素化できるうえ、製造時の偏芯量を抑制し、解像力の低下を防止することができるので、好ましい。
【0023】
本発明のような、物体側から順に、正の屈折力を有する第1レンズ群と、負の屈折力を有する第2レンズ群と、正の屈折力を有する第3レンズ群と、後続レンズ群と、を配置し、広角端から望遠端への変倍時に第1レンズ群が固定されるズームレンズでは、全変倍域においてg線から近赤外までの波長域で発生する軸上色収差を良好に補正するために、全変倍域で軸上の光束が高いところを通過する第3レンズ群における色収差の補正能力が特に重要となる。
【0024】
そこで、本発明にかかるズームレンズでは、第3レンズ群に含まれるすべての負の屈折力を有するレンズのd線(587.6nm)におけるアッベ数の中で最大となる値をνd_3nmaxとするとき、次の条件式を満足することが好ましい。
(1) νd_3nmax≧48.0
【0025】
条件式(1)は第3レンズ群に含まれるすべての負の屈折力を有するレンズのd線におけるアッベ数の中で最大となる値を規定する式である。条件式(1)を満足することで、可視域から近赤外域までの広い波長域で発生する軸上色収差を良好に補正することができる。
【0026】
アッベ数の小さい硝材は高分散であるため、色収差の補正能力が高く、F線からC線の波長域で発生する色収差は補正しやすい。しかしながら、F線とC線の波長域で発生する色収差を補正したうえで、さらにg線と近赤外までの波長域で発生する色収差も補正するためには、正の屈折力を有するレンズと負の屈折力を有するレンズの間でθgF(g線からF線の部分分散比)、θCt(C線からt線(1014.0nm)の部分分散比)がそれぞれ近い値である方がよい。ただ、一般にアッベ数の小さい硝材はθgFの値が大きくθCtの値が小さい傾向にあり、負の屈折力を有するレンズにアッベ数が小さい硝材を用いた場合、正の屈折力を有するレンズと負の屈折力を有するレンズ間でθgF、θCtが近い値をとることが困難になるため、g線と近赤外までの波長域で発生する軸上色収差を良好に補正することが困難になる。
【0027】
なお、g線からF線の部分分散比θgF、C線からt線の部分分散比θCtは以下の式で定義される。
θgF=(ng-nF)/(nF-nC)
(ただし、ngはg線における屈折率、nFはF線における屈折率、nCはC線における屈折率を示す)
θCt=(nC-nt)/(nF-nC)
(ただし、nCはC線における屈折率、ntはt線における屈折率、nFはF線における屈折率を示す)
【0028】
もし、第3レンズ群に負の屈折力を有するレンズが1枚しか存在しない場合、負の屈折力を有するレンズに色収差の補正能力が高いアッベ数の小さい硝材、すなわち高分散の硝材を用いないと、F線からC線までの波長域で発生する軸上色収差の補正が不足する。しかしながら、本発明のズームレンズでは、第3レンズ群に負の屈折力を有するレンズを2枚以上備えることで、条件式(1)を満たすアッベ数が大きい硝材、すなわち低分散の硝材を負の屈折力を有するレンズに用いたとしても、F線からC線までの波長域で発生する軸上色収差を良好に補正することが可能になる。
【0029】
条件式(1)においてその下限を下回ると、軸上色収差を良好に補正することが難しくなり、特に広角端におけるg線と近赤外の波長域で発生する軸上色収差を良好に補正することが困難になる。
【0030】
なお、上記条件式(1)の下限値は、好ましくは、50.0以上、より好ましくは51.0以上、さらに好ましくは52.0以上になるように設定するとよい。条件式(1)の上限値を設定する場合は、100以下であることがよく、より好ましくは90以下、さらに好ましくは80以下であるとよい。上限を上回ると、軸上色収差と倍率色収差の補正能力が弱まり、軸上色収差と倍率色収差を良好に補正することが困難になるため好ましくない。
【0031】
本発明にかかるズームレンズでは、第3レンズ群に含まれるすべての正の屈折力を有するレンズのd線におけるアッベ数の平均値をνd_3paveとするとき、次の条件式を満足することが好ましい。
(2) νd_3pave≧65.0
【0032】
条件式(2)は、第3レンズ群に含まれるすべての正の屈折力を有するレンズのd線におけるアッベ数の平均値を規定する式である。条件式(2)を満足することで、可視域から近赤外域までの広い波長域で発生する軸上色収差を良好に補正することができる。アッベ数の大きい硝材は低分散であるため、アッベ数の大きい硝材からなるレンズを用いれば色収差の発生を抑制することができる。
【0033】
条件式(2)においてその下限を下回ると、軸上色収差を良好に補正することが難しくなり、特に広角端におけるg線と近赤外の波長域で発生する軸上色収差を良好に補正することが困難になる。
【0034】
なお、上記条件式(2)の下限値は、好ましくは67.0以上になるように設定するとよい。アッベ数が大きいほど色収差の補正に有効であることから、上限は設定する必要はないが、現存する硝材のアッベ数は100程度である。また、アッベ数の大きい硝材は加工が困難な傾向にあるため、レンズの加工性を考慮した場合は、上記条件式(2)の上限値は100以下であることがよく、より好ましくは90以下であるとよい。
【0035】
本発明にかかるズームレンズでは、第1レンズ群の焦点距離をf1、第2レンズ群の焦点距離をf2とするとき、次の条件式を満足することが好ましい。
(3) -7.4≦f1/f2≦-2.0
【0036】
条件式(3)は、第2レンズ群の焦点距離に対する第1レンズ群の焦点距離の比を規定する式である。条件式(3)を満足することで、可視域から近赤外域までの広い波長域で発生する軸上色収差を良好に補正することができるとともに、大口径化も可能になる。
【0037】
条件式(3)においてその下限を下回ると、第1レンズ群に対する第2レンズ群の負の屈折力が強くなりすぎて、望遠端においてg線の波長域で発生する軸上色収差の補正が過剰になるおそれが生じ、好ましくない。また、第3レンズ群の正の屈折力が強まりやすいため、広角端における球面収差、コマ収差の補正も難しくなり、大口径にすることが困難になる。一方、条件式(3)においてその上限を超えると、第2レンズ群に対する第1レンズ群の正の屈折力が強くなりすぎて、望遠端において近赤外の波長域で発生する軸上色収差の補正が不足するおそれが生じ、好ましくない。また、望遠端における球面収差、コマ収差の補正も難しくなり、大口径化が困難になる。
【0038】
なお、上記条件式(3)の下限値は、好ましくは-7.0以上、より好ましくは-6.7以上、さらに好ましくは-6.3以上になるように設定するとよい。一方、上記条件式(3)の上限値は、好ましくは-2.3以下、より好ましくは-2.7以下、さらに好ましくは-3.0以下になるように設定するとよい。
【0039】
本発明にかかるズームレンズでは、第3レンズ群に含まれる負の屈折力を有するレンズのd線におけるアッベ数をνd_3nとし、第3レンズ群に含まれる負の屈折力を有するレンズの焦点距離をf3n、第2レンズ群より像側に配置されたすべてのレンズ群の広角端における合成焦点距離をfrwとするとき、第3レンズ群は次の条件式を同時に満足する負の屈折力を有するレンズを少なくとも1枚備えていることが好ましい。
(4) νd_3n≧48.0
(5) -2.74≦f3n/frw≦-0.55
【0040】
条件式(4)は、第3レンズ群に含まれる負の屈折力を有するレンズのd線におけるアッベ数を規定する式であり、条件式(5)は、第2レンズ群より像側に配置されたすべてのレンズ群の広角端における合成焦点距離に対する第3レンズ群に含まれる負の屈折力を有するレンズの焦点距離の比を規定する式である。第3レンズ群中に、条件式(4)と条件式(5)を同時に満足する負の屈折力を有するレンズが少なくとも1枚存在することで、可視域から近赤外域までの広い波長域で発生する軸上色収差を良好に補正することが可能になる。
【0041】
