(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】2024-07-12
(45)【発行日】2024-07-23
(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 15/20 20060101AFI20240716BHJP
【FI】
G02B15/20
(21)【出願番号】P 2020078301
(22)【出願日】2020-04-27
【審査請求日】2023-04-03
(73)【特許権者】
【識別番号】000001007
【氏名又は名称】キヤノン株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100110412
【氏名又は名称】藤元 亮輔
(74)【代理人】
【識別番号】100104628
【氏名又は名称】水本 敦也
(74)【代理人】
【識別番号】100121614
【氏名又は名称】平山 倫也
(72)【発明者】
【氏名】萩原 泰明
【審査官】堀井 康司
(56)【参考文献】
【文献】特開2016-139125(JP,A)
【文献】特開2018-054989(JP,A)
【文献】特開2019-020679(JP,A)
【文献】特開2019-158961(JP,A)
【文献】国際公開第2021/149335(WO,A1)
【文献】米国特許出願公開第2016/0054548(US,A1)
(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】
物体側から像側へ順に配置された、
正の屈折力の第1レンズ群、負の屈折力の第2レンズ群、正の屈折力の第3レンズ群、正の屈折力の第4レンズ群、負の屈折力の第5レンズ群、正の屈折力の第6レンズ群、負の屈折力の第7レンズ群
から構成され、
ズーミングに際して、
隣り合うレンズ群の間隔が変化し、
前記第1レンズ群と前記第2レンズ群とが移動し、
前記第3レンズ群から前記第7レンズ群のうち複数のレンズ群が移動し、
前記第4レンズ群から前記第7レンズ群のうち少なくとも1つのレンズ群が不動であり、
前記第3レンズ群の焦点距離をf3、前記第4レンズ群の焦点距離をf4とするとき、
0.440≦f3/f4≦3.443
なる条件を満足することを特徴とするズームレンズ。
【請求項2】
フォーカシングに際して前記第5レンズ群が移動することを特徴とする請求項1に記載のズームレンズ。
【請求項3】
ズーミングに際して前記第6レンズ群が不動であ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。
【請求項4】
ズーミングに際して前記第4レンズ群が不動であることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載のズームレンズ。
【請求項5】
前記第3レンズ群は、2つの正の屈折力のレンズと1つの負の屈折力のレンズからなることを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載のズームレンズ。
【請求項6】
前記第4レンズ群は、2つの正の屈折力のレンズと1つの負の屈折力のレンズからなることを特徴とする請求項1から5のいずれか一項に記載のズームレンズ。
【請求項7】
物体側から像側へ順に配置された、
正の屈折力の第1レンズ群、負の屈折力の第2レンズ群、正の屈折力の第3レンズ群、正の屈折力の第4レンズ群、負の屈折力の第5レンズ群、正の屈折力の第6レンズ群、負の屈折力の第7レンズ群
から構成され、
ズーミングに際して、
隣り合うレンズ群の間隔が変化し、
前記第1レンズ群と前記第2レンズ群とが移動し、
前記第3レンズ群から前記第7レンズ群のうち複数のレンズ群が移動し、
前記第4レンズ群から前記第7レンズ群のうち少なくとも1つのレンズ群が不動であり、
前記第4レンズ群は、2つの正の屈折力のレンズと1つの負の屈折力のレンズからなることを特徴とするズームレンズ。
【請求項8】
前記第1レンズ群の焦点距離をf1、前記第2レンズ群の焦点距離をf2とするとき、
1.440≦f1/|f2|≦3.260
なる条件を満足することを特徴とする請求項1から7のいずれか一項に記載のズームレンズ。
【請求項9】
前記第2レンズ群の焦点距離をf2、前記ズームレンズの広角端におけるバックフォーカスをwskとするとき、
1.690≦|f2|/wsk≦5.990
なる条件を満足することを特徴とする請求項1から8のいずれか一項に記載のズームレンズ。
【請求項10】
前記第1レンズ群の焦点距離をf1、前記第5レンズ群の焦点距離をf5とするとき、
1.850≦f1/|f5|≦9.230
なる条件を満足することを特徴とする請求項1から9のいずれか一項に記載のズームレンズ。
【請求項11】
前記第6レンズ群の焦点距離をf6、前記第7レンズ群の焦点距離をf7とするとき、
0.340≦f6/|f7|≦0.900
なる条件を満足することを特徴とする請求項1から10のいずれか一項に記載のズームレンズ。
【請求項12】
前記第1レンズ群の焦点距離をf1、前記第3レンズ群の焦点距離をf3とするとき、
0.590≦f1/f3≦4.110
なる条件を満足することを特徴とする請求項1から11のいずれか一項に記載のズームレンズ。
【請求項13】
前記第1レンズ群の焦点距離をf1、前記第7レンズ群の焦点距離をf7とするとき、
1.150≦f1/|f7|≦3.460
なる条件を満足することを特徴とする請求項1から12のいずれか一項に記載のズームレンズ。
【請求項14】
前記第2レンズ群の焦点距離をf2、前記第6レンズ群の焦点距離をf6とするとき、
0.720≦|f2|/f6≦2.780
なる条件を満足することを特徴とする請求項1から13のいずれか一項に記載のズームレンズ。
【請求項15】
前記第7レンズ群の焦点距離をf7、前記ズームレンズの広角端におけるバックフォーカスをwskとするとき、
2.370≦|f7|/wsk≦5.650
なる条件を満足することを特徴とする請求項1から14のいずれか一項に記載のズームレンズ。
【請求項16】
前記第2レンズ群の焦点距離をf2、前記第3レンズ群の焦点距離をf3とするとき、
0.550≦f3/|f2|≦3.560
なる条件を満足することを特徴とする請求項1から15のいずれか一項に記載のズームレンズ。
