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(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】2024-05-20
(45)【発行日】2024-05-28
(54)【発明の名称】変倍光学系および光学機器
(51)【国際特許分類】
   G02B 15/20 20060101AFI20240521BHJP
   G02B 13/18 20060101ALN20240521BHJP
【FI】
G02B15/20
G02B13/18
【請求項の数】 9
(21)【出願番号】P 2023004275
(22)【出願日】2023-01-16
(62)【分割の表示】P 2020562012の分割
【原出願日】2018-12-26
(65)【公開番号】P2023029644
(43)【公開日】2023-03-03
【審査請求日】2023-01-16
(73)【特許権者】
【識別番号】000004112
【氏名又は名称】株式会社ニコン
(74)【代理人】
【識別番号】100092897
【弁理士】
【氏名又は名称】大西 正悟
(74)【代理人】
【識別番号】100157417
【弁理士】
【氏名又は名称】並木 敏章
(72)【発明者】
【氏名】町田 幸介
(72)【発明者】
【氏名】五味渕 治
(72)【発明者】
【氏名】北野 賢一
(72)【発明者】
【氏名】和湯 瑞葵
(72)【発明者】
【氏名】渡邉 常雄
(72)【発明者】
【氏名】堀越 誠
(72)【発明者】
【氏名】今榮 一郎
【審査官】堀井 康司
(56)【参考文献】
【文献】特開2014-102462(JP,A)
【文献】特開2013-109013(JP,A)
【文献】国際公開第2016/017727(WO,A1)
【文献】国際公開第2018/221723(WO,A1)
【文献】特開2018-109757(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】
物体側から順に並んだ、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、後続レンズ群とからなる変倍光学系であって、
前記後続レンズ群は、物体側から順に並んだ、合焦の際に移動する第1の合焦レンズ群であり正の屈折力を有する第5レンズ群と、合焦の際に移動する第2の合焦レンズ群であり正の屈折力を有する第6レンズ群と、負の屈折力を有する第7レンズ群と、から構成され、
変倍の際に、隣り合う各レンズ群の間隔が変化し、
以下の条件式を満足する変倍光学系。
0.000<dF0w/dF1w<1.000
但し、dF0w:広角端状態において無限遠物体に合焦する場合の前記第1の合焦レンズ群と前記第2の合焦レンズ群との光軸上の間隔
dF1w:広角端状態において近距離物体に合焦する場合の前記第1の合焦レンズ群と前記第2の合焦レンズ群との光軸上の間隔
【請求項2】
以下の条件式を満足する請求項1に記載の変倍光学系。
0.20<fF1/fF2<3.00
但し、fF1:前記第1の合焦レンズ群の焦点距離
fF2:前記第2の合焦レンズ群の焦点距離
【請求項3】
以下の条件式を満足する請求項1または2に記載の変倍光学系。
0.20<MTF1/MTF2<3.00
但し、MTF1:望遠端状態において無限遠物体から近距離物体へ合焦する際の前記第1の合焦レンズ群の移動量の絶対値
MTF2:望遠端状態において無限遠物体から近距離物体へ合焦する際の前記第2の合焦レンズ群の移動量の絶対値
【請求項4】
以下の条件式を満足する請求項1~3のいずれか一項に記載の変倍光学系。
0.20<|βTF1|/|βTF2|<5.00
但し、βTF1:望遠端状態において無限遠物体に合焦する場合の前記第1の合焦レンズ群の横倍率
βTF2:望遠端状態において無限遠物体に合焦する場合の前記第2の合焦レンズ群の横倍率
【請求項5】
前記合焦レンズ群は、3つ以下の単レンズからなる請求項1~4のいずれか一項に記載の変倍光学系。
【請求項6】
前記合焦レンズ群のうち少なくとも1つは、負の屈折力を有する単レンズを有する請求項1~5のいずれか一項に記載の変倍光学系。
【請求項7】
前記合焦レンズ群は、開口絞りよりも像側に配置される請求項1~6のいずれか一項に記載の変倍光学系。
【請求項8】
以下の条件式を満足する請求項1~7のいずれか一項に記載の変倍光学系。
0.20<|fF|/ft<4.00
但し、fF:前記合焦レンズ群のうち最も屈折力が強い前記合焦レンズ群の焦点距離
ft:望遠端状態における前記変倍光学系の焦点距離
【請求項9】
請求項1~8のいずれか一項に記載の変倍光学系を搭載して構成される光学機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、変倍光学系およびこれを用いた光学機器に関する。
【背景技術】
【0002】
従来から、写真用カメラ、電子スチルカメラ、ビデオカメラ等に適した変倍光学系が提案されている(例えば、特許文献1を参照)。変倍光学系においては、変倍または合焦の際の収差の変動を抑えることが求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開2013-160944号公報
【発明の概要】
【0004】
本願発明に係る変倍光学系は、物体側から順に並んだ、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、後続レンズ群とからなる変倍光学系であって、前記後続レンズ群は、物体側から順に並んだ、合焦の際に移動する第1の合焦レンズ群であり正の屈折力を有する第5レンズ群と、合焦の際に移動する第2の合焦レンズ群であり正の屈折力を有する第6レンズ群と、負の屈折力を有する第7レンズ群と、から構成され、変倍の際に、隣り合う各レンズ群の間隔が変化し、以下の条件式を満足する。
0.000<dF0w/dF1w<1.000
但し、dF0w:広角端状態において無限遠物体に合焦する場合の前記第1の合焦レンズ群と前記第2の合焦レンズ群との光軸上の間隔
dF1w:広角端状態において近距離物体に合焦する場合の前記第1の合焦レンズ群と前記第2の合焦レンズ群との光軸上の間隔
【0007】
第4の態様に係る光学機器は、上記変倍光学系を搭載して構成される。
【図面の簡単な説明】
【0008】
図1】各実施形態に係る変倍光学系を備えたカメラの構成を示す図である。
図2】上記カメラの部品図である。
図3】上記カメラの部品の一部を示す斜視図である。
図4】第1実施例に係る変倍光学系のレンズ構成を示す図である。
図5図5(A)は、変倍の際における筒部材および合焦レンズ群の像面に対する移動軌跡を示す概略図であり、図5(B)は、変倍の際における合焦レンズ群の筒部材に対する相対的な移動軌跡を示す概略図である。
図6図6(A)、図6(B)、および図6(C)はそれぞれ、第1実施例に係る変倍光学系の広角端状態、中間焦点距離状態、望遠端状態における無限遠合焦時の諸収差図である。
図7図7(A)、図7(B)、および図7(C)はそれぞれ、第1実施例に係る変倍光学系の広角端状態、中間焦点距離状態、望遠端状態における近距離合焦時の諸収差図である。
図8】第2実施例に係る変倍光学系のレンズ構成を示す図である。
図9図9(A)、図9(B)、および図9(C)はそれぞれ、第2実施例に係る変倍光学系の広角端状態、中間焦点距離状態、望遠端状態における無限遠合焦時の諸収差図である。
図10図10(A)、図10(B)、および図10(C)はそれぞれ、第2実施例に係る変倍光学系の広角端状態、中間焦点距離状態、望遠端状態における近距離合焦時の諸収差図である。
図11】第3実施例に係る変倍光学系のレンズ構成を示す図である。
図12図12(A)、図12(B)、および図12(C)はそれぞれ、第3実施例に係る変倍光学系の広角端状態、中間焦点距離状態、望遠端状態における無限遠合焦時の諸収差図である。
図13図13(A)、図13(B)、および図13(C)はそれぞれ、第3実施例に係る変倍光学系の広角端状態、中間焦点距離状態、望遠端状態における近距離合焦時の諸収差図である。
図14】第4実施例に係る変倍光学系のレンズ構成を示す図である。
図15図15(A)、図15(B)、および図15(C)はそれぞれ、第4実施例に係る変倍光学系の広角端状態、中間焦点距離状態、望遠端状態における無限遠合焦時の諸収差図である。
図16図16(A)、図16(B)、および図16(C)はそれぞれ、第4実施例に係る変倍光学系の広角端状態、中間焦点距離状態、望遠端状態における近距離合焦時の諸収差図である。
図17】第5実施例に係る変倍光学系のレンズ構成を示す図である。
図18図18(A)、図18(B)、および図18(C)はそれぞれ、第5実施例に係る変倍光学系の広角端状態、中間焦点距離状態、望遠端状態における無限遠合焦時の諸収差図である。
図19図19(A)、図19(B)、および図19(C)はそれぞれ、第5実施例に係る変倍光学系の広角端状態、中間焦点距離状態、望遠端状態における近距離合焦時の諸収差図である。
図20】第6実施例に係る変倍光学系のレンズ構成を示す図である。
図21図21(A)、図21(B)、および図21(C)はそれぞれ、第6実施例に係る変倍光学系の広角端状態、中間焦点距離状態、望遠端状態における無限遠合焦時の諸収差図である。
図22図22(A)、図22(B)、および図22(C)はそれぞれ、第6実施例に係る変倍光学系の広角端状態、中間焦点距離状態、望遠端状態における近距離合焦時の諸収差図である。
図23】第7実施例に係る変倍光学系のレンズ構成を示す図である。
図24図24(A)、図24(B)、および図24(C)はそれぞれ、第7実施例に係る変倍光学系の広角端状態、中間焦点距離状態、望遠端状態における無限遠合焦時の諸収差図である。
図25図25(A)、図25(B)、および図25(C)はそれぞれ、第7実施例に係る変倍光学系の広角端状態、中間焦点距離状態、望遠端状態における近距離合焦時の諸収差図である。
図26】第1実施形態に係る変倍光学系の製造方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、第1~第4実施形態に係る変倍光学系および、これを備えた光学機器について図を参照して説明する。まず、第1~第4実施形態に係る変倍光学系を備えたカメラ(光学機器)を図1に基づいて説明する。このカメラ1は、図1に示すように、レンズ鏡筒2として第1~第4実施形態に係る変倍光学系を備えたカメラである。
【0010】
カメラ1は、レンズ鏡筒2と、カメラボディ3とを備えている。レンズ鏡筒2は、像側の基端部(後部)にレンズマウントLMが設けられ、カメラボディ3のボディマウントBMと係合することで、カメラボディ3に着脱可能に装着されている。なお、カメラ1の説明において、レンズ鏡筒2の光軸OA方向被写体側を物体側、カメラボディ3側を像側と称する。また、レンズ鏡筒2の光軸OAと直交する径方向において、光軸OAから離れる側を外径側、光軸OAに近づく側を内径側と称する。カメラボディ3は、光像を電気信号に変換する撮像素子4を備え、この撮像素子4による撮像データを画像処理して記録部(図示せず)に記録する。
【0011】
レンズ鏡筒2は、複数のレンズ群を備え、焦点距離が変更可能ないわゆるズームレンズ(変倍光学系)である。図1に示す例では、複数のレンズ群として、物体側から順に、第1レンズ群G1、第2レンズ群G2、第3レンズ群G3、第4レンズ群G4、第5レンズ群G5、第6レンズ群G6、および第7レンズ群G7が配置されている。第1レンズ群G1、第2レンズ群G2、第3レンズ群G3、第4レンズ群G4、第5レンズ群G5、第6レンズ群G6、および第7レンズ群G7の少なくとも一部は、変倍(ズーミング)の際に移動する。第5レンズ群G5および第6レンズ群G6は、合焦(フォーカシング)の際に移動する合焦レンズ群である。
【0012】
第1レンズ群G1は、1群枠11に保持されている。1群枠11の外周は1群摺動筒12に保持されている。第2レンズ群G2は、2群枠21に保持されている。第3レンズ群G3は、3群枠31に保持されている。第4レンズ群G4は、4群枠41に保持されている。第5レンズ群G5は、5群枠51に保持されている。第6レンズ群G6は、6群枠61に保持されている。第7レンズ群G7は、7群枠71に保持されている。
【0013】
また、レンズ鏡筒2は、第1操作環81と、外カム筒82と、内カム筒83と、外固定筒84と、内固定筒85と、第2操作環86とを備えている。外固定筒84の外周部には、第1操作環81と第2操作環86とが、それぞれ外固定筒84に対して回転可能に設け
られている。外固定筒84と内固定筒85との間には、外径側から順に、1群摺動筒12、および外カム筒82が配置されている。内固定筒85の内径側には、前側から順に、2群枠21、3群枠31、4群枠41、筒部材100、および7群枠71が配置されている。筒部材100の内径側には、前側から順に、5群枠51、および6群枠61が配置されている。4群枠41、筒部材100、および7群枠71と、内固定筒85との間には、内カム筒83が配置されている。
【0014】
外カム筒82と内カム筒83には複数のカム溝が形成され、対応するレンズ群枠や筒部材のカムフォロワーが係合している。また、内固定筒85と外固定筒84には光軸OA方向に沿って複数の直進溝が形成され、対応するレンズ群枠のカムフォロワーや筒部材が係合している。なお、各レンズ群枠を光軸OA方向に駆動させる駆動機構は適宜変更可能である。
【0015】
第1操作環81は、いわゆるズームリングであり、ユーザにより回転操作可能である。レンズ鏡筒2は、第1操作環81の回転量を検出する第1検出部(図示せず)を備える。第1検出部は、第1操作環81の回転を検出すると、レンズ鏡筒2内の制御部(図示せず)に回転量や回転速度を出力する。制御部は、第1操作環81の回転量に応じて、焦点距離を変更するためのモータ(後述の5群用駆動モータSTM5や6群用駆動モータSTM6など)を駆動制御する。
【0016】
第2操作環86は、ユーザにより回転操作可能であり、回転操作により操作される機能をレンズ鏡筒2またはカメラボディ3で設定可能である。ユーザは、例えば、第2操作環86を回転操作することにより、合焦位置、焦点距離または絞り値などの光学特性の変更を行うことが可能である。第2操作環86の内径側には、第2操作環86の回転量を検出する第2検出部(図示せず)が備えられている。第2操作環86がユーザにより回転操作されると、第2検出部は第2操作環86の回転量や回転速度を検出してレンズ鏡筒2内の制御部(図示せず)に出力する。制御部は、第2操作環86の回転量に応じて、光学特性を変更するためのモータ(後述の5群用駆動モータSTM5や6群用駆動モータSTM6など)を駆動制御する。また、制御部は、第1操作環81または第2操作環86の回転に応じたカメラボディ3との情報伝達を行い、レンズ鏡筒2の状態(光学特性やユーザによる操作状態)をカメラボディ3に送信する。
【0017】
図2に示すように、筒部材100には、5群用駆動モータSTM5を備えた5群駆動ユニット150の一部と、6群用駆動モータSTM6を備えた6群駆動ユニット160の一部と、一対の案内軸170とが設けられている。5群駆動ユニット150は、5群枠51を光軸OA方向に駆動する。5群駆動ユニット150は、上述の5群用駆動モータSTM5に加え、5群用リードスクリュー151と、5群用ラック152とを備えている。5群用駆動モータSTM5は、例えばステッピングモータであり、筒部材100に固定される。5群用リードスクリュー151は、ネジ部を有して光軸OA方向に延びる軸状に形成され、5群用駆動モータSTM5の出力軸と連結されて回転する。5群用ラック152は、5群用リードスクリュー151のネジ部と螺合して、5群枠51と連結される。
【0018】
6群駆動ユニット160は、6群枠61を光軸OA方向に駆動する。6群駆動ユニット160は、上述の6群用駆動モータSTM6に加え、6群用リードスクリュー161と、6群用ラック162とを備えている。6群用駆動モータSTM6は、例えばステッピングモータであり、筒部材100に固定される。6群用リードスクリュー161は、ネジ部を有して光軸OA方向に延びる軸状に形成され、6群用駆動モータSTM6の出力軸と連結される。6群用ラック162は、6群用リードスクリュー161のネジ部と螺合して、6群枠61と連結される。5群用駆動モータSTM5と6群用駆動モータSTM6とは、筒部材100において光軸OA回りに約180°変位した位置に配置される。
【0019】
案内軸170は、図2および図3に示すように、光軸OA方向に延びる軸状に形成され、筒部材100に固定される。案内軸170は、5群枠51に形成された係合穴と係合し、5群枠51を光軸OA方向に直進案内する。また、案内軸170は、6群枠61に形成された係合穴と係合し、6群枠61を光軸OA方向に直進案内する。これにより、5群枠51に保持された第5レンズ群G5と、6群枠61に保持された第6レンズ群G6は、案内軸170により光軸OA方向に直進案内される。
