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JP2017116679A - 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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JP2017116679A
JP2017116679A JP2015250707A JP2015250707A JP2017116679A JP 2017116679 A JP2017116679 A JP 2017116679A JP 2015250707 A JP2015250707 A JP 2015250707A JP 2015250707 A JP2015250707 A JP 2015250707A JP 2017116679 A JP2017116679 A JP 2017116679A
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JP
Japan
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lens
zoom lens
image
zoom
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JP2015250707A
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English (en)
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靖彦 帯金
Yasuhiko Obikane
靖彦 帯金
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Tamron Co Ltd
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Tamron Co Ltd
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Abstract

【課題】小型かつ簡素な構成で、全変倍領域においてFナンバーが小さく高い結像性能を備えたズームレンズを提供する。【解決手段】このズームレンズは、物体側から順に、負の屈折力を有する第1レンズ群G11と、正の屈折力を有する第2レンズ群G12と、正の屈折力を有する第3レンズ群G13と、が配置されて構成される。このズームレンズでは、第2レンズ群G12を像面IMGに対して固定したまま、第1レンズ群G11および第3レンズ群G13を光軸に沿ってに移動させて、広角端から望遠端への変倍を行う。第1レンズ群G11を光軸に沿って移動させることにより、フォーカシングを行う。そして、所定の条件を満足することにより、明るく、高性能なズームレンズを実現する。【選択図】図1

Description

本発明は、監視用カメラ、ビデオカメラ、デジタルスチルカメラ、一眼レフレックスカメラ等に好適なズームレンズ、およびこのズームレンズを備えた撮像装置に関する。
監視用カメラ、ビデオカメラ、デジタルスチルカメラ、一眼レフレックスカメラ等に搭載可能なズームレンズが各種提案されている(たとえば、特許文献1〜4を参照。)。
特許文献1に記載のズームレンズは、物体側から像側へ順に、負の屈折力の第1レンズ群、正の屈折力の第2レンズ群が配置されて構成され、ズーミングに際して第1レンズ群および第2レンズ群が互いに異なる軌跡で移動するものである。
特許文献2に記載のズームレンズは、物体側より像側へ順に、負の屈折力の第1レンズ群、正の屈折力の第2レンズ群、正の屈折力の第3レンズ群が配置されて構成されたものである。
特許文献3に記載のズームレンズは、負のパワーを有する第1レンズ群と、第2レンズ群と、少なくとも1つの後続レンズ群とを備え、ズーミングの際に第1レンズ群が光軸に沿って移動し、かつ少なくとも第2レンズ群と後続レンズ群との間隔が変化し、フォーカシングの際に第1レンズ群と第2レンズ群との間隔が変化するものである。
特許文献4に記載のズームレンズは、最も物体側に負の屈折力の第1レンズ群、最も像側に正の屈折力の最終レンズ群を有し、ズーミングに際して第1レンズ群および最終レンズ群が互いに異なった軌跡で移動するものである。
特開2015−040982号公報 特開2015−158534号公報 特開2012−037869号公報 特開2013−148823号公報
一般に、夜間等周辺が暗くなるような環境下での撮影を行うことが多い監視用カメラなどの撮像装置には、特に明るい光学系が要求される。しかしながら、従来のズームレンズでは、広角端では一定の明るさを確保できるが望遠端では広角端に対して著しく暗くなるものが多い。なかには、望遠端においても一定の明るさを確保できるズームレンズもあるが、その多くは諸収差の補正が十分ではないという問題がある。
これは、昨今の光学系の小型化が要求されていることが理由の一つとして挙げられる。すなわち、望遠端におけるFナンバーが小さくなるようにすると、特に物体側レンズの有効径が大きくなり、光学系の大型化を招くことになる。また、望遠端におけるFナンバーが小さくなるようにすると、球面収差やコマ収差の補正のために、光学系中のレンズ枚数を増やしたり、変倍をつかさどる可動群を増やしたりする必要が生じ、やはり光学系の大型化を招くことになる。特に、可動群を増やす場合、複雑な変倍機構が必要になるため、製造コストの問題がより大きくなる。また、レンズ枚数や可動群が増加すると、光学系の組立および製造誤差による結像性能の劣化のおそれが大きくなるという問題もある。
たとえば、特許文献1に記載のズームレンズは、簡素な構成で望遠端でのFナンバーが小さい光学系ではあるが、光学的絞り近傍にレンズがないため広角端、望遠端側双方で球面収差の補正が困難であるという問題がある。この問題を解決するためには、第2レンズ群内に口径の大きな非球面レンズを配置する必要が生じる。光学系を構成するレンズ枚数が増えると、光学系全系の大型化を招くとともに、製造コストが上昇するという問題が新たに生じることになる。
特許文献2に記載のズームレンズは、変倍時に光学的絞りを含んだ第2レンズ群が物体側に移動するため、望遠端状態での第2レンズ群の位置が物体側に寄りすぎて、望遠端でのFナンバーを小さくすることが困難である。また、変倍時に移動するレンズ群が3つあることから、変倍機構が複雑になるという問題がある。
特許文献3に記載のズームレンズは、変倍時に光学的絞りを含んだ第3レンズ群が物体側に移動するため、望遠端状態での第3レンズ群の位置が物体側に寄りすぎて、望遠端でのFナンバーを小さくすることが困難である。また、変倍時に移動するレンズ群が3つあることから、変倍機構が複雑になるという問題がある。
特許文献4の第3実施例および第4実施例に記載のズームレンズは、負の屈折力の第1レンズ群、正の屈折力からなる第2レンズ群、正の屈折力からなる第3レンズ群からなるが、第2レンズ群と第3レンズ群で正のパワーを分担させ、第3レンズ群に比べ第2レンズ群の正のパワーを強く設定している。そして、変倍時に、第2レンズ群を像面に対して固定し、第3レンズ群を物体側へ移動させる構成である。このため、変倍時の第3レンズ群の移動距離が増え、望遠端でのFナンバーを小さく維持することが困難になっている。また、変倍時に移動するレンズ群が3つあることから、変倍機構が複雑になるという問題がある。
本発明は、上述した従来技術による問題点を解消するため、小型かつ簡素な構成で、全変倍領域においてFナンバーが小さく、高い結像性能を備えたズームレンズを提供することを目的とする。加えて、小型、高性能な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。
上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明にかかるズームレンズは、物体側から順に配置された、負の屈折力を有する第1レンズ群と、第2レンズ群と、正の屈折力を有する第3レンズ群と、を備え、前記第2レンズ群内または前記第2レンズ群の近傍に光学的絞りを配置し、前記第1レンズ群と前記第2レンズ群の間隔が狭まり前記第2レンズ群と前記第3レンズ群との間隔が狭まるように前記各レンズ群を移動させて、広角端から望遠端への変倍を行い、以下に示す条件式を満足することを特徴とする。
Figure 2017116679
ただし、f2は前記第2レンズ群の焦点距離、fwは光学系全系の広角端での焦点距離、ftは光学系全系の望遠端での焦点距離を示す。
本発明によれば、小型かつ簡素な構成で、全変倍領域においてFナンバーが小さく、高い結像性能を備えたズームレンズを提供することができる。
また、本発明にかかるズームレンズは、物体側から順に配置された、負の屈折力を有する第1レンズ群と、第2レンズ群と、正の屈折力を有する第3レンズ群と、を備え、前記第2レンズ群内または前記第2レンズ群の近傍に光学的絞りを配置し、前記第1レンズ群と前記第2レンズ群の間隔が狭まり前記第2レンズ群と前記第3レンズ群との間隔が狭まるように前記各レンズ群を移動させて、広角端から望遠端への変倍を行い、以下に示す条件式を満足することを特徴とする。
(2) 7.000≦|f2|/m3
ただし、m3は広角端から望遠端までの変倍時の前記第3レンズ群の移動量(物体側への移動を正とする)を示す。
本発明によれば、小型かつ簡素な構成で、全変倍領域においてFナンバーが小さく、高い結像性能を備えたズームレンズを提供することができる。