【請求項17】
前記第2レンズ群の焦点距離をf2、前記ズームレンズの広角端での焦点距離をfwとするとき、
0.430≦|f2|/fw≦1.640
なる条件を満足することを特徴とする請求項1から16のいずれか一項に記載のズームレンズ。
【請求項18】
前記第5レンズ群の焦点距離をf5、前記ズームレンズの望遠端での焦点距離をftとするとき、
0.110≦|f5|/ft≦0.310
なる条件を満足することを特徴とする請求項1から17のいずれか一項に記載のズームレンズ。
【請求項19】
前記第6レンズ群の焦点距離をf6、前記ズームレンズの望遠端での焦点距離をftとするとき、
0.150≦f6/ft≦0.320
なる条件を満足することを特徴とする請求項1から18のいずれか一項に記載のズームレンズ。
【請求項20】
請求項1から19のいずれか一項に記載のズームレンズと、
該ズームレンズからの光を受光する撮像素子とを有する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、ビデオカメラ、電子スチルカメラ、放送用カメラ、監視カメラ、銀塩フィルムカメラ等の撮像装置に好適なズームレンズに関する。
【背景技術】
【0002】
高ズーム比が得られるズームレンズとして、特許文献1および特許文献2には、物体側から像側に順に正の屈折力の第1レンズ群、負の屈折力の第2レンズ群、正の屈折力の第3レンズ群および後続の複数のレンズ群とにより構成されたズームレンズが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開2016-139125号公報
【文献】特開2001-108902号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
特許文献1、2に開示されているような構成を有する高ズーム比のズームレンズにおいて、良好な光学性能、明るいFナンバーを実現するためには、正負の屈折力配置、ズーミングに際して移動させるレンズ群およびフォーカシングに際して移動させるレンズ群を適切に設定することが重要である。
【0005】
本発明は、高ズーム比、良好な光学性能および明るいFナンバーを有するズームレンズおよびこれを有する撮像装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の一側面としてのズームレンズは、物体側から像側へ順に配置された、正の屈折力の第1レンズ群、負の屈折力の第2レンズ群、正の屈折力の第3レンズ群、正の屈折力の第4レンズ群、負の屈折力の第5レンズ群、正の屈折力の第6レンズ群、負の屈折力の第7レンズ群から構成される。ズーミングに際して、隣り合うレンズ群の間隔が変化し、第1レンズ群と第2レンズ群とが移動し、第3レンズ群から第7レンズ群のうち複数のレンズ群が移動し、第4レンズ群から第7レンズ群のうち少なくとも1つのレンズ群が不動であり、第3レンズ群の焦点距離をf3、第4レンズ群の焦点距離をf4とするとき、
0.440≦f3/f4≦3.443
なる条件を満足することを特徴とする。
【発明の効果】
【0008】
本発明によれば、高ズーム比、良好な光学性能および明るいFナンバーを有するズームレンズを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【
図2】実施例1のズームレンズの無限遠距離に合焦した状態での(A)広角端、(B)中間ズーム位置および(C)望遠端での収差図。
【
図4】実施例2のズームレンズの無限遠距離に合焦した状態での(A)広角端、(B)中間ズーム位置および(C)望遠端での収差図。
【
図6】実施例3のズームレンズの無限遠距離に合焦した状態での(A)広角端、(B)中間ズーム位置および(C)望遠端での収差図。
【
図8】実施例4のズームレンズの無限遠距離に合焦した状態での(A)広角端、(B)中間ズーム位置および(C)望遠端での収差図。
【
図10】実施例5のズームレンズの無限遠距離に合焦した状態での(A)広角端、(B)中間ズーム位置および(C)望遠端での収差図。
【
図11】実施例1~5のズームレンズを備えた撮像装置の概略図。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。本発明の実施例のズームレンズは、物体側から像側へ順に配置された、正の屈折力(焦点距離の逆数)の第1レンズ群と、負の屈折力の第2レンズ群と、正の屈折力の第3レンズ群と、正の屈折力の第4レンズ群と、負の屈折力の第5レンズ群と、正の屈折力の第6レンズ群と、負の屈折力の第7レンズ群とを有する。このズームレンズでは、広角端と望遠端との間のズーミングに際して、第1レンズ群の全体または一部と第2から第7レンズ群のうち複数のレンズ群が光軸方向に移動する。またズーミングに際して、第4レンズ群から第7レンズ群の少なくとも1つが不動(固定)である。なお、レンズ群は、ズーミングまたはフォーカシングにおいての前後のレンズ群との間隔が変化する1又は複数のレンズのまとまりである。
【0011】
図1、
図3、
図5、
図7および
図9はそれぞれ、実施例1~5のズームレンズの広角端(最短焦点距離の状態)と望遠端(最長焦点距離の状態)における断面を示している。広角端と望遠端はズーミングにおいてレンズ群が機構上、光軸方向に移動可能な範囲の両端に位置したときの状態(ズーム位置)をいう。
【0012】
これらの図において、左側が物体側(前側)であり、右側が像側(後側)である。また、iを物体側から像側へのレンズ群の順番とすると、Biは第iレンズ群を示す。なお、第1レンズ群B1に含まれる部分群を、物体側から順に第1Aレンズ群B1A、第1Bレンズ群B1Bと示す。第1Aレンズ群B1Aと第1Bレンズ群B1Bは、それらの合成屈折力の符号が正であれば、それぞれ正または負の屈折力を有してもよい。またズーミングに際して第1Aレンズ群B1Aと第1Bレンズ群B1Bのうち少なくとも一方が移動けばよい。なお、後述する実施例4、5では、第1Aレンズ群B1Aと第1Bレンズ群B1Bはともに正の屈折力を有し、ズーミングに際して第1Aレンズ群B1Aが移動し、第1Bレンズ群B1Bが不動である。
【0013】
ズーミングに際して移動するレンズ群の下の実線矢印は、広角端から望遠端へのズーミングに際しての各レンズ群の移動軌跡を示している。また、フォーカシングに際して移動するフォーカスレンズ群の下には、無限遠距離から至近距離へのフォーカシングに際しての移動軌跡を点線矢印で示している。