【0020】
5群用駆動モータSTM5が5群用リードスクリュー151を回転させると、5群用リードスクリュー151のネジ部と螺合した5群用ラック152を介して、5群枠51に対して光軸OA方向の駆動力が伝達される。このとき、5群枠51に保持された第5レンズ群G5は、5群用リードスクリュー151を中心軸として回動しないように、案内軸170により光軸OA方向に直進案内される。5群駆動ユニット150により、第5レンズ群G5は筒部材100に対して光軸OA方向に相対移動可能である。これにより、変倍の際、撮像素子4(像面)に対する光軸OA方向の相対移動量を、第5レンズ群G5と筒部材100とで異ならせることが可能である。
【0021】
6群用駆動モータSTM6が6群用リードスクリュー161を回転させると、6群用リードスクリュー161のネジ部と螺合した6群用ラック162を介して、6群枠61に対して光軸OA方向の駆動力が伝達される。このとき、6群枠61に保持された第6レンズ群G6は、6群用リードスクリュー161を中心軸として回動しないように、案内軸170により光軸OA方向に直進案内される。6群駆動ユニット160により、第6レンズ群G6は筒部材100に対して光軸OA方向に相対移動可能である。これにより、変倍の際、撮像素子4(像面)に対する光軸OA方向の相対移動量を、第6レンズ群G6と筒部材100とで異ならせることが可能である。また、5群駆動ユニット150および6群駆動ユニット160により、第5レンズ群G5と第6レンズ群G6とを別個に駆動することができる。これにより、変倍または合焦の際、撮像素子4(像面)に対する光軸OA方向の相対移動量を、第5レンズ群G5と第6レンズ群G6とで異ならせることが可能である。
【0022】
なお、5群用駆動モータSTM5および6群用駆動モータSTM6は、例えばステッピングモータであるが、これに限られるものではなく、DCモータやボイスコイルモータ、超音波モータ等でもよい。5群用駆動モータSTM5および6群用駆動モータSTM6は、同じ種類のモータを用いてもよく、異なる種類のモータを用いてもよい。5群用駆動モータSTM5および6群用駆動モータSTM6は、筒部材100の物体側に配置されているが、5群用駆動モータSTM5および6群用駆動モータSTM6の配置は適宜変更可能である。例えば、5群用駆動モータSTM5が筒部材100の物体側(もしくは像側)に配置され、6群用駆動モータSTM6が筒部材100の像側(もしくは物体側)に配置されてもよい。また、5群用駆動モータSTM5と6群用駆動モータSTM6の一方を筒部材100に配置し、5群用駆動モータSTM5と6群用駆動モータSTM6の他方を筒部材100とは異なる部材に配置することとしてもよい。本実施形態では、合焦の際に移動する二つのレンズ群(G5,G6)を一つの筒部材100に配置するので、レンズ鏡筒2の小型化が可能である。
【0023】
また、案内軸170は、筒部材100に固定されているが、これに限られるものではなく、筒部材100とは別個に移動可能な筒部材に固定されるようにしてもよい。例えば、案内軸170は、筒部材100の物体側または像側に少なくとも一部が配置される4群枠41に固定されてもよい。5群枠51に保持された第5レンズ群G5と、6群枠61に保持された第6レンズ群G6は、案内軸170により光軸OA方向に直進案内されるが、これに限られるものではなく、例えばカムフォロワーと直進溝を用いて、光軸OA方向に直進案内されてもよい。また、一対の案内軸170で第5レンズ群G5と第6レンズ群G6
を直進案内するものとしたが、第5レンズ群G5を直進案内する一対の案内軸と、第6レンズ群G6を直進案内する一対の案内軸とを設けることとしてもよい。
【0024】
また、合焦の際、第5レンズ群G5と第6レンズ群G6がそれぞれ独立して光軸OA方向に移動するものとしたが、第5レンズ群G5と第6レンズ群G6とが一体で光軸OA方向に移動することとしてもよい。また、無限遠物体から近距離物体への合焦の際の一部において、第5レンズ群G5と第6レンズ群G6とが一体で光軸OA方向に移動することとしてもよい。第5レンズ群G5と第6レンズ群G6とが一体で光軸OA方向に移動する場合、筒部材100に設けられる駆動ユニットは一つでもよい。
【0025】
1群枠11(1群摺動筒12)、2群枠21、3群枠31、4群枠41、筒部材100、および7群枠71は、変倍の際、第1操作環81の回転によって回転する外カム筒82および内カム筒83の回転により、光軸OA方向に駆動される。また、変倍および合焦の際、5群枠51は、第1操作環81または第2操作環86の回転に応じて、筒部材100に設けられた5群駆動ユニット150によって筒部材100に対して光軸OA方向に駆動される。また、6群枠61も、第1操作環81または第2操作環86の回転に応じて、筒部材100に設けられた6群駆動ユニット160によって筒部材100に対して光軸OA方向に駆動される。すなわち、第1レンズ群G1、第2レンズ群G2、第3レンズ群G3、第4レンズ群G4、筒部材100および第7レンズ群G7は、第1操作環81が回転されると、機械的に光軸OA方向に駆動される。また、第5レンズ群G5および第6レンズ群G6は、第1操作環81が回転されると、機械的および電気的(モータの駆動制御)に光軸OA方向に駆動され、第2操作環86が回転されて合焦動作が指示されると、電気的に光軸OA方向に駆動される。
【0026】
このようにして、第1レンズ群G1、第2レンズ群G2、第3レンズ群G3、第4レンズ群G4、第5レンズ群G5、第6レンズ群G6、および第7レンズ群G7は、変倍の際、光軸OA方向に駆動される。第5レンズ群G5および第6レンズ群G6は、合焦の際、光軸OA方向に駆動される。本実施形態において変倍レンズ群はカム機能で光軸OA方向に駆動されるが、変倍レンズ群を光軸OA方向に駆動させるための駆動部(モータ)を備えるようにしてもよい。
【0027】
このようなカメラ1において、不図示の物体(被写体)からの光は、レンズ鏡筒2で集光されて、カメラボディ3の撮像素子4へ到達する。これにより被写体からの光は、当該撮像素子4によって撮像され、撮像素子4による撮像データが画像処理されて記録部(図示せず)に記録される。このようにして、撮影者はカメラ1による被写体の撮影を行うことができる。なお、このカメラ1は、デジタル一眼レフカメラに限らず、ミラーレスカメラでもよく、コンパクトデジタルカメラでもよい。
【0028】
次に、変倍光学系(ズームレンズ)の第1実施形態について説明する。第1実施形態に係る変倍光学系ZLの一例としての変倍光学系ZL(1)は、図4に示すように、複数のレンズ群を有し、変倍の際に、隣り合う各レンズ群の間隔が変化する。また、変倍光学系ZL(1)は、合焦の際に移動する合焦レンズ群と、合焦レンズ群の像側に隣り合って配置された像側レンズ群とを有している。
【0029】
第1実施形態に係る変倍光学系ZLは、図8に示す変倍光学系ZL(2)でもよく、図11に示す変倍光学系ZL(3)でもよく、図14に示す変倍光学系ZL(4)でもよく、図23に示す変倍光学系ZL(7)でもよい。
【0030】
上記構成の下、第1実施形態に係る変倍光学系ZLは、以下の条件式(1)を満足する。
【0031】
0.000<dL0t/dL1t<1.000 ・・・(1)
但し、dL0t:望遠端状態において無限遠物体に合焦する場合の合焦レンズ群と像側レンズ群との光軸上の間隔
dL1t:望遠端状態において近距離物体に合焦する場合の合焦レンズ群と像側レンズ群との光軸上の間隔
【0032】
条件式(1)は、望遠端状態において無限遠物体に合焦する場合の合焦レンズ群と像側レンズ群との光軸上の間隔と、近距離物体(最も近距離の物体)に合焦する場合の合焦レンズ群と像側レンズ群との光軸上の間隔との比を規定するものである。条件式(1)を満足することで、望遠端状態において無限遠物体に合焦する場合と近距離物体に合焦する場合のどちらにおいても、球面収差やコマ収差をはじめとする諸収差を良好に補正することができる。
【0033】
条件式(1)の対応値が上記範囲を外れてしまうと、合焦レンズ群と像側レンズ群との間隔が適切ではなくなるため、収差変動を抑えることが困難になる。条件式(1)の上限値を0.950に設定することで、本実施形態の効果をより確実なものとすることができる。本実施形態の効果をさらに確実なものとするために、条件式(1)の上限値を、0.900、0.850、0.800、0.780、0.750、0.740、0.730、0.720、0.710、0.700、0.695、さらに0.690に設定してもよい。
【0034】
条件式(1)の下限値を0.100に設定することで、本実施形態の効果をより確実なものとすることができる。本実施形態の効果をさらに確実なものとするために、条件式(1)の下限値を、0.150、0.200、0.250、0.300、0.350、0.400、0.450、0.500、0.550、0.600、0.610、0.620、0.630、0.640、0.650、0.660、さらに0.665に設定してもよい。
【0035】
第1実施形態に係る変倍光学系ZLにおいて、複数のレンズ群は、物体側から順に並んだ、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、正の屈折力を有する第4レンズ群G4と、後続レンズ群GRとを含み、後続レンズ群GRは、合焦レンズ群と、像側レンズ群とを有することが望ましい。
【0036】
これにより、第1実施形態に係る変倍光学系ZLは、少なくとも5つのレンズ群を有し、変倍の際に各レンズ群の間隔が変化する。そのため、広角端状態から望遠端状態への変倍の際の収差の変動を抑えることが可能になる。また、後続レンズ群GRに合焦レンズ群を配置することで、合焦レンズ群を小型軽量化することができ、鏡筒が大型化することなく、高速で静粛性の高いオートフォーカスを実現することが可能になる。
【0037】
次に、変倍光学系の第2実施形態について説明する。第2実施形態に係る変倍光学系は、第1実施形態に係る変倍光学系ZLと同様の構成であるため、第1実施形態と同一の符号を付して説明する。第2実施形態に係る変倍光学系ZLの一例としての変倍光学系ZL(1)は、図1に示すように、複数のレンズ群を有し、変倍の際に、隣り合う各レンズ群の間隔が変化する。また、変倍光学系ZL(1)は、合焦レンズ群として、合焦の際に移動する第1の合焦レンズ群と、第1の合焦レンズ群より像側に配置されて合焦の際に移動する第2の合焦レンズ群とを有している。
【0038】
第2実施形態に係る変倍光学系ZLは、図8に示す変倍光学系ZL(2)でもよく、図
11に示す変倍光学系ZL(3)でもよく、図23に示す変倍光学系ZL(7)でもよい。
【0039】
上記構成の下、第2実施形態に係る変倍光学系ZLは、以下の条件式(2)を満足する。
【0040】
0.000<dF0w/dF1w<1.000 ・・・(2)
但し、dF0w:広角端状態において無限遠物体に合焦する場合の第1の合焦レンズ群と第2の合焦レンズ群との光軸上の間隔
dF1w:広角端状態において近距離物体に合焦する場合の第1の合焦レンズ群と第2の合焦レンズ群との光軸上の間隔
【0041】
条件式(2)は、広角端状態において無限遠物体に合焦する場合の第1の合焦レンズ群と第2の合焦レンズ群との光軸上の間隔と、近距離物体(最も近距離の物体)に合焦する場合の第1の合焦レンズ群と第2の合焦レンズ群との光軸上の間隔との比を規定するものである。条件式(2)を満足することで、広角端状態において無限遠物体に合焦する場合と近距離物体に合焦する場合のどちらにおいても、球面収差やコマ収差をはじめとする諸収差を良好に補正することができる。
【0042】
条件式(2)の対応値が上記範囲を外れてしまうと、合焦レンズ群と像側レンズ群との間隔が適切ではなくなるため、収差変動を抑えることが困難になる。条件式(2)の上限値を0.980に設定することで、本実施形態の効果をより確実なものとすることができる。本実施形態の効果をさらに確実なものとするために、条件式(2)の上限値を、0.950、0.940、0.930、0.920、0.910、0.900、0.895、0.890、0.885、0.880、0.875、さらに0.870に設定してもよい。
【0043】
条件式(2)の下限値を0.100に設定することで、本実施形態の効果をより確実なものとすることができる。本実施形態の効果をさらに確実なものとするために、条件式(2)の下限値を、0.200、0.300、0.400、0.500、0.550、0.600、0.650、0.700、0.750、0.780、0.800、0.810、0.815、さらに0.820に設定してもよい。
【0044】
第2実施形態に係る変倍光学系ZLにおいて、複数のレンズ群は、物体側から順に並んだ、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、正の屈折力を有する第4レンズ群G4と、後続レンズ群GRとを含み、後続レンズ群GRは、第1の合焦レンズ群と、第2の合焦レンズ群とを有することが望ましい。
【0045】
これにより、第2実施形態に係る変倍光学系ZLは、少なくとも5つのレンズ群を有し、変倍の際に各レンズ群の間隔が変化する。そのため、広角端状態から望遠端状態への変倍の際の収差の変動を抑えることが可能になる。また、後続レンズ群GRに合焦レンズ群を配置することで、合焦レンズ群を小型軽量化することができ、鏡筒が大型化することなく、高速で静粛性の高いオートフォーカスを実現することが可能になる。
【0046】
次に、変倍光学系の第3実施形態について説明する。第3実施形態に係る変倍光学系は、第1実施形態に係る変倍光学系ZLと同様の構成であるため、第1実施形態と同一の符号を付して説明する。第3実施形態に係る変倍光学系ZLの一例としての変倍光学系ZL(1)は、図1に示すように、複数のレンズ群を有し、変倍の際に、隣り合う各レンズ群の間隔が変化する。また、変倍光学系ZL(1)は、合焦の際に移動する合焦レンズ群と
、合焦レンズ群を移動させるための駆動部が固定された筒部材(例えば、図1および図2に示す筒部材100)とを有し、変倍の際に、筒部材が移動する。駆動部により合焦レンズ群が筒部材に対して相対移動可能であり、広角端状態から望遠端状態への変倍の際、合焦レンズ群が筒部材に対して相対的に移動する方向が筒部材の移動方向と逆向きであり、合焦レンズ群の物体側または像側に配置されるレンズの変倍の際の移動量と、筒部材の変倍の際の移動量とが異なる。そのため、変倍の際に合焦レンズ群の移動軌跡に関わらず筒部材を移動させることができ、筒部材の移動軌跡の設計自由度が向上する。したがって、筒部材とその前後のレンズとを、衝突を回避した移動軌跡で移動させて光学性能を向上させたり、筒部材とその前後のレンズとの間隔を、非撮影条件下(例えば縮筒状態)では短くして光学性能と全長の短縮化を両立させたりすること等を図ることができる。
【0047】
ここで、広角端状態から望遠端状態への変倍の際、筒部材の像面に対する移動方向を第1方向とし、合焦レンズ群の筒部材に対する相対的な移動方向を第2方向とする。本実施形態では、広角端状態から望遠端状態への変倍の際の少なくとも一部で、第1方向と第2方向とが逆向きになる。広角端状態から望遠端状態の全ての焦点距離領域での変倍の際に第1方向と第2方向とが逆向きになることとしてもよく、一部の焦点距離領域での変倍の際に合焦レンズ群が筒部材に対して相対的に移動しないこととしてもよい。本実施形態においては、第1方向と第2方向とが逆向きになる焦点距離領域が、第1方向と第2方向とが同じ向きまたは合焦レンズ群が筒部材に対して相対移動しない焦点距離領域より多いのが好ましい。
【0048】
第3実施形態に係る変倍光学系ZLは、図8に示す変倍光学系ZL(2)でもよく、図11に示す変倍光学系ZL(3)でもよく、図14に示す変倍光学系ZL(4)でもよい。また、第3実施形態に係る変倍光学系ZLは、図17に示す変倍光学系ZL(5)でもよく、図20に示す変倍光学系ZL(6)でもよく、図23に示す変倍光学系ZL(7)でもよい。
【0049】
上記構成の下、第3実施形態に係る変倍光学系ZLは、以下の条件式(3)を満足する。
【0050】
-1.000<dA/dB<2.000 ・・・(3)
但し、dA:広角端状態から望遠端状態への変倍の際に、像面に対して合焦レンズ群が移動する移動量(物体側への移動量の符号を+とし、像側への移動量の符号を-とする)
dB:広角端状態から望遠端状態への変倍の際に、像面に対して筒部材が移動する移動量(物体側への移動量の符号を+とし、像側への移動量の符号を-とする)
【0051】
