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技術 ズームレンズおよびこれを用いた撮像装置

出願人 キヤノン株式会社
発明者 結城明彦
出願日 2018年8月21日 (2年3ヶ月経過) 出願番号 2018-154328
公開日 2020年2月27日 (9ヶ月経過) 公開番号 2020-030251
状態 未査定
技術分野 レンズ系
主要キーワード 決定部材 開口比 リード型 換算焦点距離 二次スペクトル 下がりすぎ 単色収差 広角ズームレンズ
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(2020年2月27日)のものです。
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図面 (20)

課題

広角化と大口径化を図りつつ、変倍全域で1次の倍率色収差と2次スペクトルを良好に補正したズームレンズ、およびこれを用いた撮像装置を提供する。

解決手段

ズームレンズは、物体側より像側へ順に、負の第1レンズ群L1、正の屈折力の第2レンズ群L2を有し、広角端から望遠端へのズーミングに際し、各レンズ群の間隔が変化するズームレンズであって、第1レンズ群は、物体側から少なくとも3枚の負レンズと1枚の正レンズを有し、3枚の負レンズのアッベ数部分分散比平均値を各々、d1nave,θgF1nave、正レンズのアッベ数と部分分散比を各々、d1p,θgF1pとしたとき、33.0<ν1nave-v1p<60.0、0.020<θgF1p-θgF1nave<0.059、を満足する。

概要

背景

近年、ビデオカメラデジタルカメラに用いられる固体撮像素子の大型化と高画素化が進んでいる。このような撮像素子に用いられる撮像光学系には、球面収差コマ収差などの単色収差補正に加え、画面周辺まで色収差を良好に補正した高解像力ズームレンズが要求されている。一方で、撮影領域の拡大のため、大口径の広角ズームレンズが要求されている。

このような要求に応えるため、従来から様々なズームレンズが提唱されており、特許文献1、2に開示したような、物体側から順に、負、正の屈折力レンズ群先行するネガティブリード型の構成にて、ズームレンズの広角化と大口径化を実現した先行技術が知られている。

特許文献1には、銀塩カメラ換算焦点距離で11.0mm、ズーム比2.0倍、開口比1.6〜2.4程度の小型のズームレンズが開示されている。特許文献2には、銀塩カメラ換算焦点距離で19.5mm、ズーム比2.5倍、開口比2.7〜3.3程度の小型のズームレンズが開示されている。

概要

広角化と大口径化をりつつ、変倍全域で1次の倍率色収差と2次スペクトルを良好に補正したズームレンズ、およびこれを用いた撮像装置を提供する。ズームレンズは、物体側より像側へ順に、負の第1レンズ群L1、正の屈折力の第2レンズ群L2を有し、広角端から望遠端へのズーミングに際し、各レンズ群の間隔が変化するズームレンズであって、第1レンズ群は、物体側から少なくとも3枚の負レンズと1枚の正レンズを有し、3枚の負レンズのアッベ数部分分散比平均値を各々、d1nave,θgF1nave、正レンズのアッベ数と部分分散比を各々、d1p,θgF1pとしたとき、33.0<ν1nave-v1p<60.0、0.020<θgF1p-θgF1nave<0.059、を満足する。

目的

本発明の目的は、ネガティブリード型のズームレンズ構成にて、第1レンズ群の構成を適切に設定することにより、広角化と大口径化を図りつつ、ズーム全域の1次の倍率色収差と2次スペクトルを良好に補正した、高い光学性能を有するズームレンズおよびこれを用いた撮像装置を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

物体側より像側へ順に、負の第1レンズ群、正の屈折力の第2レンズ群を有し広角端から望遠端へのズーミングに際し、各レンズ群の間隔が変化するズームレンズにおいて、前記第1レンズ群は、物体側から順に、少なくとも3枚の負レンズと1枚の正レンズを有し、前記3枚の負レンズのアッベ数部分分散比平均値をd1nave,θgF1nave、前記正レンズのアッベ数と部分分散比を各々、d1p,θgF1pとしたとき、以下の条件式満足することを特徴とするズームレンズ。33.0<ν1nave-v1p<60.00.020<θgF1p-θgF1nave<0.059

請求項2

前記ズームレンズの第1レンズ群の焦点距離をf1、望遠端の焦点距離をftとしたとき以下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。0.5<|f1|/ft<1.60

請求項3

前記第1レンズ群に含まれる少なくとも3枚の負レンズの焦点距離の平均値をf1naveとしたとき、以下を満足することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のズームレンズ。1.0<f1nave/f1<3.0

請求項4

前記第1レンズ群に含まれる少なくとも3枚の負レンズの1枚目像側面曲率半径R1i、2枚目の物体側面の曲率半径R2oとした時、以下を満足することを特徴とする請求項1乃至請求項3の何れか一項に記載のズームレンズ。

請求項5

前記第1レンズ群に含まれる少なくとも3枚の負レンズの2枚目の像側面の曲率半径R2i、3枚目の物体側面の曲率半径R3oとした時、以下を満足することを特徴とする請求項1乃至請求項4の何れか一項に記載のズームレンズ。

請求項6

前記第1レンズ群に含まれる少なくとも3枚の負レンズの屈折率の平均値をN1naveとしたとき、以下を満足することを特徴とする請求項1乃至請求項5の何れか一項に記載のズームレンズ。1.400<1nave<1.650

請求項7

前記第1レンズ群に含まれる1枚の正レンズの屈折率をN1pとしたとき、以下を満足することを特徴とする請求項1乃至請求項6の何れか一項に記載のズームレンズ。1.850<1p<2.500

