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JP7113795B2 - ズームレンズおよび撮像装置 - Google Patents

ズームレンズおよび撮像装置 Download PDF

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Description

本開示は、ズームレンズ、および撮像装置に関する。
従来、デジタルカメラ等の撮像装置に適用可能なレンズ系として、例えば下記特許文献1および下記特許文献2に記載されているような5群構成のズームレンズが知られている。下記特許文献1には、物体側から順に、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、負の屈折力を有する第4レンズ群と、負の屈折力を有する第5レンズ群とを備えたズームレンズが記載されている。下記特許文献2には、物体側から順に、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正Cレンズ群と、負の屈折力を有する負Aレンズ群と、負の屈折力を有する負Bレンズ群とを備えたズームレンズが記載されている。
特開2014-228808号公報 特開2014-228721号公報
ズームレンズは、高い倍率を有しながら、変倍の際の諸収差の変動が少なく良好な画像を取得可能なことが要望されている。その一方で、撮像装置の小型化に伴い、小型に構成可能なズームレンズが要望されている。
しかしながら、特許文献1に記載のズームレンズは、倍率が十分高いとは言えない、あるいは変倍の際の諸収差の変動が十分に抑えられているとは言えない。特許文献2に記載のズームレンズは、小型化の点で改善の余地がある。
本開示は、上記事情に鑑みなされたものであり、高倍率を有しながら、変倍の際の諸収差の変動が抑制され、小型化が図られて、良好な光学性能を有するズームレンズ、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。
本開示の一態様に係るズームレンズは、物体側から像側へ順に、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、負の屈折力を有する第4レンズ群と、第5レンズ群とからなる5つのレンズ群のみをレンズ群として備え、広角端から望遠端への変倍の際に、第1レンズ群と第2レンズ群との間隔が増大し、第2レンズ群と第3レンズ群との間隔が変化し、第3レンズ群と第4レンズ群との間隔が変化し、第4レンズ群と第5レンズ群との間隔が変化し、第3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2枚の正レンズを含み、第5レンズ群は、物体側から像側へ順に、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズと、物体側に凸面を向けた正レンズとからなる。
上記態様のズームレンズにおいて、合焦の際に第4レンズ群が光軸に沿って移動することが好ましい。
上記態様のズームレンズにおいて、望遠端での第1レンズ群は、広角端での第1レンズ群よりも物体側に位置していることが好ましい。
上記態様のズームレンズにおいて、第2レンズ群の最も像側の面から第3レンズ群の最も像側の面までの間に絞りが配置されていることが好ましい。その場合、第3レンズ群の最も像側のレンズは両凸レンズであり、像ぶれ補正の際に第3レンズ群の最も像側の両凸レンズが光軸と交差する方向に移動することが好ましい。
上記態様のズームレンズにおいて、広角端から望遠端への変倍の際に、第3レンズ群と第5レンズ群とが一体的に移動することが好ましい。
上記態様のズームレンズは、像ぶれ補正の際に第3レンズ群の最も像側のレンズが光軸と交差する方向に移動するように構成されており、無限遠物体に合焦した状態における広角端での第4レンズ群の横倍率をβ4w、無限遠物体に合焦した状態における望遠端での第4レンズ群の横倍率をβ4tとした場合、
1.45<β4t/β4w<2 (1)
で表される条件式(1)を満足することが好ましい。
上記態様のズームレンズは、第3レンズ群の焦点距離をf3、第5レンズ群の焦点距離をf5とした場合、
-0.05<f3/f5<0.3 (2)
で表される条件式(2)を満足することが好ましい。
上記態様のズームレンズは、合焦の際に第4レンズ群が光軸に沿って移動するように構成されており、無限遠物体に合焦した状態における広角端での第4レンズ群の横倍率をβ4w、無限遠物体に合焦した状態における広角端での第5レンズ群の横倍率をβ5wとした場合、
-3<(1-β4w)×β5w<-2 (3)
で表される条件式(3)を満足することが好ましい。
上記態様のズームレンズは、合焦の際に第4レンズ群が光軸に沿って移動するように構成されており、無限遠物体に合焦した状態における望遠端での第4レンズ群の横倍率をβ4t、無限遠物体に合焦した状態における望遠端での第5レンズ群の横倍率をβ5tとした場合、
-10<(1-β4t)×β5t<-7 (4)
で表される条件式(4)を満足することが好ましい。
上記態様のズームレンズは、像ぶれ補正の際に第3レンズ群の最も像側のレンズが光軸と交差する方向に移動するように構成されており、無限遠物体に合焦した状態における広角端での第3レンズ群の最も像側のレンズの横倍率をβisw、無限遠物体に合焦した状態における広角端での第3レンズ群より像側の全てのレンズ群の合成横倍率をβrwとした場合、
1.8<(1-βisw)×βrw<2.5 (5)
で表される条件式(5)を満足することが好ましい。
上記態様のズームレンズは、像ぶれ補正の際に第3レンズ群の最も像側のレンズが光軸と交差する方向に移動するように構成されており、無限遠物体に合焦した状態における望遠端での第3レンズ群の最も像側のレンズの横倍率をβist、無限遠物体に合焦した状態における望遠端での第3レンズ群より像側の全てのレンズ群の合成横倍率をβrtとした場合、
3.8<(1-βist)×βrt<5 (6)
で表される条件式(6)を満足することが好ましい。
上記態様のズームレンズは、像ぶれ補正の際に第3レンズ群の最も像側のレンズが光軸と交差する方向に移動するように構成されており、無限遠物体に合焦した状態における広角端での第3レンズ群の最も像側のレンズの横倍率をβisw、無限遠物体に合焦した状態における広角端での第3レンズ群より像側の全てのレンズ群の合成横倍率をβrw、無限遠物体に合焦した状態における望遠端での第3レンズ群の最も像側のレンズの横倍率をβist、無限遠物体に合焦した状態における望遠端での第3レンズ群より像側の全てのレンズ群の合成横倍率をβrtとした場合、
1.5<{(1-βist)×βrt}/{(1-βisw)×βrw}<2.4 (7)
で表される条件式(7)を満足することが好ましい。
上記態様のズームレンズは、無限遠物体に合焦した状態における広角端での第2レンズ群の横倍率をβ2w、無限遠物体に合焦した状態における望遠端での第2レンズ群の横倍率をβ2tとした場合、
3.5<β2t/β2w<5 (8)
で表される条件式(8)を満足することが好ましい。
上記態様のズームレンズは、無限遠物体に合焦した状態における広角端での第3レンズ群の横倍率をβ3w、無限遠物体に合焦した状態における望遠端での第3レンズ群の横倍率をβ3tとした場合、
1.4<β3t/β3w<2 (9)
で表される条件式(9)を満足することが好ましい。
上記態様のズームレンズは、無限遠物体に合焦した状態における広角端での第2レンズ群の横倍率をβ2w、無限遠物体に合焦した状態における望遠端での第2レンズ群の横倍率をβ2t、無限遠物体に合焦した状態における広角端での第3レンズ群の横倍率をβ3w、無限遠物体に合焦した状態における望遠端での第3レンズ群の横倍率をβ3tとした場合、
2<(β2t/β2w)/(β3t/β3w)<3 (10)
で表される条件式(10)を満足することが好ましい。
上記態様のズームレンズは、合焦の際に第4レンズ群が光軸に沿って移動するように構成されており、無限遠物体に合焦した状態における広角端での第3レンズ群の横倍率をβ3w、無限遠物体に合焦した状態における望遠端での第3レンズ群の横倍率をβ3t、無限遠物体に合焦した状態における広角端での第4レンズ群の横倍率をβ4w、無限遠物体に合焦した状態における望遠端での第4レンズ群の横倍率をβ4tとした場合、
0.8<(β3t/β3w)/(β4t/β4w)<1.2 (11)
で表される条件式(11)を満足することが好ましい。
上記態様のズームレンズは、合焦の際に第4レンズ群が光軸に沿って移動し、無限遠物体に合焦した状態における広角端での第4レンズ群の横倍率をβ4w、無限遠物体に合焦した状態における望遠端での第4レンズ群の横倍率をβ4t、無限遠物体に合焦した状態における広角端での第5レンズ群の横倍率をβ5w、無限遠物体に合焦した状態における望遠端での第5レンズ群の横倍率をβ5tとした場合、
2.5<{(1-β4t)×β5t}/{(1-β4w)×β5w}<3.5 (12)
で表される条件式(12)を満足することが好ましい。
本開示の別の態様に係る撮像装置は、本開示の上記態様に係るズームレンズを備えている。
なお、本明細書の「~からなり」、「~からなる」は、挙げられた構成要素以外に、実質的に屈折力を有さないレンズ、並びに、絞り、フィルタ、およびカバーガラス等のレンズ以外の光学要素、並びに、レンズフランジ、レンズバレル、撮像素子、および手振れ補正機構等の機構部分、等が含まれていてもよいことを意図する。
