JP6685944B2

JP6685944B2 - ズームレンズおよび撮像装置

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Publication number: JP6685944B2
Application number: JP2017012817A
Authority: JP
Inventors: 伸吉池田; 琢也田中
Original assignee: Fujifilm Corp
Current assignee: Fujifilm Corp
Priority date: 2017-01-27
Filing date: 2017-01-27
Publication date: 2020-04-22
Anticipated expiration: 2037-01-27
Also published as: US10274698B2; JP2018120152A; CN108363195B; US20180217360A1; CN108363195A

Description

本発明は、映画撮影用カメラ、放送用カメラ、デジタルカメラ、ビデオカメラ、および監視用カメラ等の電子カメラに好適なズームレンズ、ならびにこのズームレンズを備えた撮像装置に関するものである。

映画撮影用カメラ、放送用カメラ、デジタルカメラ、ビデオカメラ、および監視用カメラ等の電子カメラに用いられるズームレンズとして、下記特許文献１〜３のズームレンズが提案されている。

特開２００９−２８８６１９号公報特開２０１３−２２１９９８号公報特開２０１５−２３０４４９号公報

映画撮影用カメラおよび放送用カメラ等の撮像装置には、小型かつ軽量でありながら、良好な光学性能を有するズームレンズが要望されている。特に、機動性および操作性を重視した撮影形態に対して小型化および軽量化が強く要望されている。

また、動画撮影時には、合焦時の画角変化が小さいことが要望されている。画角変化を押さえるため、変倍時に固定の最も物体側の第１レンズ群を複数のサブレンズ群に分割し、その内の一部のサブレンズ群を移動させることで合焦を行うことが提案されているが、この場合には外径の大きい第１レンズ群のレンズ枚数が増加するため、小型軽量化が難しくなる。

また、焦点距離が長くなると、画角変化が大きくなる傾向になるため、小型軽量、高画質を維持しつつ、合焦時の画角変化を抑えることがさらに難しくなる。

特許文献１に記載のレンズ系は、合焦時の画角変化が十分小さくない。また、特許文献２および３に記載のレンズ系は、いずれも近年要望されている水準に対して小型化および軽量化が十分になされているとは言えない。

本発明は、上記事情に鑑みなされたものであり、合焦時の画角変化を抑えつつ、小型化および軽量化が達成され、高い光学性能が実現されたズームレンズ、およびこのズームレンズを備えた撮像装置を提供することを目的とする。

本発明の第１のズームレンズは、物体側から順に、変倍時に像面に対し固定される正の屈折力を有する第１レンズ群と、変倍時に隣接する群との光軸方向の間隔を変化させて移動する少なくとも２つの移動レンズ群と、変倍時に像面に対し固定される正の屈折力を有する最終レンズ群とからなり、第１レンズ群は、物体側から順に、合焦時に像面に対し固定される負の屈折力を有する第１ａレンズ群と、合焦時に隣接する群との光軸方向の間隔を変化させて移動する正の屈折力を有する第１ｂレンズ群と、合焦時に像面に対し固定される正の屈折力を有する第１ｃレンズ群とからなり、第１ａレンズ群は、物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズと、物体側に凸面を向けた正の屈折力を有する第２レンズと、負の屈折力を有する第３レンズとからなり、第１レンズと第３レンズのうち少なくとも１枚のレンズは、第１ａレンズ群中の負の屈折力を有するレンズの比重をＧｖ１ａｎ、第１ａレンズ群中の負の屈折力を有するレンズのｄ線におけるアッベ数をＮｕｄ１ａｎとしたとき、
０．０３＜Ｇｖ１ａｎ／Ｎｕｄ１ａｎ＜０．０６ …（１）
で表される条件式（１）を満足し、第１ｃレンズ群の焦点距離をｆ１ｃ、第１レンズ群の焦点距離をｆ１としたとき、
０．８＜ｆ１ｃ／ｆ１＜１ …（２）
で表される条件式（２）を満足し、第１レンズの焦点距離をｆ１ａ１、第１ａレンズ群の焦点距離をｆ１ａとしたとき、
０．９＜ｆ１ａ１／ｆ１ａ＜１．９ …（５）
で表される条件式（５）を満足することを特徴とする。
なお、
１．０２＜ｆ１ａ１／ｆ１ａ＜１．６３ …（５−１）
で表される条件式（５−１）を満足することが好ましい。
本発明の第２のズームレンズは、物体側から順に、変倍時に像面に対し固定される正の屈折力を有する第１レンズ群と、変倍時に隣接する群との光軸方向の間隔を変化させて移動する少なくとも２つの移動レンズ群と、変倍時に像面に対し固定される正の屈折力を有する最終レンズ群とからなり、第１レンズ群は、物体側から順に、合焦時に像面に対し固定される負の屈折力を有する第１ａレンズ群と、合焦時に隣接する群との光軸方向の間隔を変化させて移動する正の屈折力を有する第１ｂレンズ群と、合焦時に像面に対し固定される正の屈折力を有する第１ｃレンズ群とからなり、第１ａレンズ群は、物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズと、物体側に凸面を向けた正の屈折力を有する第２レンズと、負の屈折力を有する第３レンズとからなり、第１レンズと第３レンズのうち少なくとも１枚のレンズは、第１ａレンズ群中の負の屈折力を有するレンズの比重をＧｖ１ａｎ、第１ａレンズ群中の負の屈折力を有するレンズのｄ線におけるアッベ数をＮｕｄ１ａｎとしたとき、
０．０３＜Ｇｖ１ａｎ／Ｎｕｄ１ａｎ＜０．０６ …（１）
で表される条件式（１）を満足し、第１ｃレンズ群の焦点距離をｆ１ｃ、第１レンズ群の焦点距離をｆ１としたとき、
０．８＜ｆ１ｃ／ｆ１＜１ …（２）
で表される条件式（２）を満足し、第１ａレンズ群の焦点距離をｆ１ａ、第１ｂレンズ群の焦点距離をｆ１ｂとしたとき、
−０．７９＜ｆ１ａ／ｆ１ｂ＜−０．６７ …（３−１）
で表される条件式（３−１）を満足することを特徴とする。
本発明の第３のズームレンズは、物体側から順に、変倍時に像面に対し固定される正の屈折力を有する第１レンズ群と、変倍時に隣接する群との光軸方向の間隔を変化させて移動する少なくとも２つの移動レンズ群と、変倍時に像面に対し固定される正の屈折力を有する最終レンズ群とからなり、第１レンズ群は、物体側から順に、合焦時に像面に対し固定される負の屈折力を有する第１ａレンズ群と、合焦時に隣接する群との光軸方向の間隔を変化させて移動する正の屈折力を有する第１ｂレンズ群と、合焦時に像面に対し固定される正の屈折力を有する第１ｃレンズ群とからなり、第１ａレンズ群は、物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズと、物体側に凸面を向けた正の屈折力を有する第２レンズと、負の屈折力を有する第３レンズとからなり、第１レンズと第３レンズのうち少なくとも１枚のレンズは、第１ａレンズ群中の負の屈折力を有するレンズの比重をＧｖ１ａｎ、第１ａレンズ群中の負の屈折力を有するレンズのｄ線におけるアッベ数をＮｕｄ１ａｎとしたとき、
０．０３＜Ｇｖ１ａｎ／Ｎｕｄ１ａｎ＜０．０６ …（１）
で表される条件式（１）を満足し、第１ｃレンズ群の焦点距離をｆ１ｃ、第１レンズ群の焦点距離をｆ１としたとき、
０．８＜ｆ１ｃ／ｆ１＜１ …（２）
で表される条件式（２）を満足し、第１ａレンズ群の焦点距離をｆ１ａとしたとき、
−１．２＜ｆ１ａ／ｆ１＜−１ …（４−１）
で表される条件式（４−１）を満足することを特徴とする。

