(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
【公報種別】再公表特許(A1)
(11)【国際公開番号】WO2013099210
(43)【国際公開日】20130704
【発行日】20150430
(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 20060101AFI20150403BHJP
   G02B 13/18 20060101ALI20150403BHJP
   G03B 5/00 20060101ALI20150403BHJP
【FI】
   !G02B15/20
   !G02B13/18
   !G03B5/00 J
【審査請求】有
【予備審査請求】有
【全頁数】32
【出願番号】2013551234
(21)【国際出願番号】JP2012008256
(22)【国際出願日】20121225
(11)【特許番号】5583864
(45)【特許公報発行日】20140903
(31)【優先権主張番号】2011284628
(32)【優先日】20111227
(33)【優先権主張国】JP
(81)【指定国】 AP(BW,GH,GM,KE,LR,LS,MW,MZ,NA,RW,SD,SL,SZ,TZ,UG,ZM,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,RU,TJ,TM),EP(AL,AT,BE,BG,CH,CY,CZ,DE,DK,EE,ES,FI,FR,GB,GR,HR,HU,IE,IS,IT,LT,LU,LV,MC,MK,MT,NL,NO,PL,PT,RO,RS,SE,SI,SK,SM,TR),OA(BF,BJ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GQ,GW,ML,MR,NE,SN,TD,TG),AE,AG,AL,AM,AO,AT,AU,AZ,BA,BB,BG,BH,BN,BR,BW,BY,BZ,CA,CH,CL,CN,CO,CR,CU,CZ,DE,DK,DM,DO,DZ,EC,EE,EG,ES,FI,GB,GD,GE,GH,GM,GT,HN,HR,HU,ID,IL,IN,IS,JP,KE,KG,KM,KN,KP,KR,KZ,LA,LC,LK,LR,LS,LT,LU,LY,MA,MD,ME,MG,MK,MN,MW,MX,MY,MZ,NA,NG,NI,NO,NZ,OM,PA,PE,PG,PH,PL,PT,QA,RO,RS,RU,RW,SC,SD,SE,SG,SK,SL,SM,ST,SV,SY,TH,TJ,TM,TN,TR,TT,TZ,UA,UG,US,UZ,VC
(71)【出願人】
【識別番号】306037311
【氏名又は名称】富士フイルム株式会社
【住所又は居所】東京都港区西麻布2丁目26番30号
(74)【代理人】
【識別番号】100073184
【弁理士】
【氏名又は名称】柳田 征史
(74)【代理人】
【識別番号】100090468
【弁理士】
【氏名又は名称】佐久間 剛
(72)【発明者】
【氏名】田中 剛
【住所又は居所】埼玉県さいたま市北区植竹町1丁目324番地 富士フイルム株式会社内
(72)【発明者】
【氏名】長 倫生
【住所又は居所】埼玉県さいたま市北区植竹町1丁目324番地 富士フイルム株式会社内
【テーマコード(参考)】
2H087
2K005
【Fターム(参考)】
2H087KA02
2H087KA03
2H087MA15
2H087MA18
2H087NA07
2H087PA13
2H087PA14
2H087PA16
2H087PA20
2H087PB17
2H087QA02
2H087QA06
2H087QA17
2H087QA21
2H087QA25
2H087QA32
2H087QA39
2H087QA41
2H087QA42
2H087QA45
2H087RA05
2H087RA12
2H087RA13
2H087RA36
2H087RA42
2H087RA44
2H087SA23
2H087SA27
2H087SA29
2H087SA32
2H087SA62
2H087SA63
2H087SA64
2H087SA65
2H087SB04
2H087SB15
2H087SB26
2H087SB36
2H087UA01
2K005AA05
2K005CA23
(57)【要約】
【課題】12を超える高変倍比でありながら小型でバックフォーカスの長い、高性能なズームレンズを提供する。
【解決手段】物体側から順に正の屈折力の第1レンズ群(G1)、負の屈折力の第2レンズ群(G2)、正の屈折力の第3レンズ群(G3)、正の屈折力の第4レンズ群(G4)からなり、広角端から望遠端に変倍する際に、第1レンズ群(G1)と第2レンズ群(G2)との間隔は増大し、第2レンズ群(G2)と第3レンズ群(G3)との間隔は減少し、第3レンズ群(G3)と第4レンズ群(G4)との間隔は減少するように、各レンズ群が移動する。第4レンズ群(G4)は物体側から順に、正の屈折力の第4aレンズ群(G4a)と、負の屈折力の第4bレンズ群(G4b)とからなり、無限遠から至近に合焦する際に、第4bレンズ群(G4b)のみが像側に移動する。
【選択図】図1
【特許請求の範囲】
【請求項1】
物体側から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、および正の屈折力の第4レンズ群からなり、広角端から望遠端に変倍する際に、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減少し、前記第3レンズ群と前記第4レンズ群との間隔が減少するように、前記各レンズ群が移動するズームレンズにおいて、
前記第4レンズ群は物体側から順に、正の屈折力の第4aレンズ群、および負の屈折力の第4bレンズ群からなり、無限遠から至近に合焦する際に、前記第4bレンズ群のみが像側に移動することを特徴とするズームレンズ。
【請求項2】