【0014】
開口絞りSPは、開放Fナンバー(Fno)の光束を決定する。GBは光学フィルタ、フェースプレート、ローパスフィルタ、赤外カットフィルタ等に相当する光学ブロックである。IPは像面である。像面IPには、CCDセンサやCMOSセンサ等の固体撮像素子(光電変換素子)の撮像面または銀塩フィルムのフィルム面が配置される。
【0015】
図1に示す実施例1のズームレンズでは、ズーミングに際して第1レンズ群B1の全体と第2、第3、第5および第7レンズ群B2、B3、B5、B7が移動し、第4および第6レンズ群B4、B6が不動である。開口絞りSPは、第3レンズ群B3における最も物体側に設けられている。
【0016】
実施例1のズームレンズの諸数値の例を数値例1として後に記載する。実施例1(数値例1)のズームレンズは、ズーム比が2.6倍、ズームレンズの明るさを示すFナンバーが約2.88、半画角ωが約16度~6度と、高ズーム比で明るい望遠ズームレンズである。
【0017】
図3に示す実施例2のズームレンズでは、ズーミングに際して第1レンズ群B1の全体と第2、第3、第5および第7レンズ群B2、B3、B5、B7が移動し、第4および第6レンズ群B4、B6が不動である。開口絞りSPは、第2レンズ群B2と第3レンズ群B3との間に設けられている。
【0018】
実施例2のズームレンズの諸数値の例を数値例2として後に記載する。実施例2(数値例2)のズームレンズは、ズーム比が2.6倍、Fナンバーが約2.88、半画角ωが約16度~6度と、高ズーム比で明るい望遠ズームレンズである。
【0019】
図5に示す実施例3のズームレンズでは、ズーミングに際して第1レンズ群B1の全体と第2、第3、第5および第7レンズ群B2、B3、B5、B7が移動し、第4および第6レンズ群B4、B6が不動である。開口絞りSPは、第3レンズ群B3における最も物体側に設けられている。
【0020】
実施例3のズームレンズの諸数値の例を数値例3として後に記載する。実施例3(数値例3)のズームレンズは、ズーム比が2.6倍、Fナンバーが約2.88、半画角ωが約16度~6度と、高ズーム比で明るい望遠ズームレンズである。
【0021】
図7に示す実施例4のズームレンズでは、第1レンズ群B1が第1Aレンズ群B1Aと第1Bレンズ群B1Bとにより構成されており、ズーミングに際して第1Aレンズ群B1Aと第2、第3、第5および第7レンズ群B2、B3、B5、B7が移動し、第1B、第4および第6レンズ群B1B、B4、B6が不動である。開口絞りSPは、第4レンズ群B4における最も物体側に設けられている。
【0022】
実施例4のズームレンズの諸数値の例を数値例3として後に記載する。実施例4(数値例4)のズームレンズは、ズーム比が2.6倍、Fナンバーが約2.88、半画角ωが約16度~6度と、高ズーム比で明るい望遠ズームレンズである。
【0023】
図9に示す実施例5のズームレンズでは、第1レンズ群B1が第1Aレンズ群B1Aと第1Bレンズ群B1Bとにより構成されており、ズーミングに際して第1Aレンズ群B1Aと第2、第3、第5および第7レンズ群B2、B3、B5、B7が移動し、第1B、第4および第6レンズ群B1B、B4、B6が不動である。開口絞りSPは、第3レンズ群B3における最も物体側に設けられている。
【0024】
実施例5のズームレンズの諸数値の例を数値例5として後に記載する。実施例5(数値例5)のズームレンズは、ズーム比が2.6倍、Fナンバーが約2.88、半画角ωが約16度~6度と、高ズーム比で明るい望遠ズームレンズである。
【0025】
なお、各実施例のズームレンズは、ビデオカメラ、デジタルスチルカメラ、銀塩フィルムカメラ、TVカメラ等の撮像装置に撮像光学系として用いられるが、液晶パネルやデジタルマイクロミラーデバイス等の光変調素子を有する画像投射装置(プロジェクタ)の投射光学系としても用いることができる。この場合、ズームレンズの断面図において、左側が物体側(投射面側)で、右側が像側(光変調素子側)である。
【0026】
図2(A)、(B)、(C)、
図4(A)、(B)、(C)、
図6(A)、(B)、(C)、
図8(A)、(B)、(C)および
図10(A)、(B)、(C)はそれぞれ実施例1~5のズームレンズにおける無限遠距離に合焦した状態での(A)広角端、(B)中間ズーム位置および(C)望遠端での収差図である。
【0027】
球面収差図において、FnoはFナンバーを示し、実線はd線(波長587.6nm)に対する球面収差を、二点鎖線はg線(波長435.8nm)に対する球面収差をそれぞれ示している。非点収差図において、実線Sはサジタル像面を、破線Mはメリディオナル像面を示している。歪曲収差はd線に対するものを示している。色収差図はg線における倍率色収差を示している。ωは半画角(°)である。
【0028】
一般に、物体側から像側へ順に、正の屈折力の第1レンズ群、強い負の屈折力の第2レンズ群、正の屈折力の第3レンズ群および複数の後続レンズ群により構成されるズームレンズは、小型でありながらも高ズーム比が得られ易い。各実施例のズームレンズは、上記後続レンズ群として、物体側から像側へ順に、正の屈折力の第4レンズ群B4、負の屈折力の第5レンズ群B5、正の屈折力の第6レンズ群B6および負の屈折力の第7レンズ群B7を設けることで、小型かつ高ズーム比とともに、明るいFナンバーと諸収差の抑制を実現している。
【0029】
また各実施例のズームレンズは、広角端から望遠端へのズーミングに際して第1レンズ群B1の全体または一部を物体側に移動させることで、広角端でのレンズ全長を短くしている。さらに第2から第7レンズ群B2~B3のうち複数のレンズ群を光軸方向に移動させることで、諸収差の変動を抑えつつ高いズーム比を実現している。このとき、第4から第7レンズ群B4~B7のうち少なくとも1つのレンズ群を不動とすることで、ズーミングにおいてレンズ群を移動させる駆動機構の構成を簡易にして、ズームレンズを有する光学機器の小型化を実現している。各実施例では、ズーミングに際して少なくとも第4および第6レンズ群B4、B6を不動としている。
【0030】