条件式(3)は、広角端状態から望遠端状態への変倍の際に、像面に対して前記合焦レンズ群が移動する移動量と、像面に対して筒部材が移動する移動量との比を規定するものである。条件式(3)を満足することにより、像面湾曲やコマ収差をはじめとする諸収差を良好に補正しつつ、鏡筒の小型化を実現することができる。なお、条件式(3)において、合焦レンズ群として、合焦の際に移動する第1の合焦レンズ群と、第1の合焦レンズ群より像側に配置されて合焦の際に移動する第2の合焦レンズ群とを有する場合、合焦レンズ群が移動する移動量は、第2の合焦レンズ群が移動する移動量である。
【0052】
条件式(3)の対応値が上記範囲を外れてしまうと、合焦レンズ群と筒部材との位置関係が適切ではなくなるため、収差変動を抑えつつ、鏡筒の小型化を実現することが困難になる。条件式(3)の上限値を1.950に設定することで、本実施形態の効果をより確実なものとすることができる。本実施形態の効果をさらに確実なものとするために、条件式(3)の上限値を、1.900、1.800、1.700、1.600、1.500、1.400、1.300、1.200、1.100、1.000、0.980、さらに0
.950に設定してもよい。
【0053】
条件式(3)の下限値を-0.500に設定することで、本実施形態の効果をより確実なものとすることができる。本実施形態の効果をさらに確実なものとするために、条件式(3)の下限値を、-0.100、0.100、0.200、0.300、0.400、0.500、0.550、0.600、0.650、0.700、0.710、さらに0.720に設定してもよい。
【0054】
次に、変倍光学系の第4実施形態について説明する。第4実施形態に係る変倍光学系は、第1実施形態に係る変倍光学系ZLと同様の構成であるため、第1実施形態と同一の符号を付して説明する。第4実施形態に係る変倍光学系ZLの一例としての変倍光学系ZL(1)は、図1に示すように、複数のレンズ群を有し、変倍の際に、隣り合う各レンズ群の間隔が変化する。また、変倍光学系ZL(1)は、合焦の際に移動する合焦レンズ群と、合焦レンズ群を移動させるための駆動部が固定された筒部材(例えば、図1および図2に示す筒部材100)とを有し、変倍の際に、筒部材が移動する。駆動部により合焦レンズ群が筒部材に対して相対移動可能であり、筒部材に対してレンズが固定されていない。
【0055】
第4実施形態に係る変倍光学系ZLは、図8に示す変倍光学系ZL(2)でもよく、図11に示す変倍光学系ZL(3)でもよく、図14に示す変倍光学系ZL(4)でもよい。また、第4実施形態に係る変倍光学系ZLは、図17に示す変倍光学系ZL(5)でもよく、図20に示す変倍光学系ZL(6)でもよく、図23に示す変倍光学系ZL(7)でもよい。
【0056】
上記構成の下、第4実施形態に係る変倍光学系ZLは、先に述べた以下の条件式(3)を満足する。
【0057】
-1.000<dA/dB<2.000 ・・・(3)
【0058】
条件式(3)を満足することにより、第3実施形態と同様に、像面湾曲やコマ収差をはじめとする諸収差を良好に補正しつつ、鏡筒の小型化を実現することができる。なお、条件式(3)の上限値を1.950に設定することで、本実施形態の効果をより確実なものとすることができる。本実施形態の効果をさらに確実なものとするために、条件式(3)の上限値を、1.900、1.800、1.700、1.600、1.500、1.400、1.300、1.200、1.100、1.000、0.980、さらに0.950に設定してもよい。また、条件式(3)の下限値を-0.500に設定することで、本実施形態の効果をより確実なものとすることができる。本実施形態の効果をさらに確実なものとするために、条件式(3)の下限値を、-0.100、0.100、0.200、0.300、0.400、0.500、0.550、0.600、0.650、0.700、0.710、さらに0.720に設定してもよい。
【0059】
第3実施形態および第4実施形態に係る変倍光学系ZLにおいて、複数のレンズ群は、物体側から順に並んだ、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、正の屈折力を有する第4レンズ群G4と、後続レンズ群GRとを含み、後続レンズ群GRは、合焦レンズ群を有することが望ましい。
【0060】
これにより、第3実施形態および第4実施形態に係る変倍光学系ZLは、少なくとも5つのレンズ群を有し、変倍の際に各レンズ群の間隔が変化する。そのため、広角端状態から望遠端状態への変倍の際の収差の変動を抑えることが可能になる。また、後続レンズ群GRに合焦レンズ群を配置することで、合焦レンズ群を小型軽量化することができ、鏡筒
が大型化することなく、高速で静粛性の高いオートフォーカスを実現することが可能になる。
【0061】
第3実施形態および第4実施形態に係る変倍光学系ZLは、合焦レンズ群の像側に隣り合って配置された像側レンズ群を有し、変倍の際に、合焦レンズ群と像側レンズ群との間隔が変化し、以下の条件式(4)を満足することが望ましい。
【0062】
-1.000<dB/dE<1.500 ・・・(4)
但し、dE:広角端状態から望遠端状態への変倍の際に、像面に対して像側レンズ群が移動する移動量(物体側への移動量の符号を+とし、像側への移動量の符号を-とする)
【0063】
条件式(4)は、広角端状態から望遠端状態への変倍の際に、像面に対して筒部材が移動する移動量と、像面に対して像側レンズ群が移動する移動量との比を規定するものである。条件式(4)を満足することにより、像面湾曲やコマ収差をはじめとする諸収差を良好に補正しつつ、鏡筒の小型化を実現することができる。
【0064】
条件式(4)の対応値が上記範囲を外れてしまうと、合焦レンズ群と筒部材との位置関係が適切ではなくなるため、収差変動を抑えつつ、鏡筒の小型化を実現することが困難になる。条件式(4)の上限値を1.450に設定することで、本実施形態の効果をより確実なものとすることができる。本実施形態の効果をさらに確実なものとするために、条件式(4)の上限値を、1.400、1.350、1.300、1.250、1.200、1.150、1.120、1.100、1.080、さらに1.050に設定してもよい。
【0065】
条件式(4)の下限値を-0.500に設定することで、本実施形態の効果をより確実なものとすることができる。本実施形態の効果をさらに確実なものとするために、条件式(4)の下限値を、-0.100、0.100、0.200、0.300、0.400、0.500、0.550、0.600、0.650、0.700、さらに0.750に設定してもよい。
【0066】
第3実施形態および第4実施形態に係る変倍光学系ZLは、合焦レンズ群の物体側に隣り合って配置された物体側レンズ群を有し、変倍の際に、物体側レンズ群と合焦レンズ群との間隔が変化し、以下の条件式(5)を満足することが望ましい。
【0067】
-1.000<dB/dD<1.000 ・・・(5)
但し、dD:広角端状態から望遠端状態への変倍の際に、像面に対して物体側レンズ群が移動する移動量(物体側への移動量の符号を+とし、像側への移動量の符号を-とする)
【0068】
条件式(5)は、広角端状態から望遠端状態への変倍の際に、像面に対して筒部材が移動する移動量と、像面に対して物体側レンズ群が移動する移動量との比を規定するものである。条件式(5)を満足することにより、像面湾曲やコマ収差をはじめとする諸収差を良好に補正しつつ、鏡筒の小型化を実現することができる。
【0069】
条件式(5)の対応値が上記範囲を外れてしまうと、合焦レンズ群と筒部材との位置関係が適切ではなくなるため、収差変動を抑えつつ、鏡筒の小型化を実現することが困難になる。条件式(5)の上限値を0.950に設定することで、本実施形態の効果をより確実なものとすることができる。本実施形態の効果をさらに確実なものとするために、条件式(5)の上限値を、0.900、0.850、0.800、0.750、0.700、0.690、0.680、0.670、さらに0.665に設定してもよい。
【0070】
条件式(5)の下限値を-0.500に設定することで、本実施形態の効果をより確実なものとすることができる。本実施形態の効果をさらに確実なものとするために、条件式(5)の下限値を、-0.100、0.100、0.200、0.300、0.400、0.500、0.510、0.520、0.530、0.540、さらに0.550に設定してもよい。
【0071】
第3実施形態および第4実施形態に係る変倍光学系ZLにおいて、駆動部はステッピングモータであることが望ましい。これにより、変倍時も合焦レンズ群を必要に応じて光軸方向に移動させることができ、より光学性能を良くすることができる。
【0072】
第3実施形態および第4実施形態に係る変倍光学系ZLは、合焦レンズ群として、合焦の際に移動する第1の合焦レンズ群と、第1の合焦レンズ群より像側に配置されて合焦の際に移動する第2の合焦レンズ群とを有し、第1の合焦レンズ群の変倍の際の移動軌跡と、第2の合焦レンズ群の変倍の際の移動軌跡とが異なることが望ましい。これにより、像面湾曲や球面収差などの諸収差を良好に補正することができる。
【0073】
第3実施形態および第4実施形態に係る変倍光学系ZLにおいて、筒部材に、第1の合焦レンズ群を移動させるための第1の駆動部と、第2の合焦レンズ群を移動させるための第2の駆動部とが固定されることが望ましい。これにより、第1の駆動部の固定部材と第2の駆動部の固定部材とを兼用することができ、鏡筒が大きくなることを防ぐことができる。
【0074】
第3実施形態および第4実施形態に係る変倍光学系ZLにおいて、筒部材に、第1の合焦レンズ群および第2の合焦レンズ群を光軸方向に直進案内する案内軸(例えば、図2および図3に示す案内軸170)が固定されることが望ましい。これにより、第1の合焦レンズ群の直進案内軸の固定部材と第2の合焦レンズ群の直進案内軸の固定部材とを兼用することができ、鏡筒が大きくなることを防ぐことができる。
【0075】
第1~第4実施形態に係る変倍光学系ZLにおいて、合焦レンズ群として、合焦の際に移動する第1の合焦レンズ群と、第1の合焦レンズ群より像側に配置されて合焦の際に移動する第2の合焦レンズ群とを有し、第1の合焦レンズ群および第2の合焦レンズ群が正の屈折力を有し、以下の条件式(6)を満足することが望ましい。
【0076】
0.20<fF1/fF2<3.00 ・・・(6)
但し、fF1:第1の合焦レンズ群の焦点距離
fF2:第2の合焦レンズ群の焦点距離
【0077】
条件式(6)は、第1の合焦レンズ群の焦点距離と第2の合焦レンズ群の焦点距離との比を規定するものである。条件式(6)を満足することで、無限遠物体から近距離物体への合焦の際の球面収差をはじめとする諸収差の変動を抑えることができる。
【0078】
条件式(6)の対応値が上限値を上回ると、第2の合焦レンズ群の屈折力が強くなりすぎるため、合焦の際の球面収差をはじめとする諸収差の変動を抑えることが困難になる。条件式(6)の上限値を2.80に設定することで、本実施形態の効果をより確実なものとすることができる。本実施形態の効果をさらに確実なものとするために、条件式(6)の上限値を、2.50、2.30、2.20、2.10、2.00、1.90、1.80、1.70、1.60、さらに1.50に設定してもよい。
【0079】
条件式(6)の対応値が下限値を下回ると、第1の合焦レンズ群の屈折力が強くなりす
ぎるため、合焦の際の球面収差をはじめとする諸収差の変動を抑えることが困難になる。条件式(6)の下限値を0.25に設定することで、本実施形態の効果をより確実なものとすることができる。本実施形態の効果をさらに確実なものとするために、条件式(6)の下限値を、0.28、0.30、0.33、0.35、0.38、0.40、0.43、0.45、0.48、さらに0.50に設定してもよい。
【0080】
第1~第4実施形態に係る変倍光学系ZLにおいて、合焦レンズ群として、合焦の際に移動する第1の合焦レンズ群と、第1の合焦レンズ群より像側に配置されて合焦の際に移動する第2の合焦レンズ群とを有し、第1の合焦レンズ群および第2の合焦レンズ群が正の屈折力を有し、以下の条件式(7)を満足することが望ましい。
【0081】
0.20<MTF1/MTF2<3.00 ・・・(7)
但し、MTF1:望遠端状態において無限遠物体から近距離物体へ合焦する際の第1の合焦レンズ群の移動量の絶対値
MTF2:望遠端状態において無限遠物体から近距離物体へ合焦する際の第2の合焦レンズ群の移動量の絶対値
【0082】
条件式(7)は、望遠端状態において無限遠物体から近距離物体(最も近距離の物体)へ合焦する際の第1の合焦レンズ群の移動量の絶対値と、望遠端状態において無限遠物体から近距離物体(最も近距離の物体)へ合焦する際の第2の合焦レンズ群の移動量の絶対値との比を規定するものである。条件式(7)を満足することで、無限遠物体から近距離物体への合焦の際の球面収差をはじめとする諸収差の変動を抑えることができる。
【0083】
条件式(7)の対応値が上限値を上回ると、第1の合焦レンズ群の移動量が大きくなりすぎるため、合焦の際の球面収差をはじめとする諸収差の変動を抑えることが困難になる。条件式(7)の上限値を2.90に設定することで、本実施形態の効果をより確実なものとすることができる。本実施形態の効果をさらに確実なものとするために、条件式(7)の上限値を、2.80、2.70、2.60、2.50、2.40、2.30、2.20、2.10、さらに2.00に設定してもよい。
【0084】
条件式(7)の対応値が下限値を下回ると、第2の合焦レンズ群の移動量が大きくなりすぎるため、合焦の際の球面収差をはじめとする諸収差の変動を抑えることが困難になる。条件式(7)の下限値を0.25に設定することで、本実施形態の効果をより確実なものとすることができる。本実施形態の効果をさらに確実なものとするために、条件式(7)の下限値を、0.30、0.35、0.40、0.45、0.50、0.55、0.60、0.65、さらに0.70に設定してもよい。
【0085】
第1~第4実施形態に係る変倍光学系ZLにおいて、合焦レンズ群として、合焦の際に移動する第1の合焦レンズ群と、第1の合焦レンズ群より像側に配置されて合焦の際に移動する第2の合焦レンズ群とを有し、第1の合焦レンズ群および第2の合焦レンズ群が正の屈折力を有し、以下の条件式(8)を満足することが望ましい。
【0086】
0.20<|βTF1|/|βTF2|<5.00 ・・・(8)
但し、βTF1:望遠端状態において無限遠物体に合焦する場合の第1の合焦レンズ群の横倍率
βTF2:望遠端状態において無限遠物体に合焦する場合の第2の合焦レンズ群の横倍率
【0087】
条件式(8)は、望遠端状態において無限遠物体に合焦する場合の第1の合焦レンズ群の横倍率と、望遠端状態において無限遠物体に合焦する場合の第2の合焦レンズ群の横倍
率との比を規定するものである。条件式(8)を満足することで、無限遠物体から近距離物体への合焦の際の球面収差をはじめとする諸収差の変動を抑えることができる。
【0088】
条件式(8)の対応値が上限値を上回ると、第1の合焦レンズ群の横倍率が大きくなりすぎるため、合焦の際の球面収差をはじめとする諸収差の変動を抑えることが困難になる。条件式(8)の上限値を4.80に設定することで、本実施形態の効果をより確実なものとすることができる。本実施形態の効果をさらに確実なものとするために、条件式(8)の上限値を、4.50、4.30、4.00、3.80、3.50、3.30、3.00、2.80、2.50、2.30、2.00、1.80、さらに1.50に設定してもよい。
【0089】
条件式(8)の対応値が下限値を下回ると、第2の合焦レンズ群の横倍率が大きくなりすぎるため、合焦の際の球面収差をはじめとする諸収差の変動を抑えることが困難になる。条件式(8)の下限値を0.25に設定することで、本実施形態の効果をより確実なものとすることができる。本実施形態の効果をさらに確実なものとするために、条件式(8)の下限値を、0.30、0.35、0.40、0.45、0.50、0.55、0.60、0.65、さらに0.70に設定してもよい。
【0090】
第1~第4実施形態に係る変倍光学系ZLにおいて、合焦レンズ群として、合焦の際に移動する第1の合焦レンズ群と、第1の合焦レンズ群より像側に配置されて合焦の際に移動する第2の合焦レンズ群とを有し、第1の合焦レンズ群および第2の合焦レンズ群が正の屈折力を有し、第1の合焦レンズ群と第2の合焦レンズ群とが互いに隣り合うことが望ましい。これにより、無限遠物体から近距離物体への合焦の際の球面収差をはじめとする諸収差の変動を抑えることができる。
【0091】
第1~第4実施形態に係る変倍光学系ZLにおいて、合焦レンズ群は、3つ以下の単レンズからなることが望ましい。これにより、合焦レンズ群を小型軽量化することができる。
