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技術 ズームレンズ及びそれを有する撮像装置

出願人 キヤノン株式会社
発明者 畠田隆弘
出願日 2018年12月13日 (1年3ヶ月経過) 出願番号 2018-233223
公開日 2019年3月14日 (1年0ヶ月経過) 公開番号 2019-040219
状態 未査定
技術分野 レンズ系
主要キーワード 決定部材 広画角レンズ 掲示用 後方レンズ リード型 前方レンズ フレアカット フレアー
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2019年3月14日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (8)

課題

画角で高い光学性能が得られる光学系を得ること。

解決手段

複数のレンズ群開口絞りを有し、隣り合うレンズ群の間隔が変化するズームレンズであって、前記複数のレンズ群は、物体側から像側へ順に配置された、負の屈折力の第1レンズ群、正の屈折力の第2レンズ群、正の屈折力の第3レンズ群からなり、前記開口絞りよりも物体側の合成屈折力は負、前記開口絞りよりも像側の合成屈折力が正であり、前記第1レンズ群は、最も物体側から像側へ順に連続して配置された、3つの負レンズを有し、前記第1レンズ群は、最も物体側に配置されたメニスカス形状の負レンズg1を有し、前記第1レンズ群の最も物体側に配置されたレンズの物体側の面は非球面であり、広角端における全系の焦点距離をfw、前記負レンズg1の焦点距離をfg1、前記負レンズg1の像側のレンズ面の曲率半径をR2を適切に設定したこと。

概要

背景

近年、固体撮像素子を用いた撮像装置においては、広画角画面全体にわたり高性能高解像力)な撮像光学系が要求されている。広画角な撮像光学系としてはレトロフォーカス型の撮像光学系が知られている(特許文献1)。特許文献1は負の屈折力の第1レンズ群開口絞り、正の屈折力の第2レンズ群より構成され、撮影画角120度のレトロフォーカス型の単一焦点距離広角レンズを開示している。

また広画角の撮像光学系として負の屈折力のレンズ群が先行する(最も物体側に位置する)ネガティブリード型ズームレンズが知られている(特許文献2)。特許文献2は、負の屈折力の第1レンズ群、正の屈折力の第2レンズ群より成る、広角端での撮影全画角114.7度で、ズーム比1.65程度の広画角のズームレンズを開示している。この他、特許文献2は負の屈折力の第1レンズ群、正の屈折力の第2レンズ群、正の屈折力の第3レンズ群よりなり、広角端での撮影全画角114.7度でズーム比1.65程度の広画角のズームレンズを開示している。

概要

広画角で高い光学性能が得られる光学系を得ること。 複数のレンズ群と開口絞りを有し、隣り合うレンズ群の間隔が変化するズームレンズであって、前記複数のレンズ群は、物体側から像側へ順に配置された、負の屈折力の第1レンズ群、正の屈折力の第2レンズ群、正の屈折力の第3レンズ群からなり、前記開口絞りよりも物体側の合成屈折力は負、前記開口絞りよりも像側の合成屈折力が正であり、前記第1レンズ群は、最も物体側から像側へ順に連続して配置された、3つの負レンズを有し、前記第1レンズ群は、最も物体側に配置されたメニスカス形状の負レンズg1を有し、前記第1レンズ群の最も物体側に配置されたレンズの物体側の面は非球面であり、広角端における全系の焦点距離をfw、前記負レンズg1の焦点距離をfg1、前記負レンズg1の像側のレンズ面の曲率半径をR2を適切に設定したこと。

目的

本発明は、広画角で高い光学性能が得られるズームレンズ及びそれを有する撮像装置を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
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牽制数
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請求項1

複数のレンズ群開口絞りを有し、隣り合うレンズ群の間隔が変化するズームレンズであって、前記複数のレンズ群は、物体側から像側へ順に配置された、負の屈折力の第1レンズ群、正の屈折力の第2レンズ群、正の屈折力の第3レンズ群からなり、前記開口絞りよりも物体側の合成屈折力は負、前記開口絞りよりも像側の合成屈折力が正であり、前記第1レンズ群は、最も物体側から像側へ順に連続して配置された、3つの負レンズを有し、前記第1レンズ群は、最も物体側に配置されたメニスカス形状の負レンズg1を有し、前記第1レンズ群の最も物体側に配置されたレンズの物体側の面は非球面であり、広角端における全系の焦点距離をfw、前記負レンズg1の焦点距離をfg1、前記負レンズg1の像側のレンズ面の曲率半径をR2とするとき、3.0<|fg1/fw|<6.11.9<R2/fw<3.0なる条件式満足することを特徴とするズームレンズ。