ここで、第2レンズ群より像側に配置されたすべてのレンズ群の合成焦点距離とは、たとえば5群構成のズームレンズである場合は、第3レンズ群から第5レンズ群の合成焦点距離のことを意味し、6群構成のズームレンズである場合は、第3レンズ群から第6レンズ群の合成焦点距離のことを意味する。また、第3レンズ群に含まれる負の屈折力を有するレンズの焦点距離は、それが接合レンズである場合、レンズ両側の媒質を空気として計算するものとする。
【0042】
条件式(4)においてその下限を下回ると、軸上色収差を良好に補正することが難しくなり、特に広角端におけるg線と近赤外の波長域で発生する軸上色収差を良好に補正することが困難になる。
【0043】
条件式(5)においてその下限を下回ると、第3レンズ群に含まれる当該負の屈折力を有するレンズの負の屈折力が弱くなりすぎて、軸上色収差を良好に補正することが難しくなり、特に広角端におけるg線と近赤外の波長域で発生する軸上色収差を良好に補正することが困難になる。加えて、球面収差、コマ収差の補正も困難になる。一方、条件式(5)においてその上限を超えると、第3レンズ群に含まれる当該負の屈折力を有するレンズの負の屈折力が強くなりすぎて、軸上色収差を良好に補正することが難しくなり、特に広角端におけるg線の波長域で発生する軸上色収差の補正が過剰になるおそれがある。また、球面収差、コマ収差の補正も困難になる。
【0044】
なお、上記条件式(4)の下限値は、好ましくは51.0以上になるように設定するとよい。条件式(4)の上限値を設定する場合は、上限値は、100以下であることがよく、より好ましくは90以下、さらに好ましくは80以下であるとよい。上限を上回ると、軸上色収差と倍率色収差の補正能力が弱まり、軸上色収差と倍率色収差を良好に補正することが困難になるため、好ましくない。
【0045】
なお、上記条件式(5)の下限値は、好ましくは-2.53以上、より好ましくは-2.32以上になるように設定するとよい。一方、上記条件式(5)の上限値は、好ましくは-0.62以下、より好ましくは-0.68以下になるように設定するとよい。
【0046】
さらに、本発明にかかるズームレンズでは、第3レンズ群の焦点距離をf3、広角端における光学系全系の焦点距離をfwとするとき、次の条件式を満足することが好ましい。
(6) 1.24≦f3/fw≦7.40
【0047】
条件式(6)は、広角端における光学系全系の焦点距離に対する第3レンズ群の焦点距離の比を規定する式である。条件式(6)を満足することで、高い解像性能を維持しながら、大口径化が可能になる。
【0048】
条件式(6)においてその下限を下回ると、第3レンズ群の屈折力が強くなりすぎて、広角端における球面収差、コマ収差の補正が困難になり、大口径化が難しくなる。また、広角端における軸上色収差の補正も困難になるため、好ましくない。一方、条件式(6)においてその上限を上回ると、第3レンズ群の屈折力が弱くなりすぎて、第3レンズ群より像側にある後続レンズ群で、強い正の屈折力が必要となるため、全変倍域において像面の変動を抑制することが困難になり、画面周辺部の解像性能が劣化する原因となるため、好ましくない。
【0049】
なお、上記条件式(6)の下限値は、好ましくは1.33以上、より好ましくは1.41以上になるように設定するとよい。一方、上記条件式(6)の上限値は、好ましくは6.90以下、より好ましくは6.40以下になるように設定するとよい。
【0050】
また、本発明にかかるズームレンズでは、第1レンズ群が2枚以上の正の屈折力を有するレンズを含み構成されていることが好ましい。このようにすることで、第1レンズ群の正の屈折力を複数のレンズで分担できるようになり、特に望遠端における球面収差、コマ収差、軸上色収差を良好に補正することが可能になる。
【0051】
本発明にかかるズームレンズでは、第1レンズ群に含まれるすべての正の屈折力を有するレンズのd線におけるアッベ数の平均値をνd_1paveとするとき、次の条件式を満足することが好ましい。
(7) νd_1pave≧65.0
【0052】
条件式(7)は、第1レンズ群に含まれるすべての正の屈折力を有するレンズのd線におけるアッベ数の平均値を規定する式である。条件式(7)を満足することで、可視域から近赤外域までの広い波長域で軸上色収差を良好に補正することができる。アッベ数の大きい硝材は低分散であるため、アッベ数の大きい硝材からなるレンズを用いれば色収差の発生を効果的に抑制することができる。
【0053】
条件式(7)においてその下限を下回ると、第1レンズ群において軸上色収差の発生が顕著になり、特に望遠端におけるg線と近赤外の波長域で発生する軸上色収差を良好に補正することが困難になる。
【0054】
なお、上記条件式(7)の下限値は、好ましくは67.0以上になるように設定するとよい。アッベ数が大きいほど色収差の補正に有効であることから、上限は設定する必要はないが、現存する硝材のアッベ数は100程度である。また、アッベ数の大きい硝材は加工が困難な傾向にあるため、レンズの加工性を考慮した場合は、上記条件式(7)の上限値は100以下であることがよく、より好ましくは90以下であるとよい。
【0055】
本発明にかかるズームレンズでは、広角端における光学系全系の焦点距離をfw、第2レンズ群より像側に配置されたすべてのレンズ群の広角端における合成焦点距離をfrwとするとき、次の条件式を満足することが好ましい。
(8) 0.19≦fw/frw≦1.25
【0056】
条件式(8)は、第2レンズ群より像側に配置されたすべてのレンズ群の広角端における合成焦点距離に対する広角端における光学系全系の焦点距離の比を規定する式である。
条件式(8)を満足することで、高い解像性能を維持しながら、大口径化が可能になる。
【0057】
条件式(8)においてその下限を下回ると、第2レンズ群より像側に位置するレンズ群の広角端における合成屈折力が弱くなりすぎて、第1レンズ群と第2レンズ群の屈折力がそれぞれ強まりやすくなり、望遠端における球面収差、コマ収差の補正が困難になるため、好ましくない。また、望遠端においてg線から近赤外の波長域で発生する軸上色収差を良好に補正することが困難になる。一方、条件式(8)においてその上限を上回ると、第2レンズ群より像側に位置するレンズ群の広角端における合成屈折力が強くなりすぎて、第3レンズ群の正の屈折力が強まりやすくなり、広角端における球面収差、コマ収差の補正が困難になり、大口径化が難しくなる。また、広角端における軸上色収差の補正も困難になるため、好ましくない。
【0058】
なお、上記条件式(8)の下限値は、好ましくは0.22以上、より好ましくは0.26以上、さらに好ましくは0.31以上になるように設定するとよい。一方、上記条件式(8)の上限値は、好ましくは1.05以下、より好ましくは0.90以下、さらに好ましくは0.75以下になるように設定するとよい。
【0059】
本発明にかかるズームレンズでは、第1レンズ群に含まれるすべての負の屈折力を有するレンズのg線からF線の部分分散比の中で最大となる値をθgF_1nとするとき、次の条件式を満足することが好ましい。
(9) θgF_1n≦0.622
【0060】
条件式(9)は、第1レンズ群中のすべての負の屈折力を有するレンズのg線からF線の部分分散比の中で最大となる値を規定するものである。条件式(9)を満足することで、g線の波長域で発生する軸上色収差を良好に補正することができる。
【0061】
条件式(9)においてその上限を超えると、特に望遠端においてg線の波長域で発生する軸上色収差の補正が困難になるため、好ましくない。なお、条件式(9)の下限値を設定する場合は、0.520以上であることが好ましい。条件式(9)の下限を下回ると、g線の波長域で発生する軸上色収差を良好に補正することが困難になるため、好ましくない。
【0062】
本発明にかかるズームレンズでは、第1レンズ群から第3レンズ群、および第3レンズ群より像側に後続レンズ群を備えていればよく、後続レンズ群を構成するレンズ群の数やパワー配置は特に限定されるものではない。しかしながら、5群構成以上であれば、第5レンズ群以降のレンズで全変倍域において像面の変動を抑制でき、画面周辺部の解像性能を良好に維持することが容易になる。