なお、本明細書の「正の屈折力を有する~群」は、群全体として正の屈折力を有することを意味する。同様に「負の屈折力を有する~群」は、群全体として負の屈折力を有することを意味する。「正の屈折力を有するレンズ」と「正レンズ」とは同義である。「負の屈折力を有するレンズ」と「負レンズ」とは同義である。「~レンズ群」は、複数のレンズからなる構成に限らず、1枚のみのレンズからなる構成としてもよい。
複合非球面レンズ(球面レンズと、その球面レンズ上に形成された非球面形状の膜とが一体的に構成されて、全体として1つの非球面レンズとして機能するレンズ)は、接合レンズとは見なさず、1枚のレンズとして扱う。非球面を含むレンズに関する、屈折力の符号、および面形状は、特に断りが無い限り、近軸領域で考えることにする。
条件式で用いている「焦点距離」は、近軸焦点距離である。条件式で用いている値は、特に断りが無い限り、無限遠物体に合焦した状態においてd線を基準とした場合の値である。本明細書に記載の「d線」、「C線」、「F線」、および「g線」は輝線であり、d線の波長は587.56nm(ナノメートル)、C線の波長は656.27nm(ナノメートル)、F線の波長は486.13nm(ナノメートル)、g線の波長は435.84nm(ナノメートル)である。あるレンズのg線とF線間の部分分散比θgFとは、g線、F線、およびC線に対するそのレンズの屈折率をそれぞれNg、NF、およびNCとした場合に、θgF=(Ng-NF)/(NF-NC)で定義される。
本開示によれば、高倍率を有しながら、変倍の際の諸収差の変動が抑制され、小型化が図られて、良好な光学性能を有するズームレンズ、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。
本開示の実施例1のズームレンズに対応し、本開示の一実施形態に係るズームレンズの構成の断面図と移動軌跡を示す図である。 図1のズームレンズの各変倍状態における構成と光束を示す断面図である。 本開示の実施例1のズームレンズの各収差図である。 本開示の実施例2のズームレンズの構成の断面図と移動軌跡を示す図である。 本開示の実施例2のズームレンズの各収差図である。 本開示の実施例3のズームレンズの構成の断面図と移動軌跡を示す図である。 本開示の実施例3のズームレンズの各収差図である。 本開示の実施例4のズームレンズの構成の断面図と移動軌跡を示す図である。 本開示の実施例4のズームレンズの各収差図である。 本開示の実施例5のズームレンズの構成の断面図と移動軌跡を示す図である。 本開示の実施例5のズームレンズの各収差図である。 本開示の実施例6のズームレンズの構成の断面図と移動軌跡を示す図である。 本開示の実施例6のズームレンズの各収差図である。 本開示の実施例7のズームレンズの構成の断面図と移動軌跡を示す図である。 本開示の実施例7のズームレンズの各収差図である。 本開示の実施例8のズームレンズの構成の断面図と移動軌跡を示す図である。 本開示の実施例8のズームレンズの各収差図である。 本開示の実施例9のズームレンズの構成の断面図と移動軌跡を示す図である。 本開示の実施例9のズームレンズの各収差図である。 本開示の実施例10のズームレンズの構成の断面図と移動軌跡を示す図である。 本開示の実施例10のズームレンズの各収差図である。 本開示の実施例11のズームレンズの構成の断面図と移動軌跡を示す図である。 本開示の実施例11のズームレンズの各収差図である。 本開示の実施例12のズームレンズの構成の断面図と移動軌跡を示す図である。 本開示の実施例12のズームレンズの各収差図である。 本開示の実施例13のズームレンズの構成の断面図と移動軌跡を示す図である。 本開示の実施例13のズームレンズの各収差図である。 本開示の実施例14のズームレンズの構成の断面図と移動軌跡を示す図である。 本開示の実施例14のズームレンズの各収差図である。 本開示の実施例15のズームレンズの構成の断面図と移動軌跡を示す図である。 本開示の実施例15のズームレンズの各収差図である。 本開示の実施例16のズームレンズの構成の断面図と移動軌跡を示す図である。 本開示の実施例16のズームレンズの各収差図である。 本開示の実施例17のズームレンズの構成の断面図と移動軌跡を示す図である。 本開示の実施例17のズームレンズの各収差図である。 本開示の実施例18のズームレンズの構成の断面図と移動軌跡を示す図である。 本開示の実施例18のズームレンズの各収差図である。 本開示の一実施形態に係る撮像装置の正面側の斜視図である。 本開示の一実施形態に係る撮像装置の背面側の斜視図である。
以下、本開示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、本開示の一実施形態に係るズームレンズの広角端における構成の断面図と移動軌跡を示す。図2に、このズームレンズの各変倍状態における構成および光束の断面図を示す。図1および図2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および図2では、無限遠物体に合焦している状態を示し、左側が物体側、右側が像側である。図2では、「WIDE」と付した上段に広角端状態を示し、「MIDDLE」と付した中段に中間焦点距離状態を示し、「TELE」と付した下段に望遠端状態を示す。図2では、光束として、広角端状態における軸上光束waおよび最大画角の光束wb、中間焦点距離状態における軸上光束maおよび最大画角の光束mb、望遠端状態における軸上光束taおよび最大画角の光束tbを示す。
図1および図2では、ズームレンズが撮像装置に適用されることを想定して、ズームレンズの像側に平行平板状の光学部材PPが配置された例を示している。光学部材PPは、各種フィルタ、および/又はカバーガラス等を想定した部材である。各種フィルタとは例えば、ローパスフィルタ、赤外線カットフィルタ、および特定の波長域をカットするフィルタ等である。光学部材PPは屈折力を有しない部材であり、光学部材PPを省略した構成も可能である。
本開示のズームレンズは、光軸Zに沿って物体側から像側へ順に、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、負の屈折力を有する第4レンズ群G4と、第5レンズ群G5とからなる5つのレンズ群のみをレンズ群として備える。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って、レンズ系全長の短縮が容易となり小型化に有利となる。本開示のズームレンズは、広角端から望遠端への変倍の際に、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との間隔が増大し、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3との間隔が変化し、第3レンズ群G3と第4レンズ群G4との間隔が変化し、第4レンズ群G4と第5レンズ群G5との間隔が変化する。レンズ系を5群構成のズームレンズとし、上記構成を採ることによって、高倍率化に適した構成となる。
一例として図1に示すズームレンズは、第1レンズ群G1が、物体側から像側へ順に、レンズL11~L13の3枚のレンズからなり、第2レンズ群G2が、物体側から像側へ順に、レンズL21~L24の4枚のレンズからなり、第3レンズ群G3が、物体側から像側へ順に、レンズL31~L35の5枚のレンズからなり、第4レンズ群G4が、物体側から像側へ順に、レンズL41~L42の2枚のレンズからなり、第5レンズ群G5が、物体側から像側へ順に、レンズL51~L52の2枚のレンズからなる。
図1に示す例では、広角端から望遠端への変倍の際に、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との間隔が常に増大し、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3との間隔が常に減少している。また、図1に示す例では、変倍の際に全てのレンズ群が光軸Zに沿って移動する。変倍の際に全てのレンズ群を移動させることによって、変倍の際の収差変動の抑制に有利となる。図1では、上段に各レンズ群の構成の断面図を示し、下段に広角端から望遠端へ変倍する際の各レンズ群の模式的な移動軌跡を曲線状の矢印で示している。
第1レンズ群G1は、望遠端での第1レンズ群G1の位置が広角端での第1レンズ群G1の位置よりも物体側にあるように構成することが好ましく、このようにした場合は、高倍率化に好適な構成となる。なお、ここでいう「位置」とは、像面Simを基準にした光軸方向の位置である。
広角端から望遠端への変倍の際に、第3レンズ群G3と第5レンズ群G5とは一体的に移動することが好ましく、このようにした場合は、レンズ群の駆動に用いるカム筒の機構が単純になり、これによって鏡胴外径を細くすることができる。図1に示す例では、広角端から望遠端への変倍の際に、第3レンズ群G3と第5レンズ群G5とが一体的に物体側へ移動するように構成されている。なお、ここでいう「一体的に移動する」とは、同時に同量同方向に移動することを意味する。