【0092】
第1~第4実施形態に係る変倍光学系ZLにおいて、合焦レンズ群のうち少なくとも1つは、負の屈折力を有する単レンズを有することが望ましい。これにより、無限遠物体から近距離物体への合焦の際の球面収差をはじめとする諸収差の変動を抑えることができる。
【0093】
第1~第4実施形態に係る変倍光学系ZLにおいて、合焦レンズ群は、開口絞りSよりも像側に配置されることが望ましい。これにより、合焦レンズ群を小型軽量化することができる。
【0094】
第1~第4実施形態に係る変倍光学系ZLは、以下の条件式(9)を満足することが望ましい。
【0095】
0.20<|fF|/ft<4.00 ・・・(9)
但し、fF:合焦レンズ群のうち最も屈折力が強い合焦レンズ群の焦点距離
ft:望遠端状態における変倍光学系ZLの焦点距離
【0096】
条件式(9)は、合焦レンズ群のうち最も屈折力が強い合焦レンズ群の焦点距離と、望遠端状態における変倍光学系ZLの焦点距離との比を規定するものである。条件式(9)を満足することで、鏡筒が大型化することなく、無限遠物体から近距離物体への合焦の際の球面収差をはじめとする諸収差の変動を抑えることができる。
【0097】
条件式(9)の対応値が上限値を上回ると、合焦レンズ群の屈折力が弱くなりすぎるため、合焦の際の合焦レンズ群の移動量が大きくなり、鏡筒が大型化する。条件式(9)の上限値を3.80に設定することで、本実施形態の効果をより確実なものとすることができる。本実施形態の効果をさらに確実なものとするために、条件式(9)の上限値を、3.60、3.40、3.20、3.00、2.80、2.60、2.40、2.20、さらに2.00に設定してもよい。
【0098】
条件式(9)の対応値が下限値を下回ると、合焦レンズ群の屈折力が強くなりすぎるため、合焦の際の球面収差をはじめとする諸収差の変動を抑えることが困難になる。条件式(9)の下限値を0.23に設定することで、本実施形態の効果をより確実なものとすることができる。本実施形態の効果をさらに確実なものとするために、条件式(9)の下限値を、0.25、0.28、0.30、0.33、さらに0.35に設定してもよい。
【0099】
続いて、図26を参照しながら、第1実施形態に係る変倍光学系ZLの製造方法について概説する。まず、複数のレンズ群を配置する(ステップST1)。そして、変倍の際に、隣り合う各レンズ群の間隔が変化するように構成する(ステップST2)。また、合焦の際に移動する合焦レンズ群を配置し、合焦レンズ群の像側に隣り合わせて像側レンズ群を配置する(ステップST3)。さらに、少なくとも上記条件式(1)を満足するように、レンズ鏡筒内に各レンズを配置する(ステップST4)。このような製造方法によれば、鏡筒が大型化することなく、高速で静粛性の高いオートフォーカスを実現可能で、広角端状態から望遠端状態への変倍の際の収差の変動および、無限遠物体から近距離物体への合焦の際の収差の変動を抑えた変倍光学系を製造することが可能になる。
【実施例
【0100】
以下、各実施例に係る変倍光学系ZLを図面に基づいて説明する。図4図8図11図14図17図20図23は、第1~第7実施例に係る変倍光学系ZL{ZL(1)~ZL(7)}の構成及び屈折力配分を示す断面図である。なお、第1~第3実施例および第7実施例は第1~第4実施形態に対応する実施例であり、第4実施例は第1実施形態および第3~第4実施形態に対応する実施例であり、第5~第6実施例は第3~第4実施形態に対応する実施例である。各断面図には、広角端状態(W)から望遠端状態(T)に変倍する際の各レンズ群の光軸に沿った移動方向を矢印で示している。さらに、合焦レンズ群が無限遠から近距離物体に合焦する際の移動方向を、「合焦」という文字とともに矢印で示している。
【0101】
これらの図(図4図8図11図14図17図20図23)において、各レンズ群を符号Gと数字の組み合わせにより、各レンズを符号Lと数字の組み合わせにより、それぞれ表している。この場合において、符号、数字の種類および数が大きくなって煩雑化するのを防止するため、実施例毎にそれぞれ独立して符号と数字の組み合わせを用いてレンズ群等を表している。このため、実施例間で同一の符号と数字の組み合わせが用いられていても、同一の構成であることを意味するものでは無い。
【0102】
以下に表1~表7を示すが、この内、表1は第1実施例、表2は第2実施例、表3は第3実施例、表4は第4実施例、表5は第5実施例、表6は第6実施例、表7は第7実施例における各諸元データを示す表である。各実施例では収差特性の算出対象として、d線(波長λ=587.6nm)、g線(波長λ=435.8nm)を選んでいる。
【0103】
[全体諸元]の表において、fはレンズ全系の焦点距離、FNОはFナンバー、2ωは画角(単位は°(度)で、ωが半画角である)、Ymaxは最大像高を示す。TLは無限遠合焦時の光軸上でのレンズ最前面からレンズ最終面までの距離にBFを加えた距離を示し、BFは無限遠合焦時の光軸上でのレンズ最終面から像面Iまでの空気換算距離(バッ
クフォーカス)を示す。なお、これらの値は、広角端(W)、中間焦点距離(M)、望遠端(T)の各変倍状態におけるそれぞれについて示している。また、[全体諸元]の表において、MTF1は、望遠端状態において無限遠物体から近距離物体(最も近距離の物体)へ合焦する際の第1の合焦レンズ群の移動量の絶対値を示す。MTF2は、望遠端状態において無限遠物体から近距離物体(最も近距離の物体)へ合焦する際の第2の合焦レンズ群の移動量の絶対値を示す。βTF1は、望遠端状態において無限遠物体に合焦する場合の第1の合焦レンズ群の横倍率を示す。βTF2は、望遠端状態において無限遠物体に合焦する場合の第2の合焦レンズ群の横倍率を示す。dAは、広角端状態から望遠端状態への変倍の際に、像面に対して合焦レンズ群が移動する移動量を示す(物体側への移動量の符号を+とし、像側への移動量の符号を-とする)。dBは、広角端状態から望遠端状態への変倍の際に、像面に対して筒部材が移動する移動量を示す。dDは、広角端状態から望遠端状態への変倍の際に、像面に対して物体側レンズ群が移動する移動量を示す。dEは、広角端状態から望遠端状態への変倍の際に、像面に対して像側レンズ群が移動する移動量を示す。
【0104】
[レンズ諸元]の表において、面番号は光線の進行する方向に沿った物体側からの光学面の順序を示し、Rは各光学面の曲率半径(曲率中心が像側に位置する面を正の値としている)、Dは各光学面から次の光学面(又は像面)までの光軸上の距離である面間隔、ndは光学部材の材質のd線に対する屈折率、νdは光学部材の材質のd線を基準とするアッベ数を、それぞれ示す。曲率半径の「∞」は平面又は開口を、(絞りS)は開口絞りを、それぞれ示す。空気の屈折率nd=1.00000の記載は省略している。レンズ面が非球面
である場合には面番号に*印を付して曲率半径Rの欄には近軸曲率半径を示している。
【0105】
[非球面データ]の表には、[レンズ諸元]に示した非球面について、その形状を次式(A)で示す。X(y)は非球面の頂点における接平面から高さyにおける非球面上の位置までの光軸方向に沿った距離(ザグ量)を、Rは基準球面の曲率半径(近軸曲率半径)を、κは円錐定数を、Aiは第i次の非球面係数を示す。「E-n」は、「×10-n」を示す。例えば、1.234E-05=1.234×10-5である。なお、2次の非球面係数A2は0であり、その記載を省略している。
【0106】
X(y)=(y2/R)/{1+(1-κ×y2/R21/2}+A4×y4+A6×y6+A8×y8+A10×y10+A12×y12 ・・・(A)
【0107】
[レンズ群データ]の表には、各レンズ群のそれぞれの始面(最も物体側の面)と焦点距離を示す。
【0108】
[可変間隔データ]の表には、[レンズ諸元]を示す表において面間隔が「可変」となっている面番号での面間隔を示す。ここでは無限遠および近距離に合焦させたときのそれぞれについて、広角端(W)、中間焦点距離(M)、望遠端(T)の各変倍状態における面間隔を示す。
【0109】
[条件式対応値]の表には、各条件式に対応する値を示す。
【0110】
以下、全ての諸元値において、掲載されている焦点距離f、曲率半径R、面間隔D、その他の長さ等は、特記のない場合一般に「mm」が使われるが、光学系は比例拡大又は比例縮小し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。
【0111】
ここまでの表の説明は全ての実施例において共通であり、以下での重複する説明は省略する。
【0112】
(第1実施例)
第1実施例について、図4図7および表1を用いて説明する。図4は、第1実施例に係る変倍光学系のレンズ構成を示す図である。第1実施例に係る変倍光学系ZL(1)は、物体側から順に並んだ、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、開口絞りSと、正の屈折力を有する第3レンズ群G3と、正の屈折力を有する第4レンズ群G4と、正の屈折力を有する第5レンズ群G5と、正の屈折力を有する第6レンズ群G6と、負の屈折力を有する第7レンズ群G7とから構成される。広角端状態(W)から望遠端状態(T)に変倍する際、第1~第7レンズ群G1~G7がそれぞれ図4の矢印で示す方向に移動し、隣り合う各レンズ群の間隔が変化する。第5レンズ群G5と、第6レンズ群G6と、第7レンズ群G7とからなるレンズ群は、後続レンズ群GRに該当し、全体として負の屈折力を有している。各レンズ群記号に付けている符号(+)もしくは(-)は各レンズ群の屈折力を示し、このことは以下の全ての実施例でも同様である。
【0113】
第1レンズ群G1は、物体側から順に並んだ、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL11と物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL12との接合正レンズと、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL13とから構成される。
【0114】
第2レンズ群G2は、物体側から順に並んだ、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL21と、両凹形状の負レンズL22と、両凸形状の正レンズL23と、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズL24とから構成される。負メニスカスレンズL21は、物体側のレンズ面が非球面である。
【0115】
第3レンズ群G3は、物体側から順に並んだ、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL31と、両凸形状の正レンズL32とから構成される。開口絞りSは、第3レンズ群G3の物体側近傍に設けられ、変倍の際、第3レンズ群G3とともに移動する。正メニスカスレンズL31は、物体側のレンズ面が非球面である。
【0116】
第4レンズ群G4は、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL41と両凸形状の正レンズL42との接合正レンズから構成される。
【0117】
第5レンズ群G5は、物体側から順に並んだ、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズL51と、両凸形状の正レンズL52とから構成される。
【0118】
第6レンズ群G6は、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズL61から構成される。正メニスカスレンズL61は、像側のレンズ面が非球面である。
【0119】
第7レンズ群G7は、物体側から順に並んだ、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズL71と、両凹形状の負レンズL72と、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズL73とから構成される。負レンズL72は、物体側のレンズ面が非球面である。第7レンズ群G7の像側に、像面Iが配置される。
【0120】
本実施例では、第5レンズ群G5と第6レンズ群G6とをそれぞれ独立に物体側へ移動させることにより、遠距離物体から近距離物体(無限遠物体から有限距離物体)への合焦が行われる。すなわち、第5レンズ群G5は、第1の合焦レンズ群に該当し、第6レンズ群G6は、第2の合焦レンズ群に該当する。第4レンズ群G4は、物体側レンズ群に該当し、第7レンズ群G7は、像側レンズ群に該当する。
【0121】
図4では二点鎖線により簡略化して図示するが、第4レンズ群G4と第7レンズ群G7との間に筒部材100が配置され、筒部材100の内径側に、第5レンズ群G5と、第6
レンズ群G6とが配置されている。図4に簡略化して図示しているが、広角端状態(W)から望遠端状態(T)に変倍する際、筒部材100は物体側へ移動する。筒部材100に固定された5群用駆動モータおよび6群用駆動モータにより、第5レンズ群G5および第6レンズ群G6は筒部材100に対して光軸方向に相対移動可能である。これにより、変倍の際、像面Iに対する光軸方向の相対移動量を、第5レンズ群G5および第6レンズ群G6と筒部材100とで異ならせることが可能である。また、変倍または合焦の際、像面Iに対する光軸方向の相対移動量を、第5レンズ群G5と第6レンズ群G6とで異ならせることが可能である。
【0122】
図5(A)の左側に、広角端状態(W)から望遠端状態(T)に変倍する際の筒部材100の像面に対する移動軌跡を示す。図5(A)の右側に、広角端状態(W)から望遠端状態(T)に変倍する際の合焦レンズ群(第5レンズ群G5および第6レンズ群G6)の像面に対する移動軌跡を示す。図5(B)に、広角端状態(W)から望遠端状態(T)に変倍する際の合焦レンズ群(第5レンズ群G5および第6レンズ群G6)の筒部材100に対する相対的な移動軌跡を示す。
【0123】
第1実施例では、広角端状態から望遠端状態に変倍する際、筒部材100は、広角端状
態では筒部材100の物体側に配置されたレンズの像面側端部に近い位置に配置され、望遠端状態では筒部材100は像面側に配置されたレンズの物体側端部に近い位置に配置される。つまり、筒部材100は、第1の焦点距離状態では筒部材100の物体側と像面側の一方に配置されたレンズに近く、前記第1の焦点距離状態とは異なる第2の焦点距離状態では筒部材100の物体側と像面側の他方に配置されたレンズに近い。変倍の際、筒部材100は、筒部材100に近づくように移動してくる前後のレンズとの衝突を回避するようにして移動する。第1実施例では、筒部材100は、広角端状態では第4レンズ群G
4との衝突を回避し、望遠端状態では第7レンズ群G7との衝突を回避するように移動する。一方、合焦レンズ群(第5レンズ群G5および第6レンズ群G6)は筒部材100に対して相対的に移動可能であり、それぞれの焦点距離状態において適宜移動することにより各収差を補正可能である。第1実施例では、筒部材100は物体側に移動する一方、合焦レンズ群は筒部材100に対する位置を固定または筒部材100に対して像面側に移動する。このようにして、合焦レンズ群は筒部材100より少ない移動量とすることができ、各収差を補正可能である。第1実施例では、合焦レンズ群は、変倍の際、筒部材100に対する位置を固定または筒部材100の移動方向と逆向きに相対移動することとしたが、筒部材100の移動方向と同じ向きに相対移動することとしてもよい。また、変倍の際、合焦レンズ群は、像面に対して物体側に移動するものとしたが、像面に対して像面側に移動するものとしてもよい。
【0124】
以下の表1に、第1実施例に係る変倍光学系の諸元の値を掲げる。
【0125】
(表1)
[全体諸元]
変倍比 2.74
MTF1=-1.352
MTF2=-0.941
βTF1=0.758
βTF2=0.760
dA=12.515
dB=17.350
dD=26.291
dE=16.690
W M T
f 24.8 50.0 67.9
FNO 2.92 2.92 2.92
2ω 85.10 45.26 33.84
Ymax 21.60 21.60 21.60
TL 139.35 158.45 169.16
BF 11.93 23.42 28.62
[レンズ諸元]
面番号 R D nd νd
物体面 ∞
1 234.3873 2.500 1.84666 23.80
2 109.5180 5.200 1.75500 52.34
3 389.6852 0.200
4
59.0627 5.700 1.77250 49.62
5 135.3649 D5(可変)
6*
218.4420 2.000 1.74389 49.53