【0063】
また、広角端から望遠端への変倍の際の第3レンズ群の動作については特に限定されるものではなく、第3レンズ群は光軸方向へ移動しない固定群であってもよいし、光軸方向へ移動させる移動群であってもよい。しかしながら、第3レンズ群は、解像性能への影響が大きいため、製造時に偏芯量が増えると大幅な解像力の低下を招くという問題がある。そこで、第3レンズ群を固定群とすれば、当該第3レンズ群の機構を簡素化できるうえ、製造時の偏芯量を抑制して、解像力の低下を防止することができるため、より好ましい。
【0064】
また、第3レンズ群の負レンズは2枚が好ましい。第3レンズ群は負の屈折力を有するレンズを2枚以上含んでいれば問題ないが、2枚であればより好ましい。第3レンズ群に負の屈折力を有するレンズが3枚以上ある場合、第3レンズ群中の負の屈折力が強まりやすく、第3レンズ群の正の屈折力を保とうとすればその分正の屈折力も強くしなければならず、球面収差、コマ収差、軸上色収差の補正が難しくなるおそれが生じる。
【0065】
また、第4レンズ群を正の屈折力を有する群にした場合、第3レンズ群の正の屈折力を弱めることができるため、球面収差、コマ収差、軸上色収差の補正がしやすくなり、大口径化の点でも有利である。
【0066】
第4レンズ群が正の屈折力を有する場合、第4レンズ群より像側に位置する後続レンズ群の合成屈折力(5群構成の場合は第5群の屈折力)は正でも負でも構わないが、弱い屈折力をもたせることが好ましい。第4レンズ群より像側に位置する後続レンズ群の合成屈折が強い正の屈折力であると、全変倍域において像面の変動を抑制することが困難になって、画面周辺部の解像性能が劣化しやすくなるため、好ましくない。一方、第4レンズ群より像側に位置する後続レンズ群の合成屈折が強い負の屈折力をもつ場合、第3レンズ群と第4レンズ群の正の屈折力が強まりやすく、球面収差、コマ収差、軸上色収差の補正が難しくなる。また、大口径化も困難になる。
【0067】
また、第4レンズ群が負の屈折力を有する場合、その具体的なレンズ構成は特に限定されない。ただ、第4レンズ群を単一の硝材からなる単レンズまたは複数の硝材のレンズを組み合わせた接合レンズ等の空気間隔を有しない一つのレンズ成分で構成することが好ましい。第4レンズ群をこのように構成すれば、少ないレンズ枚数で第4レンズ群を構成することが容易となり、第4レンズ群の小型化、軽量化を図ることが容易になる。たとえば、第4レンズ群をフォーカス群として使用した場合にはフォーカス群の小型化、軽量化を図ることができる。この結果、迅速なフォーカシング動作が可能になる。
【0068】
また、第4レンズ群が負の屈折力を有する場合、第4レンズ群よりも像側に位置する後続レンズ群は、全体として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。当該後続レンズ群は一つのレンズ群から構成されてもよいし、複数のレンズ群から構成されてもよい。
【0069】
以上説明したように、本発明は、高画素、高感度化が進んだ固体撮像素子を備えた撮像装置であっても画質の低下を招くことがない、高性能なズームレンズを実現することができる。加えて、上記条件式を満足することにより、可視光域から近赤外域までの広い波長域で色収差を良好に補正することが可能な、高解像力を備えた大口径のズームレンズを提供することができる。
【0070】
このような特徴を備えた本発明にかかるズームレンズは、主に可視光域の光を用いるビデオカメラはもとより、夜間撮影も行う監視カメラ等、様々な撮像装置に用いることができる。
【0071】
たとえば、上記構成を備えた本発明にかかるズームレンズを、このズームレンズによって形成された光学画像を電気的信号に変換する固体撮像素子とともに備えて撮像装置を構成すれば、可視光域から近赤外域までの広い波長域の光に対して高い解像力を備えた高性能の撮像装置を実現することができる。
【0072】
以下、本発明にかかるズームレンズの実施例を図面に基づき詳細に説明する。なお、以下の実施例により本発明が限定されるものではない。
【実施例1】
【0073】
図1は、実施例1にかかるズームレンズの構成を示す光軸に沿う断面図である。同図は、光学系の広角端の状態を示している。このズームレンズは、図示しない物体側から順に、正の屈折力を有する第1レンズ群G
1と、負の屈折力を有する第2レンズ群G
2と、正の屈折力を有する第3レンズ群G
3と、正の屈折力を有する第4レンズ群G
4と、負の屈折力を有する第5レンズ群G
5と、が配置されて構成される。第2レンズ群G
2と第3レンズ群G
3との間には、所定の口径を規定する開口絞りSTOPが配置されている。第5レンズ群G
5と像面IMGとの間には、カバーガラスCGが配置されている。カバーガラスCGは、必要に応じて配置される。本実施例における後続レンズ群は、第4レンズ群G
4から第5レンズ群G
5を指す。
【0074】
第1レンズ群G1は、物体側から順に、物体に凸面を向けた負メニスカスレンズL11と、両凸正レンズL12と、正メニスカスレンズL13と、が配置されて構成される。負メニスカスレンズL11と両凸正レンズL12とは、接合されている。
【0075】
第2レンズ群G2は、物体側から順に、両凹負レンズL21と、両凹負レンズL22と、両凸正レンズL23と、が配置されて構成される。両凹負レンズL21の両面には、非球面が形成されている。
【0076】
第3レンズ群G3は、物体側から順に、両凸正レンズL31と、像面IMGに凸面を向けた負メニスカスレンズL32と、両凸正レンズL33と、両凹負レンズL34と、が配置されて構成される。両凸正レンズL31の両面には、非球面が形成されている。両凸正レンズL33と両凹負レンズL34とは、接合されている。
【0077】
第4レンズ群G4は、物体側から順に、両凸正レンズL41と、両凸正レンズL42と、両凹負レンズL43と、が配置されて構成される。両凸正レンズL41の両面には、非球面が形成されている。
【0078】
第5レンズ群G5は、物体側から順に、物体に凸面を向けた負メニスカスレンズL51と、物体に凸面を向けた正メニスカスレンズL52と、が配置されて構成される。
【0079】
本実施例のズームレンズでは、第2レンズ群G2を光軸に沿って物体側から像面IMG側へ単調に移動させることによって、広角端から望遠端への変倍を行う。また、変倍に伴う焦点位置の補正および合焦は、第4レンズ群G4を光軸に沿って物体側に凸の軌跡を描くように移動させることによって行う(以上、図中の実線矢印を参照)。第1レンズ群G1、開口絞りSTOP、第3レンズ群G3、第5レンズ群G5は、常時固定されている。
【0080】
以下、実施例1にかかるズームレンズに関する各種数値データ(光学諸元表)を示す。各種数値データにおいて、Sは面番号(物体側から像面側への面の順番)、rはレンズ、開口絞り面などの曲率半径(mm)、dはレンズ肉厚または空気間隔(mm)、ndはレンズなどのd線(587.6nm)における屈折率、νdはレンズなどのd線におけるアッベ数、θgFはg線(435.8nm)からF線(486.1nm)の部分分散比を示している。面番号に*を付した面は非球面を示している。なお、曲率半径の符号は、物体側に凸面を向けた場合を正とする。非球面係数において「E-n」は『×10-n』を表している。また、光学系全系の焦点距離f(mm)、FナンバーFNo、画角2ω(°)、像高(mm)、光学系全長(mm)の値は、d線における値である。後述する実施例2以降も同様である。
【0081】
(面データ)
S r d nd νd θgF
1 56.940 1.000 2.00100 29.13 0.599
2 36.792 5.556 1.49700 81.61
3 -249.387 0.100
4 33.029 4.032 1.55032 75.50
5 244.915 D5(可変)
6* -96.074 0.600 1.72903 54.04
7* 15.124 6.166
8 -14.649 0.600 1.49700 81.61