なお、各実施例のズームレンズでは、フォーカシングに際して負の第5レンズ群B5を移動させる。第5レンズ群B5は第1~第7レンズ群B1~B7の中で小径なレンズ群であるため、フォーカシングに際して第5レンズ群B5の駆動機構を小型化することができる。
【0031】
また、各実施例のズームレンズでは、第3レンズ群B3および第4レンズ群B4をそれぞれ、2つの正レンズと1つの負レンズによって構成している。第3レンズ群B3および第4レンズ群B4は、第1~第7レンズ群B1~B7の中で軸上光線径が大きいレンズ群であるため、球面収差と軸上色収差の補正のために複数のレンズにより構成することが好ましい。なお、第3レンズ群B3および第4レンズ群B4のうち一方のみを2つの正レンズと1つの負レンズにより構成してもよい。
【0032】
また、各実施例のズームレンズは、正の第1レンズ群B1の焦点距離(または第1Aおよび第1Bレンズ群の合成焦点距離)をf1、負の第2レンズ群B2の焦点距離をf2とするとき、以下の条件式(1)を満足することが好ましい。
1.440≦f1/|f2|≦3.260 (1)
条件式(1)は、第1レンズ群B1(第1Aおよび第1Bレンズ群B1A、B1B)の焦点距離と第2レンズ群B2の焦点距離の絶対値のとの比に関する条件を示す。f1/|f2|が条件式(1)の上限を超えるように第1レンズ群B1の焦点距離が大きくなりすぎると、収差の補正は容易となるが、ズーミングに際しての第1レンズ群B1(または第1Aレンズ群B1A)の移動量が大きくなり、ズームレンズが大型化するので、好ましくない。f1/|f2|が条件式(1)の下限を下回るように第1レンズ群B1の焦点距離が小さくなりすぎると、ズームレンズの小型化には有効であるが、特に望遠端における球面収差の補正が困難となるので、好ましくない。
【0033】
また、各実施例のズームレンズは、負の第2レンズ群B2の焦点距離をf2、ズームレンズの広角端でのバックフォーカスをwskとするとき、以下の条件式(2)を満足することが好ましい。
1.690≦|f2|/wsk≦5.990 (2)
条件式(2)は、第2レンズ群B2の焦点距離の絶対値と広角端でのバックフォーカスとの比に関する条件を示す。|f2|/wskが条件式(2)の上限を超えるように第2レンズB2の焦点距離の絶対値が大きくなりすぎると、収差の補正は容易となるが、ズーミングに際しての第2レンズ群B2の移動量が大きくなり、ズームレンズが大型化するので、好ましくない。|f2|/wskが条件式(2)の下限を下回るように第2レンズ群B2の焦点距離の絶対値が小さくなりすぎると、ズームレンズの小型化には有効であるが、特に広角端における像面湾曲や歪曲収差の補正が困難となるので、好ましくない。
【0034】
また、各実施例のズームレンズは、正の第3レンズ群B2の焦点距離をf3、正の第4レンズ群B4の焦点距離をf4とするとき、以下の条件式(3)を満足することが好ましい。
0.440≦f3/f4≦4.350 (3)
条件式(3)は、第3レンズ群B3の焦点距離と第4レンズ群B4の焦点距離との比に関する条件を示す。f3/f4が条件式(3)の上限を超えるように第3レンズ群B3の焦点距離が大きくなりすぎると、収差の補正は容易となるが、ズーミングに際しての第3レンズ群B3の移動量が大きくなり、ズームレンズが大型化するので、好ましくない。f3/f4が条件式(3)の下限を下回るように第3レンズ群B3の焦点距離が小さくなりすぎると、ズームレンズの小型化には有効であるが、特に望遠端における球面収差や軸上色収差の補正が困難となるので、好ましくない。
【0035】
また、各実施例のズームレンズは、正の第1レンズ群B1の焦点距離(または第1Aおよび第1Bレンズ群B1A、B1Bの合成焦点距離)をf1、負の第5レンズ群B5の焦点距離をf5とするとき、以下の条件式(4)を満足することが好ましい。
1.850≦f1/|f5|≦9.230 (4)
条件式(4)は、第1レンズ群B1(第1Aおよび第1Bレンズ群B1A、B1B)の焦点距離と第5レンズ群B5の焦点距離の絶対値と比に関する条件を示す。f1/|f5|が条件式(4)の上限を超えるように第5レンズ群B5の焦点距離の絶対値が大きくなりすぎると、収差の補正は容易となるが、フォーカシングに際しての第5レンズ群B5の移動量が大きくなり、ズームレンズが大型化するので、好ましくない。f1/|f5|が条件式(4)の下限を下回るように第5レンズ群B5の焦点距離の絶対値が小さくなりすぎると、ズームレンズの小型化には有効であるが、至近距離にフォーカシングしたときの球面収差や像面湾曲の補正が困難となるので、好ましくない。
【0036】
また、各実施例のズームレンズは、正の第6レンズ群B6の焦点距離をf6、負の第7レンズ群B7の焦点距離をf7とするとき、以下の条件式(5)を満足することが好ましい。
0.340≦f6/|f7|≦0.900 (5)
条件式(5)は、第6レンズ群B6の焦点距離と第7レンズ群B7の焦点距離の絶対値との比に関する条件を示す。f6/|f7|が条件式(5)の上限を超えるように第7レンズ群B7の焦点距離の絶対値が大きくなりすぎると、収差の補正は容易となるが、ズーミングに際しての第7レンズ群B7の移動量が大きくなり、ズームレンズが大型化するので、好ましくない。f6/|f7|が条件式(5)の下限を下回るように第7レンズ群B7の焦点距離の絶対値が小さくなりすぎると、ズームレンズ小型化には有効であるが、ズーミングに際しての像面湾曲の変動の補正が困難となるので、好ましくない。
【0037】
また、各実施例のズームレンズは、正の第1レンズ群B1の焦点距離(または第1Aおよび第1Bレンズ群B1A、B1Bの合成焦点距離)をf1、正の第3レンズ群B3の焦点距離をf3とするとき、以下の条件式(6)を満足することが好ましい。
0.590≦f1/f3≦4.110 (6)
条件式(6)は、第1レンズ群B1(第1Aおよび第1Bレンズ群B1A、B1B)の焦点距離と第3レンズ群B3の焦点距離との比に関する条件を示す。f1/f3が条件式(6)の上限を超えるように第1レンズ群B1の焦点距離が大きくなりすぎると、収差の補正は容易となるが、ズーミングに際しての第1レンズ群B1の移動量が大きくなり、ズームレンズが大型化するので、好ましくない。f1/f3が条件式(6)の下限を下回るように第1レンズ群B1の焦点距離が小さくなりすぎると、ズームレンズの小型化には有効であるが、特に望遠端における球面収差や軸上色収差の補正が困難となるので、好ましくない。