なお、第１レンズと第３レンズのうち少なくとも１枚のレンズは、
０．０３２＜Ｇｖ１ａｎ／Ｎｕｄ１ａｎ＜０．０４５ …（１−１）
で表される条件式（１−１）を満足することが好ましい。

また、
０．９＜ｆ１ｃ／ｆ１＜０．９６ …（２−１）
で表される条件式（２−１）を満足することが好ましい。

また、第１ａレンズ群中の負の屈折力を有するレンズのｄ線における屈折率の温度係数であるｄｎ／ｄｔの平均値をＧ１ａｎ＿ａｖｅ＿ｄｎとしたとき、
−１．５＜Ｇ１ａｎ＿ａｖｅ＿ｄｎ＜３．８ …（６）
で表される条件式（６）を満足することが好ましく、
−１＜Ｇ１ａｎ＿ａｖｅ＿ｄｎ＜３ …（６−１）
で表される条件式（６−１）を満足することがより好ましい。

ただし、ｄｎ／ｄｔ（単位：１０^−６／Ｋ）は、レンズの４０℃でのｄ線における空気に対する相対屈折率をｎｄ４０（×１０^−６）、レンズの０℃でのｄ線における空気に対する相対屈折率をｎｄ０（×１０^−６）としたとき、下記式で表されるものである。
ｄｎ／ｄｔ＝（ｎｄ４０−ｎｄ０）／４０

また、少なくとも２つの移動レンズ群は、物体側から順に、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レンズ群とからなるものとしてもよいし、物体側から順に、正の屈折力を有する第２レンズ群と、負の屈折力を有する第３レンズ群と、負の屈折力を有する第４レンズ群とからなるものとしてもよい。

本発明の撮像装置は、上記記載の本発明のズームレンズを備えたものである。

なお、上記「〜からなる」とは、構成要素として挙げたもの以外に、実質的にパワーを有さないレンズ、絞りやマスクやカバーガラスやフィルタ等のレンズ以外の光学要素、レンズフランジ、レンズバレル、撮像素子、手ぶれ補正機構等の機構部分、等を含んでもよいことを意図するものである。

また、上記のレンズの面形状や屈折力の符号は、非球面が含まれている場合は近軸領域で考えるものとする。

本発明のズームレンズは、物体側から順に、変倍時に像面に対し固定される正の屈折力を有する第１レンズ群と、変倍時に隣接する群との光軸方向の間隔を変化させて移動する少なくとも２つの移動レンズ群と、変倍時に像面に対し固定される正の屈折力を有する最終レンズ群とからなり、第１レンズ群は、物体側から順に、合焦時に像面に対し固定される負の屈折力を有する第１ａレンズ群と、合焦時に隣接する群との光軸方向の間隔を変化させて移動する正の屈折力を有する第１ｂレンズ群と、合焦時に像面に対し固定される正の屈折力を有する第１ｃレンズ群とからなり、第１ａレンズ群は、物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズと、物体側に凸面を向けた正の屈折力を有する第２レンズと、負の屈折力を有する第３レンズとからなり、第１レンズと第３レンズのうち少なくとも１枚のレンズは下記条件式（１）を満足し、下記条件式（２）を満足するものとしたので、合焦時の画角変化を抑えつつ、小型化および軽量化が達成され、高い光学性能が実現されたズームレンズ、およびこのズームレンズを備えた撮像装置を提供することができる。
０．０３＜Ｇｖ１ａｎ／Ｎｕｄ１ａｎ＜０．０６ …（１）
０．８＜ｆ１ｃ／ｆ１＜１ …（２）