請求項2

前記第1レンズ群はメニスカス形状の負レンズg2をさらに有し、前記負レンズg2の焦点距離をfg2とするとき、3.0<|fg2/fw|<10.0なる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。

請求項3

前記負レンズg2の物体側のレンズ面の曲率半径をR3とするとき、1.5<R3/fw<4.5なる条件式を満足することを特徴とする請求項2に記載のズームレンズ。

請求項4

前記負レンズg2は、前記負レンズg1の像側に隣接して配置され、前記負レンズg1の像側のレンズ面と前記負レンズg2の物体側のレンズ面とで形成される空気レンズの焦点距離をfg12とするとき、10.0<|fg12|/fw<40.0なる条件式を満足することを特徴とする請求項2又は3に記載のズームレンズ。

請求項5

広角端におけるレンズ全長をLwとするとき、8.0<Lw/fw<20なる条件式を満足することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載のズームレンズ。

請求項6

広角端から望遠端へのズーミングに際して、前記第1レンズ群は像側へ凸状の軌跡で移動し、前記第2レンズ群と前記第3レンズ群は物体側へ移動することを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載のズームレンズ。

請求項7

前記第1レンズ群と前記第2レンズ群との間に、フレアカット絞りを有することを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載のズームレンズ。

請求項8

請求項1乃至7のいずれか1項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像を受光する固体撮像素子とを有することを特徴とする撮像装置

技術分野

0001

本発明は、ズームレンズに関し、例えばデジタルスチルカメラビデオカメラTVカメラ監視用カメラ等の撮像装置撮像光学系として好適なものである。

背景技術

0002

近年、固体撮像素子を用いた撮像装置においては、広画角画面全体にわたり高性能高解像力)な撮像光学系が要求されている。広画角な撮像光学系としてはレトロフォーカス型の撮像光学系が知られている(特許文献1)。特許文献1は負の屈折力の第1レンズ群開口絞り、正の屈折力の第2レンズ群より構成され、撮影画角120度のレトロフォーカス型の単一焦点距離広角レンズを開示している。

0003

また広画角の撮像光学系として負の屈折力のレンズ群が先行する(最も物体側に位置する)ネガティブリード型のズームレンズが知られている(特許文献2)。特許文献2は、負の屈折力の第1レンズ群、正の屈折力の第2レンズ群より成る、広角端での撮影全画角114.7度で、ズーム比1.65程度の広画角のズームレンズを開示している。この他、特許文献2は負の屈折力の第1レンズ群、正の屈折力の第2レンズ群、正の屈折力の第3レンズ群よりなり、広角端での撮影全画角114.7度でズーム比1.65程度の広画角のズームレンズを開示している。

先行技術

0004

特開2011−227124号公報
特開2007−94174号公報

発明が解決しようとする課題

0005

近年、撮像装置に用いられる撮像光学系は、広画角、高解像力であることが強く要望されている。前述したネガティブリード型の撮像光学系において広画角化及び高解像力化を図るには、例えば負の屈折力の第1レンズ群の屈折力やレンズ構成を適切に設定することが重要になってくる。

0006

一般的にネガティブリード型の撮像光学系は、構成するレンズ群が非対称な配置となるため、像面湾曲歪曲などの諸収差が多く発生し、これらの収差補正が難しくなる。特に広画角域を含む撮像光学系は、物体側の負の屈折力の第1レンズ群の屈折力を強くする必要があり、前述の収差が多く発生してくる。このため、ネガティブリード型の撮像光学系において広画角化を図りつつ、歪曲収差や像面湾曲を良好に補正し、高い光学性能を得るには負の屈折力の第1レンズ群のレンズ構成を適切に設定することが重要になってくる。

0007

一方、広画角の撮像光学系では広画角化を図るために物体側に位置する第1レンズや第2レンズ等の前方レンズメニスカス形状となり、更にレンズ面の曲率半径が小さい負レンズより構成される場合が多い。特に撮影画角が100度程度の広画角の撮像光学系では第1レンズや第2レンズの負の屈折力を強くするために第1レンズと第2レンズのレンズ面の曲率半径が小さくなる場合が多い。

0008

このとき物体からの光束であって第2レンズの物体側のレンズ面で反射した光束が第1レンズ面又は第2レンズ面で反射し、像面に到達しゴーストフレアーとなって光学性能が低下することがある。このため広画角の撮像光学系では、最も物体側に位置するメニスカス形状の負レンズの形状を適切に設定することが高い光学性能を得るのに重要な要素になってくる。以上の理由により、第1レンズ群のレンズ構成が不適切であると、広画角化を図りつつ、高い光学性能を得るのが大変困難になってくる。