下記条件式(1)を満足することを特徴とする請求項1記載のズームレンズ。
2.5<|ft/f4b|<10.0 … (1)
ただし、
ft:望遠端における全系の焦点距離
f4b:前記第4bレンズ群の焦点距離
【請求項3】
下記条件式(1−1)を満足することを特徴とする請求項1記載のズームレンズ。
2.5<|ft/f4b|<7.0 … (1−1)
ただし、
ft:望遠端における全系の焦点距離
f4b:前記第4bレンズ群の焦点距離
【請求項4】
下記条件式(1−2)を満足することを特徴とする請求項1記載のズームレンズ。
3.0<|ft/f4b|<5.0 … (1−2)
ただし、
ft:望遠端における全系の焦点距離
f4b:前記第4bレンズ群の焦点距離
【請求項5】
前記第4bレンズ群は、少なくとも1面に、光軸から離れるに従い、負の屈折力が強まる形状の非球面を有することを特徴とする請求項1から4のいずれか1項記載のズームレンズ。
【請求項6】
前記第3レンズ群は、物体側から順に、正の屈折力の第3aレンズ群と、負の屈折力の第3bレンズ群とからなり、前記第3bレンズ群を光軸と垂直方向に移動させることで手ぶれ補正を行うことを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載のズームレンズ。
【請求項7】
下記条件式(2)を満足することを特徴とする請求項6項記載のズームレンズ。
5.0<|ft/f3b|<10.0 … (2)
ただし、
ft:望遠端における全系の焦点距離
f3b:前記第3bレンズ群の焦点距離
【請求項8】
下記条件式(2−1)を満足することを特徴とする請求項6記載のズームレンズ。
6.0<|ft/f3b|<8.0 … (2−1)
ただし、
ft:望遠端における全系の焦点距離
f3b:前記第3bレンズ群の焦点距離
【請求項9】
前記第3レンズ群は、少なくとも1面に、望遠端における面の中心光束半径の半分から中心光束半径までの範囲において、光軸から離れるに従い、負の屈折力が弱まる形状の非球面を有することを特徴とする請求項1から8のいずれか1項記載のズームレンズ。
【請求項10】
前記第3bレンズ群は、少なくとも1面に、望遠端における面の中心光束半径の半分から中心光束半径までの範囲において、光軸から離れるに従い、負の屈折力が弱まる形状の非球面を有することを特徴とする請求項6から8のいずれか1項記載のズームレンズ。
【請求項11】
請求項1から10のいずれか1項記載のズームレンズを搭載した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、デジタルカメラ、ビデオカメラ、放送用カメラ、シネマ用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、および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。
【背景技術】
【0002】
従来から、高変倍比のズームレンズにおいて、小型化を図りつつ、合焦移動に対する像移動の感度を抑えるために、4群構成ズームレンズの第4レンズ群を第4aレンズ群および第4bレンズ群に2分割して、後側の第4bレンズ群によりフォーカスを行うズームレンズが提案されている(特許文献1,2参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開2009−9104号公報
【特許文献2】特開2009−115874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に記載されたズームレンズにおいては、フォーカスを行うための第4bレンズ群が正の屈折力を有するため、無限遠から至近に合焦する際に、第4bレンズ群が物体側に移動することとなる。このため、第4bレンズ群を移動させるためのスペースが、第4bレンズ群の物体側に必要となり、その結果、第4aレンズ群と第4bレンズ群との間に大きなスペースが必要となることから、光学系を十分に小型化することができなかった。また、広角端におけるバックフォーカスが短くなり易いため、特許文献1,2に記載のズームレンズを一眼レフカメラに適用した場合、ミラーやフィルター等のスペースが確保できなくなってしまう。さらに、特許文献1,2に記載のズームレンズにおいては、いずれも変倍比が10程度であり、十分な高変倍比とは言えないものであった。
【0005】
本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、12を超える高変倍比でありながら小型でバックフォーカスの長い、高性能なズームレンズ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】
【0006】
本発明によるズームレンズは、物体側から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、および正の屈折力の第4レンズ群からなり、広角端から望遠端に変倍する際に、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減少し、前記第3レンズ群と前記第4レンズ群との間隔が減少するように、前記各レンズ群が移動するズームレンズにおいて、
前記第4レンズ群は物体側から順に、正の屈折力の第4aレンズ群、および負の屈折力の第4bレンズ群からなり、無限遠から至近に合焦する際に、前記第4bレンズ群のみが像側に移動することを特徴とするものである。
【0007】
なお、本発明のズームレンズは、第1レンズ群、第2レンズ群、第3レンズ群および第4レンズ群からなるものであるが、4つのレンズ群以外に,実質的にパワーを持たないレンズ、絞りやカバーガラス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持つものも含むものであってもよい。
【0008】