本発明の一実施形態にかかるズームレンズ（実施例１と共通）のレンズ構成を示す断面図本発明の実施例２のズームレンズのレンズ構成を示す断面図本発明の実施例３のズームレンズのレンズ構成を示す断面図本発明の実施例４のズームレンズのレンズ構成を示す断面図本発明の実施例５のズームレンズのレンズ構成を示す断面図本発明の実施例６のズームレンズのレンズ構成を示す断面図本発明の実施例７のズームレンズのレンズ構成を示す断面図本発明の実施例８のズームレンズのレンズ構成を示す断面図本発明の実施例９のズームレンズのレンズ構成を示す断面図本発明の実施例１０のズームレンズのレンズ構成を示す断面図本発明の実施例１のズームレンズの各収差図本発明の実施例２のズームレンズの各収差図本発明の実施例３のズームレンズの各収差図本発明の実施例４のズームレンズの各収差図本発明の実施例５のズームレンズの各収差図本発明の実施例６のズームレンズの各収差図本発明の実施例７のズームレンズの各収差図本発明の実施例８のズームレンズの各収差図本発明の実施例９のズームレンズの各収差図本発明の実施例１０のズームレンズの各収差図本発明の実施形態にかかる撮像装置の概略構成図

以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。図１に、本発明の一実施形態に係るズームレンズのレンズ構成と光路の断面図を示す。図１では、上段に広角端状態を示し、光束として軸上光束ｗａおよび最大画角の光束ｗｂを記入し、下段に望遠端状態を示し、光束として軸上光束ｔａおよび最大画角の光束ｔｂを記入しており、さらに移動レンズ群の移動軌跡を矢印で示している。なお、図１に示す例は後述の実施例１のズームレンズに対応している。図１では紙面左側が物体側、紙面右側が像側であり、無限遠物体に合焦した状態を示している。また、図示されている開口絞りＳｔは必ずしも大きさや形状を表すものではなく、光軸Ｚ上の位置を示すものである。

なお、ズームレンズが撮像装置に搭載される際には、撮像装置の仕様に応じた各種フィルタおよび／または保護用のカバーガラスを備えることが好ましいため、図１ではこれらを想定した平行平面板状の光学部材ＰＰをレンズ系と像面Ｓｉｍとの間に配置した例を示している。しかし、光学部材ＰＰの位置は図１に示すものに限定されないし、光学部材ＰＰを省略した構成も可能である。

本実施形態のズームレンズは、物体側から順に、変倍時に像面Ｓｉｍに対し固定される正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、変倍時に隣接する群との光軸方向の間隔を変化させて移動する少なくとも２つの移動レンズ群と、変倍時に像面Ｓｉｍに対し固定される正の屈折力を有する最終レンズ群とからなる。なお、本実施形態においては、第２レンズ群Ｇ２および第３レンズ群Ｇ３が移動レンズ群に相当し、第４レンズ群Ｇ４が最終レンズ群に相当する。

このように、最も物体側の第１レンズ群Ｇ１を正の屈折力を有するレンズ群とすることにより、レンズ系全長を短縮することができる。また、最も物体側の第１レンズ群Ｇ１を変倍時に固定とすることで、変倍時にレンズ全長が変化するのを防ぐことができる。また、最も像側の最終レンズ群を正の屈折力を有するレンズ群とすることにより、軸外光線の主光線の射出角が大きくなるのを抑制することができるため、シェーディングを抑制することができる。

第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、合焦時に像面Ｓｉｍに対し固定される負の屈折力を有する第１ａレンズ群Ｇ１ａと、合焦時に隣接する群との光軸方向の間隔を変化させて移動する正の屈折力を有する第１ｂレンズ群Ｇ１ｂと、合焦時に像面Ｓｉｍに対し固定される正の屈折力を有する第１ｃレンズ群Ｇ１ｃとからなる。このような構成とすることで、合焦時の球面収差および軸上色収差を抑制するとともに、画角の変動を抑制することができる。

第１ａレンズ群Ｇ１ａは、物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズＬ１１と、物体側に凸面を向けた正の屈折力を有する第２レンズＬ１２と、負の屈折力を有する第３レンズＬ１３とからなる。このような構成とすることで、広角端の歪曲収差および倍率色収差を抑制することができる。また、物体側から順に、正の屈折力を有する第２レンズＬ１２、負の屈折力を有する第３レンズＬ１３の順に並べることで、合焦時の画角の変動を抑制することができる。

第１レンズＬ１１と第３レンズＬ１３のうち少なくとも１枚のレンズは、第１ａレンズ群中の負の屈折力を有するレンズの比重をＧｖ１ａｎ、第１ａレンズ群中の負の屈折力を有するレンズのｄ線におけるアッベ数をＮｕｄ１ａｎとしたとき、下記条件式（１）を満足するように構成されている。この条件式（１）を満足することで、レンズの比重を抑えつつ、倍率色収差の補正を良好なものとすることができる。条件式（１）の上限以上とならないようにすることによって、倍率色収差を補正した時に、レンズ重量が増加してしまうのを防ぐことができる。条件式（１）の下限以下とならないようにすることによって、倍率色収差の補正が過剰になるのを防ぐことができる。なお、下記条件式（１−１）を満足するものとすれば、より良好な特性とすることができる。
０．０３＜Ｇｖ１ａｎ／Ｎｕｄ１ａｎ＜０．０６ …（１）
０．０３２＜Ｇｖ１ａｎ／Ｎｕｄ１ａｎ＜０．０４５ …（１−１）