7
18.6957 9.658
8 -59.6856 1.300 1.77250 49.62
9
59.6856 0.442
10 39.2099 6.400 1.72825 28.38
11
-48.6731 1.933
12
-26.4065 1.300 1.61800 63.34
13
-71.7612 D13(可変)
14 ∞
1.712 (絞りS)
15*
71.8876 2.500 1.69370 53.32
16
127.6411 0.716
17 38.7492 5.900 1.59319 67.90
18 -105.4274 D18(可変)
19 67.0276 1.300 1.73800 32.33
20 19.5126 9.700 1.49782 82.57
21
-50.5609 D21(可変)
22
-23.9237 1.200 1.72047 34.71
23
-56.2081 0.200
24
103.1749 5.900 1.59349 67.00
25
-33.0197 D25(可変)
26
-70.6288 3.500 1.79189 45.04
27* -38.2153 D27(可変)
28
-43.9824 3.000 1.94595 17.98
29
-32.4253 0.200
30*
-100.5837 1.500 1.85207 40.15
31 88.1634 7.847
32
-25.2838 1.400 1.58913 61.22
33
-45.3661 BF
像面 ∞
[非球面データ]
第6面
κ=1.0000,A4=5.27866E-06,A6=-5.41835E-09
A8=1.33113E-11,A10=-2.04736E-14,A12=2.05090E-17
第15面
κ=1.0000,A4=-4.55747E-06,A6=-1.40092E-10
A8=-8.81384E-13,A10=-8.42653E-15,A12=0.00000E+00
第27面
κ=1.0000,A4=1.09543E-05,A6=-2.36281E-08
A8=1.42728E-10,A10=-5.02724E-13,A12=7.51800E-16
第30面
κ=1.0000,A4=-2.18913E-06,A6=-2.29301E-08
A8=3.94582E-11,A10=-9.84200E-14,A12=0.00000E+00
[レンズ群データ]
群 始面 焦点距離
G1 1 119.124
G2 6 -22.126
G3
14 40.880
G4
19 115.687
G5
22 124.717
G6
26 100.365
G7
28 -47.354
[可変間隔データ]
W M T W M T
無限遠 無限遠 無限遠 近距離 近距離 近距離
D5 1.780 21.220 30.246 1.780 21.220 30.246
D13
19.285 6.132 2.013 19.285 6.132
2.013
D18 9.167 3.866 1.493
9.167 3.866 1.493
D21 5.179 14.279 19.018
4.137 12.991 17.666
D25 2.679 3.515 2.616
3.249 4.079 3.027
D27 6.128 2.807 1.953
6.600 3.530 2.893
[条件式対応値]
条件式(1) dL0t/dL1t=0.675
条件式(2) dF0/dF1=0.825
条件式(3) dA/dB=0.721
条件式(4) dB/dE=1.040
条件式(5) dB/dD=0.660
条件式(6) fF1/fF2=1.243
条件式(7) MTF1/MTF2=1.437
条件式(8) |βTF1|/|βTF2|=0.997
条件式(9) |fF|/ft=1.837
【0126】
図6(A)、図6(B)、および図6(C)はそれぞれ、第1実施例に係る変倍光学系の広角端状態、中間焦点距離状態、望遠端状態における無限遠合焦時の諸収差図である。図7(A)、図7(B)、および図7(C)はそれぞれ、第1実施例に係る変倍光学系の広角端状態、中間焦点距離状態、望遠端状態における近距離合焦時の諸収差図である。
【0127】
図6(A)~図6(C)の各収差図において、FNOはFナンバー、Yは像高をそれぞれ示す。球面収差図では最大口径に対応するFナンバーの値を示し、非点収差図および歪曲収差図では像高の最大値をそれぞれ示し、横収差図では各像高の値を示す。図7(A)~図7(C)の各収差図において、NAは開口数、Yは像高をそれぞれ示す。球面収差図では最大口径に対応する開口数の値を示し、非点収差図および歪曲収差図では像高の最大値をそれぞれ示し、横収差図では各像高の値を示す。また、各収差図において、dはd線(波長λ=587.6nm)、gはg線(波長λ=435.8nm)をそれぞれ示す。非点収差図において、実線はサジタル像面、破線はメリディオナル像面をそれぞれ示す。なお、以下に示す各実施例の収差図においても、本実施例と同様の符号を用い、重複する説明は省略する。
【0128】
各諸収差図より、第1実施例に係る変倍光学系は、広角端状態から望遠端状態にわたって諸収差を良好に補正し優れた結像性能を有しており、さらに近距離合焦時にも優れた結像性能を有していることがわかる。
【0129】
(第2実施例)
第2実施例について、図8図10および表2を用いて説明する。図8は、第2実施例に係る変倍光学系のレンズ構成を示す図である。第2実施例に係る変倍光学系ZL(2)は、物体側から順に並んだ、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、開口絞りSと、正の屈折力を有する第3レンズ群G3と、正の屈折力を有する第4レンズ群G4と、正の屈折力を有する第5レンズ群G5と、正の屈折力を有する第6レンズ群G6と、負の屈折力を有する第7レンズ群G7とから構成される。広角端状態(W)から望遠端状態(T)に変倍する際、第1~第7レンズ群G1~G7がそれぞれ図8の矢印で示す方向に移動し、隣り合う各レンズ群の間隔が変化する。第5レンズ群G5と、第6レンズ群G6と、第7レンズ群G7とからなるレンズ群は、後続レンズ群GRに該当し、全体として負の屈折力を有している。
【0130】
第1レンズ群G1は、物体側から順に並んだ、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL11と物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL12との接合正レンズと、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL13とから構成される。
【0131】
第2レンズ群G2は、物体側から順に並んだ、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL21と、両凹形状の負レンズL22と、両凸形状の正レンズL23と、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズL24とから構成される。負メニスカスレンズL21は、物体側のレンズ面が非球面である。
【0132】
第3レンズ群G3は、物体側から順に並んだ、両凸形状の正レンズL31と、両凸形状の正レンズL32とから構成される。開口絞りSは、第3レンズ群G3の物体側近傍に設けられ、変倍の際、第3レンズ群G3とともに移動する。正レンズL31は、物体側のレンズ面が非球面である。
【0133】
第4レンズ群G4は、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL41と両凸形状の正レンズL42との接合正レンズから構成される。
【0134】
第5レンズ群G5は、物体側から順に並んだ、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズL51と、両凸形状の正レンズL52とから構成される。
【0135】
第6レンズ群G6は、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズL61から構成される。正メニスカスレンズL61は、像側のレンズ面が非球面である。
【0136】
第7レンズ群G7は、物体側から順に並んだ、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズL71と、両凹形状の負レンズL72と、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズL73とから構成される。負レンズL72は、物体側のレンズ面が非球面である。第7レンズ群G7の像側に、像面Iが配置される。
【0137】
本実施例では、第5レンズ群G5と第6レンズ群G6とをそれぞれ独立に物体側へ移動させることにより、遠距離物体から近距離物体(無限遠物体から有限距離物体)への合焦が行われる。すなわち、第5レンズ群G5は、第1の合焦レンズ群に該当し、第6レンズ群G6は、第2の合焦レンズ群に該当する。第4レンズ群G4は、物体側レンズ群に該当し、第7レンズ群G7は、像側レンズ群に該当する。
【0138】
図8での図示を省略するが、第4レンズ群G4と第7レンズ群G7との間に筒部材(例えば、図1および図2に示す筒部材100)が配置され、筒部材の内径側に、第5レンズ群G5と、第6レンズ群G6とが配置されている。広角端状態(W)から望遠端状態(T)に変倍する際、筒部材は物体側へ移動する。筒部材に固定された5群用駆動モータおよび6群用駆動モータにより、第5レンズ群G5および第6レンズ群G6は筒部材に対して光軸方向に相対移動可能である。これにより、変倍の際、像面Iに対する光軸方向の相対移動量を、第5レンズ群G5および第6レンズ群G6と筒部材とで異ならせることが可能である。また、変倍または合焦の際、像面Iに対する光軸方向の相対移動量を、第5レンズ群G5と第6レンズ群G6とで異ならせることが可能である。
【0139】
以下の表2に、第2実施例に係る変倍光学系の諸元の値を掲げる。
【0140】
(表2)
[全体諸元]
変倍比 2.74
MTF1=-1.170
MTF2=-0.956
βTF1=0.758
βTF2=0.793
dA=13.767
dB=17.350
dD=27.774
dE=17.570
W M T
f 24.8 50.0 67.9
FNO 2.92 2.92 2.92
2ω 85.08 45.32 33.84
Ymax 21.60 21.60 21.60
TL 139.96 156.15 168.00
BF 11.76 26.07 29.33
[レンズ諸元]
面番号 R D nd νd
物体面 ∞
1 282.3733 2.500 1.84666 23.80
2 123.2365 5.647 1.77250 49.62
3
1180.1775 0.200
4
59.2907 4.310 1.81600 46.59
5
98.9987 D5(可変)
6*
205.3191 2.000 1.74389 49.53
7
19.2200 9.185
8 -74.7032 1.300 1.83481 42.73
9
64.3697 0.324
10 41.9771 5.683 1.78472 25.64
11
-72.0408 4.071
12
-26.6709 1.300 1.60300 65.44
13
-52.5345 D13(可変)
14 ∞
1.500 (絞りS)
15*
84.6431 3.039 1.58913 61.15
16
-4073.6051 0.200
17 42.4140 5.438 1.59319 67.90
18 -143.7473 D18(可変)
19 74.9775 1.300 1.73800 32.33
20 20.9860 9.090 1.49782 82.57
21
-48.9247 D21(可変)
22 -23.9603 1.200 1.73800 32.33
23
-52.8529 0.955
24
113.2572 5.800 1.59349 66.99
25
-32.1120 D25(可変)
26 -120.6162 3.500 1.74389 49.53
27* -50.8923 D27(可変)
28
-61.4253 3.215 1.94595 17.98
29
-34.3446 0.200
30* -69.3409 1.500 1.85108 40.12
31 72.0715 6.683
32
-23.1150 1.400 1.69680 55.52
33
-36.7553 BF
像面 ∞
[非球面データ]
第6面
κ=1.0000,A4=4.34838E-06,A6=-2.30274E-09
A8=1.34342E-12,A10=2.08876E-15,A12=0.00000E+00
第15面
κ=1.0000,A4=-4.08736E-06,A6=2.82731E-09
A8=-1.71368E-11,A10=2.81580E-14,A12=0.00000E+00
第27面
κ=1.0000,A4=9.77330E-06,A6=-1.31611E-08
A8=7.02329E-11,A10=-1.28887E-13,A12=0.00000E+00
第30面
κ=1.0000,A4=-3.68898E-06,A6=-1.92901E-08
A8=3.36794E-11,A10=-8.19805E-14,A12=0.00000E+00
[レンズ群データ]
群 始面 焦点距離
G1 1 133.226
G2 6 -23.579
G3
14 40.561
G4
19 115.254
G5
22 113.536
G6
26 115.868
G7
28 -42.726
[可変間隔データ]
W M T W M T
無限遠 無限遠 無限遠 近距離 近距離 近距離
D5
2.000 18.194 30.046 2.000 18.194 30.046
D13
21.479 6.645 2.000 21.479 6.645
2.000
D18 9.801 4.462 1.500
9.801 4.462 1.500
D21 5.195 13.414 18.760
4.220 12.328 17.590
D25 2.295 3.824 2.737
2.742 4.222 2.950
D27 5.890 2.000 2.087
6.417 2.689 3.043
[条件式対応値]
条件式(1) dL0t/dL1t=0.686
条件式(2) dF0/dF1=0.837
条件式(3) dA/dB=0.793
条件式(4) dB/dE=0.987
条件式(5) dB/dD=0.625
条件式(6) fF1/fF2=0.980
条件式(7) MTF1/MTF2=1.223
条件式(8) |βTF1|/|βTF2|=0.955
条件式(9) |fF|/ft=1.706
【0141】
図9(A)、図9(B)、および図9(C)はそれぞれ、第2実施例に係る変倍光学系の広角端状態、中間焦点距離状態、望遠端状態における無限遠合焦時の諸収差図である。図10(A)、図10(B)、および図10(C)はそれぞれ、第2実施例に係る変倍光学系の広角端状態、中間焦点距離状態、望遠端状態における近距離合焦時の諸収差図である。各諸収差図より、第2実施例に係る変倍光学系は、広角端状態から望遠端状態にわたって諸収差を良好に補正し優れた結像性能を有しており、さらに近距離合焦時にも優れた結像性能を有していることがわかる。
【0142】
(第3実施例)
第3実施例について、図11図13および表3を用いて説明する。図11は、第3実施例に係る変倍光学系のレンズ構成を示す図である。第3実施例に係る変倍光学系ZL(3)は、物体側から順に並んだ、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、開口絞りSと、正の屈折力を有する第3レンズ群G3と、正の屈折力を有する第4レンズ群G4と、正の屈折力を有する第5レンズ群G5と、正の屈折力を有する第6レンズ群G6と、負の屈折力を有する第7レンズ群G7とから構成される。広角端状態(W)から望遠端状態(T)に変倍する際、第1~第7レンズ群G1~G7がそれぞれ図11の矢印で示す方向に移動し、隣り合う各レンズ群の間隔が変化する。第5レンズ群G5と、第6レンズ群G6と、第7レンズ群G7とからなるレンズ群は、後続レンズ群GRに該当し、全体として負の屈折力を有している。
【0143】
第1レンズ群G1は、物体側から順に並んだ、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL11と両凸形状の正レンズL12との接合正レンズと、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL13とから構成される。