請求項8

前記ズームレンズの第2レンズ群の焦点距離をf2、広角端の焦点距離をfwとしたとき、以下を満足することを特徴とする請求項1乃至請求項7の何れか一項に記載のズームレンズ。2.0<f2/fw<6.0

請求項9

前記第2レンズ群より像側に、少なくとも正の後続レンズ群を1つ有することを特徴とする請求項1乃至請求項8の何れか一項に記載のズームレンズ。

請求項10

前記第2レンズ群より像側に、少なくとも負の後続レンズ群を1つ有することを特徴とする請求項1乃至請求項8の何れか一項に記載のズームレンズ。

請求項11

請求項1乃至請求項10の何れか一項に記載のズームレンズを有する撮像装置

技術分野

0001

本発明は、ズームレンズおよびこれを用いた撮像装置に関し、例えばビデオカメラデジタルカメラなどに好適なものである。

背景技術

0002

近年、ビデオカメラやデジタルカメラに用いられる固体撮像素子の大型化と高画素化が進んでいる。このような撮像素子に用いられる撮像光学系には、球面収差コマ収差などの単色収差補正に加え、画面周辺まで色収差を良好に補正した高解像力のズームレンズが要求されている。一方で、撮影領域の拡大のため、大口径の広角ズームレンズが要求されている。

0003

このような要求に応えるため、従来から様々なズームレンズが提唱されており、特許文献1、2に開示したような、物体側から順に、負、正の屈折力レンズ群先行するネガティブリード型の構成にて、ズームレンズの広角化と大口径化を実現した先行技術が知られている。

0004

特許文献1には、銀塩カメラ換算焦点距離で11.0mm、ズーム比2.0倍、開口比1.6〜2.4程度の小型のズームレンズが開示されている。特許文献2には、銀塩カメラ換算焦点距離で19.5mm、ズーム比2.5倍、開口比2.7〜3.3程度の小型のズームレンズが開示されている。

先行技術

0005

特開2015−225145号公報
特開2015−118304号公報

発明が解決しようとする課題

0006

ネガティブリード型の広角ズームレンズにおいて、大口径化と高画質化を実現しようとすると、第1レンズ群の屈折力を強めつつ、広角端域で周辺の倍率色収差補正両立することが課題となる。

0007

一般に、ネガティブリード型の広角ズームレンズの第1レンズ群は、広角端域で軸外光線が高い位置を通過する群であるため、1次の倍率色収差と2次スペクトルが発生しやすい群となっている。そのため、ネガティブリード型の広角のズームレンズで、大口径化と高画質化を実現するには、第1レンズ群の構成を適切に設定する必要がある。

0008

特許文献1、2に開示したズームレンズについては、広角化と大口径化は実現されているものの、ズーム全域において1次の倍率色収差と2次スペクトルが十分に補正されておらず、高解像力のズームレンズを実現することが困難であった。

0009

そこで、本発明の目的は、ネガティブリード型のズームレンズ構成にて、第1レンズ群の構成を適切に設定することにより、広角化と大口径化を図りつつ、ズーム全域の1次の倍率色収差と2次スペクトルを良好に補正した、高い光学性能を有するズームレンズおよびこれを用いた撮像装置を提供することにある。

課題を解決するための手段

0010

上記の目的を達成するために、本発明に係るズームレンズは、物体側より像側へ順に、負の第1レンズ群、正の屈折力の第2レンズ群を有し、広角端から望遠端へのズーミングに際し、各レンズ群の間隔が変化するズームレンズにおいて、第1レンズ群は、物体側から少なくとも3枚の負レンズと1枚の正レンズを有し、3枚の負レンズのアッベ数部分分散比平均値をd1nave,θgF1nave、正レンズのアッベ数と部分分散比を各々、d1p,θgF1pとしたとき、以下の条件式満足することを特徴としている。
33.0<ν1nave-v1p<60.0
0.020<θgF1p-θgF1nave<0.059

発明の効果

0011

本発明によれば、ネガティブリード型のズームレンズにおいて、ズーム全域に渡り、1次の倍率色収差と2次スペクトルが良好に補正された高解像力かつ、大口径の広角ズームレンズおよびこれを用いた撮像装置の提供を実現できる。

図面の簡単な説明

0012

本発明の数値実施例1のレンズ断面図
本発明の数値実施例1の広角端における収差
本発明の数値実施例1の中間位置における収差図
本発明の数値実施例1の望遠端における収差図
本発明の数値実施例2のレンズ断面図
本発明の数値実施例2の広角端における収差図
本発明の数値実施例2の中間位置における収差図
本発明の数値実施例2の望遠端における収差図
本発明の数値実施例3のレンズ断面図
本発明の数値実施例3の広角端における収差図
本発明の数値実施例3の中間位置における収差図
本発明の数値実施例3の望遠端における収差図
本発明の数値実施例4のレンズ断面図
本発明の数値実施例4の広角端における収差図
本発明の数値実施例4の中間位置における収差図
本発明の数値実施例4の望遠端における収差図
本発明の数値実施例5のレンズ断面図
本発明の数値実施例5の広角端における収差図
本発明の数値実施例5の中間位置における収差図
本発明の数値実施例5の望遠端における収差図
アッベ数vdと部分部分散比θgF関係を説明する図
本発明の撮像装置の要概略図

実施例

0013

以下に本発明の好ましい実施形態を添付の図面に基いて詳細に説明する。

0014

図1は本発明の実施例1のズームレンズの広角端(短焦点距離端)におけるレンズ断面図である。図2図3図4はそれぞれ実施例1のズームレンズの広角端、中間のズーム位置、望遠端(長焦点距離端)における収差図である。実施例1はズーム比2.1、開口比2.47〜2.47程度のズームレンズである。