9 50.720 0.100
10 49.218 1.727 2.00272 19.32
11 -493.913 D11(可変)
12(絞り) INF 0.500
13* 18.374 5.622 1.49710 81.56
14* -15.390 0.277
15 -15.014 0.600 1.53996 59.46
16 -211.939 0.100
17 18.022 4.681 1.49700 81.61
18 -21.434 0.600 1.51633 64.14
19 14.460 D19(可変)
20* 14.556 3.816 1.49710 81.56
21* -25.184 0.100
22 18.500 3.126 1.49700 81.61
23 -29.103 0.100
24 -108.794 1.716 1.72047 34.71
25 18.496 D25(可変)
26 22.662 0.600 1.68893 31.16
27 8.905 2.246
28 21.005 2.303 1.95375 32.32
29 77.543 6.808
30 INF 1.000 1.51680 64.20
31 INF 0.500
32(像面) INF
【0082】
(非球面データ)
円錐係数(ε)および非球面係数(B,C,D,E)
S ε B C D E
6 1.0000 5.16750E-05 -5.13298E-07 4.99343E-09 -1.74364E-11
7 1.0000 2.93439E-05 -2.24518E-07 -1.94913E-10 4.93399E-11
13 1.0000 -2.16456E-05 1.26133E-07 -8.11304E-10 3.44390E-12
14 1.0000 1.11008E-05 1.99392E-07 -2.24859E-09 6.52172E-12
20 1.0000 -7.12010E-05 6.26643E-07 -1.50668E-08 1.41271E-10
21 1.0000 5.67683E-05 5.76870E-07 -1.28810E-08 1.40414E-10
【0083】
(各種データ)
広角端 中間 望遠端
f 9.27(fw) 21.21 48.50(ft)
FNo 1.44 1.60 1.68
2ω 56.1 23.9 10.4
像高 4.650 4.650 4.650
【0084】
(可変間隔:変倍時)
広角端 中間 望遠端
f 9.27 21.21 48.50
D5 1.169 14.107 24.252
D11 25.082 12.144 1.999
D19 5.027 2.890 3.045
D25 1.147 3.284 3.129
【0085】
(各レンズ群データ)
群 始面-終面 焦点距離
1 1-5 49.65(f1)
2 6-11 -11.94(f2)
3 13-19 39.72(f3)
4 20-25 16.97
5 26-29 -101.05
【0086】
図2は、実施例1にかかるズームレンズの諸収差図である。球面収差図において、FNoはFナンバーを表し、実線はd線(587.6nm)、短破線はg線(435.8nm)、長破線はC線(656.3nm)、一点鎖線はIR線(850.0nm)に相当する波長の特性を示している。非点収差図において、ωは半画角を表し、d線に相当する波長の特性を示している。なお、非点収差図において、実線はサジタル方向(図中、Sで示す)、破線はタンジェンシャル方向(図中、Tで示す)の特性を示している。歪曲収差図において、ωは半画角を表し、d線に相当する波長の特性を示している。後述する実施例2以降も同様である。
【実施例2】
【0087】
図3は、実施例2にかかるズームレンズの構成を示す光軸に沿う断面図である。同図は、光学系の広角端の状態を示している。このズームレンズは、図示しない物体側から順に、正の屈折力を有する第1レンズ群G
1と、負の屈折力を有する第2レンズ群G
2と、正の屈折力を有する第3レンズ群G
3と、負の屈折力を有する第4レンズ群G
4と、正の屈折力を有する第5レンズ群G
5と、が配置されて構成される。本実施例における後続レンズ群は、第4レンズ群G
4から第5レンズ群G
5を指す。本実施例にかかるズームレンズでは、第1レンズ群G
1の光学構成や、開口絞りSTOP、カバーガラスCGの配置位置は実施例1に示したズームレンズと同様である。本実施例では、実施例1と同様な部材には同一の符号を付すとともに、それらについての詳細な説明は省略する。
【0088】
第2レンズ群G2は、物体側から順に、両凹負レンズL21と、像面IMGに凸面を向けた負メニスカスレンズL222と、両凸正レンズL23と、が配置されて構成される。負メニスカスレンズL222の両面には、非球面が形成されている。
【0089】
第3レンズ群G3は、物体側から順に、両凸正レンズL31と、物体に凸面を向けた負メニスカスレンズL232と、両凸正レンズL33と、物体に凸面を向けた負メニスカスレンズL234と、両凸正レンズL235と、が配置されて構成される。両凸正レンズL31の両面には、非球面が形成されている。負メニスカスレンズL232と両凸正レンズL33、および負メニスカスレンズL234と両凸正レンズL235とは、それぞれ接合されている。
【0090】
第4レンズ群G4は、物体側から順に、両凸正レンズL41と、両凹負レンズL242と、が配置されて構成される。両凸正レンズL41と両凹負レンズL242とは、接合されている。
【0091】
第5レンズ群G5は、物体側から順に、両凸正レンズL251と、像面IMGに凸面を向けた負メニスカスレンズL252と、が配置されて構成される。両凸正レンズL251の両面には、非球面が形成されている。
【0092】
本実施例のズームレンズでは、第2レンズ群G2を光軸に沿って物体側から像面IMG側へ単調に移動させることによって、広角端から望遠端への変倍を行う。また、変倍に伴う焦点位置の補正および合焦は、第4レンズ群G4を光軸に沿って像面IMGに凸の軌跡を描くように移動させることによって行う(以上、図中の実線矢印を参照)。第1レンズ群G1、開口絞りSTOP、第3レンズ群G3、第5レンズ群G5は、常時固定されている。
【0093】
以下、実施例2にかかるズームレンズに関する各種数値データ(光学諸元表)を示す。
【0094】
(面データ)
S r d nd νd θgF
1 67.9917 0.9000 2.00100 29.13 0.599
2 38.8850 5.7599 1.55032 75.50
3 -196.7426 0.1500
4 33.0964 3.9584 1.59282 68.62
5 175.2196 D5(可変)
6 -190.4642 0.8000 1.78590 43.93
7 12.0827 4.9716
8* -14.0526 0.9000 1.49710 81.56
9* -1267.1132 0.2000
10 131.1220 3.2692 1.98612 16.48
11 -70.7609 D11(可変)
12(絞り) INF 1.0000
13* 16.7948 4.3753 1.53504 55.71
14* -75.3544 0.2000
15 20.7733 0.7000 1.71300 53.94
16 11.7276 5.7603 1.49700 81.61
17 -26.5551 0.2000
18 95.5054 0.7000 1.72047 34.71
19 9.6826 4.2942 1.59282 68.62
20 -76.6666 D20(可変)
21 119.4912 2.4059 1.98612 16.48
22 -51.1527 0.7000 1.72047 34.71
23 8.7795 D23(可変)
24* 14.6996 3.3323 1.83441 37.28
25* -16.7550 0.6330
26 -15.3756 0.8000 1.98612 16.48
27 -100.0000 4.0000