さらに、本発明にかかるズームレンズは、前記発明において、広角端から望遠端への変倍に際し、前記第2レンズ群が像面に対して固定されることを特徴とする。
本発明によれば、変倍時の駆動群を減らすことで変倍機構の構成を簡略化することができ、低コスト化を図ることができる。
さらに、本発明にかかるズームレンズは、前記発明において、以下に示す条件式を満足することを特徴とする。
(3) |f1/f2|≦0.14
ただし、f1は前記第1レンズ群の焦点距離を示す。
本発明によれば、光学系の小型化を促進するとともに、Fナンバーを小さく維持することができる。
さらに、本発明にかかるズームレンズは、前記発明において、前記第2レンズ群が光軸に対して垂直な方向へ移動させることによって光学系の振動時に生じる像ぶれの補正を行う防振補正光学系を備え、以下に示す条件式を満足することを特徴とする。
Figure 2017116679
ただし、fvは前記防振補正光学系の焦点距離を示す。
本発明によれば、光学系の振動時に生じる像ぶれの補正を行う防振補正光学系を備えた、小型、高性能なズームレンズを実現することができる。
また、本発明にかかる撮像装置は、前記ズームレンズと、このズームレンズによって形成された光学像を電気的信号に変換する撮像素子と、を備えたことを特徴とする。
本発明によれば、小型、高性能な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。
本発明によれば、小型かつ簡素な構成で、全変倍領域においてFナンバーが小さく、高い結像性能を備えたズームレンズを提供することができるという効果を奏する。さらに、小型、高性能な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という効果を奏する。
実施例1にかかるズームレンズの構成を示す光軸に沿う断面図である。 実施例1にかかるズームレンズの縦収差図である。 実施例1にかかるズームレンズの望遠端での横収差図である。 実施例2にかかるズームレンズの構成を示す光軸に沿う断面図である。 実施例2にかかるズームレンズの縦収差図である。 実施例2にかかるズームレンズの望遠端での横収差図である。 実施例3にかかるズームレンズの構成を示す光軸に沿う断面図である。 実施例3にかかるズームレンズの縦収差図である。 実施例3にかかるズームレンズの望遠端での横収差図である。 実施例4にかかるズームレンズの構成を示す光軸に沿う断面図である。 実施例4にかかるズームレンズの縦収差図である。 実施例4にかかるズームレンズの望遠端での横収差図である。 実施例5にかかるズームレンズの構成を示す光軸に沿う断面図である。 実施例5にかかるズームレンズの縦収差図である。 実施例5にかかるズームレンズの望遠端での横収差図である。 実施例6にかかるズームレンズの構成を示す光軸に沿う断面図である。 実施例6にかかるズームレンズの縦収差図である。 実施例6にかかるズームレンズの望遠端での横収差図である。 本発明にかかるズームレンズを備えた撮像装置の一適用例を示す図である。
以下、本発明にかかるズームレンズおよび撮像装置の好適な実施の形態を詳細に説明する。
本発明にかかるズームレンズは、物体側から順に配置された、負の屈折力を有する第1レンズ群と、第2レンズ群と、正の屈折力を有する第3レンズ群と、を備えて構成される。また、光学的絞りは、第2レンズ群内または第2レンズ群の近傍に配置される。そして、第1レンズ群と第2レンズ群の間隔が狭まり第2レンズ群と第3レンズ群との間隔が狭まるように各レンズ群を移動させて、広角端から望遠端への変倍を行う(以上、基本構成)。
本発明は、小型かつ簡素な構成で、全変倍領域においてFナンバーが小さく、高い結像性能を備えたズームレンズを提供することを目的としている(第一の目的)。そこで、かかる目的を達成するため、本発明にかかるズームレンズは、上記基本構成を前提として、以下に示すような特徴を備えている。
まず、本発明にかかるズームレンズでは、第2レンズ群の焦点距離をf2、光学系全系の広角端での焦点距離をfw、光学系全系の望遠端での焦点距離をftとするとき、次の条件式を満足することが好ましい。
Figure 2017116679
条件式(1)は、第2レンズ群の焦点距離を規定する式である。条件式(1)を満足することにより、小型かつ簡素な構成で、全変倍領域においてFナンバーが小さく、高い結像性能を備えたズームレンズを提供することができる。
条件式(1)においてその下限を下回ると、第2レンズ群のパワーが強くなりすぎて、変倍に作用するパワーが分散してしまうため、変倍時の第1レンズ群または第3レンズ群の移動量が増加してしまう。この結果、高い結像性能を維持することが難しくなる。
具体的には、まず、第2レンズ群が負のパワーを有している場合、条件式(1)においてその下限を下回ると、第1レンズ群のパワーが弱まって変倍時の第1レンズ群の移動量が増加してしまい、特に広角端における光学系全長を短くすることが困難になる。高い結像性能を維持することも難しくなる。一方、第2レンズ群が正のパワーを有している場合、条件式(1)においてその下限を下回ると、第3レンズ群のパワーが弱まって変倍時の第3レンズ群の移動量が増加してしまい、望遠端でのFナンバーを小さく維持することが困難になる。高い結像性能を維持することも難しくなる。
なお、上記条件式(1)は、次に示す範囲を満足すると、小型でより明るいズームレンズを実現することができる。
Figure 2017116679
さらに、上記条件式(1a)は、次に示す範囲を満足すると、さらなる好ましい効果が期待できる。
Figure 2017116679
また、本発明にかかるズームレンズでは、第2レンズ群の焦点距離をf2、広角端から望遠端までの変倍時の第3レンズ群の移動量(物体側への移動を正とする)をm3とするとき、条件式(1)に代えて次の条件式を満足しても、本発明の目的を達成することができる。
(2) 7.000≦|f2|/m3
条件式(2)は、第3レンズ群の移動量に対する第2レンズ群の焦点距離の比を規定する式である。条件式(1)に代えて、条件式(2)のみを満足しても、小型かつ簡素な構成で、全変倍領域においてFナンバーが小さく、高い結像性能を備えたズームレンズを提供することができる。
条件式(2)においてその下限を下回ると、第2レンズ群のパワーが強くなりすぎて、変倍時の第3レンズ群の移動量が増加していまい、望遠端でのFナンバーを小さく維持することが困難になる。高い結像性能を維持することも難しくなる。
具体的には、まず、第2レンズ群が負のパワーを有している場合、条件式(2)においてその下限を下回ると、第1レンズ群のパワーが弱まって変倍時の第1レンズ群の移動量が増加してしまい、特に広角端での光学系全長を短くすることも困難になる。高い結像性能を維持することも難しくなる。一方、第2レンズ群が正のパワーを有している場合、条件式(2)においてその下限を下回ると、第3レンズ群のパワーが弱まって変倍時の第3レンズ群の移動量が増加してしまい、望遠端でのFナンバーを小さく維持することが困難になる。高い結像性能を維持することも難しくなる。
なお、上記条件式(2)は、次に示す範囲を満足すると、小型でより明るいズームレンズを実現することができる。
(2a) 7.500≦|f2|/m3
さらに、上記条件式(2a)は、次に示す範囲を満足すると、さらなる好ましい効果が期待できる。
(2b) 8.000≦|f2|/m3
ところで、本発明にかかるズームレンズにおいて、前述のように、各レンズ群を移動させることによって広角端から望遠端への変倍が可能になるが、変倍時には第2レンズ群を像面に対して固定することがより好ましい。変倍時に第2レンズ群を像面に対して固定することで、変倍時に移動するレンズ群の数を減らすことが可能になる。変倍時に移動するレンズ群が少なければ、変倍駆動機構の構成をより簡略化して、低コスト化を図ることができる。
特に、本発明のズームレンズでは、光学的絞りが第2レンズ群内または第2レンズ群近傍に配置されることから、広角端から望遠端への変倍に際し、光学的絞りが物体側へ比較的長い距離移動するような場合、開口径が変化しない構成であれば望遠端でのFナンバーが大きくなって、明るい光学系を実現できなくなるおそれがあるため、留意する必要がある。そこで、本発明では、変倍時に、第2レンズ群とともに比較的重量のある絞り機構も固定すれば、変倍時に変倍駆動機構にかかる重量負荷を軽減することができるとともに、Fナンバーが大きくなることも防止できることから、より好ましい。
さらに、本発明にかかるズームレンズでは、第1レンズ群の焦点距離をf1、第2レンズ群の焦点距離をf2とするとき、次の条件式を満足することが好ましい。
(3) |f1/f2|≦0.14
条件式(3)は、第2レンズ群の焦点距離に対する第1レンズ群の焦点距離の比を規定する式である。条件式(3)を満足することにより、光学系の小型化を促進するとともに、Fナンバーを小さく維持することができる。
条件式(3)においてその上限を超えると、第1レンズ群のパワーが弱くなりすぎて、特に広角端での光学系全長を短くすることが困難になる。
具体的には、まず、第2レンズ群が負のパワーを有している場合、条件式(3)においてその上限を超えると、第1レンズ群のパワーが弱まって変倍時の第1レンズ群の移動量が増加してしまい、特に広角端での光学系全長を短くすることが困難になる。一方、第2レンズ群が正のパワーを有している場合、条件式(3)においてその上限を超えると、第3レンズ群のパワーが弱まって変倍時の第3レンズ群の移動量が増加してしまい、望遠端でのFナンバーを小さく維持することが困難になる。