第3レンズ群G3は、最も物体側から像側へ順に連続して配置された2枚の正レンズを含むように構成される。この構成によって、球面収差の抑制、および変倍の際の球面収差の変動の抑制が容易となり、ひいては高倍率化に有利となる。また、発散作用を有する第2レンズ群G2からの光束が入射する第3レンズ群G3の最も物体側から連続して2枚の正レンズを配置することによって、これら2枚の正レンズより像側の光束径を小さくすることができ、小型化に有利となる。
第5レンズ群G5は、物体側から像側へ順に、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズと、物体側に凸面を向けた正レンズとからなるように構成される。第5レンズ群G5内の物体側に負の屈折力を有するレンズを配置することによって、変倍の際の倍率色収差の変動を抑えることが容易となり、またこのレンズを物体側に凹面を向けたメニスカス形状にすることによって非点収差の発生を抑えることが容易となる。図2に示すように第5レンズ群G5から像面Simへ向かう最大画角の主光線は像面Simに近づくほど光線高が高くなっており、すなわち光軸Zに対して傾き角を持っている。このような構成において、物体側に凸面を向けた正レンズをズームレンズの最も像側に配置することによって、周辺画角の主光線の像面Simへの入射角をより小さくすることができる。また、図2に示すようにズームレンズの最も像側のレンズにおける最大画角の主光線の高さは、望遠端よりも広角端で高くなるように変倍状態によって変化している。物体側に凸面を向けた正レンズをズームレンズの最も像側に配置することによって、このような変倍状態による主光線の高さの変化を利用して、変倍の際の周辺画角の主光線の像面Simへの入射角の変動を抑えることが容易になる。
このズームレンズは、第3レンズ群G3の焦点距離をf3、第5レンズ群G5の焦点距離をf5とした場合、下記条件式(2)を満足することが好ましい。条件式(2)の対応値が下限以下とならないようにすることによって、高倍率を実現しながら広角端でのバックフォーカスを確保することに有利となる。条件式(2)の対応値が上限以上とならないようにすることによって、像側主点位置を物体側に寄せることができるため、レンズ系全長の短縮に有利となる。さらに、下記条件式(2-1)を満足する構成とすれば、より良好な特性とすることができる。
-0.05<f3/f5<0.3 (2)
-0.03<f3/f5<0.2 (2-1)
開口絞りStは、第2レンズ群G2の最も像側の面から第3レンズ群G3の最も像側の面までの間に配置されていることが好ましい。このように第3レンズ群G3の近傍に配置することによって、第3レンズ群G3での主光線の高さを低くして、非点収差の発生を抑えることができる。上記範囲に開口絞りStを配置することによって、第2レンズ群G2の最も像側の面より物体側に開口絞りStを配置した場合に比べて、第3レンズ群G3の有効径を小さくすることができ、第3レンズ群G3での主光線の高さを低くすることができる。また、上記範囲に開口絞りStを配置することによって、第3レンズ群G3の最も像側の面より像側に開口絞りStを配置した場合に比べて第1レンズ群G1の有効径を小さくすることができる。最も物体側の第1レンズ群G1はレンズ径が大きくなりやすいため、第1レンズ群G1の小径化を図ることによってズームレンズの軽量化に大きな効果が得られる。図1に示す例では第2レンズ群G2と第3レンズ群G3の間に開口絞りStが配置されている。
開口絞りStが、第2レンズ群G2の最も像側の面から第3レンズ群G3の最も像側の面までの間に配置されている場合、第3レンズ群G3の最も像側のレンズを移動させることによって像ぶれ補正を行うことが好ましい。すなわち、像ぶれ補正の際に光軸Zと交差する方向に移動するレンズ群(以下、防振レンズ群という)は第3レンズ群G3の最も像側のレンズからなることが好ましい。開口絞りStに近い第3レンズ群G3での主光線の光線高は比較的低くなりやすいため、第3レンズ群G3のレンズで防振レンズ群を構成すれば、像ぶれ補正の際の収差変動を抑えやすくなり、また、全変倍域で像ぶれ補正性能を良好に保つことに有利となる。さらに、防振レンズ群が第3レンズ群G3の最も像側のレンズからなるように構成すれば、像ぶれ補正のために防振レンズ群が移動する際に、防振レンズ群とその隣接するレンズとの干渉を避けるための間隔を確保することが容易となる。なお、以下では像ぶれ補正のことを防振ともいう。
図1に示す例のように第3レンズ群G3の最も像側のレンズが両凸レンズの場合は、物体側の面と像側の面とで屈折力を分担できるため、防振レンズ群が第3レンズ群G3の最も像側のレンズからなるように構成した場合は、像ぶれ補正の際の収差変動を抑えやすくなり、また、全変倍域で像ぶれ補正性能を良好に保つことに有利となる。図1のレンズL35の下に記入された鉛直方向の両矢印は、レンズL35が防振レンズ群であることを示している。
防振レンズ群が第3レンズ群G3の最も像側のレンズからなる構成において、無限遠物体に合焦した状態における広角端での第4レンズ群G4の横倍率をβ4w、無限遠物体に合焦した状態における望遠端での第4レンズ群G4の横倍率をβ4tとした場合、下記条件式(1)を満足することが好ましい。一般に、本開示のような屈折力配置の5群構成のズームレンズでは少なくとも第2レンズ群G2および第3レンズ群G3が変倍作用を担うことになるが、条件式(1)の対応値が下限以下とならないようにすることによって、第4レンズ群G4も有意な量の変倍作用を分担することができる。よって、変倍作用をより多くのレンズ群に分担させやすくなるので、変倍の際の諸収差の変動を抑制することが容易となり、その結果、高倍率化に有利となる。条件式(1)の対応値が上限以上とならないようにすることによって、広角端での防振レンズ群の移動量あたりの像面Simでの像の移動量と、望遠端での防振レンズ群の移動量あたりの像面Simでの像の移動量との比が大きくなり過ぎるのを抑制でき、防振の制御が困難になるのを防ぐことができる。さらに、下記条件式(1-1)を満足する構成とすれば、より良好な特性とすることができる。
1.45<β4t/β4w<2 (1)
1.5<β4t/β4w<1.9 (1-1)
防振レンズ群が第3レンズ群G3の最も像側のレンズからなる構成において、無限遠物体に合焦した状態における広角端での第3レンズ群G3の最も像側のレンズの横倍率をβisw、無限遠物体に合焦した状態における広角端での第3レンズ群G3より像側の全てのレンズ群の合成横倍率をβrwとした場合、下記条件式(5)を満足することが好ましい。条件式(5)の対応値が下限以下とならないようにすることによって、広角側での像ぶれ補正の際の防振レンズ群の移動量を小さくすることができる。条件式(5)の対応値が上限以上とならないようにすることによって、広角側での防振の敏感度が高くなり過ぎるのを抑えることができる。さらに、下記条件式(5-1)を満足する構成とすれば、より良好な特性とすることができる。
1.8<(1-βisw)×βrw<2.5 (5)
1.9<(1-βisw)×βrw<2.2 (5-1)
防振レンズ群が第3レンズ群G3の最も像側のレンズからなる構成において、無限遠物体に合焦した状態における望遠端での第3レンズ群G3の最も像側のレンズの横倍率をβist、無限遠物体に合焦した状態における望遠端での第3レンズ群G3より像側の全てのレンズ群の合成横倍率をβrtとした場合、下記条件式(6)を満足することが好ましい。条件式(6)の対応値が下限以下とならないようにすることによって、望遠側での像ぶれ補正の際の防振レンズ群の移動量を小さくすることができる。条件式(6)の対応値が上限以上とならないようにすることによって、望遠側での防振の敏感度が高くなり過ぎるのを抑えることができる。さらに、下記条件式(6-1)を満足する構成とすれば、より良好な特性とすることができる。
3.8<(1-βist)×βrt<5 (6)
4<(1-βist)×βrt<4.5 (6-1)
防振レンズ群が第3レンズ群G3の最も像側のレンズからなる構成において、無限遠物体に合焦した状態における広角端での第3レンズ群G3の最も像側のレンズの横倍率をβisw、無限遠物体に合焦した状態における広角端での第3レンズ群G3より像側の全てのレンズ群の合成横倍率をβrw、無限遠物体に合焦した状態における望遠端での第3レンズ群G3の最も像側のレンズの横倍率をβist、無限遠物体に合焦した状態における望遠端での第3レンズ群G3より像側の全てのレンズ群の合成横倍率をβrtとした場合、下記条件式(7)を満足することが好ましい。条件式(7)の対応値が下限以下とならないようにすることによって、広角側での防振角あたりの防振レンズ群の移動量と望遠側での防振角あたりの防振レンズ群の移動量とを近づけることができるため、防振の制御が容易になる。ここで、「防振角」とは、防振レンズ群を移動させることによって補正することができる像ぶれの補正角である。条件式(7)の対応値が上限以上とならないようにすることによって、広角端での防振レンズ群の移動量あたりの像面Simでの像の移動量と、望遠端での防振レンズ群の移動量あたりの像面Simでの像の移動量との比が大きくなり過ぎるのを抑制でき、防振の制御が困難になるのを防ぐことができる。さらに、下記条件式(7-1)を満足する構成とすれば、より良好な特性とすることができる。
1.5<{(1-βist)×βrt}/{(1-βisw)×βrw}<2.4 (7)
1.7<{(1-βist)×βrt}/{(1-βisw)×βrw}<2.2 (7-1)