0015

図5は本発明の実施例2のズームレンズの広角端(短焦点距離端)におけるレンズ断面図である。図6図7図8はそれぞれ実施例2のズームレンズの広角端、中間のズーム位置、望遠端(長焦点距離端)における収差図である。実施例2はズーム比2.1、開口比2.47〜2.47程度のズームレンズである。

0016

図9は本発明の実施例3のズームレンズの広角端(短焦点距離端)におけるレンズ断面図である。図10図11図12はそれぞれ実施例3のズームレンズの広角端、中間のズーム位置、望遠端(長焦点距離端)における収差図である。実施例3はズーム比3.0、開口比1.85〜2.88程度のズームレンズである。

0017

図13は本発明の実施例4のズームレンズの広角端(短焦点距離端)におけるレンズ断面図である。図14図15図16はそれぞれ実施例4のズームレンズの広角端、中間のズーム位置、望遠端(長焦点距離端)における収差図である。実施例4はズーム比3.0、開口比1.85〜2.88程度のズームレンズである。

0018

図17は本発明の実施例5のズームレンズの広角端(短焦点距離端)におけるレンズ断面図である。図18図19図20はそれぞれ実施例5のズームレンズの広角端、中間のズーム位置、望遠端(長焦点距離端)における収差図である。実施例5はズーム比1.6、開口比2.88〜2.88 程度のズームレンズである。

0019

レンズ断面図において、Liは第iレンズ群を示し、iは物体側から像側への各レンズ群の順序を示している。SPは開放ナンバー(Fno)光束を決定(制限)する開口絞りの作用をするFナンバー決定部材(以下「開口絞り」と呼ぶ)である。Gは光学フィルタフェースプレート水晶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。

0020

IPは像面であり、ビデオカメラやデジタルスチルカメラ撮影光学系として使用する際にはCCDセンサCMOSセンサ等の固体撮像素子(光電変換素子)の撮像面が置かれる。又、銀塩フィルムカメラの撮影光学系として使用する際にはフィルム面に相当する感光面が置かれている。収差図において、d、gは各々d線及びg線、ΔM、ΔSはメリディナル像面、サジタル像面を表している。また、軸上および倍率色収差は、g線によって表している。

0021

まず、本発明の特徴として、物体側より像側へ順に、負の第1レンズ群L1、正の屈折力の第2レンズ群L2を有し、第1レンズ群L1は物体側から少なくとも3枚の負レンズと1枚の正レンズを有して構成されたズームレンズにおいて、以下の条件を満足することが好ましい。
33.0<ν1nave-v1p<60.0 (1)
0.020<θgF1p-θgF1nave<0.059 (2)
ただし、第1レンズ群L1の3枚の負レンズのアッベ数と部分分散比の平均値を各々d1nave,θgF1nave、正レンズのアッベ数と部分分散比を各々、d1p,θgF1pとする。

0022

なお、材料のアッベ数dと部分分散比θgFはフラウンホーファ線のd線、F線、C線、g線における屈折率をNd,、NF,、NC、Ngとするとき、
vd=(Nd−1)/(NF−NC)
θgF=(Ng−NF)/(NF−NC)
で定義される。

0023

一般に、ネガティブリード型のズームレンズにおいて、広角化と大口径化を実現しようとすると、広角端域で軸外光線が高い位置を通る第1レンズ群において、1次の倍率色収差と2次スペクトルが多く発生することが課題となる。そのため、この第1レンズ群L1において、1次の倍率色収差と2次スペクトルを補正するには、第1レンズL1を構成するレンズ配置および材料について、適切に設定することが重要となる。

0024

本発明では、第1レンズ群L1を物体側から少なくとも3枚の負レンズと1枚の正レンズを有した構成としている。第1レンズ群L1を、物体側から3枚の負レンズを配置して構成することで、第1レンズ群L1の主点を物体側に近づけ、広角化に有利な構成としている。また、負レンズを3枚有して構成することで、第1レンズ群L1の負の屈折力を分担し、大口径化時の広角端域の倍率色収差補正に有利な構成としている。更に、それら3枚の負レンズと1枚の正レンズのアッベ数と部分分散比を適切に設定することで、第1レンズ群で発生する1次の倍率色収差と2次スペクトルを補正している。

0025

第1レンズ群で発生する1次の倍率色収差と2次スペクトルを補正するには、図21に示した「θgF−vd図」(縦軸に部分分散比θgF、横軸にアッベ数をとったグラフ)において、3枚の負レンズの材料の平均値と正レンズの材料を結んだ直線の傾きが緩くなるように、第1レンズL1を構成するレンズの材料を選択することが重要となる。具体的には、条件式(1),(2)を満足する材料を第1レンズ群L1の3枚の負レンズと1枚の正レンズに設定することで、「θgF−vd図」の傾きを緩めて、広角端域の1次の倍率色収差と2次スペクトルを低減している。

0026

条件式(1)が上限を越えると、広角端域の1次の倍率色収差補正には有利となるが、望遠端の倍率色収差の二次スペクトルの増大が課題となる。下限を超えると、アッベ数の差が小さくなりすぎてしまい、広角端域の1次の倍率色収差補正をするのに必要な正レンズの屈折力が大きくなりすぎてしまう。その結果、広角端域の像面湾曲と望遠端域の球面収差の補正が困難となる。

0027

条件式(2)の上限値を超えると、望遠側の2次スペクトルを補正する能力が低下してしまい、広角端域で倍率色収差の2次スペクトルが補正されず色にじみの発生することが課題となる。下限を超えると、実在する材料では、負レンズと正レンズのアッベ数の差が小さくなりすぎてしまい、広角端域の1次の倍率色収差補正することが困難となる。