なお、上記条件式(3)は、次に示す範囲を満足すると、小型でより明るいズームレンズを実現することができる。
(3a) |f1/f2|≦0.13
さらに、上記条件式(3a)は、次に示す範囲を満足すると、さらなる好ましい効果が期待できる。
(3b) |f1/f2|≦0.12
さらに、本発明にかかるズームレンズでは、第2レンズ群が防振補正光学系を備えていることが好ましい。防振補正光学系は、光軸に対して垂直な方向へ移動させることによって光学系の振動時に生じる像ぶれの補正を行う。ここで、防振補正光学系は、単体のレンズ要素で構成されることが好ましい。単体のレンズ要素とは、単一の研磨レンズや、非球面レンズ、複合非球面レンズ、接合レンズを含み、空気層をもち互いに接着されていないたとえば正負の2枚レンズなどは含まない。このようにすることで、防振補正光学系の小型、軽量化を図ることができる。防振補正光学系の小型化は、レンズ鏡筒の小径化を促進することになる。また、防振補正光学系の軽量化は、防振補正光学系を駆動する防振機構の負荷を減らし、迅速な防振補正が可能になるとともに、防振機構の消費電力を低減することもできる。
さらに、本発明にかかるズームレンズでは、第2レンズ群が防振補正光学系を有することを前提に、防振補正光学系の焦点距離をfv、光学系全系の広角端での焦点距離をfw、光学系全系の望遠端での焦点距離をftとするとき、次の条件式を満足することが好ましい。
Figure 2017116679
条件式(4)は、防振補正光学系の焦点距離を規定する式である。条件式(4)を満足することにより、良好な防振補正機能を備えた、小型、高性能なズームレンズを提供することができる。
条件式(4)においてその下限を下回ると、防振補正光学系のパワーが強くなりすぎるため、防振補正光学系を光軸に対して垂直に移動させた際に発生する偏芯コマ収差、偏芯非点収差、偏芯色収差が増大する。これを解消して高い結像性能を維持するためには、防振補正光学系中に多くのレンズを配置して収差補正を行うことが必要になる。防振補正光学系を構成するレンズ枚数が増加すると、光学系全長が長くなるため、ズームレンズの小型化を図るという観点から好ましくない。また、防振補正光学系の重量も増加するため、防振補正光学系の高速制御が困難になって、良好な防振補正が難しくなる。
一方、条件式(4)においてその上限を超えると、防振補正光学系のパワーが弱くなりすぎるため、必要な防振補正角度を確保すべく、防振補正光学系の光軸に対する垂直方向への移動量を増加させざるを得なくなる。この結果、光学系の外径の大型化を招き、ズームレンズの小型化を図ることが困難になる。
なお、上記条件式(4)は、次に示す範囲を満足すると、小型でより高い防振補正機能を備えたズームレンズを実現することができる。
Figure 2017116679
さらに、上記条件式(4a)は、次に示す範囲を満足すると、さらなる好ましい効果が期待できる。
Figure 2017116679
以上説明したように、本発明にかかるズームレンズは、上記構成を備えることにより、小型かつ簡素な構成で、全変倍領域においてFナンバーが小さく高い結像性能を備えることができる。また、簡素な構成であるため、光学系の組立および製造誤差の発生を抑制して良好な結像性能を維持できるとともに、製造コストを低減することができる。
また、変倍時に第2レンズ群を像面に対して固定することがより好ましい。変倍時に第2レンズ群を像面に対して固定することで、変倍時に移動するレンズ群の数を減らすことが可能になる。変倍時に移動するレンズ群が少なければ、変倍駆動機構の構成をより簡略化して、低コスト化を図ることができる。
さらに、本発明にかかるズームレンズは、小型、軽量の防振補正光学系を備えて、良好な防振補正を行うことが可能になる。また、光学系の小径化を図ることもできる。
なお、本発明にかかるズームレンズは、第3レンズ群よりも像面側に第4レンズ群を配置して構成してもよい。4群構成であっても、上記条件式を満足すれば、全変倍領域においてFナンバーが小さく高い結像性能を備えることができる。
さらに、本発明は、小型、高性能な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している(第二の目的)。この目的を達成するためには、上記構成を備えたズームレンズと、このズームレンズによって形成された光学像を電気的信号に変換する撮像素子と、を備えて撮像装置を構成すればよい。このようにすることで、小型、高性能なズームレンズを備えた撮像装置を実現することができる。
以下、本発明にかかるズームレンズの実施例を図面に基づき詳細に説明する。なお、以下の実施例により本発明が限定されるものではない。
図1は、実施例1にかかるズームレンズの構成を示す光軸に沿う断面図である。このズームレンズは、図示しない物体側から順に、負の屈折力を有する第1レンズ群G11と、正の屈折力を有する第2レンズ群G12と、正の屈折力を有する第3レンズ群G13と、が配置されて構成される。第2レンズ群G12と第3レンズ群G13との間の、第2レンズ群G12の近傍には、所定の口径を規定する光学的絞りSTPが配置されている。第3レンズ群G13と像面IMGとの間には、カバーガラスCGが配置されている。
第1レンズ群G11は、物体側から順に、負レンズL111と、負レンズL112と、正レンズL113と、負レンズL114と、が配置されて構成される。負レンズL112と正レンズL113とは、接合されている。
第2レンズ群G12は、物体側から順に、正レンズL121と、負レンズL122と、が配置されて構成される。
第3レンズ群G13は、物体側から順に、正レンズL131と、正レンズL132と、負レンズL133と、正レンズL134と、正レンズL135と、が配置されて構成される。正レンズL132と負レンズL133とは、接合されている。正レンズL134の両面には、非球面が形成されている。
このズームレンズでは、第2レンズ群G12を像面IMGに対して固定したまま、第1レンズ群G11と第2レンズ群G12との間隔が狭まるように第1レンズ群G11を光軸に沿って物体側から像面IMG側へ移動させ、第2レンズ群G12と第3レンズ群G13との間隔が狭まるように第3レンズ群G13を光軸に沿って像面IMG側から物体側へ移動させて、広角端から望遠端への変倍を行う。光学的絞りSTPは、常時固定されている。
また、このズームレンズでは、第1レンズ群G11を光軸に沿って像面IMG側から物体側へ移動させることにより、無限遠合焦状態から最至近距離合焦状態までのフォーカシングを行う。
さらに、このズームレンズでは、第2レンズ群G12中の正レンズL121に防振補正光学系VC1としての機能を担わせ、防振補正光学系VC1を光軸に対して垂直な方向へ移動させることによって、光学系の振動時に生じる像ぶれの補正を行う。
以下、実施例1にかかるズームレンズに関する各種数値データを示す。
(面データ)
1=35.005
1=2.000 nd1=2.0010 νd1=29.13
2=14.338
2=7.595
3=-115.921
3=1.500 nd2=1.4970 νd2=81.61
4=15.705
4=4.388 nd3=1.8467 νd3=23.78
5=67.378
5=2.851
6=-28.662
6=1.200 nd4=1.4970 νd4=81.61
7=40.987
7=D(7)(可変)
8=91.481
8=2.082 nd5=1.7725 νd5=49.62
9=-60.053
9=6.904
10=-27.104
10=1.200 nd6=1.7015 νd6=41.15
11=-71.007
11=2.000
12=∞(光学的絞り)
12=D(12)(可変)
13=15.888
13=5.832 nd7=1.4875 νd7=70.44
14=-242.417
14=0.268
15=18.677
15=4.455 nd8=1.4970 νd8=81.61
16=-73.490
16=1.500 nd9=1.8467 νd9=23.78
17=30.406
17=0.368
18=30.405(非球面)
18=1.595 nd10=1.5920 νd10=67.02
19=200.000(非球面)
19=2.685
20=-53.970
20=3.189 nd11=1.9037 νd11=31.31
21=-26.328
21=D(21)(可変)
22=∞
22=2.864 nd12=1.5168 νd12=64.20
23=∞
23=1.000
24=∞(像面)
円錐係数(k)および非球面係数(A4,A6,A8,A10
(第18面)
k=0,
4=-2.2978×10-5,A6=-1.5424×10-7
8=-4.5595×10-10,A10=-6.7226×10-12
(第19面)
k=0,
4=1.0330×10-4,A6=1.7949×10-7
8=-1.3683×10-9,A10=2.4296×10-11
(各種データ)
変倍比:1.921
像高:5.500
広角端 中間焦点位置 望遠端
焦点距離 6.128 9.009 11.771
Fナンバー 1.236 1.482 1.733
半画角(ω) 54.029 35.543 26.895
光学系全長 99.962 88.727 85.238
バックフォーカス(空気換算長) 15.388 19.858 23.908
D(7) 21.466 10.230 6.741
D(12) 10.520 6.050 2.000
D(21) 12.500 16.969 21.020