無限遠物体に合焦した状態における広角端での第2レンズ群G2の横倍率をβ2w、無限遠物体に合焦した状態における望遠端での第2レンズ群G2の横倍率をβ2tとした場合、下記条件式(8)を満足することが好ましい。条件式(8)の対応値が下限以下とならないようにすることによって、高倍率化に有利となる。条件式(8)の対応値が上限以上とならないようにすることによって、変倍の際の諸収差の変動、特に歪曲収差の変動を抑えることに有利となる。さらに、下記条件式(8-1)を満足する構成とすれば、より良好な特性とすることができる。
3.5<β2t/β2w<5 (8)
3.7<β2t/β2w<4.5 (8-1)
無限遠物体に合焦した状態における広角端での第3レンズ群G3の横倍率をβ3w、無限遠物体に合焦した状態における望遠端での第3レンズ群G3の横倍率をβ3tとした場合、下記条件式(9)を満足することが好ましい。条件式(9)の対応値が下限以下とならないようにすることによって、高倍率化に有利となる。条件式(9)の対応値が上限以上とならないようにすることによって、変倍の際の第3レンズ群G3の移動量を抑制することに有利となる。さらに、下記条件式(9-1)を満足する構成とすれば、より良好な特性とすることができる。
1.4<β3t/β3w<2 (9)
1.5<β3t/β3w<1.8 (9-1)
無限遠物体に合焦した状態における広角端での第2レンズ群G2の横倍率をβ2w、無限遠物体に合焦した状態における望遠端での第2レンズ群G2の横倍率をβ2t、無限遠物体に合焦した状態における広角端での第3レンズ群G3の横倍率をβ3w、無限遠物体に合焦した状態における望遠端での第3レンズ群G3の横倍率をβ3tとした場合、下記条件式(10)を満足することが好ましい。条件式(10)の対応値が下限以下とならないようにすることによって、望遠端でのレンズ系全長の長大化の抑制に有利となる。条件式(10)の対応値が上限以上とならないようにすることによって、変倍の際の諸収差の変動、特に歪曲収差の変動を抑えることに有利となる。さらに、下記条件式(10-1)を満足する構成とすれば、より良好な特性とすることができる。
2<(β2t/β2w)/(β3t/β3w)<3 (10)
1.2<(β2t/β2w)/(β3t/β3w)<2.8 (10-1)
本開示のズームレンズは、第4レンズ群G4を移動させることによって合焦を行うことが好ましい。すなわち、合焦の際に、光軸Zに沿って移動するレンズ群(以下、合焦レンズ群という)は第4レンズ群G4であるように構成することが好ましい。第4レンズ群G4の物体側に隣接して配置されている第3レンズ群G3は正の屈折力を有するため、第3レンズ群G3から第4レンズ群G4へ入射する光線の高さは比較的低くなっている。そこで、第4レンズ群G4を合焦レンズ群にすれば、合焦レンズ群の有効径を小さくできるので、合焦レンズ群を軽量化することができる。図1に示す例では、無限遠物体から近距離物体への合焦の際に第4レンズ群G4のみが像側へ移動するように構成されている。この構成によれば、合焦レンズ群の軽量化に加え、合焦の際の画角変動を少なくすることができるという効果も得られる。図1の第4レンズ群G4の下に記入された水平方向の右向きの矢印は、第4レンズ群G4が合焦レンズ群であり、無限遠物体から近距離物体への合焦の際に像側へ移動することを示している。
合焦レンズ群が第4レンズ群G4からなる構成において、無限遠物体に合焦した状態における広角端での第4レンズ群G4の横倍率をβ4w、無限遠物体に合焦した状態における広角端での第5レンズ群G5の横倍率をβ5wとした場合、下記条件式(3)を満足することが好ましい。条件式(3)の対応値が下限以下とならないようにすることによって、広角側での合焦レンズ群の移動量あたりの像位置の移動量が大きくなり過ぎるのを抑え、合焦精度を高めることができる。条件式(3)の対応値が上限以上とならないようにすることによって、広角側での合焦の際の合焦レンズ群の移動量を抑制することができる。さらに、下記条件式(3-1)を満足する構成とすれば、より良好な特性とすることができる。
-3<(1-β4w)×β5w<-2 (3)
-2.8<(1-β4w)×β5w<-2.4 (3-1)
合焦レンズ群が第4レンズ群G4からなる構成において、無限遠物体に合焦した状態における望遠端での第4レンズ群G4の横倍率をβ4t、無限遠物体に合焦した状態における望遠端での第5レンズ群G5の横倍率をβ5tとした場合、下記条件式(4)を満足することが好ましい。条件式(4)の対応値が下限以下とならないようにすることによって、望遠側での合焦レンズ群の移動量あたりの像位置の移動量が大きくなり過ぎるのを抑え、合焦精度を高めることができる。条件式(4)の対応値が上限以上とならないようにすることによって、望遠側での合焦の際の合焦レンズ群の移動量を抑制することができる。さらに、下記条件式(4-1)を満足する構成とすれば、より良好な特性とすることができる。
-10<(1-β4t)×β5t<-7 (4)
-8.5<(1-β4t)×β5t<-7.3 (4-1)
合焦レンズ群が第4レンズ群G4からなる構成において、無限遠物体に合焦した状態における広角端での第3レンズ群G3の横倍率をβ3w、無限遠物体に合焦した状態における望遠端での第3レンズ群G3の横倍率をβ3t、無限遠物体に合焦した状態における広角端での第4レンズ群G4の横倍率をβ4w、無限遠物体に合焦した状態における望遠端での第4レンズ群G4の横倍率をβ4tとした場合、下記条件式(11)を満足することが好ましい。条件式(11)の対応値が下限以下とならないようにすることによって、合焦レンズ群の移動量あたりの像位置の移動量が大きくなり過ぎるのを抑え、合焦精度を高めることができる。また、レンズ系全長の長大化の抑制に有利となる。条件式(11)の対応値が上限以上とならないようにすることによって、合焦の際の合焦レンズ群の移動量を抑制することができる。さらに、下記条件式(11-1)を満足する構成とすれば、より良好な特性とすることができる。
0.8<(β3t/β3w)/(β4t/β4w)<1.2 (11)
0.9<(β3t/β3w)/(β4t/β4w)<1.1 (11-1)
合焦レンズ群が第4レンズ群G4からなる構成において、無限遠物体に合焦した状態における広角端での第4レンズ群G4の横倍率をβ4w、無限遠物体に合焦した状態における望遠端での第4レンズ群G4の横倍率をβ4t、無限遠物体に合焦した状態における広角端での第5レンズ群G5の横倍率をβ5w、無限遠物体に合焦した状態における望遠端での第5レンズ群G5の横倍率をβ5tとした場合、下記条件式(12)を満足することが好ましい。条件式(12)の対応値が下限以下とならないようにすることによって、物体距離が変動して合焦を行う場合に、広角側での物体距離の変動量あたりの合焦レンズ群の移動量と、望遠端での物体距離の変動量あたりの合焦レンズ群の移動量との比が大きくなるのを抑制でき、望遠側での合焦の際の合焦レンズ群の移動量を抑制することができる。条件式(12)の対応値が上限以上とならないようにすることによって、広角側での合焦レンズ群の移動量あたりの像位置の移動量と、望遠端での合焦レンズ群の移動量あたりの像位置の移動量との比が大きくなるのを抑制でき、望遠側での合焦の敏感度が高くなり過ぎるのを抑制できるので、合焦精度を高めることができる。さらに、下記条件式(12-1)を満足する構成とすれば、より良好な特性とすることができる。
2.5<{(1-β4t)×β5t}/{(1-β4w)×β5w}<3.5 (12)
2.7<{(1-β4t)×β5t}/{(1-β4w)×β5w}<3.3 (12-1)
合焦レンズ群は、1枚の正レンズと1枚の負レンズとが物体側から順に接合されて構成された接合レンズからなることが好ましい。このようにした場合は、合焦の際の球面収差の変動および色収差の変動を抑えることができる。
上記事情から第4レンズ群G4は1枚の正レンズと1枚の負レンズとからなるように構成することが好ましい。第4レンズ群G4が1枚の正レンズと1枚の負レンズとからなる構成において、第4レンズ群G4の正レンズのd線に対する屈折率をN4p、第4レンズ群G4の負レンズのd線に対する屈折率をN4nとした場合、下記条件式(17)を満足することが好ましい。条件式(17)の対応値が下限以下とならないようにすることによって、合焦の際の球面収差の変動を抑えることに有利となる。条件式(17)の対応値が上限以上とならないようにすることによって、合焦の際の非点収差の変動を抑えることに有利となる。さらに、下記条件式(17-1)を満足する構成とすれば、より良好な特性とすることができる。
0.01<N4p-N4n<0.4 (17)
0.05<N4p-N4n<0.35 (17-1)
第4レンズ群G4が1枚の正レンズと1枚の負レンズとからなる構成において、第4レンズ群G4の負レンズのd線基準のアッベ数をν4n、第4レンズ群G4の正レンズのd線基準のアッベ数をν4pとした場合、下記条件式(18)を満足することが好ましい。条件式(18)を満足することによって、合焦の際の色収差の変動を抑えることが容易になる。さらに、下記条件式(18-1)を満足する構成とすれば、より良好な特性とすることができる。
20<ν4n-ν4p<40 (18)
23.5<ν4n-ν4p<38 (18-1)