また、第１ｃレンズ群の焦点距離をｆ１ｃ、第１レンズ群の焦点距離をｆ１としたとき、下記条件式（２）を満足するように構成されている。条件式（２）の上限以上とならないようにすることによって、第１ｃレンズ群Ｇ１ｃの屈折力が弱くなり過ぎるのを防ぐことができるため、第１ａレンズ群Ｇ１ａおよび第１ｂレンズ群Ｇ１ｂの小型化を容易にすることができる。条件式（２）の下限以下とならないようにすることによって、第１ｃレンズ群Ｇ１ｃの屈折力が強くなり過ぎるのを防ぐことができるため、望遠端での球面収差を抑制することができる。なお、下記条件式（２−１）を満足するものとすれば、より良好な特性とすることができる。
０．８＜ｆ１ｃ／ｆ１＜１ …（２）
０．９＜ｆ１ｃ／ｆ１＜０．９６ …（２−１）

本実施形態のズームレンズにおいては、第１ａレンズ群の焦点距離をｆ１ａ、第１ｂレンズ群の焦点距離をｆ１ｂとしたとき、下記条件式（３）を満足することが好ましい。条件式（３）の上限以上とならないようにすることによって、第１ｂレンズ群Ｇ１ｂの屈折力に対し第１ａレンズ群Ｇ１ａの屈折力が強くなり過ぎるのを防ぐことができるため、第１ａレンズ群Ｇ１ａの小型化が容易になる。また、合焦時の画角の変動を抑制することができる。条件式（３）の下限以下とならないようにすることによって、第１ｂレンズ群Ｇ１ｂの屈折力が強くなり過ぎるのを防ぐことができるため、合焦時の収差の変動を抑制することができる。なお、下記条件式（３−１）を満足するものとすれば、より良好な特性とすることができる。
−０．９＜ｆ１ａ／ｆ１ｂ＜−０．５ …（３）
−０．７９＜ｆ１ａ／ｆ１ｂ＜−０．６７ …（３−１）

また、第１ａレンズ群の焦点距離をｆ１ａ、第１レンズ群の焦点距離をｆ１としたとき、下記条件式（４）を満足することが好ましい。条件式（４）の上限以上とならないようにすることによって、第１ａレンズ群Ｇ１ａの屈折力が強くなり過ぎるのを防ぐことができるため、ズームレンズの長焦点化が容易になる。条件式（４）の下限以下とならないようにすることによって、第１ａレンズ群Ｇ１ａの屈折力が弱くなり過ぎるのを防ぐことができるため、レンズ全長を抑制できるとともに、第１レンズ群Ｇ１の大型化も抑制でき、小型化および軽量化が容易になる。なお、下記条件式（４−１）を満足するものとすれば、より良好な特性とすることができる。
−１．５＜ｆ１ａ／ｆ１＜−０．８ …（４）
−１．２＜ｆ１ａ／ｆ１＜−１ …（４−１）

また、第１レンズの焦点距離をｆ１ａ１、第１ａレンズ群の焦点距離をｆ１ａとしたとき、下記条件式（５）を満足することが好ましい。条件式（５）の上限以上とならないようにすることによって、第１レンズＬ１１の屈折力が弱くなり過ぎるのを防ぐことができるため、広角端での歪曲収差および倍率色収差を抑制することができる。条件式（５）の下限以下とならないようにすることによって、第１レンズＬ１１の屈折力が強くなり過ぎるのを防ぐことができるため、望遠側での球面収差を抑制することができる。なお、下記条件式（５−１）を満足するものとすれば、より良好な特性とすることができる。
０．９＜ｆ１ａ１／ｆ１ａ＜１．９ …（５）
１．０２＜ｆ１ａ１／ｆ１ａ＜１．６３ …（５−１）

また、第１ａレンズ群中の負の屈折力を有するレンズのｄ線における屈折率の温度係数であるｄｎ／ｄｔの平均値をＧ１ａｎ＿ａｖｅ＿ｄｎとしたとき、下記条件式（６）を満足することが好ましい。この条件式（６）を満足することで、温度変化時にも望遠側で高画質を維持することができる。条件式（６）の上限以上とならないようにすることによって、望遠端での温度補正効果が不足となるのを防ぐことができる。条件式（６）の下限以下とならないようにすることによって、望遠端での温度補正効果が過剰となるのを防ぐことができる。なお、下記条件式（６−１）を満足するものとすれば、より良好な特性とすることができる。
−１．５＜Ｇ１ａｎ＿ａｖｅ＿ｄｎ＜３．８ …（６）
−１＜Ｇ１ａｎ＿ａｖｅ＿ｄｎ＜３ …（６−１）

また、少なくとも２つの移動レンズ群は、物体側から順に、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とからなるものとしてもよい。この構成は、後述の実施例１，２，３，８（図１，２，３，８）に相当する。なお、移動レンズ群の移動軌跡は、実施例１（図１）のみ記入し、他の実施例２，３，８（図２，３，８）では省略しているが、移動レンズ群の移動軌跡は実施例１，２，３，８において同様である。このように、第３レンズ群Ｇ３の屈折力を正にすることによって、軸外の光線高を下げることができるため、第１レンズ群Ｇ１の外径を小さくすることが可能となり、小型化および軽量化に有利なレンズ構成となる。さらに、第４レンズ群Ｇ４への入射角を抑えることが可能になり、ズーム全域で球面収差を低減できる。