【0144】
第2レンズ群G2は、物体側から順に並んだ、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL21と、両凹形状の負レンズL22と、両凸形状の正レンズL23と、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズL24とから構成される。負メニスカスレンズL21は、物体側のレンズ面が非球面である。
【0145】
第3レンズ群G3は、物体側から順に並んだ、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL31と、両凸形状の正レンズL32とから構成される。開口絞りSは、第3レンズ群G3の物体側近傍に設けられ、変倍の際、第3レンズ群G3とともに移動する。正メニスカスレンズL31は、物体側のレンズ面が非球面である。
【0146】
第4レンズ群G4は、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL41と両凸形状の正レンズL42との接合正レンズから構成される。
【0147】
第5レンズ群G5は、物体側から順に並んだ、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズL51と、両凸形状の正レンズL52とから構成される。
【0148】
第6レンズ群G6は、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズL61から構成される。正メニスカスレンズL61は、像側のレンズ面が非球面である。
【0149】
第7レンズ群G7は、物体側から順に並んだ、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL71と、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズL72と、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズL73とから構成される。負メニスカスレンズL73は、物体側のレンズ面が非球面である。第7レンズ群G7の像側に、像面Iが配置される。
【0150】
本実施例では、第5レンズ群G5と第6レンズ群G6とをそれぞれ独立に物体側へ移動させることにより、遠距離物体から近距離物体(無限遠物体から有限距離物体)への合焦が行われる。すなわち、第5レンズ群G5は、第1の合焦レンズ群に該当し、第6レンズ群G6は、第2の合焦レンズ群に該当する。第4レンズ群G4は、物体側レンズ群に該当し、第7レンズ群G7は、像側レンズ群に該当する。
【0151】
図11での図示を省略するが、第4レンズ群G4と第7レンズ群G7との間に筒部材(例えば、図1および図2に示す筒部材100)が配置され、筒部材の内径側に、第5レンズ群G5と、第6レンズ群G6とが配置されている。広角端状態(W)から望遠端状態(T)に変倍する際、筒部材は物体側へ移動する。筒部材に固定された5群用駆動モータおよび6群用駆動モータにより、第5レンズ群G5および第6レンズ群G6は筒部材に対して光軸方向に相対移動可能である。これにより、変倍の際、像面Iに対する光軸方向の相対移動量を、第5レンズ群G5および第6レンズ群G6と筒部材とで異ならせることが可能である。また、変倍または合焦の際、像面Iに対する光軸方向の相対移動量を、第5レンズ群G5と第6レンズ群G6とで異ならせることが可能である。
【0152】
以下の表3に、第3実施例に係る変倍光学系の諸元の値を掲げる。
【0153】
(表3)
[全体諸元]
変倍比 3.33
MTF1=-1.344
MTF2=-0.999
βTF1=0.732
βTF2=0.841
dA=16.129
dB=17.350
dD=31.352
dE=19.030
W M T
f 24.8 50.0 82.5
FNO 2.92 2.92 2.92
2ω 85.12 45.44 28.34
Ymax 21.60 21.60 21.60
TL 150.97 164.85 185.45
BF 11.75 21.93 30.78
[レンズ諸元]
面番号 R D nd νd
物体面 ∞
1 454.1335 2.500 1.94594 17.98
2 158.8346 5.629 1.81600 46.59
3 -1850.8518 0.200
4
62.5732 5.149 1.81600 46.59
5 111.4228 D5(可変)
6*
143.7538 2.000 1.81600 46.59
7
20.1321 9.695
8 -48.3009 2.346 1.88300 40.66
9 156.4679 0.200
10 65.6396 6.565 1.80518 25.45
11
-42.2522 2.354
12
-26.3896 1.200 1.69680 55.52
13
-61.8795 D13(可変)
14 ∞
1.500 (絞りS)
15*
46.9137 2.985 1.81600 46.59
16 79.9069 0.200
17 56.4482 6.543 1.49782 82.57
18
-69.0474 D18(可変)
19 78.4165 1.300 1.90366 31.27
20 26.6178 9.263 1.59319 67.90
21
-58.5857 D21(可変)
22
-29.0948 1.200 1.80100 34.92
23
-53.3089 2.957
24 64.8393 6.500 1.48749 70.32
25
-36.2810 D25(可変)
26 -486.6338 2.667 1.58887 61.13
27* -77.9833 D27(可変)
28
208.9420 1.200 1.90366 31.27
29 40.1016 3.903
30 -103.6980 6.199 1.84666 23.80
31
-35.7067 3.104
32* -19.6292 1.500 1.81600 46.59
33
-40.5502 BF
像面 ∞
[非球面データ]
第6面
κ=1.0000,A4=4.25283E-06,A6=-2.28156E-09
A8=-7.12258E-14,A10=7.16065E-15,A12=0.00000E+00
第15面
κ=1.0000,A4=-3.75837E-06,A6=9.56813E-10
A8=-1.31531E-12,A10=1.97978E-16,A12=0.00000E+00
第27面
κ=1.0000,A4=1.09037E-05,A6=-5.09501E-11
A8=-1.76649E-12,A10=1.58609E-14,A12=0.00000E+00
第32面
κ=1.0000,A4=1.01091E-05,A6=1.61408E-08
A8=3.76726E-12,A10=1.25182E-13,A12=0.00000E+00
[レンズ群データ]
群 始面 焦点距離
G1 1 130.092
G2 6 -23.049
G3
14 44.414
G4
19 100.000
G5
22 98.812
G6
26 157.320
G7
28 -42.703
[可変間隔データ]
W M T W M T
無限遠 無限遠 無限遠 近距離 近距離 近距離
D5
2.000 21.323 36.906 2.000 21.323 36.906
D13
25.662 7.746 2.000 25.662 7.746
2.000
D18 9.597 5.312 1.500
9.597 5.312 1.500
D21 6.192 11.864 21.415
5.303 10.833 20.070
D25 2.000 3.105 2.000
2.411 3.415 2.346
D27 4.901 4.716 2.000
5.379 5.438 2.999
[条件式対応値]
条件式(1) dL0t/dL1t=0.667
条件式(2) dF0/dF1=0.830
条件式(3) dA/dB=0.930
条件式(4) dB/dE=0.912
条件式(5) dB/dD=0.553
条件式(6) fF1/fF2=0.628
条件式(7) MTF1/MTF2=1.346
条件式(8) |βTF1|/|βTF2|=0.870
条件式(9) |fF|/ft=1.907
【0154】
図12(A)、図12(B)、および図12(C)はそれぞれ、第3実施例に係る変倍光学系の広角端状態、中間焦点距離状態、望遠端状態における無限遠合焦時の諸収差図である。図13(A)、図13(B)、および図13(C)はそれぞれ、第3実施例に係る変倍光学系の広角端状態、中間焦点距離状態、望遠端状態における近距離合焦時の諸収差図である。各諸収差図より、第3実施例に係る変倍光学系は、広角端状態から望遠端状態にわたって諸収差を良好に補正し優れた結像性能を有しており、さらに近距離合焦時にも優れた結像性能を有していることがわかる。
【0155】
(第4実施例)
第4実施例について、図14図16および表4を用いて説明する。図14は、第4実施例に係る変倍光学系のレンズ構成を示す図である。第4実施例に係る変倍光学系ZL(4)は、物体側から順に並んだ、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、開口絞りSと、正の屈折力を有する第3レンズ群G3と、正の屈折力を有する第4レンズ群G4と、正の屈折力を有する第5レンズ群G5と、負の屈折力を有する第6レンズ群G6とから構成される。広角端状態(W)から望遠端状態(T)に変倍する際、第1~第6レンズ群G1~G6がそれぞれ図14の矢印で示す方向に移動し、隣り合う各レンズ群の間隔が変化する。第5レンズ群G5と、第6レンズ群G6とからなるレンズ群は、後続レンズ群GRに該当し、全体として負の屈折力を有している。
【0156】
第1レンズ群G1は、物体側から順に並んだ、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL11と物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL12との接合正レンズと、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL13とから構成される。
【0157】
第2レンズ群G2は、物体側から順に並んだ、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL21と、両凹形状の負レンズL22と、両凸形状の正レンズL23と、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズL24とから構成される。負メニスカスレンズL21は、物体側のレンズ面が非球面である。
【0158】
第3レンズ群G3は、物体側から順に並んだ、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL31と、両凸形状の正レンズL32とから構成される。開口絞りSは、第3レンズ群G3の物体側近傍に設けられ、変倍の際、第3レンズ群G3とともに移動する。正メニスカスレンズL31は、物体側のレンズ面が非球面である。
【0159】
第4レンズ群G4は、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL41と両凸形状の正レンズL42との接合正レンズから構成される。
【0160】
第5レンズ群G5は、物体側から順に並んだ、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズL51と、両凸形状の正レンズL52と、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズL53とから構成される。正メニスカスレンズL53は、像側のレンズ面が非球面である。
【0161】
第6レンズ群G6は、物体側から順に並んだ、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズL61と、両凹形状の負レンズL62と、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズL63とから構成される。負レンズL62は、物体側のレンズ面が非球面である。第6レンズ群G6の像側に、像面Iが配置される。
【0162】
本実施例では、第5レンズ群G5を物体側へ移動させることにより、遠距離物体から近距離物体(無限遠物体から有限距離物体)への合焦が行われる。すなわち、第5レンズ群G5は、合焦レンズ群に該当する。第4レンズ群G4は、物体側レンズ群に該当し、第6レンズ群G6は、像側レンズ群に該当する。
【0163】
図14での図示を省略するが、第4レンズ群G4と第6レンズ群G6との間に筒部材(例えば、図1および図2に示す筒部材100)が配置され、筒部材の内径側に、第5レンズ群G5が配置されている。広角端状態(W)から望遠端状態(T)に変倍する際、筒部材は物体側へ移動する。筒部材に固定された5群用駆動モータにより、第5レンズ群G5は筒部材に対して光軸方向に相対移動可能である。これにより、変倍の際、像面Iに対する光軸方向の相対移動量を、第5レンズ群G5と筒部材とで異ならせることが可能である。
【0164】
以下の表4に、第4実施例に係る変倍光学系の諸元の値を掲げる。
【0165】
(表4)
[全体諸元]
変倍比 2.75
dA=14.487
dB=17.350
dD=26.776
dE=18.460
W M T
f 24.7 50.0 67.9
FNO 2.92 2.92 2.92
2ω 85.08 45.26 33.84
Ymax 21.60 21.60 21.60
TL 139.95 154.92 168.36
BF 11.75 26.42 30.21
[レンズ諸元]
面番号 R D nd νd
物体面 ∞
1 500.0000 2.500 1.84666 23.80
2 128.5654 5.629 1.77250 49.62
3 1528.3565 0.200
4 51.0685 4.893 1.81600 46.59
5 84.5957 D5(可変)
6* 150.2756 2.000 1.74389 49.53
7 19.5218 9.332
8 -70.5990 1.300 1.83481 42.73
9 68.8663 0.377
10 44.7171 5.665 1.78472 25.64
11 -66.3119 4.463
12 -25.4625 1.300 1.60300 65.44
13 -54.4747 D13(可変)
14 ∞ 1.500 (絞りS)
15* 93.5557 2.758 1.58913 61.15
16 731.3943 0.200
17 45.8800 5.212 1.59319 67.90
18 -126.9127 D18(可変)
19 57.2400 1.300 1.73800 32.33
20 21.3782 8.742 1.49782 82.57
21 -52.7685 D21(可変)
22 -23.6692 1.200 1.73800 32.33
23 -59.4644 0.200
24 110.3346 5.800 1.59349 67.00
25 -32.1046 4.444
26 -114.5585 3.326 1.74389 49.53
27* -41.8456 D27(可変)
28 -51.0521 2.929 1.94594 17.98
29 -33.3238 0.200
30* -98.8101 1.500 1.85108 40.12
31 58.4711 6.329
32 -25.4692 1.400 1.69680 55.52
33 -42.7921 BF
像面 ∞
[非球面データ]
第6面
κ=1.0000,A4=4.65692E-06,A6=-1.64542E-09
A8=3.72186E-13,A10=4.82369E-15,A12=0.00000E+00
第15面
κ=1.0000,A4=-3.70657E-06,A6=3.18672E-09
A8=-1.82835E-11,A10=3.59863E-14,A12=0.00000E+00
第27面
κ=1.0000,A4=1.13375E-05,A6=-1.49475E-08
A8=6.38011E-11,A10=-1.10074E-13,A12=0.00000E+00
第30面
κ=1.0000,A4=-5.84233E-06,A6=-2.49185E-08
A8=2.26680E-11,A10=-7.54165E-14,A12=0.00000E+00
[レンズ群データ]
群 始面 焦点距離
G1 1 136.259
G2 6 -23.493