第1レンズ群G1の構成については、第1レンズ群G1の全ての正レンズのd線に対する屈折率の平均値をN1pとした場合、下記条件式(13)を満足することが好ましい。条件式(13)の対応値が下限以下とならないようにすることによって、変倍の際の歪曲収差の変動を抑えることに有利となる。条件式(13)の対応値が上限以上とならないようにすることによって、変倍の際の1次色収差の変動を抑えることに有利となる。さらに、下記条件式(13-1)を満足する構成とすれば、より良好な特性とすることができる。
1.48<N1p<1.63 (13)
1.48<N1p<1.62 (13-1)
また、第1レンズ群G1の全ての正レンズのd線基準のアッベ数の平均値をν1pとした場合、下記条件式(14)を満足することが好ましい。条件式(14)の対応値が下限以下とならないようにすることによって、変倍の際の1次色収差の変動を抑えることに有利となる。条件式(14)の対応値が上限以上とならないようにすることによって、第1レンズ群G1の正レンズの屈折率が低くなり過ぎるのを防ぎ、変倍の際の球面収差の変動を抑えることに有利となる。さらに、下記条件式(14-1)を満足する構成とすれば、より良好な特性とすることができる。
65<ν1p<95 (14)
67<ν1p<90 (14-1)
第1レンズ群G1の全ての負レンズのg線とF線間の部分分散比の平均値をθ1n、第1レンズ群G1の全ての正レンズのg線とF線間の部分分散比の平均値をθ1pとした場合、下記条件式(15)を満足することが好ましい。条件式(15)の対応値が下限以下とならないようにすることによって、変倍の際の1次色収差の変動を抑えることに有利となる。条件式(15)の対応値が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2次色収差の発生を抑えることに有利となる。さらに、下記条件式(15-1)を満足する構成とすれば、より良好な特性とすることができる。
-0.05<θ1n-θ1p<0.08 (15)
0<θ1n-θ1p<0.075 (15-1)
第1レンズ群G1および第2レンズ群G2の全ての負レンズのg線とF線間の部分分散比の平均値をθ12n、第1レンズ群G1および第2レンズ群G2の全ての正レンズのg線とF線間の部分分散比の平均値をθ12pとした場合、下記条件式(16)を満足することが好ましい。条件式(16)を満足することによって、変倍の際の2次色収差の変動を抑えることに有利となる。さらに、下記条件式(16-1)を満足する構成とすれば、より良好な特性とすることができる。
0<θ12n-θ12p<0.02 (16)
0<θ12n-θ12p<0.015 (16-1)
第5レンズ群G5の負メニスカスレンズのd線に対する屈折率をN5n、第5レンズ群G5の正レンズのd線に対する屈折率をN5pとした場合、下記条件式(19)を満足することが好ましい。条件式(19)の対応値が下限以下とならないようにすることによって、非点収差の発生を抑えることに有利となる。条件式(19)の対応値が上限以上とならないようにすることによって、正レンズの曲率半径の絶対値が小さくなるのを防ぎ、歪曲収差の発生を抑えることに有利となる。さらに、下記条件式(19-1)を満足する構成とすれば、より良好な特性とすることができる。
0<N5n-N5p<0.5 (19)
0<N5n-N5p<0.45 (19-1)
第5レンズ群G5の正レンズのd線基準のアッベ数をν5p、第5レンズ群G5の負メニスカスレンズのd線基準のアッベ数をν5nとした場合、下記条件式(20)を満足することが好ましい。条件式(20)を満足することによって、広角側での倍率色収差を抑えることに有利となる。さらに、下記条件式(20-1)を満足する構成とすれば、より良好な特性とすることができる。
15<ν5p-ν5n<35 (20)
17<ν5p-ν5n<30 (20-1)
無限遠物体に合焦した状態における広角端でのズームレンズの焦点距離をfw、第1レンズ群G1の焦点距離をf1とした場合、下記条件式(21)を満足することが好ましい。条件式(21)の対応値が下限以下とならないようにすることによって、第1レンズ群G1の屈折力が弱くなり過ぎないため、変倍の際の第1レンズ群G1の移動量を抑制することができ、これによってレンズ系全長の短縮に有利となる。条件式(21)の対応値が上限以上とならないようにすることによって、第1レンズ群G1の屈折力が強くなり過ぎないため、広角端から望遠端への変倍の際に第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との間隔をより広くすることができる。このため、第1レンズ群G1が形成する像点の位置、すなわち、第2レンズ群G2にとっての物点の位置の変倍の際の変化量を大きくできるため、高倍率化に有利となる。さらに、下記条件式(21-1)を満足する構成とすれば、より良好な特性とすることができる。
0.05<fw/f1<0.2 (21)
0.15<fw/f1<0.19 (21-1)
無限遠物体に合焦した状態における広角端でのズームレンズの焦点距離をfw、第2レンズ群G2の焦点距離をf2とした場合、下記条件式(22)を満足することが好ましい。条件式(22)の対応値が下限以下とならないようにすることによって、変倍の際の諸収差の変動、特に歪曲収差の変動を抑えることに有利となる。条件式(22)の対応値が上限以上とならないようにすることによって、高倍率化に有利となる。さらに、下記条件式(22-1)を満足する構成とすれば、より良好な特性とすることができる。
-2<fw/f2<-0.8 (22)
-1.6<fw/f2<-1 (22-1)
無限遠物体に合焦した状態における広角端でのズームレンズの焦点距離をfw、第3レンズ群G3の焦点距離をf3とした場合、下記条件式(23)を満足することが好ましい。条件式(23)の対応値が下限以下とならないようにすることによって、高倍率化に有利となる。条件式(23)の対応値が上限以上とならないようにすることによって、変倍の際の諸収差の変動、特に球面収差の変動を抑えることに有利となる。さらに、下記条件式(23-1)を満足する構成とすれば、より良好な特性とすることができる。
0.7<fw/f3<1.2 (23)
0.8<fw/f3<1 (23-1)
合焦レンズ群が第4レンズ群G4からなる構成において、無限遠物体に合焦した状態における広角端でのズームレンズの焦点距離をfw、第4レンズ群G4の焦点距離をf4とした場合、下記条件式(24)を満足することが好ましい。条件式(24)の対応値が下限以下とならないようにすることによって、合焦の際の球面収差の変動および像面湾曲の変動を抑えることに有利となる。条件式(24)の対応値が上限以上とならないようにすることによって、高倍率化、および合焦の際の第4レンズ群G4の移動量の短縮に有利となる。さらに、下記条件式(24-1)を満足する構成とすれば、より良好な特性とすることができる。
-0.8<fw/f4<-0.4 (24)
-0.7<fw/f4<-0.5 (24-1)
無限遠物体に合焦した状態における広角端でのズームレンズの焦点距離をfw、第5レンズ群G5の焦点距離をf5とした場合、下記条件式(25)を満足することが好ましい。条件式(25)の対応値が下限以下とならないようにすることによって、広角端での軸外光束の主光線の像面Simへの入射角を小さくすることに有利となる。条件式(24)の対応値が上限以上とならないようにすることによって、レンズ系全長の短縮に有利となる。さらに、下記条件式(25-1)を満足する構成とすれば、より良好な特性とすることができる。
-0.1<fw/f5<0.15 (25)
-0.05<fw/f5<0.1 (25-1)
各レンズ群の具体的な構成としては例えば、以下のように構成することができる。第1レンズ群G1は、物体側から像側へ順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと物体側に凸面を向けた正レンズとが物体側から順に接合された接合レンズと、物体側に凸面を向けた正レンズとからなるように構成することができる。
第2レンズ群G2は、物体側から像側へ順に、像側に凹面を向けた負メニスカスレンズと、両凹レンズと両凸レンズとが物体側から順に接合された接合レンズと、物体側に凹面を向けた負レンズとからなるように構成することができる。
第3レンズ群G3は、物体側から像側へ順に、2枚の両凸レンズと、両凹レンズと正レンズとが物体側から順に接合された接合レンズと、両凸レンズとからなるように構成することができる。
第4レンズ群G4は、像側に凸面を向けた正レンズと両凹レンズとが物体側から順に接合された接合レンズからなるように構成することができる。
第5レンズ群G5は、正の屈折力を有するレンズ群であってもよく、負の屈折力を有するレンズ群であってもよい。
図1に示す例は一例であり、各レンズ群を構成するレンズの枚数は、図1に示す例と異なるものとすることも可能である。また、図1には変倍の際に全てのレンズ群が移動する例を示したが、広角端から望遠端への変倍の際に、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との間隔が増大し、その他のレンズ群は隣り合うレンズ群との間隔が変化すれば、第1レンズ群G1から第5レンズ群G5までのうち、少なくとも1つのレンズ群が変倍の際に像面Simに対して固定されているように構成することもできる。
条件式に関する構成も含め上述した好ましい構成および可能な構成は、任意の組合せが可能であり、要求される仕様に応じて適宜選択的に採用されることが好ましい。本開示によれば、高倍率を有しながら、変倍の際の諸収差の変動が抑制され、小型化が図られて、良好な光学性能を有するズームレンズを実現可能である。