また、本発明においては、凸面、凹面、平面、両凹、メニスカス、両凸、平凸および平凹等といったレンズの面形状、正および負といったレンズの屈折力の符号は、非球面が含まれているものについてはとくに断りのない限り近軸領域で考えるものとする。また、本発明においては、曲率半径の符号は、面形状が物体側に凸面を向けた場合を正、像側に凸面を向けた場合を負とすることにする。
【0009】
また、本発明のズームレンズにおいては、前記第4bレンズ群は、少なくとも1面に、光軸から離れるに従い、負の屈折力が強まる形状の非球面を有することが好ましい。
【0010】
また、本発明のズームレンズにおいては、前記第3レンズ群は、物体側から順に、正の屈折力の第3aレンズ群と、負の屈折力の第3bレンズ群とからなり、前記第3bレンズ群を光軸と垂直方向に移動させることで手ぶれ補正を行うものであることが好ましい。
【0011】
また、本発明のズームレンズにおいては、前記第3レンズ群は、少なくとも1面に、望遠端における面の中心光束半径の半分から中心光束半径までの範囲において、光軸から離れるに従い、負の屈折力が弱まる形状の非球面を有することが好ましい。
【0012】
また、本発明のズームレンズにおいては、前記第3bレンズ群は、少なくとも1面に、望遠端における面の中心光束半径の半分から中心光束半径までの範囲において、光軸から離れるに従い、負の屈折力が弱まる形状の非球面を有することが好ましい。
【0013】
上記本発明のズームレンズにおいては、下記条件式(1)、(2)を満足することが好ましい。なお、好ましい態様としては、下記条件式(1)、(2)のいずれか1つの構成を有するものでもよく、あるいは双方を組み合わせた構成を有するものでもよい。
【0014】
2.5<|ft/f4b|<10.0 … (1)
5.0<|ft/f3b|<10.0 … (2)
ft:望遠端における全系の焦点距離
f3b:前記第3bレンズ群の焦点距離
f4b:前記第4bレンズ群の焦点距離
なお、下記条件式(1−1)、(1−2)、(2−1)を満足するものとしてもよい。
【0015】
2.5<|ft/f4b|<7.0 … (1−1)
3.0<|ft/f4b|<5.0 … (1−2)
6.0<|ft/f3b|<8.0 … (2−1)
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ことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【0016】
本発明によれば、第4レンズ群を物体側から順に、正の屈折力の第4aレンズ群および負の屈折力の第4bレンズ群からなるものとし、無限遠から至近に合焦する際に、第4bレンズ群のみが像側に移動するようにしたため、第4aレンズ群と第4bレンズ群との間に大きなスペースが不要となり、これにより、第4レンズ群の全長を短くでき、その結果、光学系の小型化が可能となる。また、負の屈折力の第4bレンズ群が第4aレンズ群に接近することで、広角端におけるバックフォーカスを長くできるため、一眼レフカメラのミラーやフィルター等のスペースが確保し易くなる。したがって、高変倍比がありながら、小型でバックフォーカスの長い高性能なズームレンズを得ることができるとともに、合焦移動に対する像移動の感度を適正にすることが可能となる。
【0017】
本発明の撮像装置によれば、本発明のズームレンズを備えているため、小型で高性能に構成でき、撮像素子を用いて良好な像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【0018】
【図1】本発明の一実施形態に係るズームレンズの第1の構成例を示すものであり、実施例1に対応するレンズ断面図である。
【図2】ズームレンズの第2の構成例を示すものであり、実施例2に対応するレンズ断面図である。
【図3】ズームレンズの第3の構成例を示すものであり、実施例3に対応するレンズ断面図である。
【図4】ズームレンズの第4の構成例を示すものであり、実施例4に対応するレンズ断面図である。
【図5】ズームレンズの第5の構成例を示すものであり、実施例5に対応するレンズ断面図である。
【図6】図1(C)の光学系配置に対応した第3bレンズ群G3bの構成を示す図である。
【図7】実施例1に係るズームレンズの広角端における諸収差図であり、(A)は球面収差、(B)は非点収差、(C)は歪曲収差を示す。
【図8】実施例1に係るズームレンズの中間域における諸収差図であり、(A)は球面収差、(B)は非点収差、(C)は歪曲収差を示す。
【図9】実施例1に係るズームレンズの望遠端における諸収差図であり、(A)は球面収差、(B)は非点収差、(C)は歪曲収差を示す。
【図10】実施例2に係るズームレンズの広角端における諸収差図であり、(A)は球面収差、(B)は非点収差、(C)は歪曲収差を示す。
【図11】実施例2に係るズームレンズの中間域における諸収差図であり、(A)は球面収差、(B)は非点収差、(C)は歪曲収差を示す。
【図12】実施例2に係るズームレンズの望遠端における諸収差図であり、(A)は球面収差、(B)は非点収差、(C)は歪曲収差を示す。
【図13】実施例3に係るズームレンズの広角端における諸収差図であり、(A)は球面収差、(B)は非点収差、(C)は歪曲収差を示す。
【図14】実施例3に係るズームレンズの中間域における諸収差図であり、(A)は球面収差、(B)は非点収差、(C)は歪曲収差を示す。
【図15】実施例3に係るズームレンズの望遠端における諸収差図であり、(A)は球面収差、(B)は非点収差、(C)は歪曲収差を示す。
【図16】実施例4に係るズームレンズの広角端における諸収差図であり、(A)は球面収差、(B)は非点収差、(C)は歪曲収差を示す。
【図17】実施例4に係るズームレンズの中間域における諸収差図であり、(A)は球面収差、(B)は非点収差、(C)は歪曲収差を示す。
【図18】実施例4に係るズームレンズの望遠端における諸収差図であり、(A)は球面収差、(B)は非点収差、(C)は歪曲収差を示す。
【図19】実施例5に係るズームレンズの広角端における諸収差図であり、(A)は球面収差、(B)は非点収差、(C)は歪曲収差を示す。