0028

上記の(1)〜(2)の条件を満たすことによって本発明の課題である、変倍全域に渡り、1次の倍率色収差と2次スペクトルが良好に補正された、大口径の広角ズームレンズを実現することが可能となる。

0029

なお更に好ましくは、実施の形態の効果を大きくするために、条件式(1)〜(2)の範囲を以下の範囲に設定することが好ましい。
33.5<ν1nave-v1p<55.0 (1a)
0.030<θgF1p-θgF1nave<0.059 (2a)
更に好ましくは、条件式(1a)〜(2a)の範囲を以下の範囲に設定することが好ましい。
34.0<ν1nave-v1p<50.0 (1b)
0.040<θgF1p-θgF1nave<0.059 (2b)
更に、第1レンズ群L1の焦点距離をf1、望遠端における全系の焦点距離をftとした時、以下の条件式を満足することが好ましい。
0.5<f1/ft<1.6 (3)
条件式(3)が上限を超えると、第1レンズ群L1の屈折力が弱まりすぎてしまい、広角化を行うと、第1レンズ群L1を構成するレンズの径が大型化してしまう。下限を超えると、第1レンズ群L1の屈折力が強まり過ぎてしまい、広角端域において1次の倍率色収差と2次スペクトルを補正することが困難となる。

0030

更に、第1レンズ群に含まれる少なくとも3枚の負レンズの焦点距離の平均値をf1naveとしたとき、以下の条件式を満足することが好ましい。
1.0<f1nave/f1<3.0 (4)
条件式(4)が上限を超えると、第1レンズ群に含まれる各負レンズの屈折力が弱くなり過ぎてしまい、広角化に必要な第1レンズ群の屈折力を分担しようとすると、第1レンズ群の全長が大型化することが課題となる。下限を超えると、第2レンズ群に含まれる各負レンズの屈折力が強まり過ぎてしまい、広角端において1次の倍率色収差と2次スペクトルの補正が困難となる。

0031

更に、前記第1レンズ群に含まれる少なくとも3枚の負レンズの1枚目像側面曲率半径R1i、2枚目の物体側面の曲率半径R2oとしたとき、以下の条件式を満足することが好ましい。

0032

条件式(5)は、3枚の負レンズの1枚目の像側面と2枚目の物体側面の間に形成される空気レンズシェイプファクターを規定している。条件式(5)が上限を超えると、両凸形状となりすぎてしまい、空気レンズで発生する1次の倍率色収差2次スペクトルの補正を補正することが問題となる。下限を超えると空気レンズの形状がメニスカス形状となりすぎてしまい、空気レンズの負の屈折力が弱まり過ぎてしまうため、広角化に必要な第1レンズ群の屈折力を分担しようとすると、第1レンズ群の全長が大型化することが課題となる。

0033

更に、3枚の負レンズの2枚目の像側面の曲率半径R2i、3枚目の物体側面の曲率半径R3oとしたとき、以下の条件式を満足することが好ましい。

0034

条件式(6)は、3枚の負レンズの2枚目の像側面と3枚目の物体側面の間に形成される空気レンズのシェイプファクターを規定している。条件式(6)が上限を超えると、両凸形状となりすぎてしまい、空気レンズ間で発生する1次の倍率色収差2次スペクトルの補正を補正することが問題となる。下限を超えると空気レンズの形状がメニスカス形状となりすぎてしまい、空気レンズの負の屈折力が弱まり過ぎてしまうため、広角化に必要な第1レンズ群の屈折力を分担しようとすると、第1レンズ群の全長が大型化することが課題となる。

0035

更に、第1レンズ群に含まれる少なくとも3枚の負レンズの屈折率の平均値をN1naveとしたとき、以下の条件式を満足することが好ましい。
1.400<1nave<1.650 (7)
条件式(7)が上限を超えると、実在する材料では、3枚の負レンズの分散が大きくなりすぎてしまい、広角端域において1次の倍率色収差を補正することが困難となる。
下限を超えると、3枚の負レンズの屈折率が下がりすぎてしまい、広角化に必要な第1レンズ群の屈折力を分担しようとすると、3枚の負レンズのレンズ面の曲率がきつくなり過ぎてしまい、広角端域において非点収差歪曲収差を補正することが困難となる。

0036

更に、第1レンズ群に含まれる1枚の正レンズの屈折率をN1pとした時、以下の条件式を満足することが好ましい。
1.850<1p<2.500 (8)
条件式(8)が上限を超えると、実在する材料では、正レンズの部分分散比が大きくなりすぎてしまい、広角端域において倍率色収差の2次スペクトルを補正することが困難となる。下限を超えると、1次の倍率色収差補正を補正するために必要な正レンズの屈折力を分担しようとすると、正レンズのレンズ面の曲率がきつくなり過ぎてしまい、ズーム全域において球面収差が発生することが課題となる。

0037

更に、第2レンズ群L2の焦点距離をf2としたとき、以下の条件式を満足することが好ましい。
2.0<f2/fw<6.0 (9)
一般に、ネガティブリード型のズームレンズにおいて、第2レンズ群L2は、第1レンズ群L1とキャンセルする方向に、1次の倍率色収差の2次スペクトルを発生させている。条件式(9)が上限を超えると、第1レンズ群L2の屈折力が弱まりすぎてしまい、第2レンズ群L1で発生した1次の倍率色収差と2次スペクトルを補正する効果が不足してしまう。下限を超えると、第2レンズ群L2の屈折力が強まり過ぎてしまい、ズーム全域において、像面湾曲を補正することが困難となる。