次に、本開示のズームレンズの実施例について説明する。
[実施例1]
実施例1のズームレンズの構成の断面図と移動軌跡は図1に示しており、その図示方法と構成は上述したとおりであるので、ここでは重複説明を一部省略する。実施例1のズームレンズは、物体側から像側へ順に、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、開口絞りStと、正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とからなる。変倍の際に、隣り合うレンズ群との全ての間隔を変化させて全てのレンズ群が光軸Zに沿って移動する。開口絞りStと第3レンズ群G3と第5レンズ群G5とは変倍の際に一体的に移動する。第1レンズ群G1は、物体側から像側へ順に、レンズL11~L13の3枚のレンズからなる。第2レンズ群G2は、物体側から像側へ順に、レンズL21~L24の4枚のレンズからなる。第3レンズ群G3は、物体側から像側へ順に、レンズL31~L35の5枚のレンズからなる。第4レンズ群G4は、物体側から像側へ順に、レンズL41~L42の2枚のレンズからなる。第5レンズ群G5は、物体側から像側へ順に、レンズL51~L52の2枚のレンズからなる。合焦レンズ群は第4レンズ群G4からなる。防振レンズ群はレンズL35からなる。以上が実施例1のズームレンズの概要である。
実施例1のズームレンズについて、基本レンズデータを表1に、諸元と可変面間隔を表2に、非球面係数を表3に示す。表1において、Snの欄には最も物体側の面を第1面とし像側に向かうに従い1つずつ番号を増加させた場合の面番号を示し、Rの欄には各面の曲率半径を示し、Dの欄には各面とその像側に隣接する面との光軸上の面間隔を示し、Ndの欄には各構成要素のd線に対する屈折率を示し、νdの欄には各構成要素のd線基準のアッベ数を示し、θgFの欄には各構成要素のg線とF線間の部分分散比を示す。材料の欄には、各レンズの材料名、ピリオド、その材料の製造会社名を左からこの順に示す。製造会社名は概略的に示している。例えば、「OHARA」は株式会社オハラのことである。
表1では、物体側に凸面を向けた形状の面の曲率半径の符号を正、像側に凸面を向けた形状の面の曲率半径の符号を負としている。表1には開口絞りStおよび光学部材PPも示している。表1には、開口絞りStに相当する面の面番号の欄には面番号と(St)という語句を記載している。表1のDの最下欄の値は表中の最も像側の面と像面Simとの間隔である。表1では、変倍の際の可変面間隔についてはDD[ ]という記号を用い、[ ]の中にこの間隔の物体側の面番号を付してDの欄に記入している。
表2に、ズームの倍率Zr、焦点距離f、FナンバーFNo.、最大全画角2ω、および変倍の際の可変面間隔の値を示す。2ωの欄の(°)は単位が度であることを意味する。表2では、広角端状態、中間焦点距離状態、および望遠端状態の各値をそれぞれWIDE、MIDDLE、およびTELEと表記した欄に示している。表1および表2に示す値は、無限遠物体に合焦した状態においてd線を基準とした場合の値である。
表1では、非球面の面番号には*印を付しており、非球面の曲率半径の欄には近軸の曲率半径の数値を記載している。表3において、Snの欄には非球面の面番号を示し、KAおよびAm(m=3、4、5、6、7、8、9、10)の欄には各非球面についての非球面係数の数値を示す。表3の非球面係数の数値の「E±n」(n:整数)は「×10±n」を意味する。KAおよびAmは下式で表される非球面式における非球面係数である。
Zd=C×h/{1+(1-KA×C×h1/2}+ΣAm×h
ただし、
Zd:非球面深さ(高さhの非球面上の点から、非球面頂点が接する光軸に垂直な平面に
下ろした垂線の長さ)
h:高さ(光軸からレンズ面までの距離)
C:近軸曲率半径の逆数
KA、Am:非球面係数
であり、非球面式のΣはmに関する総和を意味する。
各表のデータにおいて、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。また、以下に示す各表では所定の桁でまるめた数値を記載している。
Figure 0007113795000001
Figure 0007113795000002
Figure 0007113795000003
図3に、実施例1のズームレンズの無限遠物体に合焦した状態の各収差図を示す。図3では左から順に、球面収差、非点収差、歪曲収差、および倍率色収差を示す。図3では「WIDE」と付した上段に広角端状態の収差を示し、「MIDDLE」と付した中段に中間焦点距離状態の収差を示し、「TELE」と付した下段に望遠端状態の収差を示す。球面収差図では、d線、C線、F線、およびg線における収差をそれぞれ実線、長破線、短破線、および一点鎖線で示す。非点収差図では、サジタル方向のd線における収差を実線で示し、タンジェンシャル方向のd線における収差を短破線で示す。歪曲収差図ではd線における収差を実線で示す。倍率色収差図では、C線、F線、およびg線における収差をそれぞれ長破線、短破線、および一点鎖線で示す。球面収差図のFNo.はFナンバーを意味し、その他の収差図のωは半画角を意味する。
上記の実施例1に関する各データの記号、意味、記載方法、および図示方法は、特に断りが無い限り以下の実施例においても同様であるので、以下では重複説明を省略する。
[実施例2]
実施例2のズームレンズの構成の断面図と移動軌跡を図4に示す。実施例2のズームレンズは、実施例1のズームレンズの概要と同様の構成を有する。実施例2のズームレンズについて、基本レンズデータを表4に、諸元と可変面間隔を表5に、非球面係数を表6に、各収差図を図5に示す。
Figure 0007113795000004
Figure 0007113795000005
Figure 0007113795000006
[実施例3]
実施例3のズームレンズの構成の断面図と移動軌跡を図6に示す。実施例3のズームレンズは、実施例1のズームレンズの概要と同様の構成を有する。実施例3のズームレンズについて、基本レンズデータを表7に、諸元と可変面間隔を表8に、非球面係数を表9に、各収差図を図7に示す。
Figure 0007113795000007
Figure 0007113795000008
Figure 0007113795000009
[実施例4]
実施例4のズームレンズの構成の断面図と移動軌跡を図8に示す。実施例4のズームレンズは、実施例1のズームレンズの概要と同様の構成を有する。実施例4のズームレンズについて、基本レンズデータを表10に、諸元と可変面間隔を表11に、非球面係数を表12に、各収差図を図9に示す。
Figure 0007113795000010
Figure 0007113795000011
Figure 0007113795000012
[実施例5]
実施例5のズームレンズの構成の断面図と移動軌跡を図10に示す。実施例5のズームレンズは、実施例1のズームレンズの概要と同様の構成を有する。実施例5のズームレンズについて、基本レンズデータを表13に、諸元と可変面間隔を表14に、非球面係数を表15に、各収差図を図11に示す。
Figure 0007113795000013
Figure 0007113795000014
Figure 0007113795000015
[実施例6]
実施例6のズームレンズの構成の断面図と移動軌跡を図12に示す。実施例6のズームレンズは、実施例1のズームレンズの概要と同様の構成を有する。実施例6のズームレンズについて、基本レンズデータを表16に、諸元と可変面間隔を表17に、非球面係数を表18に、各収差図を図13に示す。
Figure 0007113795000016
Figure 0007113795000017
Figure 0007113795000018
[実施例7]
実施例7のズームレンズの構成の断面図と移動軌跡を図14に示す。実施例7のズームレンズは、実施例1のズームレンズの概要と同様の構成を有する。実施例7のズームレンズについて、基本レンズデータを表19に、諸元と可変面間隔を表20に、非球面係数を表21に、各収差図を図15に示す。
Figure 0007113795000019
Figure 0007113795000020
Figure 0007113795000021
[実施例8]
実施例8のズームレンズの構成の断面図と移動軌跡を図16に示す。実施例8のズームレンズは、実施例1のズームレンズの概要と同様の構成を有する。実施例8のズームレンズについて、基本レンズデータを表22に、諸元と可変面間隔を表23に、非球面係数を表24に、各収差図を図17に示す。
Figure 0007113795000022
Figure 0007113795000023
Figure 0007113795000024
[実施例9]
実施例9のズームレンズの構成の断面図と移動軌跡を図18に示す。実施例9のズームレンズは、実施例1のズームレンズの概要と同様の構成を有する。実施例9のズームレンズについて、基本レンズデータを表25に、諸元と可変面間隔を表26に、非球面係数を表27に、各収差図を図19に示す。
Figure 0007113795000025
Figure 0007113795000026
Figure 0007113795000027
[実施例10]