0009

本発明は、広画角で高い光学性能が得られるズームレンズ及びそれを有する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

0010

本発明のズームレンズは、複数のレンズ群と開口絞りを有し、隣り合うレンズ群の間隔が変化するズームレンズであって、前記複数のレンズ群は、物体側から像側へ順に配置された、負の屈折力の第1レンズ群、正の屈折力の第2レンズ群、正の屈折力の第3レンズ群からなり、前記開口絞りよりも物体側の合成屈折力は負、前記開口絞りよりも像側の合成屈折力が正であり、前記第1レンズ群は、最も物体側から像側へ順に連続して配置された、3つの負レンズを有し、
前記第1レンズ群は、最も物体側に配置されたメニスカス形状の負レンズg1を有し、前記第1レンズ群の最も物体側に配置されたレンズの物体側の面は非球面であり、
広角端における全系の焦点距離をfw、前記負レンズg1の焦点距離をfg1、前記負レンズg1の像側のレンズ面の曲率半径をR2とするとき、
3.0<|fg1/fw|<6.1
1.9<R2/fw<3.0
なる条件式満足すること
を特徴としている。

発明の効果

0011

本発明によれば、広画角で高い光学性能が得られるズームレンズが得られる。

図面の簡単な説明

0012

本発明の実施例1のズームレンズの広角端において無限遠物体に合焦したときのレンズ断面図
(A),(B) 実施例1のズームレンズの広角端と望遠端において無限遠物体に合焦させたときの縦収差図
本発明の参考例1のズームレンズの広角端において無限遠物体に合焦したときのレンズ断面図
(A),(B) 参考例1のズームレンズの広角端と望遠端において無限遠物体に合焦させたときの縦収差図
本発明の参考例2のレンズ断面図
本発明の参考例2の無限遠物体に合焦させたときの収差図
本発明の撮像装置の要部概略図

実施例

0013

以下、本発明のズームレンズ及びそれを有する撮像装置の実施例について説明する。本発明は、撮像装置に用いられるレトロフォーカス型の広画角のズームレンズである。尚、ズームレンズは広角端において全系がレトロフォーカス型となっている。

0014

本発明のズームレンズは、複数のレンズ群と開口絞りを有し、隣り合うレンズ群の間隔が変化する。
複数のレンズ群は、物体側から像側へ順に配置された、負の屈折力の第1レンズ群、正の屈折力の第2レンズ群、正の屈折力の第3レンズ群からなる。
開口絞りよりも物体側の合成屈折力は負、開口絞りよりも像側の合成屈折力が正である。

0015

図1は本発明の実施例1の広角端(短焦点距離端)において無限遠物体に合焦したときのレンズ断面図である。図2(A),(B)は実施例1のズームレンズの広角端と望遠端(長焦点距離端)において無限遠物体に合焦させたときの縦収差図である。図3は本発明の参考例1の広角端において無限遠物体に合焦したときのレンズ断面図である。図4(A),(B)は参考例1のズームレンズの広角端と望遠端において無限遠物体に合焦させたときの縦収差図である。

0016

図5は本発明の参考例2のレンズ断面図、図6は参考例2の物体距離無限遠のときの収差図である。図7は本発明のズームレンズを備えるカメラ(撮像装置)の要部概略図である。実施例1のズームレンズはビデオカメラやデジタルカメラ、そして銀塩フィルムカメラ等の撮像装置に用いられる撮像光学系である。

0017

レンズ断面図において、左方が物体側(前方)で、右方が像側(後方)である。レンズ断面図において、LFは負の屈折力(光学的パワー=焦点距離の逆数)の前群である。LRは正の屈折力の後群である。SPは撮影時の絞り値に応じた撮影光束径を制御する開口径可変の撮影光束径決定部材(以下「開口絞り」と呼ぶ)であり、前群LFと後群LRとの間に配置されている。FP1,FP2は各々フレアカット絞りである。iは物体側からレンズ群の順番を示し、Liは第iレンズ群である。

0018

図1図3のレンズ断面図において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。実施例1,参考例1において広角端と望遠端は各レンズ群が機構光軸上を移動可能な範囲の両端に位置したときのズーム位置をいう。IPは像面であり、ビデオカメラやデジタルスチルカメラの撮影光学系として使用する際にはCCDセンサCMOSセンサなどの固体撮像素子(光電変換素子)の撮像面に、銀塩フィルム用カメラのときはフィルム面に相当する感光面が置かれる。