(ズームレンズ群データ)
群 始面 焦点距離 レンズ構成長 レンズ移動量
1 1 -13.253 19.534 -14.724
2 8 130.201 12.187 0.000
3 13 19.572 19.892 8.520
(ズームレンズ群倍率)
群 始面 広角端 中間焦点位置 望遠端
1 1 0.000 0.000 0.000
2 8 1.269 1.144 1.110
3 13 -0.364 -0.594 -0.800
(条件式(1)に関する数値)
Figure 2017116679
(条件式(2)に関する数値)
m3(広角端から望遠端までの変倍時の第3レンズ群G13の移動量)=8.520
|f2|/m3=15.282
(条件式(3)に関する数値)
|f1/f2|=0.102
(条件式(4)に関する数値)
fv(防振補正光学系VC1の焦点距離)=47.214
Figure 2017116679
図2は、実施例1にかかるズームレンズの縦収差図である。球面収差図において、縦軸はFナンバー(図中、FNOで示す)を表し、実線はd線(λ=587.56nm)、短破線はg線(λ=435.84nm)、長破線はC線(λ=656.28nm)に相当する波長の特性を示している。非点収差図において、縦軸は半画角(図中、ωで示す)を表し、実線はサジタル平面(図中、Sで示す)、破線はメリディオナル平面(図中、Mで示す)の特性を示している。歪曲収差図において、縦軸は半画角(図中、ωで示す)を表している。
図3は、実施例1にかかるズームレンズの望遠端での横収差図である。これらの図において、(a)は望遠端における防振補正を行っていない基本状態を示し、(b)は望遠端において防振補正光学系VC1を光軸に対して垂直な方向に0.120mm移動させた防振補正状態を示している。撮影距離が∞で望遠端においてズームレンズが0.3°だけ傾いた場合の像偏心量は、防振補正光学系VC1が光軸と垂直な方向に0.120mmだけ平行移動するときの像偏心量に等しい。
図3(a)、図3(b)において、それぞれ、上段は最大像高の70%の像点における横収差、中段は軸上像点における横収差、下段は最大像高の−70%の像点における横収差を示している。なお、各横収差図において、横軸は瞳面上での主光線からの距離を表し、実線はd線(λ=587.56nm)、短破線はg線(λ=435.84nm)、長破線はC線(λ=656.28nm)に相当する波長の特性を示している。
各横収差図から明らかなように、軸上像点における横収差の対称性は良好であることがわかる。また、+70%像点における横収差と−70%像点における横収差とを基本状態で比較すると、いずれも湾曲度が小さく、収差曲線の傾斜がほぼ等しいことから、偏心コマ収差、偏心非点収差が小さいことがわかる。このことは、防振補正状態であっても充分な結像性能が得られていることを意味している。
また、ズームレンズの防振補正角が同じ場合には、ズームレンズ全系の焦点距離が短くなるにつれて、防振補正に必要な平行移動量が減少する。したがって、いずれのズーム位置であっても、0.3°までの防振補正角に対して、結像特性を低下させることなく充分な防振補正を行うことが可能である。また、望遠端における防振群VC1の平行移動量を広角端および中間焦点位置状態に適用することで防振補正角度を0.3°よりもさらに大きくとることも可能である。
図4は、実施例2にかかるズームレンズの構成を示す光軸に沿う断面図である。このズームレンズは、図示しない物体側から順に、負の屈折力を有する第1レンズ群G21と、負の屈折力を有する第2レンズ群G22と、正の屈折力を有する第3レンズ群G23と、が配置されて構成される。第2レンズ群G22と第3レンズ群G23との間の、第2レンズ群G22の近傍には、所定の口径を規定する光学的絞りSTPが配置されている。第3レンズ群G23と像面IMGとの間には、カバーガラスCGが配置されている。
第1レンズ群G21は、物体側から順に、負レンズL211と、負レンズL212と、正レンズL213と、負レンズL214と、が配置されて構成される。負レンズL212と正レンズL213とは、接合されている。
第2レンズ群G22は、物体側から順に、正レンズL221と、負レンズL222と、が配置されて構成される。
第3レンズ群G23は、物体側から順に、正レンズL231と、正レンズL232と、負レンズL233と、正レンズL234と、正レンズL235と、が配置されて構成される。正レンズL232と負レンズL233とは、接合されている。正レンズL234の両面には、非球面が形成されている。
このズームレンズでは、第2レンズ群G22を像面IMGに対して固定したまま、第1レンズ群G21と第2レンズ群G22との間隔が狭まるように第1レンズ群G21を光軸に沿って物体側から像面IMG側へ移動させ、第2レンズ群G22と第3レンズ群G23との間隔が狭まるように第3レンズ群G23を光軸に沿って像面IMG側から物体側へ移動させて、広角端から望遠端への変倍を行う。光学的絞りSTPは、常時固定されている。
また、このズームレンズでは、第1レンズ群G21を光軸に沿って像面IMG側から物体側へ移動させることにより、無限遠合焦状態から最至近距離合焦状態までのフォーカシングを行う。
さらに、このズームレンズでは、第2レンズ群G22中の正レンズL221に防振補正光学系VC2としての機能を担わせ、防振補正光学系VC2を光軸に対して垂直な方向へ移動させることによって、光学系の振動時に生じる像ぶれの補正を行う。
以下、実施例2にかかるズームレンズに関する各種数値データを示す。
(面データ)
1=40.607
1=2.000 nd1=2.0010 νd1=29.13
2=14.895
2=8.073
3=-73.509
3=1.500 nd2=1.4970 νd2=81.61
4=15.907
4=5.520 nd3=1.7847 νd3=25.72
5=6829.045
5=2.147
6=-31.416
6=1.200 nd4=1.4970 νd4=81.61
7=47.410
7=D(7)(可変)
8=130.463
8=2.000 nd5=1.7725 νd5=49.62
9=-58.458
9=2.760
10=-25.158
10=1.200 nd6=1.7015 νd6=41.15
11=-127.371
11=2.000
12=∞(光学的絞り)
12=D(12)(可変)
13=16.583
13=6.330 nd7=1.4970 νd7=81.61
14=-156.998
14=0.200
15=16.494
15=5.695 nd8=1.4970 νd8=81.61
16=-40.074
16=1.500 nd9=1.7174 νd9=29.50
17=24.051
17=0.811
18=20.537(非球面)
18=2.640 nd10=1.4971 νd10=81.56
19=200.000(非球面)
19=1.861
20=-26.547
20=1.622 nd11=2.0010 νd11=29.13
21=-20.459
21=D(21)(可変)
22=∞
22=2.864 nd12=1.5168 νd12=64.20
23=∞
23=1.000
24=∞(像面)
円錐係数(k)および非球面係数(A4,A6,A8,A10
(第18面)
k=0,
4=-1.1904×10-4,A6=-7.9940×10-7
8=-2.5292×10-8,A10=2.4195×10-10
(第19面)
k=0,
4=5.9481×10-5,A6=-7.6908×10-7
8=-1.7256×10-8,A10=2.2723×10-10
(各種データ)
変倍比:1.922
像高:5.500
広角端 中間焦点位置 望遠端
焦点距離 6.123 9.000 11.769
Fナンバー 1.236 1.459 1.734
半画角(ω) 54.622 35.657 26.898
光学系全長 99.966 88.478 84.930
バックフォーカス(空気換算長) 15.388 19.858 23.908
D(7) 24.954 13.436 9.888
D(12) 9.619 5.794 2.000
D(21) 12.500 16.325 20.119
(ズームレンズ群データ)
群 始面 焦点距離 レンズ構成長 レンズ移動量
1 1 -15.404 20.439 -15.066
2 8 -506.020 7.961 0.000
3 13 18.900 20.659 7.619
(ズームレンズ群倍率)
群 始面 広角端 中間焦点位置 望遠端
1 1 0.000 0.000 0.000
2 8 0.860 0.877 0.883
3 13 -0.462 -0.666 -0.866
(条件式(1)に関する数値)
Figure 2017116679
(条件式(2)に関する数値)
m3(広角端から望遠端までの変倍時の第3レンズ群G23の移動量)=7.619
|f2|/m3=66.413
(条件式(3)に関する数値)
|f1/f2|=0.030
(条件式(4)に関する数値)
fv(防振補正光学系VC2の焦点距離)=52.500
Figure 2017116679
図5は、実施例2にかかるズームレンズの縦収差図である。球面収差図において、縦軸はFナンバー(図中、FNOで示す)を表し、実線はd線(λ=587.56nm)、短破線はg線(λ=435.84nm)、長破線はC線(λ=656.28nm)に相当する波長の特性を示している。非点収差図において、縦軸は半画角(図中、ωで示す)を表し、実線はサジタル平面(図中、Sで示す)、破線はメリディオナル平面(図中、Mで示す)の特性を示している。歪曲収差図において、縦軸は半画角(図中、ωで示す)を表している。