実施例10のズームレンズの構成の断面図と移動軌跡を図20に示す。実施例10のズームレンズは、実施例1のズームレンズの概要と同様の構成を有する。実施例10のズームレンズについて、基本レンズデータを表28に、諸元と可変面間隔を表29に、非球面係数を表30に、各収差図を図21に示す。
Figure 0007113795000028
Figure 0007113795000029
Figure 0007113795000030
[実施例11]
実施例11のズームレンズの構成の断面図と移動軌跡を図22に示す。実施例11のズームレンズは、第5レンズ群G5が負の屈折力を有する点以外は実施例1のズームレンズの概要と同様の構成を有する。実施例11のズームレンズについて、基本レンズデータを表31に、諸元と可変面間隔を表32に、非球面係数を表33に、各収差図を図23に示す。
Figure 0007113795000031
Figure 0007113795000032
Figure 0007113795000033
[実施例12]
実施例12のズームレンズの構成の断面図と移動軌跡を図24に示す。実施例12のズームレンズは、第5レンズ群G5が負の屈折力を有する点以外は実施例1のズームレンズの概要と同様の構成を有する。実施例12のズームレンズについて、基本レンズデータを表34に、諸元と可変面間隔を表35に、非球面係数を表36に、各収差図を図25に示す。
Figure 0007113795000034
Figure 0007113795000035
Figure 0007113795000036
[実施例13]
実施例13のズームレンズの構成の断面図と移動軌跡を図26に示す。実施例13のズームレンズは、実施例1のズームレンズの概要と同様の構成を有する。実施例13のズームレンズについて、基本レンズデータを表37に、諸元と可変面間隔を表38に、非球面係数を表39に、各収差図を図27に示す。
Figure 0007113795000037
Figure 0007113795000038
Figure 0007113795000039
[実施例14]
実施例14のズームレンズの構成の断面図と移動軌跡を図28に示す。実施例14のズームレンズは、実施例1のズームレンズの概要と同様の構成を有する。実施例14のズームレンズについて、基本レンズデータを表40に、諸元と可変面間隔を表41に、非球面係数を表42に、各収差図を図29に示す。
Figure 0007113795000040
Figure 0007113795000041
Figure 0007113795000042
[実施例15]
実施例15のズームレンズの構成の断面図と移動軌跡を図30に示す。実施例15のズームレンズは、実施例1のズームレンズの概要と同様の構成を有する。実施例15のズームレンズについて、基本レンズデータを表43に、諸元と可変面間隔を表44に、非球面係数を表45に、各収差図を図31に示す。
Figure 0007113795000043
Figure 0007113795000044
Figure 0007113795000045
[実施例16]
実施例16のズームレンズの構成の断面図と移動軌跡を図32に示す。実施例16のズームレンズは、実施例1のズームレンズの概要と同様の構成を有する。実施例16のズームレンズについて、基本レンズデータを表46に、諸元と可変面間隔を表47に、非球面係数を表48に、各収差図を図33に示す。
Figure 0007113795000046
Figure 0007113795000047
Figure 0007113795000048
[実施例17]
実施例17のズームレンズの構成の断面図と移動軌跡を図34に示す。実施例17のズームレンズは、実施例1のズームレンズの概要と同様の構成を有する。実施例17のズームレンズについて、基本レンズデータを表49に、諸元と可変面間隔を表50に、非球面係数を表51に、各収差図を図35に示す。
Figure 0007113795000049
Figure 0007113795000050
Figure 0007113795000051
[実施例18]
実施例18のズームレンズの構成の断面図と移動軌跡を図36に示す。実施例18のズームレンズは、実施例1のズームレンズの概要と同様の構成を有する。実施例18のズームレンズについて、基本レンズデータを表52に、諸元と可変面間隔を表53に、非球面係数を表54に、各収差図を図37に示す。
Figure 0007113795000052
Figure 0007113795000053
Figure 0007113795000054
表55、表56、および表57に、実施例1~18のズームレンズのd線基準での条件式(1)~(25)の対応値を示す。実施例1~18はd線を基準波長としている。
Figure 0007113795000055
Figure 0007113795000056
Figure 0007113795000057
以上のデータからわかるように、実施例1~18のズームレンズは、小型に構成されながらも、ズームの倍率が「10倍以上」の高倍率を達成しており、諸収差が良好に補正され、かつ、変倍の際の諸収差の変動が抑制されており、高い光学性能を実現している。
次に、本開示の実施形態に係る撮像装置について説明する。図38および図39に本開示の一実施形態に係る撮像装置であるカメラ30の外観図を示す。図38はカメラ30を正面側から見た斜視図を示し、図39はカメラ30を背面側から見た斜視図を示す。カメラ30は、いわゆるミラーレスタイプのデジタルカメラであり、交換レンズ20を取り外し自在に装着可能である。交換レンズ20は、鏡筒内に収納された本開示の一実施形態に係るズームレンズ1を含んで構成されている。
カメラ30はカメラボディ31を備え、カメラボディ31の上面にはシャッターボタン32、および電源ボタン33が設けられている。また、カメラボディ31の背面には、操作部34、操作部35、および表示部36が設けられている。表示部36は、撮像された画像および撮像される前の画角内にある画像を表示する。
カメラボディ31の前面中央部には、撮影対象からの光が入射する撮影開口が設けられ、その撮影開口に対応する位置にマウント37が設けられ、マウント37を介して交換レンズ20がカメラボディ31に装着される。
カメラボディ31内には、交換レンズ20によって形成された被写体像に応じた撮像信号を出力するCCD(Charge Coupled Device)又はCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)等の撮像素子、その撮像素子から出力された撮像信号を処理して画像を生成する信号処理回路、およびその生成された画像を記録するための記録媒体等が設けられている。このカメラ30では、シャッターボタン32を押すことにより静止画又は動画の撮影が可能であり、この撮影で得られた画像データが上記記録媒体に記録される。
以上、実施形態および実施例を挙げて本開示の技術を説明したが、本開示の技術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、アッベ数、および非球面係数等は、上記各実施例で示した値に限定されず、他の値をとり得る。
また、本開示の実施形態に係る撮像装置についても、上記例に限定されず、例えば、ミラーレスタイプ以外のカメラ、フィルムカメラ、ビデオカメラ等、種々の態様とすることができる。
1 ズームレンズ
20 交換レンズ
30 カメラ
31 カメラボディ
32 シャッターボタン
33 電源ボタン
34、35 操作部
36 表示部
37 マウント
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
L11~L13、L21~L24、L31~L35、L41~L42、L51~L52 レンズ
ma、ta、wa 軸上光束
mb、tb、wb 最大画角の光束
PP 光学部材
Sim 像面
St 開口絞り
Z 光軸

Claims (18)

  1. 物体側から像側へ順に、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、負の屈折力を有する第4レンズ群と、第5レンズ群とからなる5つのレンズ群のみをレンズ群として備え、
    広角端から望遠端への変倍の際に、前記第1レンズ群と前記第2レンズ群との間隔が増大し、前記第2レンズ群と前記第3レンズ群との間隔が変化し、前記第3レンズ群と前記第4レンズ群との間隔が変化し、前記第4レンズ群と前記第5レンズ群との間隔が変化し、
    前記第3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2枚の正レンズを含み、
    前記第5レンズ群は、物体側から像側へ順に、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズと、物体側に凸面を向けた正レンズとからなり、
    像ぶれ補正の際に前記第3レンズ群の最も像側のレンズが光軸と交差する方向に移動し、
    無限遠物体に合焦した状態における広角端での前記第4レンズ群の横倍率をβ4w、
    無限遠物体に合焦した状態における望遠端での前記第4レンズ群の横倍率をβ4tとした場合、
    1.45<β4t/β4w<2 (1)
    で表される条件式(1)を満足するズームレンズ。
  2. 物体側から像側へ順に、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、負の屈折力を有する第4レンズ群と、第5レンズ群とからなる5つのレンズ群のみをレンズ群として備え、