【0038】
また、各実施例のズームレンズは、正の第1レンズ群B1の焦点距離(または第1Aおよび第1Bレンズ群B1A、B1Bの合成焦点距離)をf1、負の第7レンズ群B7の焦点距離をf7とするとき、以下の条件式(7)を満足することが好ましい。
1.150≦f1/|f7|≦3.460 (7)
条件式(7)は、第1レンズ群B1(第1Aおよび第1Bレンズ群B1A、B1B)の焦点距離と第7レンズ群B7の焦点距離の絶対値との比に関する条件を示している。f1/|f7|が条件式(7)の上限を超えるように第7レンズ群B7の焦点距離の絶対値が大きくなりすぎると、収差の補正は容易となるが、ズーミングに際しての第7レンズ群B7の移動量が大きくなり、ズームレンズが大型化するので、好ましくない。f1/|f7|が条件式(7)の下限を下回るように第7レンズ群B7の焦点距離の絶対値が小さくなりすぎると、ズームレンズ小型化には有効であるが、ズーミングに際しての像面湾曲の変動の補正が困難となるので、好ましくない。
【0039】
また、各実施例のズームレンズは、負の第2レンズ群B2の焦点距離をf2、正の第6レンズ群B6の焦点距離をf6とするとき、以下の条件式(8)を満足することが好ましい。
0.720≦|f2|/f6≦2.780 (8)
条件式(8)は、第2レンズ群B2の焦点距離の絶対値と第6レンズ群B6の焦点距離と比に関する条件を示す。|f2|/f6が条件式(8)の上限を超えるように第2レンズ群B2の焦点距離の絶対値が大きくなりすぎると、収差の補正は容易となるが、ズーミングに際しての第2レンズ群B2の移動量が大きくなり、ズームレンズが大型化するので、好ましくない。|f2|/f6が条件式(8)の下限を下回るように第2レンズ群B2の焦点距離の絶対値が小さくなりすぎると、小型化には有効であるが、特に広角端での像面湾曲の変動の補正が困難となるので、好ましくない。
【0040】
また、各実施例のズームレンズは、負の第7レンズ群B7の焦点距離をf7、広角端でのバックフォーカスをwskとするとき、以下の条件式(9)を満足することが好ましい。
2.370≦|f7|/wsk≦5.650 (9)
条件式(9)は、第7レンズ群B7の焦点距離の絶対値と広角端でのバックフォーカスとの比に関する条件を示す。|f7|/wskが条件式(9)の上限を超えるように第7レンズ群B7の焦点距離の絶対値が大きくなりすぎると、収差の補正は容易となるが、ズーミングに際しての第7レンズ群B7の移動量が大きくなり、ズームレンズが大型化するので、好ましくない。|f7|/wskが条件式(9)の下限を下回るように第7レンズ群B7の焦点距離の絶対値が小さくなりすぎると、小型化には有効であるがに特に広角端における像面湾曲の変動の補正が困難となり好ましくない。
【0041】
また、各実施例のズームレンズは、正の第3レンズ群B3の焦点距離をf3、負の第2レンズ群B2の焦点距離をf2とするとき、以下の条件式(10)を満足することが好ましい。
0.550≦f3/|f2|≦3.560 (10)
条件式(10)は、第3レンズ群B3の焦点距離と第2レンズ群B2の焦点距離の絶対値との比に関する条件を示す。f3/|f2|が条件式(10)の上限を超えるように第3レンズ群B3の焦点距離が大きくなりすぎると、ズーミングに際しての第3レンズ群B3の移動量が大きくなり、ズームレンズが大型化するので、好ましくない。f3/|f2|が条件式(10)の下限を下回るように第3レンズ群B3の焦点距離が小さくなりすぎると、ズームレンズの小型化には有効であるが、特に望遠端での球面収差の補正が困難となるので、好ましくない。
【0042】
また、各実施例のズームレンズは、負の第2レンズ群B2の焦点距離をf2、広角端におけるズームレンズ全系の焦点距離をfwとするとき、以下の条件式(11)を満足することが好ましい。
0.430≦|f2|/fw≦1.640 (11)
条件式(11)は、第2レンズ群B2の焦点距離の絶対値と広角端における全系の焦点距離との比に関する条件を示す。|f2|/fwが条件式(11)の上限を超えるように第2レンズ群B2の焦点距離の絶対値が大きくなりすぎると、収差の補正は容易となるが、ズーミングに際しての第2レンズ群B2の移動量が大きくなり、ズームレンズが大型化するので、好ましくない。|f2|/fwが条件式(11)の下限を下回るように第2レンズ群B2の焦点距離の絶対値が小さくなりすぎると、ズームレンズの小型化には有効であるが、特に広角端での球面収差の補正が困難となるので、好ましくない。
【0043】
また、各実施例のズームレンズは、負の第5レンズ群B5の焦点距離をf5、望遠端におけるズームレンズ全系の焦点距離をftとするとき、以下の条件式(12)を満足することが好ましい。
0.110≦|f5|/ft≦0.310 (12)
条件式(12)は、第5レンズ群B5の焦点距離の絶対値と望遠端における全系の焦点距離との比に関する条件を示す。|f5|/ftが条件式(12)の上限を超えるように第5レンズ群B5の焦点距離の絶対値が大きくなりすぎると、収差の補正は容易となるが、フォーカシングに際しての第5レンズ群B5の移動量が大きくなってズームレンズが大型化するので、好ましくない。|f5|/ftが条件式(12)の下限を下回るように第5レンズ群B5の焦点距離の絶対値が小さくなりすぎると、ズームレンズの小型化には有効であるが、特に広角端での像面湾曲の変動の補正が困難となるので、好ましくない。
【0044】
また、各実施例のズームレンズは、正の第6レンズ群B6の焦点距離をf6、望遠端におけるズームレンズ全系の焦点距離をftとするとき、以下の条件式(13)を満足することが好ましい。
0.150≦f6/ft≦0.320 (13)
条件式(13)は、第6レンズ群B6の焦点距離と望遠端における全系の焦点距離との比に関する条件を示す。f6/ftが条件式(13)の上限を超えるように第6レンズ群B6の焦点距離が大きくなりすぎると、主に倍率色収差の補正が困難となるので、好ましくない。f6/ftが条件式(13)の下限を下回るように第6レンズ群B6の焦点距離が小さくなりすぎると、ズームレンズの小型化には有効であるが、特に広角端での像面湾曲の変動の補正が困難となるので、好ましくない。
【0045】