図6は、実施例2にかかるズームレンズの望遠端での横収差図である。これらの図において、(a)は望遠端における防振補正を行っていない基本状態を示し、(b)は望遠端において防振補正光学系VC2を光軸に対して垂直な方向に0.123mm移動させた防振補正状態を示している。撮影距離が∞で望遠端においてズームレンズが0.3°だけ傾いた場合の像偏心量は、防振補正光学系VC2が光軸と垂直な方向に0.123mmだけ平行移動するときの像偏心量に等しい。
図6(a)、図6(b)において、それぞれ、上段は最大像高の70%の像点における横収差、中段は軸上像点における横収差、下段は最大像高の−70%の像点における横収差を示している。なお、各横収差図において、横軸は瞳面上での主光線からの距離を表し、実線はd線(λ=587.56nm)、短破線はg線(λ=435.84nm)、長破線はC線(λ=656.28nm)に相当する波長の特性を示している。
各横収差図から明らかなように、軸上像点における横収差の対称性は良好であることがわかる。また、+70%像点における横収差と−70%像点における横収差とを基本状態で比較すると、いずれも湾曲度が小さく、収差曲線の傾斜がほぼ等しいことから、偏心コマ収差、偏心非点収差が小さいことがわかる。このことは、防振補正状態であっても充分な結像性能が得られていることを意味している。
また、ズームレンズの防振補正角が同じ場合には、ズームレンズ全系の焦点距離が短くなるにつれて、防振補正に必要な平行移動量が減少する。したがって、いずれのズーム位置であっても、0.3°までの防振補正角に対して、結像特性を低下させることなく充分な防振補正を行うことが可能である。また、望遠端における防振群VC2の平行移動量を広角端および中間焦点位置状態に適用することで防振補正角度を0.3°よりもさらに大きくとることも可能である。
図7は、実施例3にかかるズームレンズの構成を示す光軸に沿う断面図である。このズームレンズは、図示しない物体側から順に、負の屈折力を有する第1レンズ群G31と、負の屈折力を有する第2レンズ群G32と、正の屈折力を有する第3レンズ群G33と、が配置されて構成される。第3レンズ群G23と像面IMGとの間には、カバーガラスCGが配置されている。
第1レンズ群G31は、物体側から順に、負レンズL311と、負レンズL312と、正レンズL313と、負レンズL314と、が配置されて構成される。負レンズL312と正レンズL313とは、接合されている。
第2レンズ群G32は、物体側から順に、正レンズL321と、所定の口径を規定する光学的絞りSTPと、負レンズL322と、が配置されて構成される。
第3レンズ群G33は、物体側から順に、正レンズL331と、正レンズL332と、負レンズL333と、正レンズL334と、正レンズL335と、が配置されて構成される。正レンズL332と負レンズL333とは、接合されている。正レンズL334の両面には、非球面が形成されている。
このズームレンズでは、第2レンズ群G32を像面IMGに対して固定したまま、第1レンズ群G31と第2レンズ群G32との間隔が狭まるように第1レンズ群G31を光軸に沿って物体側から像面IMG側へ移動させ、第2レンズ群G32と第3レンズ群G33との間隔が狭まるように第3レンズ群G33を光軸に沿って像面IMG側から物体側へ移動させて、広角端から望遠端への変倍を行う。
また、このズームレンズでは、第1レンズ群G31を光軸に沿って像面IMG側から物体側へ移動させることにより、無限遠合焦状態から最至近距離合焦状態までのフォーカシングを行う。
さらに、このズームレンズでは、第2レンズ群G32中の正レンズL321に防振補正光学系VC3としての機能を担わせ、防振補正光学系VC3を光軸に対して垂直な方向へ移動させることによって、光学系の振動時に生じる像ぶれの補正を行う。
以下、実施例3にかかるズームレンズに関する各種数値データを示す。
(面データ)
1=40.261
1=2.000 nd1=1.9037 νd1=31.31
2=13.467
2=8.015
3=-58.872
3=1.500 nd2=1.4970 νd2=81.61
4=13.479
4=5.160 nd3=1.7618 νd3=26.61
5=153.579
5=2.523
6=-23.999
6=1.200 nd4=1.4970 νd4=81.61
7=31.235
7=D(7)(可変)
8=64.550
8=2.164 nd5=1.5168 νd5=64.20
9=-40.604
9=3.000
10=∞(光学的絞り)
10=1.850
11=-25.651
11=1.200 nd6=1.7015 νd6=41.15
12=-44.067
12=D(12)(可変)
13=16.257
13=4.284 nd7=1.4970 νd7=81.61
14=590.744
14=4.227
15=17.511
15=4.353 nd8=1.4970 νd8=81.61
16=-28.764
16=1.500 nd9=1.8061 νd9=33.27
17=24.295
17=0.217
18=15.927(非球面)
18=2.941 nd10=1.4971 νd10=81.56
19=188.152(非球面)
19=1.517
20=-46.048
20=3.126 nd11=1.6889 νd11=31.16
21=-22.452
21=D(21)(可変)
22=∞
22=2.864 nd12=1.5168 νd12=64.20
23=∞
23=1.000
24=∞(像面)
円錐係数(k)および非球面係数(A4,A6,A8,A10
(第18面)
k=0.4883,
4=-5.8825×10-5,A6=-1.6975×10-7
8=-7.7235×10-9,A10=-1.1023×10-10
(第19面)
k=10.0000,
4=1.1885×10-4,A6=1.8350×10-7
8=-1.3031×10-8,A10=-5.1154×10-11
(各種データ)
変倍比:2.005
像高:5.500
広角端 中間焦点位置 望遠端
焦点距離 5.863 9.001 11.759
Fナンバー 1.442 1.820 2.134
半画角(ω) 57.801 35.774 27.022
光学系全長 99.997 89.747 87.406
バックフォーカス(空気換算長) 15.426 21.324 26.035
D(7) 18.211 7.961 5.620
D(12) 14.609 8.711 4.000
D(21) 12.538 18.436 23.147
(ズームレンズ群データ)
群 始面 焦点距離 レンズ構成長 レンズ移動量
1 1 -10.899 20.398 -12.591
2 8 95.490 8.214 0.000
3 13 21.051 22.164 10.609
(ズームレンズ群倍率)
群 始面 広角端 中間焦点位置 望遠端
1 1 0.000 0.000 0.000
2 8 1.500 1.292 1.252
3 13 -0.359 -0.639 -0.862
(条件式(1)に関する数値)
Figure 2017116679
(条件式(2)に関する数値)
m3(広角端から望遠端までの変倍時の第3レンズ群G33の移動量)=10.609
|f2|/m3=9.001
(条件式(3)に関する数値)
|f1/f2|=0.114
(条件式(4)に関する数値)
fv(防振補正光学系VC3の焦点距離)=48.570
Figure 2017116679
図8は、実施例3にかかるズームレンズの縦収差図である。球面収差図において、縦軸はFナンバー(図中、FNOで示す)を表し、実線はd線(λ=587.56nm)、短破線はg線(λ=435.84nm)、長破線はC線(λ=656.28nm)に相当する波長の特性を示している。非点収差図において、縦軸は半画角(図中、ωで示す)を表し、実線はサジタル平面(図中、Sで示す)、破線はメリディオナル平面(図中、Mで示す)の特性を示している。歪曲収差図において、縦軸は半画角(図中、ωで示す)を表している。
図9は、実施例3にかかるズームレンズの望遠端での横収差図である。これらの図において、(a)は望遠端における防振補正を行っていない基本状態を示し、(b)は望遠端において防振補正光学系VC3を光軸に対して垂直な方向に0.116mm移動させた防
振補正状態を示している。撮影距離が∞で望遠端においてズームレンズが0.3°だけ傾いた場合の像偏心量は、防振補正光学系VC3が光軸と垂直な方向に0.116mmだけ平行移動するときの像偏心量に等しい。
図9(a)、図9(b)において、それぞれ、上段は最大像高の70%の像点における横収差、中段は軸上像点における横収差、下段は最大像高の−70%の像点における横収差を示している。なお、各横収差図において、横軸は瞳面上での主光線からの距離を表し、実線はd線(λ=587.56nm)、短破線はg線(λ=435.84nm)、長破線はC線(λ=656.28nm)に相当する波長の特性を示している。
各横収差図から明らかなように、軸上像点における横収差の対称性は良好であることがわかる。また、+70%像点における横収差と−70%像点における横収差とを基本状態で比較すると、いずれも湾曲度が小さく、収差曲線の傾斜がほぼ等しいことから、偏心コマ収差、偏心非点収差が小さいことがわかる。このことは、防振補正状態であっても充分な結像性能が得られていることを意味している。