0038

更に好ましくは、実施の形態の効果を大きくするために、条件式(3)〜(9)の範囲を以下の範囲に設定することが好ましい。

0039

次に、本発明のズームレンズの構成について、詳細を述べる。各実施例の群の屈折力の構成については、物体側から順に、実施例1,2は、負正正負正の5群構成、実施例3は負正正の3群構成、実施例4は負正負正の4群構成、実施例5は負正の2群構成を配してなっている。

0040

各実施例のズームレンズの軌跡は、ズーミングに際して広角端に対して望遠端にて、第1レンズ群L1と第2レンズ群L2との間隔が狭まるよう、レンズ群が移動している。更に、広角端と比べて望遠端にて、第2レンズ群L2は物体側に位置している。また、実施例1、2,5のズームレンズの第1レンズ群L1は広角端と比べて望遠端にて像側に移動している。実施例ズームレンズの3,4の第1レンズ群L1は像側に凸状の軌跡にて移動している。

0041

次に、各実施例のズームレンズの第1レンズ群L1の構成について説明する。実施例1〜3については、物体側から順に、像側に凹面を向けた負レンズL11、像側に凹面を向けた負レンズL12、物体側に凹面を向けた負レンズL13、物体側に凸面を向けた正レンズL14で構成している。

0042

実施例1については、負レンズL13と正レンズL14を接合した接合レンズL15としている。実施例4については、物体側から順に像側に凹面を向けた負レンズL11、像側に凹面を向けた負レンズL12、物体側に凹面を向けた負レンズL13、物体側に凸面を向けた正レンズL14、物体側に凹面を向けた負レンズL15で構成している。実施例5については、物体側から順に像側に凹面を向けた負レンズL11、像側に凹面を向けた負レンズL12、像側に凹面を向けた負レンズL13、物体側に凹面を向けた負レンズL14、物体側に凸面を向けた正レンズL15で構成している。

0043

このように、第1レンズ群L1を物体側から少なくとも3枚の負レンズと1枚の正レンズを有する構成とした上で、条件式(1),(2)を満足するように、3枚の負レンズのアッベ数の平均値と正レンズのアッベ数の差を十分に取りつつ、3枚の負レンズの部分分散比の平均値と正レンズの部分分散比の差を少なくするような材料を選択することで、広角端の1次の倍率色収差と2次スペクトルを補正している。なお、各実施例で、条件式(1),(2)を満足するように配置した3枚の負レンズと1枚の正レンズは、実施例1〜4はL11〜L14,実施例5は、L11〜L13とL15としている。

0044

次に、各実施例のズームレンズの第2レンズ群L2の構成について説明する。実施例1,2については、物体側から順に、物体側に凸面を向けた正レンズL21と、負レンズL22と正レンズL23を接合した接合レンズL24で構成している。実施例3,4については、物体側から順に、物体側に凸面を向けた正レンズL21と、正レンズL22と負レンズL23を接合した接合レンズL24、負レンズL25と正レンズL26を接合した接合レンズL27で構成している。実施例5については、物体側から順に、負レンズL21と正レンズL22を接合した接合レンズL23、負レンズL24と正レンズL25を接合した接合レンズL26、負レンズL27、正レンズL28と負レンズL29を接合した接合レンズL210、正レンズL211、正レンズL212と負レンズL213を接合した接合レンズL214、負レンズL215と正レンズL216を接合した接合レンズL217で構成している。このように、絞り近傍に配置された第2レンズ群L2を正の屈折力を複数枚の正レンズで分担することにより、大口径した際のズーム全域の球面収差を低減している。また、実施例3〜5については、接合レンズを複数枚で構成することで、ズーム全域の軸上色収差補正効果を高めている。

0045

次に、各実施例のズームレンズの第3レンズ群L3の構成について説明する。実施例1、2については、絞り近傍に配置された第3レンズ群L3を負レンズL31と正レンズL32を接合した接合レンズL33で構成することで、ズーム全域の軸上色収差の補正効果を高めている。実施例3については、像面近傍に配置された第3レンズ群L3を正レンズL31と負レンズL32を接合した接合レンズL33で構成することで、ズーム全域の1次の倍率色収差と2次スペクトルの補正効果を高めている。実施例4については、負レンズL31、1枚で構成している。これにより、フォーカシングを第3レンズ群L3で行う場合に、駆動するレンズ群を軽量化できるため、迅速なフォーカスができるというメリットがある。

0046

次に、各実施例のズームレンズの第4レンズ群L4の構成について説明する。実施例1,2については、負レンズL41、正レンズL42と負レンズL43を接合した接合レンズL44で構成している。このように、絞り近傍に配置された負の第4レンズ群L4を複数枚の負レンズで分担することにより、大口径した際のズーム全域の球面収差と像面湾曲を低減している。

0047

実施例4については、像面近傍に配置された第4レンズ群L4を正レンズL41と負レンズL42を接合した接合レンズL43で構成することで、ズーム全域の1次の倍率色収差と2次スペクトルの補正効果を高めている。

0048

次に、実施例1,2のズームレンズの第5レンズ群L5の構成について説明する。実施例1,2の第5レンズ群L5は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた正レンズL51と、正レンズL52と負レンズL53を接合した接合レンズL54、負レンズL55と正レンズL56を接合した接合レンズL57で構成している。このように、像面近傍に配置された第5レンズ群L5を接合レンズ複数枚で構成することで、ズーム全域の1次の倍率色収差と2次スペクトルの補正効果を高めている。

0049

なお、各実施例では任意のレンズ群を光軸と平行な方向に移動させてフォーカスを行うことが可能である。また、各実施例では任意のレンズ群を光軸と垂直な方向に移動させて手ぶれ補正を行うことが可能である。

0050

さらに、本発明が提案するズームレンズは、歪曲収差と倍率色収差を含んだ電気信号画像処理によって補正するシステムと合わせて使用することで、全ズーム領域でさらに高い性能を達成することができる。