0019

図1の実施例1のズームレンズにおいて、前群LFは負の屈折力の第1レンズ群L1より構成されている。後群LRは物体側から像側へ順に配置された、正の屈折力の第2レンズ群L2、正の屈折力の第3レンズ群L3より構成されている。ズーミングに際して隣り合うレンズ群の間隔が変化する。具体的には広角端から望遠端へのズーミングに際して矢印の如く第1レンズ群L1は像側へ凸状の軌跡で移動している。第2レンズ群L2は第1レンズ群L1との間隔を縮小しつつ物体側へ移動している。第3レンズ群L3は第2レンズ群L2との間隔を増大しつつ物体側へ移動している。

0020

開口絞りSPは第3レンズ群L3と独立に移動している。フォーカシングは第2レンズ群L2により行っている。

0021

図3の参考例1のズームレンズにおいて、前群LFは負の屈折力の第1レンズ群L1より構成されている。後群LRは正の屈折力の第2レンズ群L2より構成されている。ズーミングに際して第1レンズ群L1と第2レンズ群L2は互いに異なる軌跡で移動する。具体的には広角端から望遠端へのズーミングに際して矢印の如く第1レンズ群L1は像側に凸状の軌跡で移動している。第2レンズ群L2は第1レンズ群L1との間隔を縮小しつつ物体側へ移動している。開口絞りSPは第2レンズ群L2と一体に移動している。フォーカシングは第2レンズ群L2の一部のレンズ部で行っている。

0022

尚、実施例1,参考例1においてフォーカシングはズームレンズ全体又は任意の1つのレンズ群を移動させて行っても良い。

0023

図5の参考例2の単一焦点距離の撮像光学系において、前群LFは負の屈折力の前方レンズ部Laより構成されている。後群LRは正の屈折力の後方レンズ部Lbより構成され
ている。

0024

フォーカシングは後群LR(後方レンズ部Lb)の一部又は全体を移動させて行っている。それぞれの収差図は左から順に、球面収差非点収差、歪曲、倍率色収差を表わしている。球面収差と倍率色収差を示す図において、実線はd線(587.6nm)、二点鎖線はg線(435.8nm)を表わしている。また、非点収差を示す図において、実線はd線のサジタル方向破線はd線のメリディナル方向を表わしている。また歪曲を示す図はd線における歪曲を表わしている。FnoはFナンバー、ωは半画角(度)である。

0025

次に、実施例1の前述した特徴以外の特徴について説明する。超広画角レンズを設計する際には、前玉有効径があまり増大しないようにしつつ画面全体で良好なる光学性能を得ることが重要になってくる。

0026

一般に前玉有効径を小型化するために、入射瞳を物体側に近づけるのが良い。このとき、光学系全系のうち最も物体側のレンズを含んで物体側に位置する前方レンズグループの負の屈折力を強めた屈折力配置をとることが一般的におこなわれる。しかしながら、前方レンズグループの負の屈折力を強め過ぎると、各レンズのレンズ面の曲率半径が小さくなり、各レンズ面で反射した光束によってゴーストやフレアが発生しやすくなる。そこで実施例1のズームレンズでは、物体側から像側へ順に、負の屈折力の第1レンズ群L1と、開口絞りSPと、正の屈折力の第2レンズ群L2、正の屈折力の第3レンズ群L3よりなり、更に次の構成をとっている。

0027

第1レンズ群L1は最も物体側にメニスカス形状の負レンズg1を有し、広角端における焦点距離をfw、負レンズg1の焦点距離をfg1とする。このとき、
3.0<|fg1/fw|<6.1 ・・・(1)
なる条件式を満足している。

0028

条件式(1)はメニスカス形状の負レンズg1の焦点距離を適切に設定するものである。条件式(1)を満足することで、全系でレトロフォーカスタイプのパワー配置とすることが容易となり、広角端における広画角化と、前玉有効径の小型化を図っている。条件式(1)の上限を越えると、負レンズg1の負の屈折力が弱くなりすぎ、レトロフォーカスタイプのパワー配置とするのが難しくなり、広画角化を図ることが困難となる。又、前玉有効径の小型化が困難になってくる。

0029

条件式(1)の下限を越えると、負レンズg1の負の屈折力が強くなりすぎ、歪曲収差、倍率色収差の補正が困難となる。また、メニスカス形状の負レンズg1の像側のレンズ面の曲率半径をR2とするとき、
1.9<R2/fw<3.0 ・・・(2)
の条件式を満足している。