また、ズームレンズの防振補正角が同じ場合には、ズームレンズ全系の焦点距離が短くなるにつれて、防振補正に必要な平行移動量が減少する。したがって、いずれのズーム位置であっても、0.3°までの防振補正角に対して、結像特性を低下させることなく充分な防振補正を行うことが可能である。また、望遠端における防振群VC3の平行移動量を広角端および中間焦点位置状態に適用することで防振補正角度を0.3°よりもさらに大きくとることも可能である。
図10は、実施例4にかかるズームレンズの構成を示す光軸に沿う断面図である。このズームレンズは、図示しない物体側から順に、負の屈折力を有する第1レンズ群G41と、負の屈折力を有する第2レンズ群G42と、正の屈折力を有する第3レンズ群G43と、が配置されて構成される。第1レンズ群G41と第2レンズ群G42との間の、第2レンズ群G42の近傍には、所定の口径を規定する光学的絞りSTPが配置されている。第3レンズ群G43と像面IMGとの間には、カバーガラスCGが配置されている。
第1レンズ群G41は、物体側から順に、負レンズL411と、負レンズL412と、正レンズL413と、負レンズL414と、が配置されて構成される。負レンズL412と正レンズL413とは、接合されている。負レンズL414の両面には、非球面が形成されている。
第2レンズ群G42は、物体側から順に、負レンズL421と、正レンズL422と、が配置されて構成される。負レンズL421の両面および正レンズL422の像面IMG側の面には、非球面が形成されている。
第3レンズ群G43は、物体側から順に、正レンズL431と、正レンズL432と、負レンズL433と、正レンズL434と、正レンズL435と、が配置されて構成される。正レンズL432と負レンズL433とは、接合されている。正レンズL434の両面には、非球面が形成されている。
このズームレンズでは、第2レンズ群G42を像面IMGに対して固定したまま、第1レンズ群G41と第2レンズ群G42との間隔が狭まるように第1レンズ群G41を光軸に沿って物体側から像面IMG側へ移動させ、第2レンズ群G42と第3レンズ群G43との間隔が狭まるように第3レンズ群G43を光軸に沿って像面IMG側から物体側へ移動させて、広角端から望遠端への変倍を行う。光学的絞りSTPは、常時固定されている。
また、このズームレンズでは、第1レンズ群G41を光軸に沿って像面IMG側から物体側へ移動させることにより、無限遠合焦状態から最至近距離合焦状態までのフォーカシングを行う。
さらに、このズームレンズでは、第2レンズ群G42中の負レンズL421に防振補正光学系VC4としての機能を担わせ、防振補正光学系VC4を光軸に対して垂直な方向へ移動させることによって、光学系の振動時に生じる像ぶれの補正を行う。
以下、実施例4にかかるズームレンズに関する各種数値データを示す。
(面データ)
1=39.257
1=2.000 nd1=1.8340 νd1=37.35
2=13.417
2=10.925
3=-40.474
3=1.500 nd2=1.4970 νd2=81.61
4=26.531
4=5.985 nd3=1.6889 νd3=31.16
5=-43.629
5=0.797
6=-38.821(非球面)
6=1.200 nd4=1.4971 νd4=81.56
7=63.003(非球面)
7=D(7)(可変)
8=∞(光学的絞り)
8=2.500
9=-60.162(非球面)
9=1.200 nd5=1.6935 νd5=53.20
10=108.104(非球面)
10=1.000
11=36.837(非球面)
11=3.000 nd6=1.7433 νd6=49.33
12=125.610
12=D(12)(可変)
13=15.714
13=5.192 nd7=1.4970 νd7=81.61
14=-282.787
14=0.507
15=15.157
15=5.037 nd8=1.4970 νd8=81.61
16=-128.145
16=1.500 nd9=1.6990 νd9=30.05
17=17.265
17=0.853
18=18.040(非球面)
18=2.522 nd10=1.4971 νd10=81.56
19=41.314(非球面)
19=1.460
20=-67.732
20=1.739 nd11=1.4970 νd11=81.61
21=-26.716
21=D(21)(可変)
22=∞
22=2.864 nd12=1.5168 νd12=64.20
23=∞
23=1.000
24=∞(像面)
円錐係数(k)および非球面係数(A4,A6,A8,A10
(第6面)
k=0,
4=-1.1199×10-5,A6=3.6944×10-8
8=-5.9238×10-10,A10=9.3165×10-13
(第7面)
k=0,
4=-2.7106×10-5,A6=3.2316×10-9
8=-9.7410×10-10,A10=2.3934×10-12
(第9面)
k=0,
4=-1.8443×10-6,A6=-2.2613×10-7
8=4.5349×10-10,A10=2.6793×10-12
(第10面)
k=0,
4=-8.3600×10-6,A6=-9.4812×10-8
8=-5.7541×10-10,A10=6.9402×10-12
(第11面)
k=0,
4=-1.6294×10-5,A6=7.2373×10-8
8=-7.2964×10-10,A10=2.4478×10-12
(第18面)
k=0.0059,
4=-8.4305×10-5,A6=-6.9640×10-7
8=-2.2611×10-8,A10=1.5858×10-10
(第19面)
k=10.0000,
4=8.8981×10-5,A6=-1.9931×10-7
8=-2.1629×10-8,A10=2.5393×10-10
(各種データ)
変倍比:1.982
像高:5.500
広角端 中間焦点位置 望遠端
焦点距離 5.931 9.000 11.758
Fナンバー 1.442 1.672 1.939
半画角(ω) 54.965 35.241 26.743
光学系全長 108.764 91.705 85.767
バックフォーカス(空気換算長) 15.381 18.863 22.108
D(7) 32.752 15.692 9.755
D(12) 10.730 7.247 4.000
D(21) 12.500 15.983 19.229
(ズームレンズ群データ)
群 始面 焦点距離 レンズ構成長 レンズ移動量
1 1 -18.263 22.407 -22.997
2 9 -300.000 5.200 0.000
3 13 20.014 18.812 6.729
(ズームレンズ群倍率)
群 始面 広角端 中間焦点位置 望遠端
1 1 0.000 0.000 0.000
2 9 0.827 0.867 0.883
3 13 -0.393 -0.568 -0.729
(条件式(1)に関する数値)
Figure 2017116679
(条件式(2)に関する数値)
m3(広角端から望遠端までの変倍時の第3レンズ群G43の移動量)=6.729
|f2|/m3=44.583
(条件式(3)に関する数値)
|f1/f2|=0.061
(条件式(4)に関する数値)
fv(防振補正光学系VC4の焦点距離)=-55.572
Figure 2017116679
図11は、実施例4にかかるズームレンズの縦収差図である。球面収差図において、縦軸はFナンバー(図中、FNOで示す)を表し、実線はd線(λ=587.56nm)、短破線はg線(λ=435.84nm)、長破線はC線(λ=656.28nm)に相当する波長の特性を示している。非点収差図において、縦軸は半画角(図中、ωで示す)を表し、実線はサジタル平面(図中、Sで示す)、破線はメリディオナル平面(図中、Mで示す)の特性を示している。歪曲収差図において、縦軸は半画角(図中、ωで示す)を表している。
図12は、実施例4にかかるズームレンズの望遠端での横収差図である。これらの図において、(a)は望遠端における防振補正を行っていない基本状態を示し、(b)は望遠端において防振補正光学系VC4を光軸に対して垂直な方向に0.123mm移動させた防振補正状態を示している。撮影距離が∞で望遠端においてズームレンズが0.3°だけ傾いた場合の像偏心量は、防振補正光学系VC4が光軸と垂直な方向に0.123mmだけ平行移動するときの像偏心量に等しい。
図12(a)、図12(b)において、それぞれ、上段は最大像高の70%の像点における横収差、中段は軸上像点における横収差、下段は最大像高の−70%の像点における横収差を示している。なお、各横収差図において、横軸は瞳面上での主光線からの距離を表し、実線はd線(λ=587.56nm)、短破線はg線(λ=435.84nm)、長破線はC線(λ=656.28nm)に相当する波長の特性を示している。
各横収差図から明らかなように、軸上像点における横収差の対称性は良好であることがわかる。また、+70%像点における横収差と−70%像点における横収差とを基本状態で比較すると、いずれも湾曲度が小さく、収差曲線の傾斜がほぼ等しいことから、偏心コマ収差、偏心非点収差が小さいことがわかる。このことは、防振補正状態であっても充分な結像性能が得られていることを意味している。
また、ズームレンズの防振補正角が同じ場合には、ズームレンズ全系の焦点距離が短くなるにつれて、防振補正に必要な平行移動量が減少する。したがって、いずれのズーム位置であっても、0.3°までの防振補正角に対して、結像特性を低下させることなく充分な防振補正を行うことが可能である。また、望遠端における防振群VC4の平行移動量を広角端および中間焦点位置状態に適用することで防振補正角度を0.3°よりもさらに大きくとることも可能である。