0051

次に本発明の各実施例の数値実施例を示す。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。また、もっとも像側の2面は水晶ローパスフィルタ、赤外カットフィルタ等のフィルタ部材である。

0052

各数値実施例において使用する記号の意味は次に示すとおりである。数値実施例においてRiは物体側より順に第i番目のレンズ面の曲率半径、Diは物体側より順に第i番目のレンズ厚及び空気間隔、Niとνiは各々物体側より順に第i番目のレンズのガラスのd線に対する屈折率、アッベ数である。又前述の各条件式と数値実施例の関係を表1に示す。

0053

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を各々非球面係数としたとき

0054

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。

0055

[数値実施例1]
単位 mm

面データ
面番号r d nd vd θgF
1* -282.372 2.80 1.58313 59.5 0.540
2* 28.539 11.05
3* -118.017 2.50 1.80139 45.5 0.558
4* 69.283 12.69
5 -38.343 1.40 1.43875 94.9 0.534
6 54.299 5.53 1.90366 31.3 0.595
7 -235.601 (可変)
8 64.800 3.48 1.83481 42.7
9 -1155.765 0.15
10 44.380 1.25 2.00100 29.1
11 25.283 7.93 1.53775 74.7
12 294.224 (可変)
13 80.093 1.25 1.80810 22.8
14 44.713 7.86 1.49710 81.6
15* -61.949 (可変)
16(絞り) ∞ 2.97
17 -45.280 1.00 1.88300 40.8
18 90.322 1.04
19 49.012 4.64 1.92286 20.9
20 -491.271 1.10 1.80420 46.5
21 171.193 (可変)
22 35.829 5.23 1.59522 67.7
23 385.612 0.10
24 38.497 9.16 1.43700 95.1
25 -26.708 0.83 1.85025 30.1
26 -37.251 0.15
27* 96.345 1.00 1.88202 37.2
28 23.003 5.15 1.43700 95.1
29 73.843 (可変)
30 ∞ 1.31 1.55900 60.0
31 ∞ (可変)
像面 ∞

非球面データ
第1面
K = 0.00000e+000 A 4= 1.07853e-005 A 6=-1.84894e-008 A 8= 3.37822e-011 A10=-4.65261e-014 A12= 4.25104e-017 A14=-2.24201e-020 A16= 5.29039e-024

第2面
K = 0.00000e+000 A 4=-1.51054e-005 A 6=-8.21555e-009 A 8=-3.07709e-011 A10= 1.71487e-013 A12=-3.42235e-016 A14= 3.26944e-019 A16=-1.35374e-022

第3面
K = 0.00000e+000 A 4= 1.03977e-005 A 6= 1.42910e-009 A 8=-3.59467e-011 A10= 5.37260e-014 A12=-2.21384e-017

第4面
K = 0.00000e+000 A 4= 3.36573e-005 A 6= 1.73848e-008 A 8= 3.03454e-011 A10=-1.27919e-013 A12= 1.21497e-016
第15面
K = 0.00000e+000 A 4=-1.27236e-006 A 6=-6.09847e-010

第27面
K = 0.00000e+000 A 4=-1.60040e-005 A 6=-1.07538e-010 A 8=-1.10696e-010 A10= 5.20002e-013 A12=-6.98536e-016

各種データ
ズーム比2.06
広角中間望遠
焦点距離16.49 23.34 33.95
Fナンバー2.47 2.47 2.47
画角52.69 42.83 32.51
像高21.64 21.64 21.64
レンズ全長167.86 162.91 163.52
BF 27.91 37.29 51.28

d 7 29.90 13.57 2.21
d12 4.84 10.29 4.70
d15 2.20 6.15 12.46
d21 12.74 5.35 2.60
d29 26.66 36.04 50.04
d31 0.40 0.40 0.40

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 -23.31
2 8 60.43
3 13 90.77
4 16 -68.74
5 22 49.73

[数値実施例2]
単位 mm

面データ
面番号 r d nd vd θgF
1* -225.682 2.80 1.58313 59.5 0.540
2* 28.398 11.35
3* -89.480 2.50 1.80139 45.5 0.558
4* 89.795 12.00
5 -38.052 1.40 1.43875 94.9 0.534
6 55.287 0.05
7 55.315 5.35 1.95375 32.3 0.590
8 -264.426 (可変)
9 65.272 3.42 1.83481 42.7
10 -983.610 0.15
11 41.758 1.25 2.00100 29.1
12 24.385 7.82 1.53775 74.7
13 202.232 (可変)
14 84.733 1.25 1.80810 22.8
15 46.335 7.60 1.49710 81.6
16* -60.731 (可変)
17(絞り) ∞ 2.97
18 -45.664 1.00 1.88300 40.8
19 96.148 1.04
20 50.235 4.67 1.92286 20.9
21 -301.291 1.10 1.80420 46.5
22 138.330 (可変)
23 34.540 5.64 1.59522 67.7
24 5965.163 0.10
25 39.917 8.87 1.43700 95.1
26 -26.958 0.83 1.85025 30.1
27 -37.830 0.15
28* 107.338 1.00 1.88202 37.2
29 22.414 5.63 1.43700 95.1
30 85.453 (可変)
31 ∞ 1.31 1.55900 60.0
32 ∞ (可変)
像面 ∞

非球面データ
第1面
K = 0.00000e+000 A 4= 1.19348e-005 A 6=-2.13433e-008 A 8= 3.86804e-011 A10=-5.15973e-014 A12= 4.48838e-017 A14=-2.24793e-020 A16= 5.07280e-024