0030

条件式(2)は負レンズg1の像側のレンズ面の曲率半径を適切に設定するものである。尚、実施例1では負レンズg1の像側にメニスカス掲示用の負レンズg2を有する。条件式(1)で説明したように、実施例1ではメニスカス形状の負レンズg1の屈折力を強くすることでレトロフォーカスタイプのパワー配置とし、広角端における画角の広画角化を達成している。

0031

しかし、広画角になると、例えば画角が120°を超える超広画角となると、負レンズg1の像側のレンズ面の曲率半径が小さくなりすぎ、負レンズg2の物体側のレンズ面で反射した光束が負レンズg1の像側のレンズ面で反射してゴーストとなる。そしてこのゴーストを回避することが困難となる。

0032

条件式(2)を満足するように、負レンズg1の像側のレンズ面の曲率半径を大きくすることにより、負レンズg1の像側のレンズ面で発生する有害な反射光によるゴーストを大幅に低減している。条件式(2)の上限を超え、負レンズg1の像側のレンズ面の曲率半径が大きくなりすぎると、負レンズg1の負の屈折力を強くすることが難しくなり、広画角化が困難となる。又、前玉有効径の小型化が困難となる。条件式(2)の下限を越え、負レンズg1の像側のレンズ面の曲率半径が小さくなりすぎると、歪曲収差の補正が困難となる。

0033

更に好ましくは条件式(1),条件式(2)の数値範囲を次の如く設定するのが良い。
4.0<|fg1/fw|<5.8 ・・・(1a)
2.00<R2/fw<2.95 ・・・(2a)
以上のように各実施例によれば、広画角でありながら、良好な光学性能を維持すると共に、ゴーストやフレアをより低減させたズームレンズが容易に得られる。

0034

なお、ズームレンズは、ズーム比を3以下とするのが良い。ズーム比が大きくなり過ぎるとズーミングに伴う収差変動が大きくなり、全ズーム範囲において収差を良好に補正することが困難になる。また、前玉有効径が増大するため好ましくない。より好ましくは、ズーム比が2.5以下、更に好ましくは、2.3以下とするのが良い。

0035

実施例1のズームレンズにおいて、更に好ましくは次の条件式のうち1以上を満足するのが良い。それによれば各条件式に対応した効果が得られる。広角端におけるレンズ全長をLwとする。ここでレンズ全長とは物体側の第1レンズ面から像面までの距離をいう。第1レンズ群L1は負レンズg1の像側に隣接してメニスカス形状の負レンズg2を有し、負レンズg2の焦点距離をfg2とする。負レンズg2の物体側のレンズ面の曲率半径をR3とする。負レンズg1の像側のレンズ面と前記負レンズg2の物体側のレンズ面とで形成される空気レンズの焦点距離をfg12とする。

0036

このとき、次の条件式のうち1以上を満足するのが良い。
8.0<Lw/fw<20.0 ・・・(3)
3.0<|fg2/fw|<10.0 ・・・(4)
1.5<R3/fw<4.5 ・・・(5)
10.0<|fg12|/fw<40.0 ・・・(6)
次に前述の各条件式の技術的意味について説明する。

0037

条件式(3)はズームレンズのときは広角端における焦点距離に対するレンズ全長との比に関する。条件式(3)は、所謂テレ比を適切に設定するものである。条件式(3)の上限を超え、レンズ全長が長くなりすぎると、前玉有効径の小型化が困難となる。条件式(3)の下限を越え、レンズ全長が短くなりすぎると、ペッツバール和が正の方向に大きくなりすぎ、像面湾曲が増大し、これを補正することが困難となる。

0038

条件式(4)は負レンズg1の像側のメニスカス形状の負レンズg2の焦点距離を適切に設定するものである。条件式(4)を満足することで、レトロフォーカスタイプのパワー配置(広角端におけるパワー配置)とすることができて、広画角化と前玉有効径を図ることが容易となる。

0039

条件式(4)の上限を越えると、メニスカス形状の負レンズg2の負の屈折力が弱くなりすぎ、レトロフォーカスタイプのパワー配置とするのが難しくなり、広画角化を図ることが困難となる。又、前玉有効径の小型化が困難になってくる。条件式(4)の下限を越えると、メニスカス形状の負レンズg2の負の屈折力が強くなりすぎ、広角端において歪曲収差、倍率色収差の補正が困難となる。

0040

条件式(5)は負レンズg1の像側のメニスカス形状の負レンズg2の物体側のレンズ面の曲率半径を適切に設定するものである。条件式(5)を満足し、負レンズg2の物体側のレンズ面の曲率半径を大きくすることにより、負レンズg2の物体側のレンズ面と負レンズg1の物体側又は像側のレンズ面とで光束が反射することで発生するゴーストを低減している。