28 INF 1.0000 1.51680 64.20
29 INF 1.0000
30(像面) INF
【0095】
(非球面データ)
円錐係数(ε)および非球面係数(B,C,D,E)
S ε B C D E
8 1.000 1.07580E-04 -2.44675E-06 2.54736E-08 -1.87402E-10
9 1.000 5.19283E-05 -2.56800E-06 2.98289E-08 -1.80385E-10
13 1.000 -1.15357E-05 -1.90724E-07 5.61883E-09 -4.46888E-11
14 1.000 8.05813E-05 -2.11229E-07 6.73373E-09 -5.46816E-11
24 1.000 5.52937E-05 9.46141E-07 -1.12582E-08 7.11898E-10
25 1.000 7.74824E-05 -8.70105E-07 3.60148E-08 -6.94272E-11
【0096】
(各種データ)
広角端 中間 望遠端
f 9.2697(fw) 22.6139 48.5023(ft)
FNo 1.4496 1.5099 1.6475
2ω 56.1 22.2 10.4
像高 4.650 4.650 4.650
【0097】
(可変間隔:変倍時)
広角端 中間 望遠端
f 9.2697 22.6139 48.5023
D5 1.8251 16.5681 25.5625
D11 25.9374 11.1944 2.2000
D20 2.0016 4.5079 3.6589
D23 5.2258 2.7194 3.5685
【0098】
(各レンズ群データ)
群 始面-終面 焦点距離
1 1-5 49.0233(f1)
2 6-11 -12.0419(f2)
3 13-20 15.171(f3)
4 21-23 -14.8366
5 24-27 17.8426
【実施例3】
【0099】
図5は、実施例3にかかるズームレンズの構成を示す光軸に沿う断面図である。本実施例にかかるズームレンズの光学構成は、第2レンズ群G
2において両凹負レンズL
21の像面IMG側に両凹負レンズL
322が配置されていること、第5レンズ群G
5において最も像面IMG側に両凹負レンズL
352が配置されていること以外、実施例2に示したズームレンズと同様である。よって、本実施例では、実施例2と同様な部材には同一の符号を付すとともに、それらについての詳細な説明は省略する。
【0100】
以下、実施例3にかかるズームレンズに関する各種数値データ(光学諸元表)を示す。
【0101】
(面データ)
S r d nd νd θgF
1 73.6302 0.9000 2.00100 29.13 0.599
2 41.4337 6.1256 1.55032 75.50
3 -203.7238 0.1500
4 34.9759 4.0571 1.59282 68.62
5 193.2130 D5(可変)
6 -84.7693 0.8000 1.80610 40.73
7 12.9721 4.0456
8* -15.6708 0.9000 1.49710 81.56
9* 84.9418 0.2000
10 55.3621 1.8303 1.98612 16.48
11 -137.0012 D11(可変)
12(絞り) INF 1.0000
13* 25.5503 3.5643 1.55332 71.68
14* -39.6782 0.2000
15 37.5990 0.7000 1.48749 70.44
16 11.7837 5.8565 1.55032 75.50
17 -25.5561 0.2000
18 360.3157 0.7000 1.72047 34.71
19 10.6030 4.9374 1.59282 68.62
20 -26.3128 D20(可変)
21 492.1932 1.8763 1.98612 16.48
22 -25.1929 0.7000 1.72047 34.71
23 8.2165 D23(可変)
24* 12.5735 3.5001 1.69350 53.20
25* -16.7402 0.3628
26 -23.4607 0.8000 1.95906 17.47
27 234.6173 4.0590
28 INF 1.0000 1.51680 64.20
29 INF 1.0000
30(像面) INF
【0102】
(非球面データ)
円錐係数(ε)および非球面係数(B,C,D,E)
S ε B C D E
8 1.000 8.61705E-05 -1.68985E-06 1.19417E-08 -4.42891E-11
9 1.000 4.26534E-05 -1.99283E-06 2.13795E-08 -1.09614E-10
13 1.000 -3.31995E-05 -7.13003E-08 1.63401E-09 -1.88538E-11
14 1.000 6.86641E-05 -1.84077E-09 1.85305E-09 -1.38008E-11
24 1.000 2.19328E-05 1.31826E-06 -3.44963E-08 8.04727E-10
25 1.000 1.05652E-04 -2.43940E-07 -8.93308E-09 4.43852E-10
【0103】
(各種データ)
広角端 中間 望遠端
f 9.2698(fw) 22.6131 48.5046(ft)
FNo 1.4434 1.4986 1.5957
2ω 56.0 22.2 10.4
像高 4.650 4.650 4.650
【0104】
(可変間隔:変倍時)
広角端 中間 望遠端
f 9.2698 22.6131 48.5046
D5 4.4290 19.1574 28.1687
D11 25.9397 11.2113 2.2000
D20 2.0005 4.1629 3.9686
D23 5.1658 3.0033 3.1976
【0105】
(各レンズ群データ)
群 始面-終面 焦点距離
1 1-5 51.9632(f1)
2 6-11 -11.6769(f2)
3 13-20 13.8911(f3)
4 21-23 -13.4149
5 24-27 18.6522
【実施例4】
【0106】
図7は、実施例4にかかるズームレンズの構成を示す光軸に沿う断面図である。本実施例にかかるズームレンズの光学構成は、第2レンズ群G
2において最も像面IMG側に物体に凸面を向けた正メニスカスレンズL
423が配置されていること以外、実施例1に示したズームレンズと同様である。よって、本実施例では、実施例1と同様な部材には同一の符号を付すとともに、それらについての詳細な説明は省略する。
【0107】
以下、実施例4にかかるズームレンズに関する各種数値データ(光学諸元表)を示す。
【0108】
(面データ)
S r d nd νd θgF
1 58.513 1.000 2.00069 25.46 0.614
2 41.578 5.308 1.49700 81.61
3 -169.869 0.100
4 32.374 3.420 1.49700 81.61
5 111.308 D5(可変)
6* -125.905 0.600 1.72916 54.67
7* 15.089 6.539
8 -15.444 0.600 1.48749 70.45
9 45.451 0.100
10 43.178 1.542 2.00272 19.32
11 3374.681 D11(可変)
12(絞り) INF 0.500
13* 17.484 5.464 1.49700 81.61
14* -16.391 0.532
15 -15.107 0.600 1.51680 64.20
16 -102.026 0.100
17 14.614 4.095 1.55032 75.50
18 -41.478 0.600 1.72916 54.68
19 13.397 D19(可変)
20* 15.126 3.403 1.55032 75.50