第2面
K = 0.00000e+000 A 4=-1.45927e-005 A 6=-7.16179e-009 A 8=-4.92000e-011 A10= 2.38418e-013 A12=-4.72573e-016 A14= 4.58621e-019 A16=-1.89990e-022

第3面
K = 0.00000e+000 A 4= 1.24664e-005 A 6= 3.51656e-009 A 8=-4.85611e-011 A10= 7.06086e-014 A12=-2.94734e-017

第4面
K = 0.00000e+000 A 4= 3.54038e-005 A 6= 1.77889e-008 A 8= 2.78206e-011 A10=-1.17245e-013 A12= 9.00118e-017

第16面
K = 0.00000e+000 A 4=-9.79104e-007 A 6=-1.15985e-009 A 8= 1.75088e-013

第28面
K = 0.00000e+000 A 4=-1.60686e-005 A 6=-5.31183e-010 A 8=-1.02800e-010 A10= 4.82477e-013 A12=-6.12169e-016

各種データ
ズーム比 2.06
広角 中間 望遠
焦点距離 16.49 23.38 33.95
Fナンバー 2.47 2.47 2.47
画角 52.69 42.79 32.51
像高 21.64 21.64 21.64
レンズ全長 166.98 161.36 161.78
BF 27.34 36.63 50.50

d 8 29.90 13.55 2.20
d13 4.84 9.91 4.70
d16 2.20 5.90 11.83
d22 12.74 5.42 2.60
d30 26.10 35.39 49.26
d32 0.40 0.40 0.40

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 -23.65
2 9 60.13
3 14 91.90
4 17 -65.36
5 23 47.46

[数値実施例3]
単位 mm

面データ
面番号 r d nd vd θgF
1* 121.827 1.30 1.58313 59.4 0.542
2* 11.300 4.98
3* 29.384 1.30 1.58313 59.4 0.542
4* 14.262 5.96
5 -24.941 0.80 1.49700 81.5 0.538
6 -256.814 0.40
7 36.092 1.78 2.00100 29.1 0.599
8 197.152 (可変)
9(絞り) ∞ (可変)
10* 11.789 3.55 1.69350 53.2
11* -54.632 0.40
12 29.020 1.84 1.91082 35.3
13 80.834 0.60 1.69895 30.1
14 9.298 2.57
15 -38.264 0.70 1.58144 40.8
16 12.520 3.86 1.53775 74.7
17 -13.947 (可変)
18* 22.231 3.92 1.55332 71.7
19 -26.640 0.05
20 -32.783 1.00 1.92286 18.9
21 -70.850 (可変)
22 ∞ 1.77 1.51633 64.1
23 ∞ (可変)
像面 ∞

非球面データ
第1面
K = 0.00000e+000 A 4= 2.39218e-005 A 6=-6.43852e-008 A 8= 9.53022e-011 A10=-6.61507e-013 A12= 1.86904e-015

第2面
K =-6.91721e-001 A 4=-3.67385e-005 A 6= 3.74678e-007 A 8=-3.34691e-009 A10= 8.78602e-012 A12= 1.69454e-014

第3面
K = 0.00000e+000 A 4=-2.53715e-004 A 6= 2.95952e-006 A 8=-1.96644e-008 A10= 9.17604e-011 A12=-2.34793e-013

第4面
K = 0.00000e+000 A 4=-2.20399e-004 A 6= 3.07699e-006 A 8=-2.37116e-008 A10= 1.80021e-010 A12=-8.24097e-013

第10面
K = 0.00000e+000 A 4=-4.88331e-005 A 6=-1.32619e-008 A 8=-1.65704e-009

第11面
K = 0.00000e+000 A 4= 9.27868e-005 A 6=-1.90849e-007 A 8= 3.04098e-010

第18面
K = 0.00000e+000 A 4=-6.51727e-005 A 6= 1.57983e-006 A 8=-4.15220e-008 A10= 5.09466e-010 A12=-2.48486e-012

各種データ
ズーム比 2.96
広角 中間 望遠
焦点距離 6.02 9.46 17.80
Fナンバー 1.85 2.42 2.88
画角 47.60 39.82 23.91
像高 6.59 7.89 7.89
レンズ全長 78.98 71.47 73.18
BF 6.07 5.23 5.54

d 8 25.34 10.74 2.00
d 9 3.56 4.60 1.00
d17 9.00 15.90 29.64
d21 4.51 3.66 3.98
d23 0.40 0.40 0.40

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 -15.81
2 10 20.27
3 18 33.23



[数値実施例4]
単位 mm

面データ
面番号 r d nd vd θgF
1* 53.351 1.20 1.55332 71.7 0.540
2* 11.300 5.03
3* 71.709 0.80 1.49710 81.6 0.538
4* 16.883 7.16
5 -20.814 0.80 1.49700 81.6 0.539
6 47.557 0.40
7 31.451 3.14 1.95375 32.3 0.590
8 -38.281 0.50
9 -26.295 0.80 1.91082 35.3
10 -131.438 (可変)
11(絞り) ∞ (可変)
12* 13.340 3.79 1.69680 55.5
13* -44.915 0.40
14 16.449 2.72 1.43875 94.9
15 26155.390 0.60 1.58144 40.8
16 11.348 0.83
17 19.455 0.70 1.95375 32.3
18 8.762 4.09 1.43875 94.9
19 -16.435 (可変)
20 -155.915 0.80 1.53110 55.9
21* 17.973 (可変)
22* 20.739 5.84 1.77250 49.5
23 -19.644 0.00
24 -19.644 0.60 1.51742 52.4
25 ∞ (可変)
26 ∞ 1.77 1.51633 64.1
27 ∞ (可変)
像面 ∞