【図20】実施例5に係るズームレンズの中間域における諸収差図であり、(A)は球面収差、(B)は非点収差、(C)は歪曲収差を示す。
【図21】実施例5に係るズームレンズの望遠端における諸収差図であり、(A)は球面収差、(B)は非点収差、(C)は歪曲収差を示す。
【図22A】本発明の一実施形態に係る撮像装置としてのミラーレス一眼カメラの一構成例を示す外観図である。
【図22B】本発明の一実施形態に係る撮像装置としてのミラーレス一眼カメラの一構成例を示す外観図である。
【発明を実施するための形態】
【0019】
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(A),(B),(C)は、本発明の一実施形態に係るズームレンズの第1の構成例を示している。この構成例は、後述の実施例1のレンズ構成に対応している。なお、図1(A)は広角端(最短焦点距離状態)での光学系配置、図1(B)は中間域(中間焦点距離状態)での光学系配置、図1(C)は望遠端(最長焦点距離状態)での光学系配置に対応している。同様にして、後述の実施例2〜5のレンズ構成に対応する第2〜第5の構成例を、図2(A),(B),(C)〜図5(A),(B),(C)に示す。図1(A),(B),(C)〜図5(A),(B),(C)において、符号Riは、最も物体側の構成要素の面を1番目として、像側(結像側)に向かうに従い順次増加するようにして符号を付したi番目の面の曲率半径を示す。符号Diは、i番目の面とi+1番目の面との光軸Z上の面間隔を示す。なお符号Diについては、撮影倍率の変化に伴って変化する部分の面間隔(D5,D14,D24等)のみ符号を付す。なお、図1(C)においてのみ、中心光束50を示している。
【0020】
このズームレンズは、光軸Zに沿って物体側から順に、正の屈折力の第1レンズ群G1、負の屈折力の第2レンズ群G2、正の屈折力の第3レンズ群G3、および正の屈折力の第4レンズ群G4を備えている。光学的な開口絞りStは、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3との間で、第3レンズ群G3の物体側近傍に配設されていることが好ましい。
【0021】
第3レンズ群G3は、物体側から順に、正の屈折力を有する第3aレンズ群G3a、および負の屈折力を有する第3bレンズ群G3bから構成される。第3bレンズ群G3bは、ぶれによる結像位置の変位を補正するために光軸と略垂直な方向へ移動可能な構成である。
【0022】
第4レンズ群G4は、物体側から順に、正の屈折力を有する第4aレンズ群G4a、および負の屈折力を有する第4bレンズ群G4bから構成され、無限遠物体から有限距離物体への合焦の際に、第4bレンズ群G4bが光軸に沿って移動してフォーカシングを行う。
【0023】
このズームレンズは、例えばミラーレス一眼カメラ等の撮影機器に装着可能である。このズームレンズを搭載したカメラの結像面(撮像面)には、CCD(Charge Coupled Device)やCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)等の撮像素子100が配置される。撮像素子100は、本実施形態のズームレンズによって形成された光学像に応じた撮像信号を出力するものである。少なくとも、このズームレンズと撮像素子100とで、本実施形態における撮像装置が構成される。最終レンズ群である第4レンズ群G4と撮像素子100との間には、レンズを装着するカメラ側の構成に応じて、種々の光学部材GCが配置されていてもよい。例えば撮像面保護用のカバーガラスや赤外線カットフィルタ等の平板状の光学部材が配置されていてもよい。なお、図1(A),(B),(C)〜図5(A),(B),(C)には、撮像素子100および光学部材GCも併せて示している。
【0024】
このズームレンズは、少なくとも第1レンズ群G1、第3レンズ群G3および第4レンズ群G4を光軸に沿って移動させて、各群間隔を変化させることにより変倍を行うように構成されている。開口絞りStは、例えば第3レンズ群G3とともに移動するようになっている。すなわち、広角端から中間域へ、さらに望遠端へと変倍させるに従い、各レンズ群および開口絞りStは、例えば図1(A)の状態から図1(B)の状態へ、さらに図1(C)の状態へと、図に実線で示した軌跡を描くように移動する。
【0025】
より詳しくは、広角端状態から望遠端状態への変倍に際し、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との間隔が減少し、第3レンズ群G3と第4レンズ群G4との間隔が減少するよう移動する。このように各レンズ群を移動することで、各レンズ群で効果的に変倍を行うことができる。
【0026】
また、広角端状態から望遠端状態への変倍に際し、第1レンズ群G1が物体側へ移動することが好ましい。このように第1レンズ群G1を移動することで、効果的に変倍を行うことができ、変倍の全域に亘って良好な光学性能が達成される。
【0027】
また、広角端状態から望遠端状態への変倍に際し、第3レンズ群G3と第4レンズ群G4とが物体側へ移動し、第2レンズ群G2が移動することが望ましい。このように各レンズ群を移動することで、各レンズ群で効果的に変倍を行うことができる。
【0028】
本実施形態のズームレンズはこのような構成を採用することにより、第4aレンズ群G4aと第4bレンズ群G4bとの間に大きなスペースが不要となるため、第4レンズ群G4の全長を短くでき、さらなる光学系の小型化が可能となる。また、負の屈折力を有する第4bレンズ群G4bが第4aレンズ群G4aに接近することで、広角端におけるバックフォーカスを長くできるため、一眼レフカメラのミラーやフィルター等のスペースが確保し易くなる。このように、本実施形態によれば、12を超える高変倍比がありながら小型でバックフォーカスの長い、高性能なズームレンズを得ることができる。さらに、合焦移動に対する像移動の感度を適正にすることが可能となる。
【0029】