21* -28.333 0.100
22 16.950 3.232 1.55032 75.50
23 -26.853 0.100
24 -112.948 0.600 1.63980 34.57
25 16.211 D25(可変)
26 29.616 0.600 1.68893 31.16
27 8.998 2.256
28 22.232 2.589 2.00100 29.13
29 88.688 7.042
30 INF 1.000 1.51680 64.20
31 INF 0.500
32(像面) INF
【0109】
(非球面データ)
円錐係数(ε)および非球面係数(B,C,D,E)
S ε B C D E
6 1.0000 4.03848E-05 -4.85062E-07 4.96091E-09 -1.70381E-11
7 1.0000 2.29043E-05 -2.50886E-07 -7.79199E-10 5.68794E-11
13 1.0000 -1.74695E-05 1.52365E-07 -3.49226E-10 2.84567E-12
14 1.0000 9.87527E-06 1.69296E-07 -1.37105E-09 -6.52019E-13
20 1.0000 -6.27669E-05 3.61633E-07 -5.54633E-09 6.18821E-11
21 1.0000 6.62403E-05 3.78958E-07 -3.44161E-09 6.80576E-11
【0110】
(各種データ)
広角端 中間 望遠端
f 9.27(fw) 21.21 48.50(ft)
FNo 1.44 1.58 1.72
2ω 56.1 24.0 10.5
像高 4.650 4.650 4.650
【0111】
(可変間隔:変倍時)
広角端 中間 望遠端
f 9.27 21.21 48.50
D5 1.342 15.209 25.904
D11 26.368 12.501 1.806
D19 5.346 3.367 3.120
D25 1.424 3.402 3.649
【0112】
(各レンズ群データ)
群 始面-終面 焦点距離
1 1-5 53.30(f1)
2 6-11 -12.54(f2)
3 13-19 43.27(f3)
4 20-25 14.80
5 26-29 -65.62
【実施例5】
【0113】
図9は、実施例5にかかるズームレンズの構成を示す光軸に沿う断面図である。本実施例にかかるズームレンズの光学構成は、第3レンズ群G
3において両凸正レンズL
31の像面IMG側に両凹負レンズL
532が配置されていること以外、実施例4に示したズームレンズと同様である。よって、本実施例では、実施例4と同様な部材には同一の符号を付すとともに、それらについての詳細な説明は省略する。
【0114】
以下、実施例5にかかるズームレンズに関する各種数値データ(光学諸元表)を示す。
【0115】
(面データ)
S r d nd νd θgF
1 65.747 1.000 1.91082 35.25 0.582
2 34.189 5.455 1.49700 81.61
3 -278.000 0.100
4 32.755 4.158 1.55032 75.50
5 955.270 D5(可変)
6* -80.143 0.600 1.75500 52.33
7* 14.286 3.223
8 -22.420 0.691 1.51680 64.20
9 29.586 0.751
10 28.034 3.500 2.00069 25.46
11 381.277 D11(可変)
12(絞り) INF 0.500
13* 19.474 4.324 1.49700 81.61
14* -13.786 0.304
15 -12.308 0.800 1.48749 70.45
16 44.250 0.679
17 17.305 4.878 1.53775 74.70
18 -13.004 0.600 1.51823 58.96
19 16.296 D19(可変)
20* 16.279 3.467 1.59282 68.63
21* -21.075 0.100
22 15.964 3.404 1.49700 81.61
23 -21.386 0.100
24 -31.880 0.600 1.72342 37.99
25 17.673 D25(可変)
26 36.172 0.600 1.72047 34.71
27 9.585 2.066
28 20.147 3.500 1.90043 37.37
29 176.000 6.574
30 INF 1.000 1.51680 64.20
31 INF 0.500
32(像面) INF
【0116】
(非球面データ)
円錐係数(ε)および非球面係数(B,C,D,E)
S ε B C D E
6 1.0000 3.17243E-05 -4.63917E-07 5.18688E-09 -2.29913E-11
7 1.0000 2.32921E-05 -3.91673E-07 4.36158E-09 -4.82963E-12
13 1.0000 -3.48845E-05 -1.22708E-07 1.23879E-09 -2.73066E-11
14 1.0000 -1.24292E-05 -1.39579E-07 1.40920E-09 -3.89910E-11
20 1.0000 -5.57301E-05 -3.75683E-07 9.66524E-09 -6.93667E-11
21 1.0000 6.69359E-05 -3.27845E-07 1.04886E-08 -4.81554E-11
【0117】
(各種データ)
広角端 中間 望遠端
f 9.27(fw) 20.12 43.65(ft)
FNo 1.64 1.71 1.63
2ω 56.3 25.1 11.5
像高 4.650 4.650 4.650
【0118】
(可変間隔:変倍時)
広角端 中間 望遠端
f 9.27 20.12 43.65
D5 1.182 14.922 26.108
D11 28.109 14.369 3.183
D19 2.700 1.600 2.811
D25 1.536 2.636 1.426
【0119】
(各レンズ群データ)
群 始面-終面 焦点距離
1 1-5 50.96(f1)
2 6-11 -14.64(f2)
3 13-19 55.00(f3)
4 20-25 15.58
5 26-29 -90.92
【実施例6】
【0120】
図11は、実施例6にかかるズームレンズの構成を示す光軸に沿う断面図である。本実施例にかかるズームレンズの光学構成は、第2レンズ群G
2において両凹負レンズL
21の像面IMG側に両凹負レンズL
622が配置されていること、第3レンズ群G
3において両凸正レンズL
235の物体側に両凹負レンズL
634が接合されていること以外、実施例2に示したズームレンズと同様である。よって、本実施例では、実施例2と同様な部材には同一の符号を付すとともに、それらについての詳細な説明は省略する。
【0121】
以下、実施例6にかかるズームレンズに関する各種数値データ(光学諸元表)を示す。
【0122】
(面データ)
S r d nd νd θgF
1 77.5835 0.9000 2.00100 29.13 0.599
2 42.5334 5.7944 1.59282 68.62
3 -412.7060 0.1500
4 40.9409 4.0812 1.59282 68.62
5 273.0927 D5(可変)
6 -41.8797 0.8000 1.78590 43.93
7 12.5126 3.5799
8* -18.3784 0.9000 1.53504 55.71
9* 59.8198 0.4196
10 62.3886 1.8887 1.98612 16.48
11 -86.1023 D11(可変)
12(絞り) INF 1.0000
13* 29.4524 3.9491 1.55332 71.68