図13は、実施例5にかかるズームレンズの構成を示す光軸に沿う断面図である。このズームレンズは、図示しない物体側から順に、負の屈折力を有する第1レンズ群G51と、正の屈折力を有する第2レンズ群G52と、正の屈折力を有する第3レンズ群G53と、が配置されて構成される。第2レンズ群G52と第3レンズ群G53との間の、第2レンズ群G52の近傍には、所定の口径を規定する光学的絞りSTPが配置されている。第3レンズ群G53と像面IMGとの間には、カバーガラスCGが配置されている。
第1レンズ群G51は、物体側から順に、負レンズL511と、負レンズL512と、正レンズL513と、負レンズL514と、が配置されて構成される。負レンズL512と正レンズL513とは、接合されている。
第2レンズ群G52は、物体側から順に、正レンズL521と、負レンズL522と、が配置されて構成される。
第3レンズ群G53は、物体側から順に、正レンズL531と、正レンズL532と、負レンズL533と、正レンズL534と、正レンズL535と、が配置されて構成される。正レンズL532と負レンズL533とは、接合されている。正レンズL534の両面には、非球面が形成されている。
このズームレンズでは、第1レンズ群G51と第2レンズ群G52との間隔が狭まり第2レンズ群G52と第3レンズ群G53との間隔が狭まるように、第1レンズ群G51を光軸に沿って物体側から像面IMG側へ移動させ、第2レンズ群G52を光軸に沿って像面IMG側から物体側へ移動させ、第3レンズ群G13を光軸に沿って像面IMG側から物体側へ移動させて、広角端から望遠端への変倍を行う。光学的絞りSTPも第2レンズ群G52とともに移動する。
また、このズームレンズでは、光学系全系を光軸に沿って像面IMG側から物体側へ移動させることにより、無限遠合焦状態から最至近距離合焦状態までのフォーカシングを行う。
さらに、このズームレンズでは、第2レンズ群G52中の正レンズL521に防振補正光学系VC5としての機能を担わせ、防振補正光学系VC5を光軸に対して垂直な方向へ移動させることによって、光学系の振動時に生じる像ぶれの補正を行う。
以下、実施例5にかかるズームレンズに関する各種数値データを示す。
(面データ)
1=32.212
1=2.000 nd1=2.0010 νd1=29.13
2=14.274
2=8.253
3=-69.854
3=1.500 nd2=1.4970 νd2=81.61
4=15.298
4=4.756 nd3=1.8052 νd3=25.46
5=120.178
5=2.653
6=-25.793
6=1.200 nd4=1.4970 νd4=81.61
7=38.143
7=D(7)(可変)
8=79.052
8=2.011 nd5=1.6584 νd5=50.85
9=-56.684
9=5.612
10=-26.343
10=1.200 nd6=1.7015 νd6=41.15
11=-86.544
11=2.000
12=∞(光学的絞り)
12=D(12)(可変)
13=17.314
13=4.289 nd7=1.5688 νd7=56.04
14=-239.244
14=3.358
15=18.260
15=4.687 nd8=1.4970 νd8=81.61
16=-23.219
16=1.500 nd9=1.7552 νd9=27.53
17=19.090
17=0.200
18=13.839(非球面)
18=2.312 nd10=1.4971 νd10=81.56
19=56.529(非球面)
19=2.503
20=-1417.926
20=1.796 nd11=1.9229 νd11=20.88
21=-38.986
21=D(21)(可変)
22=∞
22=2.864 nd12=1.5168 νd12=64.20
23=∞
23=1.000
24=∞(像面)
円錐係数(k)および非球面係数(A4,A6,A8,A10
(第18面)
k=0.1425,
4=-3.7125×10-5,A6=-1.6243×10-8
8=2.6839×10-9,A10=-2.2536×10-10
(第19面)
k=10.0000,
4=1.2192×10-4,A6=3.3119×10-7
8=2.8558×10-10,A10=-2.0805×10-10
(各種データ)
変倍比:1.921
像高:5.500
広角端 中間焦点位置 望遠端
焦点距離 6.122 8.999 11.758
Fナンバー 1.442 1.744 2.042
半画角(ω) 55.211 35.833 27.044
光学系全長 99.988 89.833 87.066
バックフォーカス(空気換算長) 15.388 19.998 24.351
D(7) 24.318 12.203 7.907
D(12) 7.475 4.824 2.000
D(21) 12.500 17.110 21.463
(ズームレンズ群データ)
群 始面 焦点距離 レンズ構成長 レンズ移動量
1 1 -13.188 20.363 -12.923
2 8 280.000 8.823 0.000
3 13 19.583 20.646 8.963
(ズームレンズ群倍率)
群 始面 広角端 中間焦点位置 望遠端
1 1 0.000 0.000 0.000
2 8 1.056 1.010 0.994
3 13 -0.440 -0.676 -0.897
(条件式(1)に関する数値)
Figure 2017116679
(条件式(2)に関する数値)
m3(広角端から望遠端までの変倍時の第3レンズ群G53の移動量)=8.963
|f2|/m3=31.240
(条件式(3)に関する数値)
|f1/f2|=0.047
(条件式(4)に関する数値)
fv(防振補正光学系VC5の焦点距離)=50.434
Figure 2017116679
図14は、実施例5にかかるズームレンズの縦収差図である。球面収差図において、縦軸はFナンバー(図中、FNOで示す)を表し、実線はd線(λ=587.56nm)、短破線はg線(λ=435.84nm)、長破線はC線(λ=656.28nm)に相当する波長の特性を示している。非点収差図において、縦軸は半画角(図中、ωで示す)を表し、実線はサジタル平面(図中、Sで示す)、破線はメリディオナル平面(図中、Mで示す)の特性を示している。歪曲収差図において、縦軸は半画角(図中、ωで示す)を表している。
図15は、実施例5にかかるズームレンズの望遠端での横収差図である。これらの図において、(a)は望遠端における防振補正を行っていない基本状態を示し、(b)は望遠端において防振補正光学系VC5を光軸に対して垂直な方向に0.123mm移動させた防振補正状態を示している。撮影距離が∞で望遠端においてズームレンズが0.3°だけ傾いた場合の像偏心量は、防振補正光学系VC5が光軸と垂直な方向に0.123mmだけ平行移動するときの像偏心量に等しい。
図15(a)、図15(b)において、それぞれ、上段は最大像高の70%の像点における横収差、中段は軸上像点における横収差、下段は最大像高の−70%の像点における横収差を示している。なお、各横収差図において、横軸は瞳面上での主光線からの距離を表し、実線はd線(λ=587.56nm)、短破線はg線(λ=435.84nm)、長破線はC線(λ=656.28nm)に相当する波長の特性を示している。
各横収差図から明らかなように、軸上像点における横収差の対称性は良好であることがわかる。また、+70%像点における横収差と−70%像点における横収差とを基本状態で比較すると、いずれも湾曲度が小さく、収差曲線の傾斜がほぼ等しいことから、偏心コマ収差、偏心非点収差が小さいことがわかる。このことは、防振補正状態であっても充分な結像性能が得られていることを意味している。
また、ズームレンズの防振補正角が同じ場合には、ズームレンズ全系の焦点距離が短くなるにつれて、防振補正に必要な平行移動量が減少する。したがって、いずれのズーム位置であっても、0.3°までの防振補正角に対して、結像特性を低下させることなく充分な防振補正を行うことが可能である。また、望遠端における防振群VC5の平行移動量を広角端および中間焦点位置状態に適用することで防振補正角度を0.3°よりもさらに大きくとることも可能である。
図16は、実施例6にかかるズームレンズの構成を示す光軸に沿う断面図である。このズームレンズは、図示しない物体側から順に、負の屈折力を有する第1レンズ群G61と、正の屈折力を有する第2レンズ群G62と、正の屈折力を有する第3レンズ群G63と、正の屈折力を有する第4レンズ群G64と、が配置されて構成される。第2レンズ群G62と第3レンズ群G63との間の、第2レンズ群G62の近傍には、所定の口径を規定する光学的絞りSTPが配置されている。第4レンズ群G64と像面IMGとの間には、カバーガラスCGが配置されている。
第1レンズ群G61は、物体側から順に、負レンズL611と、負レンズL612と、正レンズL613と、負レンズL614と、が配置されて構成される。負レンズL612と正レンズL613とは、接合されている。
第2レンズ群G62は、物体側から順に、正レンズL621と、負レンズL622と、が配置されて構成される。
第3レンズ群G63は、物体側から順に、正レンズL631と、正レンズL632と、負レンズL633と、正レンズL634と、が配置されて構成される。正レンズL632と負レンズL633とは、接合されている。正レンズL634の両面には、非球面が形成されている。
第4レンズ群G64は、正レンズL641により構成される。