また、第3レンズ群G3を、正の屈折力を有する第3aレンズ群G3a、および負の屈折力を有する第3bレンズ群G3bから構成することにより、第3aレンズ群G3aの正の屈折力によって第3bレンズ群G3bの有効径を小さくできるため、手ぶれ補正群の重量が軽くなり、防振駆動系への負担を小さくすることができるようになる。
【0030】
また、本実施形態のズームレンズは、下記条件式(1)を満足することが好ましい。
【0031】
2.5<|ft/f4b|<10.0 … (1)
ただし、
ft:望遠端における全系の焦点距離
f4b:第4bレンズ群G4bの焦点距離
条件式(1)を満足することにより、合焦動作を高速に行うことができるとともに、フォーカス制御を容易に行うことができる。条件式(1)の下限を下回ると、第4bレンズ群G4bのパワーが弱くなり、合焦時の第4bレンズ群G4bの移動量が大きくなってしまい、さらに第4bレンズ群G4bの有効径が大きくなる結果、合焦駆動系への負担が大きくなって高速で合焦させることが困難となる。条件式(1)の上限を上回ると、合焦移動に対する像移動の感度が高くなり過ぎて、ベストピント位置を探すための第4bレンズ群G4bの振幅移動量が小さくなり過ぎる結果、レンズが止まってしまう等してしまい、フォーカス制御が困難となる。
【0032】
さらなる合焦動作の高速化およびフォーカス制御の容易化を達成するためには、下記条件式(1−1)を満足することが好ましい。また、下記条件式(1−2)を満足することがより好ましい。
【0033】
2.5<|ft/f4b|<7.0 … (1−1)
3.0<|ft/f4b|<5.0 … (1−2)
第4bレンズ群G4bは、少なくとも1面に、光軸から離れるに従い、負の屈折力が強まる形状の非球面を有することが好ましい。これにより、変倍時およびフォーカシング時における諸収差のバランスを取ることができるようになる。
【0034】
また、本実施形態のズームレンズは、下記条件式(2)を満足することが好ましい。
【0035】
5.0<|ft/f3b|<10.0 … (2)
ただし、
f3b:第3bレンズ群G3bの焦点距離
条件式(2)を満足することにより、第3bレンズ群G3bを駆動するためのアクチュエータのサイズの小型化および小さな振動に対する手ぶれ補正群の制御を容易に行うことができる。条件式(2)の下限を下回ると、第3bレンズ群G3bの屈折力が弱くなって、防振時に必要な第3bレンズ群G3bの移動量が大きくなり過ぎてしまい、これを駆動するためのアクチュエーターのサイズも大きくなってしまう。条件式(2)の上限を上回ると、第3bレンズ群G3bの屈折力が強くなって、防振時に必要な第3bレンズ群G3bの移動量が小さくなり過ぎてしまい、小さな振動に対する手ぶれ補正群の制御が困難になってしまう。
【0036】
さらなるアクチュエータのサイズの小型化および小さな振動に対する手ぶれ補正群の制御の容易化を達成するためには、下記条件式(2−1)を満足することが好ましい。
【0037】
6.0<|ft/f3b|<8.0 … (2−1)
第3レンズ群G3は、少なくとも1面に、望遠端における面の中心光束半径の半分から中心光束半径までの範囲において、光軸から離れるに従い、負の屈折力が弱まる形状の非球面を有することが好ましい。さらに、第3bレンズ群G3bは、少なくとも1面に、望遠端における面の中心光束半径の半分から中心光束半径までの範囲において、光軸から離れるに従い、負の屈折力が弱まる形状の非球面を有することが好ましい。これにより、防振時および変倍時の諸収差の変動を抑えることができるようになる。
【0038】
図6は図1(C)の光学系配置に対応した第3bレンズ群G3bの構成を示す図である。図6において、hは第3bレンズ群G3bの第3−4レンズL34の物体側の面R21の中心光束半径である。したがって、図6において、第3−4レンズL34の物体側の面R21における中心光束半径hの半分であるh/2から中心光束半径hまでの範囲60が、望遠端における面の中心光束半径の半分から中心光束半径までの範囲に対応する。したがって、第3レンズ群G3の第3−4レンズL34の物体側の面R21が、望遠端における面の中心光束半径の半分から中心光束半径までの範囲において、光軸から離れるに従い、負の屈折力が弱まる形状の非球面である場合、図6に示す範囲60が、光軸Zから離れるに従い、負の屈折力が弱まる非球面形状を有するものとなる。
【0039】
[撮像装置への適用例]
図22A、Bは、本実施形態に係る撮像装置の一例として、ミラーレス一眼カメラを示している。とくに図22Aは、このカメラを前側から見た外観を示し、図22Bは、このカメラを背面側から見た外観を示している。このカメラは、カメラ本体10を備え、そのカメラ本体10の上面側には、レリーズボタン32と電源ボタン33とが設けられている。カメラ本体10の背面側には、表示部36と操作部34,35とが設けられている。表示部36は、撮像された画像を表示するためのものである。
【0040】
カメラ本体10の前面側中央部には、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により交換レンズ20がカメラ本体10に装着されるようになっている。交換レンズ20は、鏡筒内にレンズ部材を収納したものである。カメラ本体10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。このカメラでは、レリーズボタン32を押圧操作することにより、1フレーム分の静止画の撮影が行われ、この撮影で得られる画像データがカメラ本体10内の記録媒体(図示せず)に記録される。
【0041】
このようなミラーレス一眼カメラにおける交換レンズ20として、本実施形態によるズームレンズを用いることで、高解像の撮像信号が得られる。カメラ本体10側では、その撮像信号に基づいて高解像の画像を生成することができる。
【0042】
なお、本実施形態に係るズームレンズは、ミラーレス一眼カメラのみならず、一眼レフカメラ、ビデオカメラ、放送用カメラ、シネマ用カメラおよび監視用カメラ等の各種電子カメラに適用可能である。