0041

条件式(5)の上限を超え、負レンズg2の物体側のレンズ面の曲率半径が大きくなりすぎると、歪曲収差の補正が増大し、この収差困難となる。条件式(5)の下限を越え、負レンズg2の物体側のレンズ面の曲率半径が小さくなりすぎると、負レンズg2の負の屈折力を強くすることが難しくなり、広画角化を図ることが困難となる。又、負レンズg2の物体側のレンズ面と負レンズg1の物体側又は像側のレンズ面で光束が反射することで発生するゴーストを低減することが困難となる。

0042

条件式(6)はメニスカス形状の負レンズg1とメニスカス形状の負レンズg2の間の空気レンズの焦点距離を適切に設定するものである。条件式(6)の上限を越え、空気レンズの負の焦点距離が長くなる(焦点距離の絶対値が大きくなる)、すなわちメニスカス形状の負レンズg2の物体側へのレンズ面の曲率半径が小さくなりすぎると、負レンズg2の負の屈折力を強くすることが難しくなる。そして広画角化することが困難となる。又、負レンズg2の物体側のレンズ面と負レンズg1の物体側又は像側のレンズ面とで光束が反射することで発生するゴーストを低減することが困難となる。

0043

下限を越え、空気レンズの負の焦点距離が短くなる(焦点距離の絶対値が小さくなる)、すなわち負レンズg2の物体側のレンズ面の曲率半径が大きくなりすぎると、歪曲収差が増大し、この収差補正が困難となる。更に好ましくは条件式(3)乃至条件式(6)の数値範囲を次の如く設定するのが良い。

0044

10.0<Lw/fw<17.0 ・・・(3a)
3.5<|fg2/fw|<9.5 ・・・(4a)
2.0<R3/fw<4.0 ・・・(5a)
12.0<|fg12|/fw<30.0 ・・・(6a)
実施例1において好ましくは次の構成をとるのが良い。

0045

メニスカス形状の負レンズg1は物体側のレンズ面を非球面形状とするのが良い。物体側のレンズ面を非球面形状とすることで、前玉有効径の小型化と、歪曲収差の補正が容易となる。前群LFは物体側から像側へ順に、3つの負レンズを連続して配置するのが良い。これによれば、レトロフォーカスタイプのパワー配置とすることが容易となり、広画角化と、前玉有効径の小型化が容易となる。負レンズg2の像側のレンズ面が非球面形状とするのが良い。これによれば前玉有効径の小型化と歪曲収差の補正が容易になる。

0046

以上のように構成すると、撮影画角が120°を超える超広画角でありながら、良好な光学性能を維持すると共に、ゴーストやフレアをより低減することができるズームレンズ及びそれを有する撮像装置が得られる。

0047

次に、本発明のズームレンズを用いた一眼レフカメラシステム(撮像装置)の実施例を、図7を用いて説明する。図7において、10は一眼レフカメラ本体、11は本発明によるズームレンズを搭載した交換レンズである。12は交換レンズ11を通して得られる被写体像を記録(受光)するフィルムや撮像素子などの記録手段である。13は交換レンズ11からの被写体像を観察するファインダー光学系、14は交換レンズ11で形成された被写体像を記録手段12とファインダー光学系13に切り替え伝送するために回動するクイックリターンミラーである。

0048

ファインダーで被写体像を観察する場合は、クイックリターンミラー14を介してピント板15に結像した被写体像をペンタプリズム16で正立像としたのち、接眼光学系17で拡大して観察する。撮影時にはクイックリターンミラー14が矢印方向に回動して被写体像は記録手段12に結像して記録される。18はサブミラー、19は焦点検出装置である。

0049

このように本発明のズームレンズを一眼レフカメラ等の交換レンズ等の撮像装置に適用することにより、高い光学性能を有した撮像装置が実現できる。尚、本発明のズームレンズはクイックリターンミラーのないカメラにも同様に適用することができる。又、プロジェクター用の投射レンズにも同様に適用することができる。

0050

次に本発明の実施例1と参考例1、2に対応する数値実施例1乃至3を示す。各数値実施例においてiは物体側からの面の順序を示し、riはレンズ面の曲率半径、diは第i面と第i+1面との間のレンズ肉厚および空気間隔、ndi、νdiはそれぞれd線に対する屈折率アッベ数を示す。BFはバックフォーカスであり、最終レンズ面から像面までの距離で示している。レンズ全長は第1レンズ面から像面までの距離である。非球面形状は光軸方向にX軸、光軸と垂直方向にH軸、光の進行方向を正としRを近軸曲率半径、Kを円錐定数、A4,A6,A8,A10,A12,A14を各々非球面係数としたとき、