また、少なくとも２つの移動レンズ群は、物体側から順に、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、負の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３と、負の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４とからなるものとしてもよい。この構成は、後述の実施例４，５，６，７，９，１０（図４，５，６，７，９，１０）に相当する。なお、移動レンズ群の移動軌跡は、実施例４（図４）のみ記入し、他の実施例５，６，７，９，１０（図５，６，７，９，１０）では省略しているが、移動レンズ群の移動軌跡は実施例４，５，６，７，９，１０において同様である。このように、第２レンズ群Ｇ２の屈折力を正にすることによって、軸外の光線高を下げることができるため、第１レンズ群Ｇ１の外径を小さくすることが可能となり、小型化および軽量化に有利なレンズ構成となる。さらに、第３レンズ群Ｇ３の移動範囲と第４レンズ群Ｇ４の移動範囲を重ねることができるため、全長を短くできる。

また、図１に示す例では、レンズ系と像面Ｓｉｍとの間に光学部材ＰＰを配置した例を示したが、ローパスフィルタや特定の波長域をカットするような各種フィルタ等をレンズ系と像面Ｓｉｍとの間に配置する代わりに、各レンズの間にこれらの各種フィルタを配置してもよく、あるいは、いずれかのレンズのレンズ面に、各種フィルタと同様の作用を有するコートを施してもよい。

次に、本発明のズームレンズの数値実施例について説明する。
まず、実施例１のズームレンズについて説明する。実施例１のズームレンズのレンズ構成を示す断面図を図１に示す。図１および後述の実施例２〜１０に対応した図２〜１０においては、上段に広角端状態を示し、光束として軸上光束ｗａおよび最大画角の光束ｗｂを記入し、下段に望遠端状態を示し、光束として軸上光束ｔａおよび最大画角の光束ｔｂを記入しており、さらに移動レンズ群の移動軌跡を矢印で示している。また、紙面左側が物体側、紙面右側が像側であり、無限遠物体に合焦した状態を示している。また、図示されている開口絞りＳｔは必ずしも大きさや形状を表すものではなく、光軸Ｚ上の位置を示すものである。

実施例１のズームレンズは、物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群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とから構成されている。なお、本実施例においては、第２レンズ群Ｇ２および第３レンズ群Ｇ３が移動レンズ群に相当し、第４レンズ群Ｇ４が最終レンズ群に相当する。

第１レンズ群Ｇ１はレンズＬ１１〜レンズＬ１７の７枚のレンズから構成され、第２レンズ群Ｇ２はレンズＬ２１〜レンズＬ２４の４枚のレンズから構成され、第３レンズ群Ｇ３はレンズＬ３１〜レンズＬ３３の３枚のレンズから構成され、第４レンズ群Ｇ４はレンズＬ４１〜レンズＬ４８の８枚のレンズから構成されている。

第１レンズ群Ｇ１は、レンズＬ１１〜レンズＬ１３の３枚のレンズからなる第１ａレンズ群Ｇ１ａ、レンズＬ１４のみの１枚のレンズからなる第１ｂレンズ群Ｇ１ｂ、レンズＬ１５〜レンズＬ１７の３枚のレンズからなる第１ｃレンズ群Ｇ１ｃから構成されている。

実施例１のズームレンズの基本レンズデータを表１に、諸元に関するデータを表２に、変化する面間隔に関するデータを表３に示す。以下では、表中の記号の意味について、実施例１のものを例にとり説明するが、実施例２〜１０についても基本的に同様である。

表１のレンズデータにおいて、面番号の欄には最も物体側の構成要素の面を１番目として像面側に向かうに従い順次増加する面番号を示し、曲率半径の欄には各面の曲率半径を示し、面間隔の欄には各面とその次の面との光軸Ｚ上の間隔を示す。また、ｎの欄には各光学要素のｄ線（波長５８７．６ｎｍ（ナノメートル））における屈折率を示し、νの欄には各光学要素のｄ線（波長５８７．６ｎｍ（ナノメートル））におけるアッベ数を示す。

ここで、曲率半径の符号は、面形状が物体側に凸の場合を正、像面側に凸の場合を負としている。基本レンズデータには、開口絞りＳｔ、光学部材ＰＰも含めて示している。開口絞りＳｔに相当する面の面番号の欄には面番号とともに（絞り）という語句を記載している。また、表１のレンズデータにおいて、変倍時に間隔が変化する面間隔の欄にはそれぞれＤＤ[面番号]と記載している。このＤＤ[面番号]に対応する数値は表３に示している。

表２の諸元に関するデータに、ズーム倍率、焦点距離ｆ´、バックフォーカスＢｆ´、ＦナンバーＦＮｏ．、全画角２ωの値を示す。

基本レンズデータ、諸元に関するデータ、および変化する面間隔に関するデータにおいて、角度の単位としては度を用い、長さの単位としてはｍｍ（ミリメートル）を用いているが、光学系は比例拡大又は比例縮小しても使用可能なため他の適当な単位を用いることもできる。