【実施例】
【0043】
次に、本実施形態に係るズームレンズの具体的な実施例について説明する。
【0044】
[実施例1]
図1(A),(B),(C)は、本発明の実施例1に係るズームレンズの構成を示す図である。
【0045】
実施例1に係るズームレンズの第1レンズ群G1は、物体側から順に、像側に凹面を向けた負のメニスカス形状の第1−1レンズL11、両凸形状の正の第1−2レンズL12、および物体側に凸面を向けた正のメニスカス形状の第1−3レンズL13から構成されている。また、第1−1レンズL11と第1−2レンズL12とが接合されて接合レンズを構成している。
【0046】
第2レンズ群G2は、物体側から順に、像側に凹面を向けた負のメニスカス形状の第2−1レンズL21、両凹形状の負の第2−2レンズL22、両凸形状の正の第2−3レンズL23、および両凹形状の負の第2−4レンズL24から構成されている。また、第2−2レンズL22は複合非球面レンズからなる。すなわち、第2−2レンズL22は、物体側の面に樹脂を敷設することにより、物体側の面R8が複合非球面で構成されている。なお、R9は第2−2レンズL22のガラスと樹脂との接合面である。
【0047】
第3aレンズ群G3aは、物体側から順に、両凸形状の正の第3−1レンズL31、両凸形状の正の第3−2レンズL32、および両凹形状の負の第3−3レンズL33から構成されている。また、第3−2レンズL32と第3−3レンズL33とが接合されて接合レンズを構成している。
【0048】
第3bレンズ群G3bは、物体側から順に、両凹形状の負の第3−4レンズL34、および物体側に凸面を向けた正のメニスカス形状の第3−5レンズL35から構成されている。また、第3−4レンズL34の物体側の面R21が非球面で構成されている。
【0049】
第4aレンズ群G4aは、物体側から順に、両凸形状の正の第4−1レンズL41、像側に凹面を向けた負のメニスカス形状の第4−2レンズL42、および両凸形状の正の第4−3レンズL43から構成されている。また、第4−2レンズL42と第4−3レンズL43とが接合されて接合レンズを構成している。また、第4−1レンズL41の物体側の面R25および像側の面R26が非球面で構成されている。
【0050】
第4bレンズ群G4bは、物体側から順に、像側に凸面を向けた正のメニスカス形状の第4−4レンズL44、および両凹形状の負の第4−5レンズL45から構成されている。また、第4−5レンズL45の物体側の面R32が非球面で構成されている。
【0051】
なお、実施例1において、第3レンズ群G3の第3−4レンズL34の望遠端における面R21の中心光束半径は7.952mmとなっている。
【0052】
表1および表2は、図1(A),(B),(C)に示したズームレンズの構成に対応する具体的なレンズデータを示している。表1にはその基本的なレンズデータを示し、表2にはその他のデータを示す。表1に示したレンズデータにおける面番号Siの欄には、実施例1に係るズームレンズについて、最も物体側の構成要素の面を1番目として、像側に向かうに従い順次増加するようにして符号を付したi番目(i=1〜21)の面の番号を示している。曲率半径Riの欄には、図1(C)において付した符号Riに対応させて、物体側からi番目の面の曲率半径の値(mm)を示す。面間隔Diの欄についても、同様に物体側からi番目の面Siとi+1番目の面Si+1との光軸上の間隔(mm)を示す。Ndjの欄には、最も物体側のレンズを1番目として像側に向かうに従い順次増加するj番目(j=1、2、3、…)の光学要素のd線(波長587.6nm)に対する屈折率を示し、νdjの欄には、j番目の光学要素のd線に対するアッベ数を示す。表2にはまた、諸データとして、無限遠合焦状態における全系の近軸焦点距離f(mm)、Fナンバー(FNO.)および画角(2ω)の値についても示す。
【0053】
また、表1において、各レンズ群は、1群、2群…のように示している。また、第3bレンズ群は手ぶれ補正を、第4bレンズ群はフォーカシングを行うものであるため、それぞれOIS(Optical Image Stabilizer)、FOCUSの文字を付与している。
【0054】
実施例1に係るズームレンズは、変倍に伴って第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との間隔、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3との間隔、および第3レンズ群G3と第4レンズ群G4との間隔が変化するため、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との面間隔D5、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3との面間隔D14、第3レンズ群G3と第4レンズ群G4との面間隔D24および第4レンズ群G4と光学部材GCとの面間隔D33の値の値は可変となっている。表2には、面間隔D5,D14,D24,D33の変倍時のデータとして、広角端(WIDE)、中間域(MID)および望遠端(TELE)での無限遠合焦状態における値を示す。
【0055】
表1のレンズデータにおいて、面番号の左側に付された記号「*」は、そのレンズ面が非球面形状であることを示す。表1の基本レンズデータには、これらの非球面の曲率半径として、近軸の曲率半径の数値を示している。
【0056】
表3には実施例1に係るズームレンズにおける非球面データを示す。非球面データとして示した数値において、記号“E”は、その次に続く数値が10を底とした“べき指数”であることを示し、その10を底とした指数関数で表される数値が“E”の前の数値に乗算されることを示す。例えば、「1.0E−02」であれば、「1.0×10-2」であることを示す。
【0057】