G3 14 44.223
G4 19 90.807
G5 22 53.777
G6 28 -40.364
[可変間隔データ]
W M T W M T
無限遠 無限遠 無限遠 近距離 近距離 近距離
D5 2.000 16.966 30.403 2.000 16.966 30.403
D13 20.342 6.266 2.000 20.342 6.266 2.000
D18 10.475 3.778 2.048 10.475 3.778 2.048
D21 4.711 14.758 17.000 4.046 13.957 16.055
D27 5.973 2.030 2.000 6.639 2.831 2.945
[条件式対応値]
条件式(1) dL0t/dL1t=0.679
条件式(3) dA/dB=0.835
条件式(4) dB/dE=0.940
条件式(5) dB/dD=0.648
条件式(9) |fF|/ft=0.792
【0166】
図15(A)、図15(B)、および図15(C)はそれぞれ、第4実施例に係る変倍光学系の広角端状態、中間焦点距離状態、望遠端状態における無限遠合焦時の諸収差図である。図16(A)、図16(B)、および図16(C)はそれぞれ、第4実施例に係る変倍光学系の広角端状態、中間焦点距離状態、望遠端状態における近距離合焦時の諸収差図である。各諸収差図より、第4実施例に係る変倍光学系は、広角端状態から望遠端状態にわたって諸収差を良好に補正し優れた結像性能を有しており、さらに近距離合焦時にも優れた結像性能を有していることがわかる。
【0167】
(第5実施例)
第5実施例について、図17図19および表5を用いて説明する。図17は、第5実施例に係る変倍光学系のレンズ構成を示す図である。第5実施例に係る変倍光学系ZL(5)は、物体側から順に並んだ、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、開口絞りSと、正の屈折力を有する第3レンズ群G3と、正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、正の屈折力を有する第6レンズ群G6とから構成される。広角端状態(W)から望遠端状態(T)に変倍する際、第1~第6レンズ群G1~G6がそれぞれ図17の矢印で示す方向に移動し、隣り合う各レンズ群の間隔が変化する。第5レンズ群G5と、第6レンズ群G6とからなるレンズ群は、後続レンズ群GRに該当し、全体として負の屈折力を有している。
【0168】
第1レンズ群G1は、物体側から順に並んだ、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL11と両凸形状の正レンズL12との接合負レンズと、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL13とから構成される。
【0169】
第2レンズ群G2は、物体側から順に並んだ、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL21と、両凹形状の負レンズL22と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL23と、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズL24とから構成される。負メニスカスレンズL21は、物体側のレンズ面が非球面である。
【0170】
第3レンズ群G3は、物体側から順に並んだ、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL31と、両凸形状の正レンズL32とから構成される。開口絞りSは、第3レンズ群
G3の物体側近傍に設けられ、変倍の際、第3レンズ群G3とともに移動する。正メニスカスレンズL31は、物体側のレンズ面が非球面である。
【0171】
第4レンズ群G4は、物体側から順に並んだ、両凸形状の正レンズL41と、両凹形状の負レンズL42と両凸形状の正レンズL43との接合負レンズと、両凸形状の正レンズL44とから構成される。正レンズL41は、物体側のレンズ面が非球面である。正レンズL44は、像側のレンズ面が非球面である。
【0172】
第5レンズ群G5は、物体側から順に並んだ、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズL51と、両凹形状の負レンズL52と、両凹形状の負レンズL53とから構成される。負レンズL53は、物体側のレンズ面が非球面である。
【0173】
第6レンズ群G6は、両凸形状の正レンズL61から構成される。第6レンズ群G6の像側に、像面Iが配置される。
【0174】
本実施例では、第5レンズ群G5を像面I側へ移動させることにより、遠距離物体から近距離物体(無限遠物体から有限距離物体)への合焦が行われる。すなわち、第5レンズ群G5は、合焦レンズ群に該当する。第4レンズ群G4は、物体側レンズ群に該当し、第6レンズ群G6は、像側レンズ群に該当する。
【0175】
図17での図示を省略するが、第4レンズ群G4と第6レンズ群G6との間に筒部材(例えば、図1および図2に示す筒部材100)が配置され、筒部材の内径側に、第5レンズ群G5が配置されている。広角端状態(W)から望遠端状態(T)に変倍する際、筒部材は物体側へ移動する。筒部材に固定された5群用駆動モータにより、第5レンズ群G5は筒部材に対して光軸方向に相対移動可能である。これにより、変倍の際、像面Iに対する光軸方向の相対移動量を、第5レンズ群G5と筒部材とで異ならせることが可能である。
【0176】
以下の表5に、第5実施例に係る変倍光学系の諸元の値を掲げる。
【0177】
(表5)
[全体諸元]
変倍比 2.75
dA=31.138
dB=17.350
dD=29.976
dE=21.280
W M T
f 24.7 50.0 67.9
FNO 2.92 2.92 2.92
2ω 85.16 45.24 34.12
Ymax 21.60 21.60 21.60
TL 134.73 154.61 169.45
BF 13.56 26.94 34.84
[レンズ諸元]
面番号 R D nd νd
物体面 ∞
1 10957.4900 2.500 1.84666 23.80
2 273.2507 3.923 1.59319 67.90
3 -4164.8091 0.200
4 97.8909 5.850 1.81600 46.59
5 1686.5488 D5(可変)
6* 500.0000 2.000 1.67798 54.89
7 19.6217 7.571
8 -119.4257 1.200 1.59319 67.90
9 74.2767 0.211
10 36.8572 5.028 1.85000 27.03
11 146.1931 4.217
12 -25.9063 1.200 1.60300 65.44
13 -48.3220 D13(可変)
14 ∞ 1.500 (絞りS)
15* 31.8609 3.346 1.79504 28.69
16 60.3817 1.288
17 65.3208 3.503 1.49782 82.57
18 -22831.8850 D18(可変)
19* 52.1943 4.361 1.82098 42.50
20 -99.8775 0.663
21 -484.1811 1.200 1.85478 24.80
22 19.0497 8.079 1.49782 82.57
23 -86.9834 3.675
24 61.0249 5.155 1.80604 40.74
25* -60.8291 D25(可変)
26 -310.5249 2.912 1.94594 17.98
27 -59.5174 0.200
28 -155.6589 1.200 1.77250 49.62
29 30.4299 6.880
30* -54.7368 1.300 1.95150 29.83
31 317.1233 D31(可変)
32 72.1520 4.819 1.83481 42.73
33 -315.4491 BF
像面 ∞
[非球面データ]
第6面
κ=1.0000,A4= 5.57412E-06,A6=-5.71627E-09
A8=9.08385E-12,A10=-4.74214E-15,A12=0.00000E+00
第15面
κ=1.0000,A4=-5.90450E-06,A6=3.98445E-09
A8=-4.29920E-11,A10=9.10161E-14,A12=0.00000E+00
第19面
κ=1.0000,A4=-5.71112E-06,A6=-6.16170E-10
A8=2.42198E-11,A10=-5.71940E-14,A12=0.00000E+00
第25面
κ=1.0000,A4=2.37352E-06,A6=-6.63258E-09
A8=-2.39696E-11,A10=1.99908E-14,A12=0.00000E+00
第30面
κ=1.0000,A4=-6.17314E-06,A6=-3.26346E-08
A8=1.32620E-10,A10=-6.33629E-13,A12=0.00000E+00
[レンズ群データ]
群 始面 焦点距離
G1 1 139.410
G2 6 -23.353
G3 14 51.116
G4 19 31.271
G5 26 -24.892
G6 32 70.741
[可変間隔データ]
W M T W M T
無限遠 無限遠 無限遠 近距離 近距離 近距離
D5 2.000 21.443 31.758 2.000 21.443 31.758
D13 19.908 6.376 2.000 19.908 6.376 2.000
D18 9.100 3.184 2.000 9.100 3.184 2.000
D25 3.162 2.189 2.000 3.569 2.602 2.454
D31 3.023 10.499 12.881 2.616 10.087 12.426
[条件式対応値]
条件式(3) dA/dB=1.795
条件式(4) dB/dE=0.815
条件式(5) dB/dD=0.579
条件式(9) |fF|/ft=0.367
【0178】
図18(A)、図18(B)、および図18(C)はそれぞれ、第5実施例に係る変倍光学系の広角端状態、中間焦点距離状態、望遠端状態における無限遠合焦時の諸収差図である。図19(A)、図19(B)、および図19(C)はそれぞれ、第5実施例に係る変倍光学系の広角端状態、中間焦点距離状態、望遠端状態における近距離合焦時の諸収差図である。各諸収差図より、第5実施例に係る変倍光学系は、広角端状態から望遠端状態にわたって諸収差を良好に補正し優れた結像性能を有しており、さらに近距離合焦時にも優れた結像性能を有していることがわかる。
【0179】
(第6実施例)
第6実施例について、図20図22および表6を用いて説明する。図20は、第6実施例に係る変倍光学系のレンズ構成を示す図である。第6実施例に係る変倍光学系ZL(6)は、物体側から順に並んだ、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、開口絞りSと、正の屈折力を有する第3レンズ群G3と、正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、正の屈折力を有する第6レンズ群G6と、正の屈折力を有する第7レンズ群G7とから構成される。広角端状態(W)から望遠端状態(T)に変倍する際、第1~第7レンズ群G1~G7がそれぞれ図20の矢印で示す方向に移動し、隣り合う各レンズ群の間隔が変化する。第5レンズ群G5と、第6レンズ群G6と、第7レンズ群G7とからなるレンズ群は、後続レンズ群GRに該当し、全体として負の屈折力を有している。
【0180】
第1レンズ群G1は、物体側から順に並んだ、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL11と物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL12との接合負レンズと、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL13とから構成される。
【0181】
第2レンズ群G2は、物体側から順に並んだ、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL21と、両凹形状の負レンズL22と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL23と、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズL24とから構成される。負メニスカスレンズL21は、物体側のレンズ面が非球面である。
【0182】
第3レンズ群G3は、物体側から順に並んだ、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL31と、両凸形状の正レンズL32とから構成される。開口絞りSは、第3レンズ群
G3の物体側近傍に設けられ、変倍の際、第3レンズ群G3とともに移動する。正メニスカスレンズL31は、物体側のレンズ面が非球面である。
【0183】
第4レンズ群G4は、物体側から順に並んだ、両凸形状の正レンズL41と、両凹形状の負レンズL42と両凸形状の正レンズL43との接合負レンズと、両凸形状の正レンズL44とから構成される。正レンズL41は、物体側のレンズ面が非球面である。正レンズL44は、像側のレンズ面が非球面である。
【0184】
第5レンズ群G5は、物体側から順に並んだ、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズL51と、両凹形状の負レンズL52と、両凹形状の負レンズL53とから構成される。負レンズL53は、物体側のレンズ面が非球面である。
【0185】
第6レンズ群G6は、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL61から構成される。
【0186】
第7レンズ群G7は、両凸形状の正レンズL71から構成される。第7レンズ群G7の像側に、像面Iが配置される。
【0187】
本実施例では、第5レンズ群G5を像面I側へ移動させることにより、遠距離物体から近距離物体(無限遠物体から有限距離物体)への合焦が行われる。すなわち、第5レンズ群G5は、合焦レンズ群に該当する。第4レンズ群G4は、物体側レンズ群に該当し、第6レンズ群G6は、像側レンズ群に該当する。
【0188】
図20での図示を省略するが、第4レンズ群G4と第6レンズ群G6との間に筒部材(例えば、図1および図2に示す筒部材100)が配置され、筒部材の内径側に、第5レンズ群G5が配置されている。広角端状態(W)から望遠端状態(T)に変倍する際、筒部材は物体側へ移動する。筒部材に固定された5群用駆動モータにより、第5レンズ群G5は筒部材に対して光軸方向に相対移動可能である。これにより、変倍の際、像面Iに対する光軸方向の相対移動量を、第5レンズ群G5と筒部材とで異ならせることが可能である。
【0189】
以下の表6に、第6実施例に係る変倍光学系の諸元の値を掲げる。
【0190】
(表6)
[全体諸元]
変倍比 2.74
dA=31.999
dB=17.350
dD=31.074
dE=21.714
W M T
f 24.8 50.0 67.9
FNO 2.96 2.98 2.99
2ω 85.16 45.20 34.12
Ymax 21.60 21.60 21.60
TL 138.57 158.72 174.45
BF 13.13 25.93 34.76
[レンズ諸元]
面番号 R D nd νd
物体面 ∞
1 800.0000 2.500 1.84666 23.80
2 214.4014 3.846 1.59319 67.90
3 1317.1215 0.200
4 112.4262 5.452 1.81600 46.59
5 6769.9563 D5(可変)
6* 500.0000 2.000 1.67798 54.89
7 20.1483 7.488
8 -122.7141 1.200 1.59319 67.90
9 65.7886 0.272
10 36.9186 6.199 1.85000 27.03
11 167.8314 4.151
12 -26.0907 1.200 1.60300 65.44
13 -47.5468 D13(可変)
14 ∞ 1.500 (絞りS)
15* 34.4078 3.172 1.79504 28.69
16 61.0992 1.040
17 57.2334 3.808 1.49782 82.57
18 -5887.8063 D18(可変)