実施例１のズームレンズの各収差図を図１１に示す。なお、図１１中の上段左側から順に広角端での球面収差、非点収差、歪曲収差、および倍率色収差を示し、図１１中の下段左側から順に望遠端での球面収差、非点収差、歪曲収差、および倍率色収差を示す。これらの収差図は、物体距離を無限遠としたときの状態を示す。球面収差、非点収差、および歪曲収差を表す各収差図には、ｄ線（波長５８７．６ｎｍ（ナノメートル））を基準波長とした収差を示す。球面収差図にはｄ線（波長５８７．６ｎｍ（ナノメートル））、Ｃ線（波長６５６．３ｎｍ（ナノメートル））、Ｆ線（波長４８６．１ｎｍ（ナノメートル））、およびｇ線(波長４３５．８ｎｍ（ナノメートル）)についての収差をそれぞれ実線、長破線、短破線、および灰色の実線で示す。非点収差図にはサジタル方向およびタンジェンシャル方向の収差をそれぞれ実線および短破線で示す。倍率色収差図にはＣ線（波長６５６．３ｎｍ（ナノメートル））、Ｆ線（波長４８６．１ｎｍ（ナノメートル））、およびｇ線(波長４３５．８ｎｍ（ナノメートル）)についての収差をそれぞれ長破線、短破線、および灰色の実線で示す。なお、球面収差図のＦＮｏ．はＦナンバー、その他の収差図のωは半画角を意味する。

次に、実施例２のズームレンズについて説明する。実施例２のズームレンズのレンズ構成を示す断面図を図２に示す。実施例２のズームレンズは、実施例１のズームレンズと比較して、第４レンズ群Ｇ４がレンズＬ４１〜レンズＬ４７の７枚のレンズから構成されている以外は、各群の屈折力構成および各群のレンズ枚数構成は同じである。また、実施例２のズームレンズの基本レンズデータを表４に、諸元に関するデータを表５に、変化する面間隔に関するデータを表６に、各収差図を図１２に示す。

次に、実施例３のズームレンズについて説明する。実施例３のズームレンズのレンズ構成を示す断面図を図３に示す。実施例３のズームレンズは、実施例１と比較して、各群の屈折力構成および各群のレンズ枚数構成は同じである。また、実施例３のズームレンズの基本レンズデータを表７に、諸元に関するデータを表８に、変化する面間隔に関するデータを表９に、各収差図を図１３に示す。

次に、実施例４のズームレンズについて説明する。実施例４のズームレンズのレンズ構成を示す断面図を図４に示す。

実施例４のズームレンズは、物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、負の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３と、負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とから構成されている。なお、本実施例においては、第２レンズ群Ｇ２、第３レンズ群Ｇ３、および第４レンズ群Ｇ４が移動レンズ群に相当し、第５レンズ群Ｇ５が最終レンズ群に相当する。

第１レンズ群Ｇ１はレンズＬ１１〜レンズＬ１７の７枚のレンズから構成され、第２レンズ群Ｇ２はレンズＬ２１のみの１枚のレンズから構成され、第３レンズ群Ｇ３はレンズＬ３１〜レンズＬ３４の４枚のレンズから構成され、第４レンズ群Ｇ４はレンズＬ４１，レンズＬ４２の２枚のレンズから構成され、第５レンズ群Ｇ５はレンズＬ５１〜レンズＬ５８の８枚のレンズから構成されている。

また、実施例４のズームレンズの基本レンズデータを表１０に、諸元に関するデータを表１１に、変化する面間隔に関するデータを表１２に、各収差図を図１４に示す。

次に、実施例５のズームレンズについて説明する。実施例５のズームレンズのレンズ構成を示す断面図を図５に示す。実施例５のズームレンズは、実施例４のズームレンズと比較して、第３レンズ群Ｇ３がレンズＬ３１〜レンズＬ３３の３枚のレンズから構成され、第４レンズ群Ｇ４がレンズＬ４１のみの１枚のレンズから構成されている以外は、各群の屈折力構成および各群のレンズ枚数構成は同じである。また、実施例５のズームレンズの基本レンズデータを表１３に、諸元に関するデータを表１４に、変化する面間隔に関するデータを表１５に、各収差図を図１５に示す。

次に、実施例６のズームレンズについて説明する。実施例６のズームレンズのレンズ構成を示す断面図を図６に示す。実施例６のズームレンズは、実施例５のズームレンズと比較して、第５レンズ群Ｇ５がレンズＬ５１〜レンズＬ５９の９枚のレンズから構成されている以外は、各群の屈折力構成および各群のレンズ枚数構成は同じである。また、実施例６のズームレンズの基本レンズデータを表１６に、諸元に関するデータを表１７に、変化する面間隔に関するデータを表１８に、各収差図を図１６に示す。

次に、実施例７のズームレンズについて説明する。実施例７のズームレンズのレンズ構成を示す断面図を図７に示す。実施例７のズームレンズは、実施例６のズームレンズと比較して、各群の屈折力構成および各群のレンズ枚数構成は同じである。また、実施例７のズームレンズの基本レンズデータを表１９に、諸元に関するデータを表２０に、変化する面間隔に関するデータを表２１に、各収差図を図１７に示す。

次に、実施例８のズームレンズについて説明する。実施例８のズームレンズのレンズ構成を示す断面図を図８に示す。実施例８のズームレンズは、実施例２のズームレンズと比較して、各群の屈折力構成および各群のレンズ枚数構成は同じである。また、実施例８のズームレンズの基本レンズデータを表２２に、諸元に関するデータを表２３に、変化する面間隔に関するデータを表２４に、各収差図を図１８に示す。