14* -29.9233 1.5744
15 44.3163 0.7000 1.51680 64.20
16 13.3652 6.1700 1.55032 75.50
17 -21.9200 0.2000
18 -381.0159 0.7000 1.72047 34.71
19 11.9637 4.5330 1.59282 68.62
20 -35.7675 D20(可変)
21 71.0824 1.6103 2.00272 19.32
22 -98.1172 0.7000 1.78590 43.93
23 9.5196 D23(可変)
24* 12.3128 4.0144 1.53504 55.71
25* -10.4362 0.3306
26 -14.2626 0.8000 1.80809 22.76
27 -100.0000 4.0000
28 INF 1.0000 1.51680 64.20
29 INF 1.0000
30(像面) INF
【0123】
(非球面データ)
円錐係数(ε)および非球面係数(B,C,D,E)
S ε B C D E
8 1.000 9.34719E-05 -1.05382E-06 -4.83469E-10 6.77411E-11
9 1.000 2.05955E-05 -1.75622E-06 1.52242E-08 -8.21062E-11
13 1.000 -3.83330E-05 -9.07303E-08 2.42166E-09 -1.53545E-11
14 1.000 5.08776E-05 -5.41701E-08 2.65442E-09 -1.08276E-11
24 1.000 4.42008E-05 8.13709E-07 -5.35597E-11 5.73124E-10
25 1.000 2.87340E-04 -1.32195E-06 5.67028E-08 -3.48745E-10
【0124】
(各種データ)
広角端 中間 望遠端
f 9.2699(fw) 22.6129 48.6085(ft)
FNo 1.5920 1.7051 1.7479
2ω 56.1 22.3 10.3
像高 4.650 4.650 4.650
【0125】
(可変間隔:変倍時)
広角端 中間 望遠端
f 9.2699 22.6129 48.6085
D5 5.4336 21.8372 31.9077
D11 29.0128 12.6092 2.5387
D20 2.0011 5.6975 8.6572
D23 8.7570 5.0606 2.1009
【0126】
(各レンズ群データ)
群 始面-終面 焦点距離
1 1-5 58.9766(f1)
2 6-11 -10.8499(f2)
3 13-20 15.1909(f3)
4 21-23 -15.4319
5 24-27 21.2216
【実施例7】
【0127】
図13は、実施例7にかかるズームレンズの構成を示す光軸に沿う断面図である。同図は、光学系の広角端の状態を示している。このズームレンズは、図示しない物体側から順に、正の屈折力を有する第1レンズ群G
1と、負の屈折力を有する第2レンズ群G
2と、正の屈折力を有する第3レンズ群G
3と、正の屈折力を有する第4レンズ群G
4と、負の屈折力を有する第5レンズ群G
5と、正の屈折力を有する第6レンズ群G
6と、が配置されて構成される。本実施例における後続レンズ群は、第4レンズ群G
4から第6レンズ群G
6を指す。第6レンズ群G
6と像面IMGとの間にはカバーガラスCGが配置されている。カバーガラスCGは、必要に応じて配置される。本実施例にかかるズームレンズでは、第1レンズ群G
1、第4レンズ群G
4の光学構成や、開口絞りSTOPの配置位置は実施例1に示したズームレンズと同様である。本実施例では、実施例1と同様な部材には同一の符号を付すとともに、それらについての詳細な説明は省略する。
【0128】
第2レンズ群G2は、物体側から順に、両凹負レンズL21と、像面IMGに凸面を向けた負メニスカスレンズL722と、両凸正レンズL23と、が配置されて構成される。両凹負レンズL21の両面には、非球面が形成されている。
【0129】
第3レンズ群G3は、物体側から順に、両凸正レンズL31と、像面IMGに凸面を向けた負メニスカスレンズL32と、物体に凸面を向けた正メニスカスレンズL733と、物体に凸面を向けた負メニスカスレンズL734と、が配置されて構成される。両凸正レンズL31の両面には、非球面が形成されている。正メニスカスレンズL733と負メニスカスレンズL734とは、接合されている。
【0130】
第5レンズ群G5は、物体に凸面を向けた負メニスカスレンズL51のみで構成される。
【0131】
第6レンズ群G6は、物体に凸面を向けた正メニスカスレンズL61のみで構成される。
【0132】
本実施例のズームレンズでは、広角端から望遠端への変倍の際に、第2レンズ群G2を光軸に沿って物体側から像面IMG側へ単調に移動させ、第4レンズ群G4を光軸に沿って物体側に凸の軌跡を描くように移動させ、また第5レンズ群G5を光軸に沿って像面IMG側から物体側へ単調に移動させる(以上、図中の実線矢印を参照)。また、無限遠物体から近距離物体への合焦の際、第4レンズ群G4を光軸に沿って物体側に移動させることにより行う。第1レンズ群G1、開口絞りSTOP、第3レンズ群G3、第6レンズ群G6は、常時固定されている。
【0133】
以下、実施例7にかかるズームレンズに関する各種数値データ(光学諸元表)を示す。
【0134】
(面データ)
S r d nd νd θgF
1 62.043 1.000 2.00100 29.13 0.599
2 40.007 4.737 1.49700 81.61
3 -250.562 0.100
4 33.298 3.448 1.55032 75.50
5 178.700 D5(可変)
6* -77.134 0.600 1.72903 54.04
7* 14.783 8.023
8 -12.639 0.654 1.49700 81.61
9 -203.813 0.100
10 1002.051 1.291 2.00272 19.32
11 -49.626 D11(可変)
12(絞り) INF 0.500
13* 18.277 5.112 1.49710 81.56
14* -16.394 0.356
15 -16.142 0.600 1.69680 55.46
16 -61.021 0.100
17 16.134 2.901 1.49700 81.61
18 265.835 0.600 1.51742 52.15
19 12.955 D19(可変)
20* 16.932 3.211 1.49710 81.56
21* -27.462 0.100
22 22.250 5.133 1.49700 81.61
23 -23.244 0.483
24 -170.973 0.600 1.72047 34.71
25 15.660 D25(可変)
26 15.421 0.660 1.68893 31.16
27 9.083 D27(可変)
28 22.804 2.625 1.95375 32.32
29 45.593 6.784
30 INF 1.000 1.51680 64.20
31 INF 0.500
32(像面) INF
【0135】
(非球面データ)
円錐係数(ε)および非球面係数(B,C,D,E)
S ε B C D E
6 1.0000 6.59328E-05 -6.63359E-07 5.97425E-09 -1.92961E-11
7 1.0000 2.90415E-05 -3.34172E-07 -5.93458E-10 5.10168E-11
13 1.0000 -1.16519E-05 1.11601E-07 4.88121E-11 -2.27433E-13
14 1.0000 1.55327E-05 1.08887E-07 -8.25715E-10 -1.13304E-13
20 1.0000 -4.41834E-05 2.48810E-07 -4.05015E-09 4.69917E-11