実施例1に係るズームレンズの非球面データとしては、以下の式(A)によって表される非球面形状の式における各係数An,Kの値を記す。Zは、より詳しくは、光軸から高さYの位置にある非球面上の点から、非球面の頂点の接平面(光軸に垂直な平面)に下ろした垂線の長さ(mm)を示す。
【0058】
Z=C・Y2/{1+(1−K・C2・Y21/2}+ΣAn・Yn … (A)
(n=3以上の整数)
ただし、
Z:非球面の深さ(mm)
Y:光軸からレンズ面までの距離(高さ)(mm)
K:2次曲面を表す非球面係数
C:近軸曲率=1/R
(R:近軸曲率半径)
An:第n次の非球面係数
実施例1に係るズームレンズの非球面は、上記非球面式(A)に基づき、非球面係数AnについてはA3〜A10までの次数を有効に用いて表している。
【0059】
[実施例2,3]
図2(A),(B),(C)は、本発明の実施例2に係るズームレンズの構成を示す図、図3(A),(B),(C)は、本発明の実施例3に係るズームレンズの構成を示す図である。実施例2,3に係るズームレンズは、第1の実施例に係るズームレンズと略同様の構成とされているが、第2レンズ群G2の第2−3レンズL23と第2−4レンズL24とが接合されて接合レンズを構成し、これに伴い、第2−4レンズL24より像側にあるレンズの面番号が実施例1とは1ずれる点において相違している。
【0060】
上記の実施例1と同様に、実施例2に係るズームレンズの具体的なレンズデータを表4〜6に示す。また、実施例3に係るズームレンズの具体的なレンズデータを表7〜9に示す。なお、実施例2,3に係るズームレンズは、第2−2レンズL22の物体側の面が複合非球面で構成され、第3−4レンズL34の物体側の面R20、第4−1レンズL41の物体側の面R24および像側の面R25、並びに第4−5レンズL45の物体側の面R31がそれぞれ非球面で構成されている。なお、実施例2,3において、第3レンズ群G3の第3−4レンズL34の望遠端における面R20の中心光束半径はそれぞれ7.885mm、7.728mmとなっている。
【0061】
[実施例4]
図4(A),(B),(C)は、本発明の実施例4に係るズームレンズの構成を示す図である。実施例4に係るズームレンズは、実施例1に係るズームレンズと略同様の構成とされているが、第2レンズ群G2の第2−3レンズL23と第2−4レンズL24とが接合されて接合レンズを構成し、これに伴い、第2−4レンズL24より像側にあるレンズの面番号が実施例1とは1ずれ、さらに第3bレンズ群G3bが、物体側から順に、像側に凸面を向けた正のメニスカス形状の第3−4レンズL34、および両凹形状の負の第3−5レンズL35から構成されている点において相違している。
【0062】
上記の実施例1と同様に、実施例4に係るズームレンズの具体的なレンズデータを表10〜12に示す。なお、実施例4に係るズームレンズは、第2−2レンズL22の物体側の面が複合非球面で構成され、第3−5レンズL35の像側の面R23、第4−1レンズL41の物体側の面R24および像側の面R25、第4−5レンズL45の物体側の面R31がそれぞれ非球面で構成されている。
【0063】
なお、実施例4において、第3レンズ群G3の第3−5レンズL35の望遠端における面R23の中心光束半径は7.715mmとなっている。
【0064】
[実施例5]
図5(A),(B),(C)は、本発明の実施例5に係るズームレンズの構成を示す図である。実施例5に係るズームレンズは、実施例1に係るズームレンズと略同様の構成とされているが、第2−1レンズL21の物体側の面が複合非球面で構成され、第2−2レンズL22に複合非球面がなく、第4bレンズ群G4bが、物体側から順に、像側に凹面を向けた負のメニスカス形状の第4−4レンズL44、および物体側に凸面を向けた正のメニスカス形状の第4−5レンズL45から構成されている点において相違している。
【0065】
上記の実施例1と同様に、実施例5に係るズームレンズの具体的なレンズデータを表13〜15に示す。なお、実施例5に係るズームレンズは、第2−1レンズL21の物体側の面が複合非球面で構成され、第3−4レンズL34の物体側の面R21、第4−1レンズL41の物体側の面R25および像側の面R26、第4−5レンズL45の像側の面R31がそれぞれ非球面で構成されている。
【0066】
なお、実施例5において、第3レンズ群G3の第3−4レンズL34の望遠端における面R21の中心光束半径は8.644mmとなっている。
【表1】
【表2】
【表3】
【表4】
【表5】
【表6】
【表7】
【表8】
【表9】
【表10】
【表11】
【表12】
【表13】
【表14】
【表15】
【0067】
[各実施例のその他の数値データ]
表16には、上述の各条件式に関する値を、各実施例についてまとめたものを示す。表16から分かるように、条件式(1)、(2)については、各実施例の値がその数値範囲内となっている。
【表16】
【0068】
[収差性能]
図7(A)〜(C)はそれぞれ、実施例1に係るズームレンズにおける広角端での球面収差、非点収差および歪曲収差を示している。図8(A)〜(C)は中間域における同様の各収差を示し、図9(A)〜(C)は、望遠端における同様の各収差を示している。各収差図には、d線(587.6nm)を基準波長とした収差を示す。球面収差図には、波長486.1nm(F線)、波長656.3nm(C線)についての収差も示す。非点収差図において、実線はサジタル方向、破線はタンジェンシャル方向の収差を示す。FNO.はF値、ωは半画角を示す。
【0069】
同様に、実施例2に係るズームレンズについての諸収差を図10(A)〜(C)(広角端)、図11(A)〜(C)(中間域)および図12(A)〜(C)(望遠端)に示す。同様にして、実施例3〜5に係るズームレンズについての諸収差を図13〜図21の(A)〜(C)に示す。
【0070】
以上の各数値データおよび各収差図から分かるように、各実施例について、各変倍域で諸収差が良好に補正され、12を超える高変倍比でありながら、全体的に小型化の図られたズームレンズが実現できている。
【0071】