次に、実施例９のズームレンズについて説明する。実施例９のズームレンズのレンズ構成を示す断面図を図９に示す。実施例９のズームレンズは、実施例４のズームレンズと比較して、各群の屈折力構成および各群のレンズ枚数構成は同じである。また、実施例９のズームレンズの基本レンズデータを表２５に、諸元に関するデータを表２６に、変化する面間隔に関するデータを表２７に、各収差図を図１９に示す。

次に、実施例１０のズームレンズについて説明する。実施例１０のズームレンズのレンズ構成を示す断面図を図１０に示す。実施例１０のズームレンズは、実施例５のズームレンズと比較して、各群の屈折力構成および各群のレンズ枚数構成は同じである。また、実施例１０のズームレンズの基本レンズデータを表２８に、諸元に関するデータを表２９に、変化する面間隔に関するデータを表３０に、各収差図を図２０に示す。

実施例１〜１０のズームレンズの条件式（１）〜（６）に対応する値を表３１に示す。なお、全実施例ともｄ線を基準波長としており、下記の表３１に示す値はこの基準波長におけるものである。

以上のデータから、実施例１〜１０のズームレンズは全て、条件式（１）〜（６）を満たしており、全画角が３０〜１０°程度の中望遠タイプのズームレンズにおいて、合焦時の画角変化を抑えつつ、小型化および軽量化が達成され、高い光学性能が実現されたズームレンズであることが分かる。

次に、本発明の実施形態に係る撮像装置について説明する。図２１に、本発明の実施形態の撮像装置の一例として、本発明の実施形態に係るズームレンズ１を用いた撮像装置１０の概略構成図を示す。撮像装置１０としては、例えば、映画撮影用カメラ、放送用カメラ、デジタルカメラ、ビデオカメラ、または監視用カメラ等を挙げることができる。

撮像装置１０は、ズームレンズ１と、ズームレンズ１の像側に配置されたフィルタ２と、フィルタ２の像側に配置された撮像素子３とを備えている。なお、図２１では、ズームレンズ１が備える第１ａレンズ群Ｇ１ａ、第１ｂレンズ群Ｇ１ｂ、第１ｃレンズ群Ｇ１ｃ、第２レンズ群Ｇ２〜第４レンズ群Ｇ４を概略的に図示している。

撮像素子３はズームレンズ１により形成される光学像を電気信号に変換するものであり、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）またはＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等を用いることができる。撮像素子３は、その撮像面がズームレンズ１の像面に一致するように配置される。

撮像装置１０はまた、撮像素子３からの出力信号を演算処理する信号処理部５と、信号処理部５により形成された像を表示する表示部６と、ズームレンズ１の変倍を制御するズーム制御部７と、ズームレンズ１の合焦を制御するフォーカス制御部８とを備えている。なお、図２１では１つの撮像素子３のみ図示しているが、本発明の撮像装置はこれに限定されず、３つの撮像素子を有するいわゆる３板方式の撮像装置であってもよい。

以上、実施形態および実施例を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施形態および実施例に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、各レンズの曲率半径、面間隔、屈折率、およびアッベ数は、上記各数値実施例で示した値に限定されず、他の値をとり得るものである。

１ズームレンズ
２フィルタ
３撮像素子
５信号処理部
６表示部
７ズーム制御部
８フォーカス制御部
１０撮像装置
Ｇ１第１レンズ群
Ｇ１ａ第１ａレンズ群
Ｇ１ｂ第１ｂレンズ群
Ｇ１ｃ第１ｃ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
Ｌ１１〜Ｌ５９レンズ
ＰＰ光学部材
Ｓｉｍ像面
Ｓｔ開口絞り
ｔａ、ｗａ軸上光束
ｔｂ、ｗｂ最大画角の光束
Ｚ光軸