上記条件式のいずれかを満足することで、高ズーム比でズーム全域にわたって良好な光学性能を有し、Fnoが明るい小型の望遠用ズームレンズを実現することができる。なお、各実施例のズームレンズでは、全てのレンズ群を球面レンズのみで構成することで、製造コストが高い非球面レンズを不使用としている。
【0046】
条件式(1)~(13)の数値範囲を、以下のように設定すると、より好ましい。
1.850≦f1/|f2|≦2.760 (1a)
2.170≦|f2|/wsk≦5.070 (2a)
0.570≦f3/f4≦3.680 (3a)
2.370≦f1/|f5|≦7.810 (4a)
0.440≦f6/|f7|≦0.760 (5a)
0.760≦f1/f3≦3.480 (6a)
1.480≦f1/|f7|≦2.930 (7a)
0.930≦|f2|/f6≦2.350 (8a)
3.050≦|f7|/wsk≦4.780 (9a)
0.710≦f3/|f2|≦3.010 (10a)
0.550≦|f2|/fw≦1.390 (11a)
0.140≦|f5|/ft≦0.260 (12a)
0.190≦f6/ft≦0.270 (13a)
条件式(1)~(13)の数値範囲を、以下のように設定すると、さらに好ましい。
2.003≦f1/|f2|≦2.580 (1b)
2.344≦|f2|/wsk≦4.744 (2b)
0.615≦f3/f4≦3.443 (3b)
2.563≦f1/|f5|≦7.312 (4b)
0.480≦f6/|f7|≦0.708 (5b)
0.820≦f1/f3≦3.252 (6b)
1.597≦f1/|f7|≦2.735 (7b)
1.006≦|f2|/f6≦2.200 (8b)
3.290≦|f7|/wsk≦4.474 (9b)
0.770≦f3/|f2|≦2.818 (10b)
0.600≦|f2|/fw≦1.296 (11b)
0.160≦|f5|/ft≦0.242 (12b)
0.213≦f6/ft≦0.250 (13b)
なお、実施例1~5では、7群のレンズ群からなるズームレンズについて説明したが、8群以上のレンズ群を有して上記条件式を満足するズームレンズであってもよい。
【0047】
以下に数値例1~5を示す。各数値例において、riは物体側からi番目の面の曲率半径(mm)、diはi番目と(i+1)番目の面間のレンズ厚または空気間隔(mm)、ndiはそれぞれi番目の光学部材の材料のd線における屈折率である。最も像側の2つの面はガラスブロックGに相当する。
【0048】
νdiはi番目の光学部材の材料のd線を基準としたアッベ数である。アッベ数νdは、フラウンホーファ線のd線(587.6nm)、F線(486.1nm)、C線(656.3nm)における屈折率をNd、NF、NCとするとき、νd=(Nd-1)/(NF-NC)で表される。
【0049】
skはバックフォーカス(mm)を表す。「バックフォーカス」は、ズームレンズの最終面(最も像側のレンズ面)から近軸像面までの光軸上の距離を空気換算長により表記したものとする。「レンズ全長」は、ズームレンズの最前面(最も物体側の面)から最終面(最も像側の面)までの光軸上の距離にバックフォーカスを加えた長さである。条件式(2)および(9)でのwskは広角端でのskである。
【0050】
また、fiは第iレンズ群の焦点距離を示す。広角は広角端、中間は中間ズーム位置、望遠は望遠端を示している。第1レンズ群が第1Aレンズ群と第1Bレンズ群の部分群で構成される場合は、第1Aレンズ群と第1Bレンズ群の広角端での合成焦点距離をf1として示す。
【0051】
実施例(数値例)1~5における前述した条件式(1)~(13)に対応する値を表1にまとめて示す。
[数値例1]
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd
1 90.003 2.90 1.96300 24.1
2 75.417 9.65 1.43875 94.7
3 10149.843 1.00
4 146.037 3.75 1.49700 81.5
5 381.317 (可変)
6 -301.093 1.50 1.54814 45.8
7 61.756 3.57
8 -89.325 1.50 1.56883 56.4
9 64.995 3.19 2.00069 25.5
10 330.239 (可変)
11(絞り) ∞ 1.00
12 68.358 4.58 1.88300 40.8
13 -142.212 1.89
14 -51.004 1.50 1.72825 28.5
15 76.339 0.20
16 55.898 2.83 1.88300 40.8
17 127.283 (可変)
18 -430.797 3.72 2.00330 28.3
19 -54.144 0.20
20 51.607 6.89 1.59522 67.7
21 -42.119 1.70 2.00069 25.5
22 378.571 (可変)
23 212.672 4.61 1.92286 20.9
24 -36.603 1.30 1.90525 35.0
25 32.588 (可変)
26 45.416 8.91 1.51633 64.1
27 -48.964 (可変)
28 -52.572 1.80 1.88300 40.8
29 -314.780 (可変)
30 ∞ 0.20 1.51633 64.1
31 ∞ (可変)
像面 ∞
各種データ
ズーム比 2.67
広角 中間 望遠
焦点距離 73.00 135.00 195.00
Fナンバー 2.88 2.88 2.88
半画角(°) 16.51 9.10 6.33
像高 21.64 21.64 21.64
レンズ全長 178.20 203.73 216.21
sk 19.12 26.34 33.67
d 5 3.83 54.60 79.43
d10 42.38 18.48 2.00
d17 5.62 4.28 8.42
d22 11.33 7.58 2.00
d25 7.34 11.09 16.67
d27 20.38 13.17 5.83
d29 15.00 22.21 29.55
d31 3.99 3.99 3.99
ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 171.11
2 6 -73.71
3 11 195.87
4 18 58.61
5 23 -44.28
6 26 47.15
7 28 -71.71
8 30 ∞
[数値例2]