なお、本発明は、上記実施形態および各実施例に限定されず種々の変形実施が可能である。例えば、各レンズ成分の曲率半径、面間隔および屈折率の値等は、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。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22A】
【図22B】

【手続補正書】
【提出日】20130719
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
物体側から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、および正の屈折力の第4レンズ群からなり、広角端から望遠端に変倍する際に、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減少し、前記第3レンズ群と前記第4レンズ群との間隔が減少するように、前記各レンズ群が移動するズームレンズにおいて、
前記第4レンズ群は物体側から順に、正の屈折力の第4aレンズ群、および負の屈折力の第4bレンズ群からなり、無限遠から至近に合焦する際に、前記第4bレンズ群のみが像側に移動し、
前記第4aレンズは物体側から順に、両凸形状の正の第4−1レンズ、像側に凹面を向けた負のメニスカス形状の第4−2レンズ、および両凸形状の正の第4−3レンズから構成され、
前記第4bレンズ群は、物体側から順に、像側に凸面を向けた正のメニスカス形状の第4−4レンズ、および両凹形状の負の第4−5レンズから構成されていることを特徴とするズームレンズ。
【請求項2】
前記第3レンズ群は、物体側から順に、正の屈折力の第3aレンズ群、および負の屈折力の第3bレンズ群からなり、前記第3bレンズ群を光軸と垂直方向に移動させることで手ぶれ補正を行い、
前記第3bレンズ群は物体側から順に、両凹形状の負の第3−4レンズ、および物体側に凸面を向けた正のメニスカス形状の第3−5レンズから構成されていることを特徴とする請求項1記載のズームレンズ。
【請求項3】
下記条件式(1)を満足することを特徴とする請求項1または2記載のズームレンズ。
2.5<|ft/f4b|<10.0 … (1)
ただし、
ft:望遠端における全系の焦点距離
f4b:前記第4bレンズ群の焦点距離
【請求項4】
下記条件式(1−1)を満足することを特徴とする請求項1または2記載のズームレンズ。
2.5<|ft/f4b|<7.0 … (1−1)
ただし、
ft:望遠端における全系の焦点距離
f4b:前記第4bレンズ群の焦点距離
【請求項5】
下記条件式(1−2)を満足することを特徴とする請求項1または2記載のズームレンズ。
3.0<|ft/f4b|<5.0 … (1−2)
ただし、
ft:望遠端における全系の焦点距離
f4b:前記第4bレンズ群の焦点距離
【請求項6】
前記第4bレンズ群は、少なくとも1面に、光軸から離れるに従い、負の屈折力が強まる形状の非球面を有することを特徴とする請求項1から5のいずれか1項記載のズームレンズ。
【請求項7】
前記第3レンズ群は、物体側から順に、正の屈折力の第3aレンズ群、および負の屈折力の第3bレンズ群からなり、下記条件式(2)を満足することを特徴とする請求項1から6のいずれか1項記載のズームレンズ。
5.0<|ft/f3b|<10.0 … (2)
ただし、
ft:望遠端における全系の焦点距離
f3b:前記第3bレンズ群の焦点距離
【請求項8】
前記第3レンズ群は、物体側から順に、正の屈折力の第3aレンズ群、および負の屈折力の第3bレンズ群からなり、下記条件式(2−1)を満足することを特徴とする請求項1から6のいずれか1項記載のズームレンズ。
6.0<|ft/f3b|<8.0 … (2−1)
ただし、
ft:望遠端における全系の焦点距離
f3b:前記第3bレンズ群の焦点距離
【請求項9】
前記第3レンズ群は、少なくとも1面に、望遠端における面の中心光束半径の半分から中心光束半径までの範囲において、光軸から離れるに従い、負の屈折力が弱まる形状の非球面を有することを特徴とする請求項1から8のいずれか1項記載のズームレンズ。
【請求項10】
前記第3レンズ群は、物体側から順に、正の屈折力の第3aレンズ群、および負の屈折力の第3bレンズ群からなり、前記第3bレンズ群は、少なくとも1面に、望遠端における面の中心光束半径の半分から中心光束半径までの範囲において、光軸から離れるに従い、負の屈折力が弱まる形状の非球面を有することを特徴とする請求項1から8のいずれか1項記載のズームレンズ。
【請求項11】
請求項1から10のいずれか1項記載のズームレンズを搭載したことを特徴とする撮像装置。

【手続補正書】
【提出日】20140526
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0054
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0054】
実施例1に係るズームレンズは、変倍に伴って第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との間隔、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3との間隔、および第3レンズ群G3と第4レンズ群G4との間隔が変化するため、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との面間隔D5、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3との面間隔D14、第3レンズ群G3と第4レンズ群G4との面間隔D24および第4レンズ群G4と光学部材GCとの面間隔D33の値可変となっている。表2には、面間隔D5,D14,D24,D33の変倍時のデータとして、広角端(WIDE)、中間域(MID)および望遠端(TELE)での無限遠合焦状態における値を示す。
【国際調査報告】