0051

0052

なる式で表している。また[e+X]は[×10+X]を意味し、[e−X]は[×10−X]を意味している。非球面は面番号の後に*を付加して示す。また、各光学面の間隔dが(可変)となっている部分は、ズーミングに際して変化するものである。また前述の
各条件式と数値実施例の関係を表1に示す。

0053

[数値実施例1]

単位 mm

面データ
面番号r d nd νd有効径
1* 100.402 3.10 1.77250 49.6 83.99
2 32.787 10.70 62.10
3 42.207 3.20 1.58443 59.4 59.67
4* 20.133 10.96 49.61
5 100.037 2.60 1.85000 40.3 46.09
6* 47.753 5.77 36.38
7 313.541 1.30 1.59522 67.7 35.84
8 24.146 7.54 30.95
9 -76.811 1.15 1.43875 94.9 30.84
10 64.103 0.89 30.46
11 39.327 6.40 1.72047 34.7 30.67
12 -123.615 (可変) 29.97
13 ∞ (可変) 17.72(フレアーカット絞り)
14(絞り) ∞ (可変) 18.91
15 20.914 1.10 2.00100 29.1 20.11
16 15.600 7.47 1.57501 41.5 19.38
17 -34.531 2.04 19.13
18 -26.292 0.90 1.91082 35.3 18.24
19 68.346 2.28 1.80518 25.4 18.57
20 -87.663 (可変) 18.72
21 ∞ 0.00 18.98(フレアーカット絞り)
22 29.727 0.95 1.88300 40.8 19.07
23 14.164 6.33 1.51742 52.4 18.30
24 -97.092 0.95 1.83481 42.7 18.40
25 117.819 0.15 18.52
26 22.677 6.42 1.49700 81.5 19.06
27 -27.253 0.20 19.64
28 -210.616 1.10 1.88300 40.8 19.59
29 16.507 7.00 1.58313 59.4 19.72
30* -89.025 (可変) 20.89
像面 ∞

0054

非球面データ
第1面
K = 0.00000e+000 A 4= 5.07039e-006 A 6=-3.66524e-009
A 8= 2.14684e-012 A10=-1.59746e-016 A12=-3.49877e-019
A14= 1.41029e-022

第4面
K =-3.08703e+000 A 4= 3.79875e-005 A 6=-6.27286e-008
A 8= 1.29970e-011 A10= 1.49707e-014

第6面
K = 0.00000e+000 A 4= 1.15171e-005 A 6=-2.29358e-009
A 8= 2.08815e-010 A10=-7.57344e-013 A12= 1.20672e-015

第30面
K = 0.00000e+000 A 4= 1.96961e-005 A 6= 3.33943e-008
A 8= 2.90343e-011 A10=-2.00200e-013 A12= 7.23046e-015

0055

各種データ
ズーム比2.05
広角中間望遠
焦点距離11.33 17.32 23.28
Fナンバー4.12 4.12 4.12
半画角(度) 62.36 51.32 42.90
像高21.64 21.64 21.64
レンズ全長171.38 162.77 165.23
BF 39.88 52.64 65.40

d12 26.47 7.95 0.51
d13 9.51 6.65 3.80
d14 1.74 1.51 1.29
d20 3.29 3.52 3.74
d30 39.88 52.64 65.40

0056

レンズ群データ
群 始面焦点距離
1 1 -18.23
2 13 ∞
3 14 ∞
4 15 70.93
5 21 56.82

0057

[数値実施例2]

単位 mm

面データ
面番号r d nd νd有効径
1* 66.540 2.60 1.77250 49.6 69.99
2 25.367 8.07 49.58
3 28.749 2.60 1.58383 59.4 47.72
4* 16.316 10.33 43.43
5 100.001 2.10 1.85400 40.4 40.57
6* 32.421 6.16 30.66
7 189.979 1.30 1.59522 67.7 30.34
8 39.134 5.01 28.64
9 -53.880 1.20 1.43875 94.9 28.51
10 56.561 0.15 28.22
11 36.018 7.45 1.72047 34.7 28.40
12 -99.582 (可変) 27.43
13 ∞ (可変) 16.59(フレアーカット絞り)
14(絞り) ∞ 1.74 17.77
15 20.662 1.00 2.00100 29.1 19.04
16 15.022 7.90 1.61340 44.3 18.38
17 -32.080 1.45 18.05
18 -26.143 0.90 1.91082 35.3 17.34
19 26.601 3.61 1.85478 24.8 17.60
20 -105.795 3.69 17.76
21 ∞ 0.00 17.86(フレアーカット絞り)
22 29.922 0.95 1.88300 40.8 17.89
23 14.726 6.00 1.49700 81.5 17.23
24 -106.579 0.14 17.26
25 -86.482 0.95 1.76421 50.4 17.26
26 81.303 0.15 17.35
27 21.584 6.24 1.49700 81.5 19.33
28 -28.319 0.20 19.84
29 -261.504 1.05 1.88300 40.8 19.82
30 19.182 5.48 1.58313 59.4 19.94
31* -103.197 (可変) 20.67
像面 ∞