19* 56.4489 4.200 1.82098 42.50
20 -110.1792 0.505
21 -291.5983 1.200 1.85478 24.80
22 21.3003 9.632 1.49782 82.57
23 -65.8810 3.027
24 55.5374 5.156 1.80604 40.74
25* -64.8934 D25(可変)
26 -368.5041 2.887 1.94594 17.98
27 -62.4504 0.200
28 -158.4306 1.200 1.77250 49.62
29 31.1763 6.060
30* -91.4544 1.300 1.95150 29.83
31 81.4249 D31(可変)
32 57.0897 2.149 1.80518 25.45
33 69.0085 D33(可変)
34 73.7084 4.702 1.64000 60.19
35 -314.5384 BF
像面 ∞
[非球面データ]
第6面
κ=1.0000,A4=4.89442E-06,A6=-5.03173E-09
A8=9.04508E-12,A10=-5.83062E-15,A12=0.00000E+00
第15面
κ=1.0000,A4=-5.12384E-06,A6=3.61548E-09
A8=-3.66003E-11,A10=7.76731E-14,A12=0.00000E+00
第19面
κ=1.0000,A4=-5.21485E-06,A6=-8.93869E-10
A8=2.28848E-11,A10=-5.34780E-14,A12=0.00000E+00
第25面
κ=1.0000,A4=3.45860E-06,A6=-6.25344E-09
A8=-1.37950E-11,A10=2.51017E-14,A12=0.00000E+00
第30面
κ=1.0000,A4=-6.74203E-06,A6=-2.42770E-08
A8= 5.92492E-11,A10=-3.49332E-13,A12=0.00000E+00
[レンズ群データ]
群 始面 焦点距離
G1 1 152.425
G2 6 -24.007
G3 14 52.775
G4 19 30.001
G5 26 -24.147
G6 32 379.967
G7 34 93.748
[可変間隔データ]
W M T W M T
無限遠 無限遠 無限遠 近距離 近距離 近距離
D5 2.000 22.083 33.118 2.000 22.083 33.118
D13 20.464 6.484 2.000 20.464 6.484 2.000
D18 9.842 3.320 2.000 9.842 3.320 2.000
D25 2.978 2.225 2.053 3.339 2.586 2.447
D31 2.915 10.198 13.200 2.555 9.837 12.806
D33 1.000 2.234 1.084 1.000 2.234 1.084
[条件式対応値]
条件式(3) dA/dB=1.844
条件式(4) dB/dE=0.799
条件式(5) dB/dD=0.558
条件式(9) |fF|/ft=0.356
【0191】
図21(A)、図21(B)、および図21(C)はそれぞれ、第6実施例に係る変倍光学系の広角端状態、中間焦点距離状態、望遠端状態における無限遠合焦時の諸収差図である。図22(A)、図22(B)、および図22(C)はそれぞれ、第6実施例に係る変倍光学系の広角端状態、中間焦点距離状態、望遠端状態における近距離合焦時の諸収差図である。各諸収差図より、第6実施例に係る変倍光学系は、広角端状態から望遠端状態にわたって諸収差を良好に補正し優れた結像性能を有しており、さらに近距離合焦時にも優れた結像性能を有していることがわかる。
【0192】
(第7実施例)
第7実施例について、図23図25および表7を用いて説明する。図23は、第7実施例に係る変倍光学系のレンズ構成を示す図である。第7実施例に係る変倍光学系ZL(7)は、物体側から順に並んだ、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、開口絞りSと、正の屈折力を有する第3レンズ群G3と、正の屈折力を有する第4レンズ群G4と、正の屈折力を有する第5レンズ群G5と、正の屈折力を有する第6レンズ群G6と、負の屈折力を有する第7レンズ群G7とから構成される。広角端状態(W)から望遠端状態(T)に変倍する際、第1~第7レンズ群G1~G7がそれぞれ図23の矢印で示す方向に移動し、隣り合う各レンズ群の間隔が変化する。第5レンズ群G5と、第6レンズ群G6と、第7レンズ群G7とからなるレンズ群は、後続レンズ群GRに該当し、全体として正の屈折力を有している。
【0193】
第1レンズ群G1は、物体側から順に並んだ、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL11と物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL12との接合正レンズと、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL13とから構成される。
【0194】
第2レンズ群G2は、物体側から順に並んだ、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL21と、両凹形状の負レンズL22と、両凸形状の正レンズL23と、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズL24とから構成される。負メニスカスレンズL21は、物体側のレンズ面が非球面である。
【0195】
第3レンズ群G3は、物体側から順に並んだ、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL31と、両凸形状の正レンズL32とから構成される。開口絞りSは、第3レンズ群G3の物体側近傍に設けられ、変倍の際、第3レンズ群G3とともに移動する。正メニスカスレンズL31は、物体側のレンズ面が非球面である。
【0196】
第4レンズ群G4は、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL41と両凸形状の正レンズL42との接合正レンズから構成される。
【0197】
第5レンズ群G5は、物体側から順に並んだ、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズL51と、両凸形状の正レンズL52とから構成される。
【0198】
第6レンズ群G6は、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズL61から構成される。正メニスカスレンズL61は、像側のレンズ面が非球面である。
【0199】
第7レンズ群G7は、物体側から順に並んだ、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズL71と、両凹形状の負レンズL72と、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズL73から構成される。第7レンズ群G7の像側に、像面Iが配置される。負レンズL72は、物体側のレンズ面が非球面である。
【0200】
本実施例では、第5レンズ群G5と第6レンズ群G6とをそれぞれ独立に物体側へ移動させることにより、遠距離物体から近距離物体(無限遠物体から有限距離物体)への合焦が行われる。すなわち、第5レンズ群G5は、第1の合焦レンズ群に該当し、第6レンズ群G6は、第2の合焦レンズ群に該当する。第4レンズ群G4は、物体側レンズ群に該当し、第7レンズ群G7は、像側レンズ群に該当する。
【0201】
図23での図示を省略するが、第4レンズ群G4と第7レンズ群G7との間に筒部材(例えば、図1および図2に示す筒部材100)が配置され、筒部材の内径側に、第5レンズ群G5と、第6レンズ群G6とが配置されている。広角端状態(W)から望遠端状態(T)に変倍する際、筒部材は物体側へ移動する。筒部材に固定された5群用駆動モータおよび6群用駆動モータにより、第5レンズ群G5および第6レンズ群G6は筒部材に対して光軸方向に相対移動可能である。これにより、変倍の際、像面Iに対する光軸方向の相対移動量を、第5レンズ群G5および第6レンズ群G6と筒部材とで異ならせることが可能である。また、変倍または合焦の際、像面Iに対する光軸方向の相対移動量を、第5レンズ群G5と第6レンズ群G6とで異ならせることが可能である。
【0202】
以下の表7に、第7実施例に係る変倍光学系の諸元の値を掲げる。
【0203】
(表7)
[全体諸元]
変倍比 2.74
MTF1=-1.328
MTF2=-0.926
βTF1=0.751
βTF2=0.754
dA=12.895
dB=17.35
dD=26.306
dE=17.010
W M T
f 24.8 50.0 67.9
FNO 2.92 2.92 2.92
2ω 85.10 45.24 33.84
Ymax 21.60 21.60 21.60
TL 139.31 158.27 168.76
BF 11.75 23.48 28.76
[レンズ諸元]
面番号 R D nd νd
物体面 ∞
1 189.0188 2.500 1.84666 23.80
2
98.2637 5.200 1.75500 52.33
3 281.1360 0.200
4
58.7593 5.700 1.77250 49.62
5 135.0000 D5(可変)
6*
221.1138 2.000 1.74389 49.53
7
18.6091 9.662
8 -58.7660 1.300 1.77250 49.62
9
58.7660 0.506
10 39.8268 6.400 1.72825 28.38
11
-48.5880 1.773
12
-26.6513 1.300 1.61800 63.34
13
-70.7180 D13(可変)
14 ∞
1.702 (絞りS)
15*
71.3000 2.500 1.69370 53.32
16
121.5261 0.202
17 38.6117 5.900 1.59319 67.90
18 -111.3842 D18(可変)
19 66.4297 1.300 1.73800 32.33
20 19.7070 9.700 1.49782 82.57
21
-49.1811 D21(可変)
22
-23.7160 1.200 1.72047 34.71
23
-55.5303 0.200
24
103.5406 5.980 1.59349 67.00
25
-32.7186 D25(可変)
26
-75.1626 3.736 1.79189 45.04
27* -39.1303 D27(可変)
28
-44.6016 3.000 1.94594 17.98
29
-32.9994 0.201
30*
-101.4301 1.500 1.85207 40.15
31 85.4850 7.927
32
-25.8904 1.400 1.58913 61.22
33
-45.0397 BF
像面 ∞
[非球面データ]
第6面
κ=1.0000,A4=5.47971E-06,A6=-6.22095E-09
A8=1.44104E-11,A10=-2.08855E-14,A12=2.01910E-17
第15面
κ=1.0000,A4=-4.50985E-06,A6=2.81159E-10
A8=-2.63745E-12,A10=-4.80538E-15,A12=0.00000E+00
第27面
κ=1.0000,A4=1.09182E-05,A6=-2.25976E-08
A8=1.43325E-10,A10=-4.96895E-13,A12=6.77820E-16
第30面
κ=1.0000,A4=-2.19229E-06,A6=-2.44256E-08
A8=6.38954E-11,A10=-1.65927E-13,A12=0.00000E+00
[レンズ群データ]
群 始面 焦点距離
G1 1 118.121
G2 6 -21.898
G3
14 41.497
G4
19 109.585
G5
22 123.527
G6
26 98.560
G7
28 -47.807
[可変間隔データ]
W M T W M T
無限遠 無限遠 無限遠 近距離 近距離 近距離
D5
1.800 21.061 29.930 1.800 21.061 29.930
D13
19.119 6.127 2.000 19.119 6.127
2.000
D18 9.354 3.967 1.500
9.354 3.967 1.500
D21 5.286 14.229 18.845
4.337 12.953 17.517
D25 2.861 3.580 2.713
3.291 4.145 3.115
D27 6.143 2.841 2.028
6.662 3.552 2.955
[条件式対応値]
条件式(1) dL0t/dL1t=0.686
条件式(2) dF0/dF1=0.869
条件式(3) dA/dB=0.743
条件式(4) dB/dE=1.020
条件式(5) dB/dD=0.660
条件式(6) fF1/fF2=1.253
条件式(7) MTF1/MTF2=1.433
条件式(8) |βTF1|/|βTF2|=0.996
条件式(9) |fF|/ft=1.819

【0204】
図24(A)、図24(B)、および図24(C)はそれぞれ、第7実施例に係る変倍光学系の広角端状態、中間焦点距離状態、望遠端状態における無限遠合焦時の諸収差図である。図25(A)、図25(B)、および図25(C)はそれぞれ、第7実施例に係る変倍光学系の広角端状態、中間焦点距離状態、望遠端状態における近距離合焦時の諸収差図である。各諸収差図より、第7実施例に係る変倍光学系は、広角端状態から望遠端状態にわたって諸収差を良好に補正し優れた結像性能を有しており、さらに近距離合焦時にも優れた結像性能を有していることがわかる。
【0205】
各実施例によれば、鏡筒が大型化することなく、高速で静粛性の高いオートフォーカスを実現可能で、広角端状態から望遠端状態への変倍の際の収差の変動および、無限遠物体から近距離物体への合焦の際の収差の変動を抑えた変倍光学系を実現することができる。
【0206】
ここで、上述の第1~第7実施例は対応する各実施形態の一具体例を示しているものであり、各実施形態はこれらに限定されるものではない。
【0207】
なお、以下の内容は、各実施形態に係る変倍光学系の光学性能を損なわない範囲で適宜採用することが可能である。
【0208】
変倍光学系の数値実施例として6群構成のものと7群構成のものを示したが、本願はこれに限られず、その他の群構成(例えば、8群等)の変倍光学系を構成することもできる。具体的には、変倍光学系の最も物体側や最も像面側に、レンズまたはレンズ群を追加した構成でも構わない。なお、レンズ群とは、変倍時に変化する空気間隔で分離された、少なくとも1枚のレンズを有する部分を示す。
【0209】
レンズ面は、球面または平面で形成されても、非球面で形成されても構わない。レンズ面が球面または平面の場合、レンズ加工および組立調整が容易になり、加工および組立調整の誤差による光学性能の劣化を防げるので好ましい。また、像面がずれた場合でも描写性能の劣化が少ないので好ましい。
【0210】
レンズ面が非球面の場合、非球面は、研削加工による非球面、ガラスを型で非球面形状に形成したガラスモールド非球面、ガラスの表面に樹脂を非球面形状に形成した複合型非球面のいずれでも構わない。また、レンズ面は回折面としても良く、レンズを屈折率分布型レンズ(GRINレンズ)あるいはプラスチックレンズとしても良い。
【0211】
開口絞りは、第2レンズ群と第3レンズ群との間に配置されるのが好ましいが、開口絞りとしての部材を設けずに、レンズの枠でその役割を代用しても良い。
【0212】
各レンズ面には、フレアやゴーストを軽減し、コントラストの高い光学性能を達成するために、広い波長域で高い透過率を有する反射防止膜を施しても良い。これにより、フレアやゴーストを軽減し、高コントラストの高い光学性能を達成することができる。
【符号の説明】
【0213】
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
G7 第7レンズ群
I 像面 S 開口絞り
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8
図9
図10
図11
図12
図13
図14
図15
図16
図17
図18
図19
図20
図21
図22
図23
図24
図25
図26