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd
1 82.966 2.90 2.00069 25.5
2 69.557 10.16 1.43875 94.7
3 2233.248 1.00
4 153.356 3.58 1.53775 74.7
5 389.429 (可変)
6 -322.755 1.50 1.54072 47.2
7 61.557 6.16
8 -83.812 1.50 1.56384 60.7
9 65.479 3.16 2.00069 25.5
10 304.050 (可変)
11(絞り) ∞ (可変)
12 65.027 4.80 1.85150 40.8
13 -138.057 1.77
14 -51.477 1.50 1.74077 27.8
15 61.753 0.20
16 51.535 3.48 1.88300 40.8
17 194.910 (可変)
18 -402.524 3.64 2.00330 28.3
19 -54.926 0.20
20 51.153 7.06 1.60311 60.6
21 -39.556 1.70 2.00069 25.5
22 379.488 (可変)
23 236.282 5.17 1.92286 20.9
24 -31.120 1.30 1.90525 35.0
25 31.079 (可変)
26 43.402 9.23 1.51633 64.1
27 -46.442 (可変)
28 -51.385 1.80 1.90043 37.4
29 -293.245 (可変)
30 ∞ 0.20 1.51633 64.1
31 ∞ (可変)
像面 ∞
各種データ
ズーム比 2.67
広角 中間 望遠
焦点距離 73.00 135.00 195.00
Fナンバー 2.88 2.88 2.88
半画角(°) 16.51 9.10 6.33
像高 21.64 21.64 21.64
レンズ全長 178.20 204.60 216.83
sk 19.93 27.06 34.02
d 5 3.83 52.89 75.63
d10 35.16 12.50 2.00
d11 6.96 7.19 2.00
d17 4.53 4.30 9.49
d22 10.36 6.94 2.00
d25 6.76 10.18 15.12
d27 18.85 11.72 4.77
d29 13.78 20.91 27.87
d31 6.02 6.02 6.02
ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 167.28
2 6 -71.23
3 12 158.71
4 18 60.44
5 23 -41.21
6 26 45.03
7 28 -69.44
8 30 ∞
[数値例3]
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd
1 82.966 2.90 2.00069 25.5
2 69.557 10.16 1.43875 94.7
3 2233.248 1.00
4 153.356 3.58 1.53775 74.7
5 389.429 (可変)
6 -322.755 1.50 1.54072 47.2
7 61.557 6.16
8 -83.812 1.50 1.56384 60.7
9 65.479 3.16 2.00069 25.5
10 304.050 (可変)
11(絞り) ∞ (可変)
12 65.027 4.80 1.85150 40.8
13 -138.057 1.77
14 -51.477 1.50 1.74077 27.8
15 61.753 0.20
16 51.535 3.48 1.88300 40.8
17 194.910 (可変)
18 -402.524 3.64 2.00330 28.3
19 -54.926 0.20
20 51.153 7.06 1.60311 60.6
21 -39.556 1.70 2.00069 25.5
22 379.488 (可変)
23 236.282 5.17 1.92286 20.9
24 -31.120 1.30 1.90525 35.0
25 31.079 (可変)
26 43.402 9.23 1.51633 64.1
27 -46.442 (可変)
28 -51.385 1.80 1.90043 37.4
29 -293.245 (可変)
30 ∞ 0.20 1.51633 64.1
31 ∞ (可変)
像面 ∞
各種データ
ズーム比 2.67
広角 中間 望遠
焦点距離 73.00 135.00 195.00
Fナンバー 2.88 2.88 2.88
半画角(°) 16.51 9.10 6.33
像高 21.64 21.64 21.64
レンズ全長 178.20 204.60 216.83
sk 19.93 27.06 34.02
d 5 3.83 52.89 75.63
d10 35.16 12.50 2.00
d11 6.96 7.19 2.00
d17 4.53 4.30 9.49
d22 10.36 6.94 2.00
d25 6.76 10.18 15.12
d27 18.85 11.72 4.77
d29 13.78 20.91 27.87
d31 6.02 6.02 6.02
ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 167.28
2 6 -71.23
3 12 158.71
4 18 60.44
5 23 -41.21
6 26 45.03
7 28 -69.44
8 30 ∞
[数値例4]
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd
1 92.312 2.90 1.85478 24.8
2 70.088 10.66 1.43875 94.7
3 -2073.607 (可変)
4 69.082 7.62 1.49700 81.5
5 500.594 (可変)
6 -27099.337 1.50 1.63930 44.9
7 55.029 3.81
8 -103.351 1.50 1.71999 50.2
9 42.906 3.81 1.89286 20.4
10 129.140 (可変)