    広角端から望遠端への変倍の際に、前記第1レンズ群と前記第2レンズ群との間隔が増大し、前記第2レンズ群と前記第3レンズ群との間隔が変化し、前記第3レンズ群と前記第4レンズ群との間隔が変化し、前記第4レンズ群と前記第5レンズ群との間隔が変化し、
    前記第3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2枚の正レンズを含み、
    前記第5レンズ群は、物体側から像側へ順に、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズと、物体側に凸面を向けた正レンズとからなり、
    無限遠物体に合焦した状態における広角端での前記第2レンズ群の横倍率をβ2w、
    無限遠物体に合焦した状態における望遠端での前記第2レンズ群の横倍率をβ2tとした場合、
    3.5<β2t/β2w<5 (8)
    で表される条件式(8)を満足するズームレンズ。
  3. 物体側から像側へ順に、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、負の屈折力を有する第4レンズ群と、第5レンズ群とからなる5つのレンズ群のみをレンズ群として備え、
    広角端から望遠端への変倍の際に、前記第1レンズ群と前記第2レンズ群との間隔が増大し、前記第2レンズ群と前記第3レンズ群との間隔が変化し、前記第3レンズ群と前記第4レンズ群との間隔が変化し、前記第4レンズ群と前記第5レンズ群との間隔が変化し、
    前記第3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2枚の正レンズを含み、
    前記第5レンズ群は、物体側から像側へ順に、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズと、物体側に凸面を向けた正レンズとからなり、
    無限遠物体に合焦した状態における広角端での前記第3レンズ群の横倍率をβ3w、
    無限遠物体に合焦した状態における望遠端での前記第3レンズ群の横倍率をβ3tとした場合、
    1.4<β3t/β3w<2 (9)
    で表される条件式(9)を満足するズームレンズ。
  4. 物体側から像側へ順に、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、負の屈折力を有する第4レンズ群と、第5レンズ群とからなる5つのレンズ群のみをレンズ群として備え、
    広角端から望遠端への変倍の際に、前記第1レンズ群と前記第2レンズ群との間隔が増大し、前記第2レンズ群と前記第3レンズ群との間隔が変化し、前記第3レンズ群と前記第4レンズ群との間隔が変化し、前記第4レンズ群と前記第5レンズ群との間隔が変化し、
    前記第3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2枚の正レンズを含み、
    前記第5レンズ群は、物体側から像側へ順に、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズと、物体側に凸面を向けた正レンズとからなり、
    合焦の際に前記第4レンズ群が光軸に沿って移動し、
    無限遠物体に合焦した状態における広角端での前記第4レンズ群の横倍率をβ4w、
    無限遠物体に合焦した状態における望遠端での前記第4レンズ群の横倍率をβ4t、
    無限遠物体に合焦した状態における広角端での前記第5レンズ群の横倍率をβ5w、
    無限遠物体に合焦した状態における望遠端での前記第5レンズ群の横倍率をβ5tとした場合、
    2.5<{(1-β4t )×β5t }/{(1-β4w )×β5w }<3.5 (12)
    で表される条件式(12)を満足するズームレンズ。
  5. 合焦の際に前記第4レンズ群が光軸に沿って移動する請求項1から3のいずれか1項に記載のズームレンズ。
  6. 望遠端での前記第1レンズ群は、広角端での前記第1レンズ群よりも物体側に位置している請求項1から5のいずれか1項に記載のズームレンズ。
  7. 前記第2レンズ群の最も像側の面から前記第3レンズ群の最も像側の面までの間に絞りが配置されている請求項1からのいずれか1項に記載のズームレンズ。
  8. 前記第3レンズ群の最も像側のレンズは両凸レンズであり、
    像ぶれ補正の際に前記第3レンズ群の最も像側の前記両凸レンズが光軸と交差する方向に移動する請求項に記載のズームレンズ。
  9. 広角端から望遠端への変倍の際に、前記第3レンズ群と前記第5レンズ群とは一体的に移動する請求項1からのいずれか1項に記載のズームレンズ。
  10. 前記第3レンズ群の焦点距離をf3、
    前記第5レンズ群の焦点距離をf5とした場合、
    -0.05<f3/f5<0.3 (2)
    で表される条件式(2)を満足する請求項1からのいずれか1項に記載のズームレンズ。
  11. 合焦の際に前記第4レンズ群が光軸に沿って移動し、
    無限遠物体に合焦した状態における広角端での前記第4レンズ群の横倍率をβ4w、
    無限遠物体に合焦した状態における広角端での前記第5レンズ群の横倍率をβ5wとした場合、
    -3<(1-β4w)×β5w<-2 (3)
    で表される条件式(3)を満足する請求項1から10のいずれか1項に記載のズームレンズ。
  12. 合焦の際に前記第4レンズ群が光軸に沿って移動し、
    無限遠物体に合焦した状態における望遠端での前記第4レンズ群の横倍率をβ4t、
    無限遠物体に合焦した状態における望遠端での前記第5レンズ群の横倍率をβ5tとした場合、
    -10<(1-β4t)×β5t<-7 (4)
    で表される条件式(4)を満足する請求項1から11のいずれか1項に記載のズームレンズ。
  13. 像ぶれ補正の際に前記第3レンズ群の最も像側のレンズが光軸と交差する方向に移動し、
    無限遠物体に合焦した状態における広角端での前記第3レンズ群の最も像側のレンズの横倍率をβisw、
    無限遠物体に合焦した状態における広角端での前記第3レンズ群より像側の全てのレンズ群の合成横倍率をβrwとした場合、
    1.8<(1-βisw)×βrw<2.5 (5)
    で表される条件式(5)を満足する請求項1から12のいずれか1項に記載のズームレンズ。
  14. 像ぶれ補正の際に前記第3レンズ群の最も像側のレンズが光軸と交差する方向に移動し、
    無限遠物体に合焦した状態における望遠端での前記第3レンズ群の最も像側のレンズの横倍率をβist、
    無限遠物体に合焦した状態における望遠端での前記第3レンズ群より像側の全てのレンズ群の合成横倍率をβrtとした場合、
    3.8<(1-βist)×βrt<5 (6)
    で表される条件式(6)を満足する請求項1から13のいずれか1項に記載のズームレンズ。
  15. 像ぶれ補正の際に前記第3レンズ群の最も像側のレンズが光軸と交差する方向に移動し、
    無限遠物体に合焦した状態における広角端での前記第3レンズ群の最も像側のレンズの横倍率をβisw、
    無限遠物体に合焦した状態における広角端での前記第3レンズ群より像側の全てのレンズ群の合成横倍率をβrw、
    無限遠物体に合焦した状態における望遠端での前記第3レンズ群の最も像側のレンズの横倍率をβist、
    無限遠物体に合焦した状態における望遠端での前記第3レンズ群より像側の全てのレンズ群の合成横倍率をβrtとした場合、
    1.5<{(1-βist)×βrt}/{(1-βisw)×βrw}<2.4 (7)
    で表される条件式(7)を満足する請求項1から14のいずれか1項に記載のズームレンズ。
  16. 無限遠物体に合焦した状態における広角端での前記第2レンズ群の横倍率をβ2w、
    無限遠物体に合焦した状態における望遠端での前記第2レンズ群の横倍率をβ2t、
    無限遠物体に合焦した状態における広角端での前記第3レンズ群の横倍率をβ3w、
    無限遠物体に合焦した状態における望遠端での前記第3レンズ群の横倍率をβ3tとした場合、
    2<(β2t/β2w)/(β3t/β3w)<3 (10)
    で表される条件式(10)を満足する請求項1から15のいずれか1項に記載のズームレンズ。
  17. 合焦の際に前記第4レンズ群が光軸に沿って移動し、
    無限遠物体に合焦した状態における広角端での前記第3レンズ群の横倍率をβ3w、
    無限遠物体に合焦した状態における望遠端での前記第3レンズ群の横倍率をβ3t、
    無限遠物体に合焦した状態における広角端での前記第4レンズ群の横倍率をβ4w、
    無限遠物体に合焦した状態における望遠端での前記第4レンズ群の横倍率をβ4tとした場合、
    0.8<(β3t/β3w)/(β4t/β4w)<1.2 (11)
    で表される条件式(11)を満足する請求項1から16のいずれか1項に記載のズームレンズ。
  18. 請求項1から17のいずれか1項に記載のズームレンズを備えた撮像装置。
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