0058

非球面データ
第1面
K = 0.00000e+000 A 4= 6.42646e-006 A 6=-8.86916e-009
A 8= 1.26766e-011 A10=-9.48216e-015 A12= 3.74162e-018
A14=-2.77582e-022

第4面
K =-1.00193e+000 A 4= 9.47246e-006 A 6=-3.04033e-008
A 8=-9.25956e-011 A10= 1.29892e-013

第6面
K = 0.00000e+000 A 4= 2.20599e-005 A 6= 2.45095e-008
A 8= 5.49604e-010 A10=-3.00594e-012 A12= 8.33695e-015

第31面
K = 0.00000e+000 A 4= 2.69196e-005 A 6= 2.94334e-008
A 8= 8.62945e-010 A10=-6.99775e-012 A12= 3.65541e-014

0059

各種データ
ズーム比1.88
広角中間望遠
焦点距離12.36 17.82 23.28
Fナンバー4.12 4.12 4.12
半画角(度) 60.26 50.52 42.90
像高21.64 21.64 21.64
レンズ全長158.46 152.79 155.01
BF 40.01 51.17 62.34

d12 20.62 6.58 0.44
d13 9.40 6.60 3.80
d31 40.01 51.17 62.34

0060

レンズ群データ
群 始面焦点距離
1 1 -18.23
2 13 ∞
3 14 37.27

0061

[数値実施例3]

単位 mm

面データ
面番号r d nd νd有効径
1* 63.441 2.20 1.69680 55.5 59.00
2 25.442 5.52 45.91
3 28.300 2.20 1.58313 59.4 42.76
4* 12.904 7.23 37.90
5 50.374 1.70 1.85000 40.3 31.20
6* 24.947 4.05 22.99
7 59.522 0.85 1.59522 67.7 22.32
8 15.341 4.35 19.00
9 -64.807 0.80 1.43875 94.9 18.69
10 31.693 0.20 17.51
11 20.918 10.35 1.72047 34.7 17.21
12 547.908 1.48 12.19
13 ∞ 7.86 10.62(フレアーカット絞り)
14(絞り) ∞ 0.00 13.07
15 22.443 1.42 2.00100 29.1 13.39
16 14.385 4.86 1.62004 36.3 13.07
17 -20.142 0.17 13.16
18 -20.527 0.80 1.91082 35.3 13.08
19 20.122 3.34 1.84666 23.8 13.46
20 -235.657 2.62 13.79
21 20.587 0.80 1.88300 40.8 14.78
22 12.875 6.84 1.51742 52.4 14.40
23 -13.416 0.80 1.83400 37.2 15.20
24 -160.886 0.15 17.31
25 40.147 6.23 1.49700 81.5 19.53
26 -19.300 0.20 20.70
27 54.325 1.10 1.88300 40.8 21.87
28 15.275 8.45 1.55332 71.7 21.64
29* -48.549 22.86
像面 ∞

0062

非球面データ
第1面
K = 0.00000e+000 A 4= 5.33233e-006 A 6= 1.54429e-009
A 8=-8.67461e-013 A10= 2.56875e-015 A12=-1.67470e-018
A14= 2.74451e-021

第4面
K =-1.68145e+000 A 4=-7.54012e-007 A 6=-6.22445e-008
A 8= 6.75757e-011 A10= 2.02117e-014

第6面
K = 0.00000e+000 A 4= 7.63671e-005 A 6= 1.39072e-007
A 8= 4.35972e-010 A10=-9.56156e-012 A12= 8.97876e-014

第29面
K = 0.00000e+000 A 4= 2.00655e-005 A 6=-5.66525e-009
A 8= 3.94520e-010 A10=-2.36003e-012 A12= 5.91161e-015

0063

各種データ

焦点距離10.30
Fナンバー2.88
半画角(度) 64.54
像高21.64
レンズ全長124.58
BF 38.00

0064

0065

LF前群LR後群L1 第1レンズ群L2 第2レンズ群
L3 第3レンズ群 La前方レンズ部 Lb後方レンズ部
SP 開口絞り

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