11 77.231 5.02 1.85150 40.8
12 -89.699 1.28
13 -51.648 1.50 1.74077 27.8
14 57.745 0.20
15 54.109 3.45 2.00100 29.1
16 234.314 (可変)
17(絞り) ∞ 2.08
18 -1442.673 3.80 1.90043 37.4
19 -56.569 0.20
20 44.027 7.02 1.59522 67.7
21 -43.323 1.70 2.00069 25.5
22 300.867 (可変)
23 387.579 3.63 1.85896 22.7
24 -38.061 1.30 1.85150 40.8
25 30.465 (可変)
26 58.401 8.23 1.56883 56.4
27 -40.643 (可変)
28 -50.173 1.80 1.88300 40.8
29 -500.000 (可変)
30 ∞ 0.20 1.51633 64.1
31 ∞ (可変)
像面 ∞
各種データ
ズーム比 2.67
広角 中間 望遠
焦点距離 73.00 130.00 195.00
Fナンバー 2.88 2.88 2.88
半画角(°) 16.51 9.45 6.33
像高 21.64 21.64 21.64
レンズ全長 178.20 190.55 198.20
sk 18.65 25.30 33.73
d 3 1.00 13.35 21.00
d 5 3.00 24.57 37.92
d10 34.13 17.53 4.18
d16 6.98 2.00 2.00
d22 11.62 8.23 2.00
d25 12.23 15.61 21.84
d27 17.60 10.95 2.52
d29 13.87 20.52 28.95
d31 4.65 4.65 4.65
ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1A 1 276.78
1B 4 160.31
1 1 104.18
2 6 -45.08
3 11 123.33
4 17 56.14
5 23 -39.42
6 26 43.44
7 28 -63.28
8 30 ∞
[数値例5]
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd
1 92.854 2.90 1.85478 24.8
2 76.349 9.34 1.43875 94.7
3 2132.413 (可変)
4 91.057 4.86 1.49700 81.5
5 669.503 (可変)
6 -312.420 1.50 1.76200 40.1
7 60.146 3.74
8 -85.768 1.50 1.61772 49.8
9 54.938 3.96 2.00069 25.5
10 673.930 (可変)
11(絞り) ∞ 1.00
12 73.511 4.37 1.85150 40.8
13 -169.528 1.85
14 -54.502 1.50 1.76182 26.5
15 46.881 0.56
16 46.167 4.86 2.00100 29.1
17 -1705.381 (可変)
18 -202.840 3.10 2.00330 28.3
19 -57.967 0.20
20 54.407 7.03 1.59522 67.7
21 -37.608 1.70 2.00069 25.5
22 1034.169 (可変)
23 263.032 3.32 1.92286 20.9
24 -58.168 1.30 1.85150 40.8
25 31.744 (可変)
26 44.566 9.23 1.48749 70.2
27 -44.338 (可変)
28 -47.760 1.80 1.74320 49.3
29 -500.000 (可変)
30 ∞ 0.20 1.51633 64.1
31 ∞ (可変)
像面 ∞
各種データ
ズーム比 2.67
広角 中間 望遠
焦点距離 73.00 130.00 195.00
Fナンバー 2.88 2.88 2.88
半画角(°) 16.51 9.45 6.33
像高 21.64 21.64 21.64
レンズ全長 177.25 211.45 230.53
sk 20.34 27.76 35.90
d 3 1.00 35.20 54.28
d 5 3.53 24.43 36.10
d10 38.22 19.02 2.39
d17 6.30 4.59 9.56
d22 10.84 7.58 2.00
d25 7.73 11.00 16.58
d27 19.68 12.26 4.12
d29 13.79 21.21 29.35
d31 6.42 6.42 6.42
ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1A 1 274.93
1B 4 211.47
1 1 122.36
2 6 -59.24
3 11 110.01
4 18 77.47
5 23 -45.78
6 26 47.20
7 28 -71.17
8 30 ∞
【0052】
【0053】
図11は、上記各実施例のズームレンズを撮像光学系として用いた撮像装置としてのデジタルスチルカメラを示している。20はカメラ本体、21は実施例1~5のいずれかのズームレンズによって構成された撮像光学系である。22はカメラ本体20に内蔵され、撮像光学系21により形成された光学像(被写体像)を撮像するCCDセンサやCMOSセンサ等の固体撮像素子である。23は撮像素子22からの撮像信号を処理することで生成された画像データを記録する記録部であり、24は画像データを表示する背面ディスプレイである。
【0054】
各実施例のズームレンズを用いることで、小型で高い高額性能を有するカメラを得ることができる。
【0055】
なお、カメラは、クイックターンミラーを有する一眼レフカメラであってもよいし、クイックターンミラーを有さないミラーレスカメラであってもよい。
【0056】
以上説明した各実施例は代表的な例にすぎず、本発明の実施に際しては、各実施例に対して種々の変形や変更が可能である。
【符号の説明】
【0057】
B1 第1レンズ群
B2 第2レンズ群
B3 第3レンズ群
B4 第4レンズ群
B5 第5レンズ群
B6 第6レンズ群
B7 第7レンズ群