Claims

物体側から順に、変倍時に像面に対し固定される正の屈折力を有する第１レンズ群と、変倍時に隣接する群との光軸方向の間隔を変化させて移動する少なくとも２つの移動レンズ群と、変倍時に像面に対し固定される正の屈折力を有する最終レンズ群とからなり、
前記第１レンズ群は、物体側から順に、合焦時に像面に対し固定される負の屈折力を有する第１ａレンズ群と、合焦時に隣接する群との光軸方向の間隔を変化させて移動する正の屈折力を有する第１ｂレンズ群と、合焦時に像面に対し固定される正の屈折力を有する第１ｃレンズ群とからなり、
前記第１ａレンズ群は、物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズと、物体側に凸面を向けた正の屈折力を有する第２レンズと、負の屈折力を有する第３レンズとからなり、
前記第１レンズと前記第３レンズのうち少なくとも１枚のレンズは、前記第１ａレンズ群中の負の屈折力を有するレンズの比重をＧｖ１ａｎ、前記第１ａレンズ群中の負の屈折力を有するレンズのｄ線におけるアッベ数をＮｕｄ１ａｎとしたとき、
０．０３＜Ｇｖ１ａｎ／Ｎｕｄ１ａｎ＜０．０６ …（１）
で表される条件式（１）を満足し、
前記第１ｃレンズ群の焦点距離をｆ１ｃ、前記第１レンズ群の焦点距離をｆ１としたとき、
０．８＜ｆ１ｃ／ｆ１＜１ …（２）
で表される条件式（２）を満足し、
前記第１レンズの焦点距離をｆ１ａ１、前記第１ａレンズ群の焦点距離をｆ１ａとしたとき、
０．９＜ｆ１ａ１／ｆ１ａ＜１．９ …（５）
で表される条件式（５）を満足する
ことを特徴とするズームレンズ。
物体側から順に、変倍時に像面に対し固定される正の屈折力を有する第１レンズ群と、変倍時に隣接する群との光軸方向の間隔を変化させて移動する少なくとも２つの移動レンズ群と、変倍時に像面に対し固定される正の屈折力を有する最終レンズ群とからなり、
前記第１レンズ群は、物体側から順に、合焦時に像面に対し固定される負の屈折力を有する第１ａレンズ群と、合焦時に隣接する群との光軸方向の間隔を変化させて移動する正の屈折力を有する第１ｂレンズ群と、合焦時に像面に対し固定される正の屈折力を有する第１ｃレンズ群とからなり、
前記第１ａレンズ群は、物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズと、物体側に凸面を向けた正の屈折力を有する第２レンズと、負の屈折力を有する第３レンズとからなり、
前記第１レンズと前記第３レンズのうち少なくとも１枚のレンズは、前記第１ａレンズ群中の負の屈折力を有するレンズの比重をＧｖ１ａｎ、前記第１ａレンズ群中の負の屈折力を有するレンズのｄ線におけるアッベ数をＮｕｄ１ａｎとしたとき、
０．０３＜Ｇｖ１ａｎ／Ｎｕｄ１ａｎ＜０．０６ …（１）
で表される条件式（１）を満足し、
前記第１ｃレンズ群の焦点距離をｆ１ｃ、前記第１レンズ群の焦点距離をｆ１としたとき、
０．８＜ｆ１ｃ／ｆ１＜１ …（２）
で表される条件式（２）を満足し、
前記第１ａレンズ群の焦点距離をｆ１ａ、前記第１ｂレンズ群の焦点距離をｆ１ｂとしたとき、
−０．７９＜ｆ１ａ／ｆ１ｂ＜−０．６７ …（３−１）
で表される条件式（３−１）を満足する
ことを特徴とするズームレンズ。
物体側から順に、変倍時に像面に対し固定される正の屈折力を有する第１レンズ群と、変倍時に隣接する群との光軸方向の間隔を変化させて移動する少なくとも２つの移動レンズ群と、変倍時に像面に対し固定される正の屈折力を有する最終レンズ群とからなり、
前記第１レンズ群は、物体側から順に、合焦時に像面に対し固定される負の屈折力を有する第１ａレンズ群と、合焦時に隣接する群との光軸方向の間隔を変化させて移動する正の屈折力を有する第１ｂレンズ群と、合焦時に像面に対し固定される正の屈折力を有する第１ｃレンズ群とからなり、
前記第１ａレンズ群は、物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズと、物体側に凸面を向けた正の屈折力を有する第２レンズと、負の屈折力を有する第３レンズとからなり、
前記第１レンズと前記第３レンズのうち少なくとも１枚のレンズは、前記第１ａレンズ群中の負の屈折力を有するレンズの比重をＧｖ１ａｎ、前記第１ａレンズ群中の負の屈折力を有するレンズのｄ線におけるアッベ数をＮｕｄ１ａｎとしたとき、
０．０３＜Ｇｖ１ａｎ／Ｎｕｄ１ａｎ＜０．０６ …（１）
で表される条件式（１）を満足し、
前記第１ｃレンズ群の焦点距離をｆ１ｃ、前記第１レンズ群の焦点距離をｆ１としたとき、
０．８＜ｆ１ｃ／ｆ１＜１ …（２）
で表される条件式（２）を満足し、
前記第１ａレンズ群の焦点距離をｆ１ａとしたとき、
−１．２＜ｆ１ａ／ｆ１＜−１ …（４−１）
で表される条件式（４−１）を満足する
ことを特徴とするズームレンズ。
前記第１ａレンズ群中の負の屈折力を有するレンズのｄ線における屈折率の温度係数であるｄｎ／ｄｔの平均値をＧ１ａｎ＿ａｖｅ＿ｄｎとしたとき、
−１．５＜Ｇ１ａｎ＿ａｖｅ＿ｄｎ＜３．８ …（６）
で表される条件式（６）を満足する
請求項１から３のいずれか１項記載のズームレンズ。
前記少なくとも２つの移動レンズ群は、物体側から順に、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レンズ群とからなる
請求項１から４のいずれか１項記載のズームレンズ。
前記少なくとも２つの移動レンズ群は、物体側から順に、正の屈折力を有する第２レンズ群と、負の屈折力を有する第３レンズ群と、負の屈折力を有する第４レンズ群とからなる
請求項１から４のいずれか１項記載のズームレンズ。
前記第１レンズと前記第３レンズのうち少なくとも１枚のレンズは、
０．０３２＜Ｇｖ１ａｎ／Ｎｕｄ１ａｎ＜０．０４５ …（１−１）
で表される条件式（１−１）を満足する
請求項１から３のいずれか１項記載のズームレンズ。
０．９＜ｆ１ｃ／ｆ１＜０．９６ …（２−１）
で表される条件式（２−１）を満足する
請求項１から３のいずれか１項記載のズームレンズ。
１．０２＜ｆ１ａ１／ｆ１ａ＜１．６３ …（５−１）
で表される条件式（５−１）を満足する
請求項１記載のズームレンズ。
−１＜Ｇ１ａｎ＿ａｖｅ＿ｄｎ＜３ …（６−１）
で表される条件式（６−１）を満足する
請求項４記載のズームレンズ。
請求項１から１０のいずれか１項記載のズームレンズを備えた撮像装置。