非球面データ
第1面
K = 0.00000e+000 A 4= 3.23742e-005 A 6=-3.38007e-007 A 8= 1.87889e-009 A10=-5.46992e-012 A12= 7.83467e-015

第2面
K =-6.91721e-001 A 4= 8.09393e-006 A 6= 3.05672e-007 A 8=-2.55321e-009 A10=-5.91197e-011 A12= 3.19898e-013

第3面
K = 0.00000e+000 A 4= 2.77192e-004 A 6=-3.37192e-006 A 8= 1.59810e-008 A10=-3.92322e-011 A12= 5.30150e-014

第4面
K = 0.00000e+000 A 4= 3.59219e-004 A 6=-3.60756e-006 A 8= 1.32317e-008 A10= 1.70066e-010 A12=-8.25037e-013

第12面
K = 0.00000e+000 A 4=-4.63420e-005 A 6=-3.94793e-008 A 8=-1.20996e-009

第13面
K = 0.00000e+000 A 4= 5.61897e-005 A 6=-1.43212e-007

第21面
K = 0.00000e+000 A 4= 1.96224e-005 A 6=-1.77147e-008 A 8= 2.58104e-009 A10=-1.16802e-010

第22面
K = 0.00000e+000 A 4=-1.62869e-005 A 6= 7.59498e-008 A 8=-1.13876e-009 A10= 2.75588e-012

各種データ
ズーム比 2.97
広角 中間 望遠
焦点距離 6.00 9.08 17.80
Fナンバー 1.85 2.42 2.88
画角 47.67 40.99 23.91
像高 6.59 7.89 7.89
レンズ全長 77.40 71.04 71.79
BF 5.80 5.36 5.35

d10 21.75 12.44 2.00
d11 2.91 1.42 1.01
d19 1.00 3.99 10.89
d21 5.74 7.63 12.34
d25 4.24 3.80 3.78
d27 0.40 0.40 0.40

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 -13.38
2 12 15.96
3 20 -30.30
4 22 20.56

[数値実施例5]
単位 mm

面データ
面番号 r d nd vd θgF
1 70.111 2.80 1.80400 46.6 0.557
2 32.336 8.47
3* 106.236 2.50 1.59201 67.0 0.536
4* 31.304 12.07
5 114.927 2.00 1.43875 94.9 0.534
6 25.745 14.15
7* -122.146 1.40 1.80139 45.5
8 104.272 0.10
9 50.436 5.71 1.95375 32.3 0.590
10 -490.523 (可変)
11 48.980 1.25 1.78470 26.3
12 16.933 4.11 1.63980 34.5
13 84.661 1.00
14 25.861 1.25 1.90366 31.3
15 11.958 6.53 1.77250 49.5
16* -224.842 2.20
17(絞り) ∞ 2.97
18 -23.040 1.00 1.62004 36.3
19 40.582 1.04
20 40.043 5.14 1.92119 24.0
21 -18.795 1.10 1.67300 38.1
22 65.778 2.00
23 38.055 3.54 1.55032 75.5
24 -108.988 0.10
25 22.669 7.72 1.45650 90.3
26 -10.401 0.83 1.48749 70.2
27 -17.791 0.15
28* -29.911 1.00 1.95150 29.8
29 20.979 6.61 1.43700 95.1
30 -58.231 (可変)
31 ∞ 1.31 1.55900 60.0
32 ∞ (可変)
像面 ∞

非球面データ
第3面
K = 0.00000e+000 A 4= 3.33163e-005 A 6=-8.31552e-008 A 8= 1.22528e-010 A10=-9.77552e-014 A12= 4.28728e-017 A14=-9.81183e-021

第4面
K = 0.00000e+000 A 4= 2.99602e-005 A 6=-7.09475e-008 A 8=-4.37144e-011 A10= 3.73034e-013 A12=-5.26822e-016 A14= 2.29289e-019

第7面
K = 0.00000e+000 A 4=-2.43770e-006 A 6= 3.78278e-009 A 8=-2.74895e-011 A10= 8.49522e-014 A12=-1.10821e-016

第16面
K = 0.00000e+000 A 4=-1.00891e-005 A 6=-3.64852e-008 A 8= 1.40672e-010

第28面
K = 0.00000e+000 A 4=-5.14640e-005 A 6=-8.51610e-009 A 8=-8.19476e-010 A10= 1.57952e-011 A12=-5.75764e-014

各種データ
ズーム比 1.58
広角 中間 望遠
焦点距離 13.40 17.30 21.20
Fナンバー 2.88 2.88 2.88
画角 58.23 51.35 45.58
像高 21.64 21.64 21.64
レンズ全長 150.15 136.89 130.04
BF 20.96 25.13 29.31

d10 30.45 13.02 2.00
d30 19.71 23.89 28.06
d32 0.40 0.40 0.40
ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 -31.11
2 11 33.31

前述の各条件式と数値実施例における諸数値の関係を表1に示す。

0056

次に本発明のズームレンズを撮影光学系として用いたデジタルカメラ(光学機器)の実施形態を、図25を用いて説明する。図25において、20はデジタルカメラ本体、21は上述の実施形態のズームレンズによって構成された撮影光学系、22は撮影光学系21によって被写体像受光するCCD等の撮像素子、23は撮像素子22が受光した被写体像を記録する記録手段、24は不図示の表示素子に表示された被写体像を観察するためのファインダーである。

0057

上記表示素子は液晶パネル等によって構成され、撮像素子22上に形成された被写体像が表示される。25は、前記ファインダーと同等の機能を有する液晶表示パネルである。

0058

このように本発明のズームレンズをデジタルカメラ等の光学機器に適用することにより、小型で高い光学性能を有する光学機器を実現している。

0059

Li 第iレンズ、SP開口絞り、G光学ブロック、IP 像面

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