21 1.0000 6.93531E-05 2.31374E-07 -2.48644E-09 4.75012E-11
【0136】
(各種データ)
広角端 中間 望遠端
f 9.27(fw) 21.20 48.50(ft)
FNo 1.55 1.73 1.88
2ω 55.7 24.0 10.5
像高 4.650 4.650 4.650
【0137】
(可変間隔:変倍時)
広角端 中間 望遠端
f 9.27 21.20 48.50
D5 1.508 15.294 25.662
D11 26.249 12.463 2.095
D19 7.728 4.995 3.729
D25 1.018 3.426 3.369
D27 2.280 2.604 3.928
【0138】
(各レンズ群データ)
群 始面-終面 焦点距離
1 1-5 52.89(f1)
2 6-11 -12.63(f2)
3 13-19 42.60(f3)
4 20-25 19.93
5 26-27 -33.51
6 28-29 45.29
【0139】
以下に上記各実施例における光学系諸数値と条件式の対応表を示す。
【0140】
(光学系諸数値)
条件式に関連する値
実施例1 実施例2 実施例3 実施例4 実施例5
f1 49.65 49.02 51.96 53.30 50.96
f2 -11.94 -12.04 -11.68 -12.54 -14.64
f3n -16.63,-29.96 -41.52 -36.54 -34.39,-13.82 -19.66,-13.86
frw 18.14 19.68 18.68 18.51 17.67
f3 39.72 15.17 13.89 43.27 55.00
fw 9.27 9.27 9.27 9.27 9.27
(f3nの値が2つある実施例は、該当するレンズが2枚あることを意味する)
【0141】
(光学系諸数値)
実施例6 実施例7
f1 58.98 52.89
f2 -10.85 -12.63
f3n -38.17 -31.67,-26.34
frw 24.00 18.81
f3 15.19 42.60
fw 9.27 9.27
(f3nの値が2つある実施例は、該当するレンズが2枚あることを意味する)
【0142】
(条件式)
実施例1 実施例2 実施例3 実施例4 実施例5
(1)νd#3nmax 64.14 53.94 70.44 64.20 70.45
(2)νd#3pave 81.59 68.65 71.93 78.56 78.16
(3)f1/f2 -4.16 -4.07 -4.45 -4.25 -3.48
(4)νd#3n 64.14,59.46 53.94 70.44 64.20,54.68 70.45,58.96
(5)f3n/frw -0.917,-1.652 -2.11 -1.96 -1.858,-0.747 -1.113,-0.784
(6)f3/fw 4.28 1.64 1.50 4.67 5.93
(7)νd#1pave 78.56 72.06 72.06 81.61 78.56
(8)fw/frw 0.511 0.471 0.496 0.501 0.525
(9)θgF#1n 0.599 0.599 0.599 0.614 0.582
(条件式(4),(5)の値が2つある実施例は、条件式(4),(5)を満足するレンズが2枚あることを意味する)
【0143】
(条件式)
実施例6 実施例7
(1)νd#3nmax 64.20 55.46
(2)νd#3pave 71.93 81.59
(3)f1/f2 -5.44 -4.19
(4)νd#3n 64.20 55.46,52.15
(5)f3n/frw -1.591 -1.684,-1.400
(6)f3/fw 1.64 4.60
(7)νd#1pave 68.62 78.56
(8)fw/frw 0.386 0.493
(9)θgF#1n 0.599 0.599
(条件式(4),(5)の値が2つある実施例は、条件式(4),(5)を満足するレンズが2枚あることを意味する)
【0144】
また、上記各非球面形状は、面頂点を原点とし、光軸に垂直方向の座標をH、Hにおける光軸方向の変位量をX(H)、近軸曲率半径をR、円錐係数をε、4次,6次,8次,10次の非球面係数をそれぞれB,C,D,Eとし、像面方向への変位を正とするとき、以下に示す式により表される。なお、面形状および屈折力の符号は、非球面が含まれているものについては、近軸領域で考えるものとする。
【0145】
【0146】
以上説明したように、上記各実施例のズームレンズは、高画素、高感度化が進んだ固体撮像素子を備えた撮像装置であっても、画質の低下を招くことがなく、十分に対応可能である。特に、上記条件式を満足することにより、可視光域から近赤外域までの広範な波長の光に対して発生する諸収差を全変倍域に亘って良好に補正することが可能な、高解像力を備えた大口径のズームレンズを実現することができる。また、適宜非球面が形成されたレンズを配置したことにより、収差補正能力をより向上させることができる。
【0147】
<適用例>
次に、本発明にかかるズームレンズを撮像装置に適用した例を示す。
図15は、本発明にかかるズームレンズを備えた撮像装置の一例を示す図である。
図15に示すように、撮像装置100は、レンズ鏡筒部110と、カメラ120と、からなる。レンズ鏡筒部110は、ズームレンズ111が収容される。ズームレンズ111は、図示しない駆動機構の駆動によって、変倍や合焦が実行される。また、カメラ120は、固体撮像素子121を備えている。
図15では、ズームレンズ111として実施例1(
図1を参照)のものを示したが、実施例2~7に示したズームレンズであっても同様に撮像装置100に搭載可能である。
【0148】
ズームレンズ111と固体撮像素子121とを備えた撮像装置100において、
図1に示した像面IMGが固体撮像素子121の撮像面に相当する。固体撮像素子121としては、たとえば、CCDやCMOSセンサなどの光電変換素子を用いることができる。
【0149】
撮像装置100において、ズームレンズ111の物体側から入射した光が最終的に固体撮像素子121の撮像面に結像する。そして、固体撮像素子121は受像した光を光電変換して電気信号として出力する。この出力信号が図示しない信号処理回路によって演算処理され、物体像に対応したデジタル画像が生成される。デジタル画像は、たとえばHDD(Hard Disk Device)やメモリカード、光ディスク、磁気テープなどの記録媒体に記録することが可能である。
【0150】
以上のように、本発明にかかるズームレンズを備えることにより、可視光域から近赤外域までの広範な波長の光に対して発生する諸収差を全変倍域に亘って良好に補正することが可能になり、可視光域から近赤外域までの広範な波長域の光に対して高い解像力を備えた高性能の撮像装置100を実現することができる。
【0151】
本発明にかかるズームレンズは、監視カメラのみならず、ビデオカメラ、デジタルスチルカメラ、一眼レフカメラ、ミラーレス一眼カメラ等に用いることも可能である。
【産業上の利用可能性】
【0152】
以上のように、本発明にかかるズームレンズは、CCDやCMOS等の固体撮像素子が搭載された撮像装置に有用であり、特に、高い光学性能を要求される撮像装置に適している。
【符号の説明】
【0153】
G1 第1レンズ群
G2 第2レンズ群
G3 第3レンズ群
G4 第4レンズ群
G5 第5レンズ群
G6 第6レンズ群
L11, L32,L51,L222,L232,L234,L252,L722,L734 負メニスカスレンズ
L12,L23,L31,L33,L41,L42,L235,L251 両凸正レンズ
L13,L52,L61,L423,L733 正メニスカスレンズ
L21,L22,L34,L43,L242,L322,L532,L622,L634 両凹負レンズ
STOP 開口絞り
CG カバーガラス
IMG 像面
100 撮像装置
110 レンズ鏡筒部
111 ズームレンズ
120 カメラ
121 固体撮像素子