このズームレンズでは、第2レンズ群G62を像面IMGに対して固定したまま、第1レンズ群G61と第2レンズ群G62との間隔が狭まるように第1レンズ群G61を光軸に沿って物体側から像面IMG側へ移動させ、第2レンズ群G62と第3レンズ群G63との間隔が狭まるように第3レンズ群G63を光軸に沿って像面IMG側から物体側へ移動させ、第4レンズ群G64を光軸に沿って像面IMG側から物体側へ移動させて、広角端から望遠端への変倍を行う。光学的絞りSTPは、常時固定されている。
また、このズームレンズでは、第4レンズ群G64を光軸に沿って像面IMG側から物体側へ移動させることにより、無限遠合焦状態から最至近距離合焦状態までのフォーカシングを行う。
さらに、このズームレンズでは、第2レンズ群G62中の正レンズL621に防振補正光学系VC6としての機能を担わせ、防振補正光学系VC6を光軸に対して垂直な方向へ移動させることによって、光学系の振動時に生じる像ぶれの補正を行う。
以下、実施例6にかかるズームレンズに関する各種数値データを示す。
(面データ)
1=35.183
1=2.000 nd1=2.0010 νd1=29.13
2=14.681
2=7.940
3=-73.621
3=1.500 nd2=1.4970 νd2=81.61
4=14.997
4=4.965 nd3=1.8052 νd3=25.46
5=110.121
5=2.685
6=-27.062
6=1.200 nd4=1.4970 νd4=81.61
7=35.164
7=D(7)(可変)
8=73.922
8=2.155 nd5=1.6230 νd5=58.12
9=-35.916
9=7.427
10=-21.073
10=1.200 nd6=1.7440 νd6=44.90
11=-67.574
11=2.000
12=∞(光学的絞り)
12=D(12)(可変)
13=17.965
13=4.204 nd7=1.6584 νd7=50.85
14=-123.684
14=1.562
15=23.642
15=3.995 nd8=1.4970 νd8=81.61
16=-25.234
16=1.500 nd9=1.7618 νd9=26.61
17=19.309
17=0.200
18=17.651(非球面)
18=2.541 nd10=1.4971 νd10=81.56
19=-267.753(非球面)
19=D(19)(可変)
20=-68.470
20=1.934 nd11=1.9229 νd11=20.88
21=-27.592
21=D(21)(可変)
22=∞
22=2.864 nd12=1.5168 νd12=64.20
23=∞
23=1.000
24=∞(像面)
円錐係数(k)および非球面係数(A4,A6,A8,A10
(第18面)
k=0.1185,
4=-5.7804×10-5,A6=2.0961×10-8
8=-1.0473×10-8,A10=4.2371×10-11
(第19面)
k=10.0000,
4=8.1485×10-5,A6=2.1295×10-7
8=-1.0405×10-8,A10=6.4852×10-11
(各種データ)
変倍比:1.921
像高:5.500
広角端 中間焦点位置 望遠端
焦点距離 6.121 9.000 11.757
Fナンバー 1.442 1.724 2.106
半画角(ω) 54.112 35.519 26.901
光学系全長 99.991 89.690 86.782
バックフォーカス(空気換算長) 20.618 25.297 29.348
D(7) 20.641 10.340 7.432
D(12) 10.730 6.051 2.000
D(19) 3.248 3.081 2.599
D(21) 12.500 17.346 21.880
(ズームレンズ群データ)
群 始面 焦点距離 レンズ構成長 レンズ移動量
1 1 -12.975 20.290 -13.209
2 8 161.515 10.782 0.000
3 13 21.899 14.002 8.730
3 20 48.967 1.934 9.380
(ズームレンズ群倍率)
群 始面 広角端 中間焦点位置 望遠端
1 1 0.000 0.000 0.000
2 8 1.078 1.008 0.990
3 13 -0.626 -1.146 -1.801
4 20 0.699 0.600 0.508
(条件式(1)に関する数値)
Figure 2017116679
(条件式(2)に関する数値)
m3(広角端から望遠端までの変倍時の第3レンズ群G63の移動量)=8.730
|f2|/m3=18.501
(条件式(3)に関する数値)
|f1/f2|=0.080
(条件式(4)に関する数値)
fv(防振補正光学系VC6の焦点距離)=39.094
Figure 2017116679
図17は、実施例6にかかるズームレンズの縦収差図である。球面収差図において、縦軸はFナンバー(図中、FNOで示す)を表し、実線はd線(λ=587.56nm)、短破線はg線(λ=435.84nm)、長破線はC線(λ=656.28nm)に相当する波長の特性を示している。非点収差図において、縦軸は半画角(図中、ωで示す)を表し、実線はサジタル平面(図中、Sで示す)、破線はメリディオナル平面(図中、Mで示す)の特性を示している。歪曲収差図において、縦軸は半画角(図中、ωで示す)を表している。
図18は、実施例5にかかるズームレンズの望遠端での横収差図である。これらの図において、(a)は望遠端における防振補正を行っていない基本状態を示し、(b)は望遠端において防振補正光学系VC6を光軸に対して垂直な方向に0.096mm移動させた防振補正状態を示している。撮影距離が∞で望遠端においてズームレンズが0.3°だけ傾いた場合の像偏心量は、防振補正光学系VC6が光軸と垂直な方向に0.096mmだけ平行移動するときの像偏心量に等しい。
図18(a)、図18(b)において、それぞれ、上段は最大像高の70%の像点における横収差、中段は軸上像点における横収差、下段は最大像高の−70%の像点における横収差を示している。なお、各横収差図において、横軸は瞳面上での主光線からの距離を表し、実線はd線(λ=587.56nm)、短破線はg線(λ=435.84nm)、長破線はC線(λ=656.28nm)に相当する波長の特性を示している。
各横収差図から明らかなように、軸上像点における横収差の対称性は良好であることがわかる。また、+70%像点における横収差と−70%像点における横収差とを基本状態で比較すると、いずれも湾曲度が小さく、収差曲線の傾斜がほぼ等しいことから、偏心コマ収差、偏心非点収差が小さいことがわかる。このことは、防振補正状態であっても充分な結像性能が得られていることを意味している。
また、ズームレンズの防振補正角が同じ場合には、ズームレンズ全系の焦点距離が短くなるにつれて、防振補正に必要な平行移動量が減少する。したがって、いずれのズーム位置であっても、0.3°までの防振補正角に対して、結像特性を低下させることなく充分な防振補正を行うことが可能である。また、望遠端における防振群VC6の平行移動量を広角端および中間焦点位置状態に適用することで防振補正角度を0.3°よりもさらに大きくとることも可能である。
なお、上記各実施例中の数値データにおいて、r1,r2,・・・・はレンズ、光学的絞り面などの曲率半径、d1,d2,・・・・はレンズ、光学的絞りなどの肉厚またはそれらの面間隔、nd1,nd2,・・・・はレンズなどのd線(λ=587.56nm)に対する屈折率、νd1,νd2,・・・・はレンズなどのd線(λ=587.56nm)に対するアッベ数を示している。そして、長さの単位はすべて「mm」、角度の単位はすべて「°」である。
また、上記各非球面形状は、非球面の深さをZ、曲率をc(1/r)、光軸からの高さをh、円錐係数をk、4次,6次,8次,10次の非球面係数をそれぞれA4,A6,A8,A10とし、光の進行方向を正とするとき、以下に示す式により表される。
Figure 2017116679
以上説明したように、上記各実施例のズームレンズは、上記各条件式を満足することにより、小型かつ簡素な構成で、全変倍領域においてFナンバーが小さく高い結像性能を備えることができる。また、簡素な構成であるため、光学系の組立および製造誤差の発生を抑制して良好な結像性能を維持できるとともに、製造コストを低減することができる。さらに、小型、軽量の防振補正光学系を備えて、良好な防振補正を行うことが可能になる。また、光学系の小径化を図ることもできる。また、適宜非球面が形成されたレンズや接合レンズを配置したことにより、収差補正能力を向上させることができる。
また、実施例1〜4、実施例6に示したように、変倍時に第2レンズ群を像面に対して固定することで、変倍時に移動するレンズ群の数を減らすことが可能になる。変倍時に移動するレンズ群が少なければ、変倍駆動機構の構成をより簡略化して、低コスト化を図ることができる。特に、光学的絞りが第2レンズ群内または第2レンズ群近傍に配置されることから、変倍時に、第2レンズ群とともに比較的重量のある絞り機構も固定することで、変倍時に変倍駆動機構にかかる重量負荷を軽減することができる。
なお、実施例6に示したように、第3レンズ群よりも像面側に第4レンズ群を配置して構成することも可能である。4群構成であっても、上記条件式を満足すれば、全変倍領域においてFナンバーが小さく高い結像性能を備えることができる。
<適用例>
以下、本発明の実施例1〜6に示したズームレンズを撮像装置に適用した例を示す。図19は、本発明にかかるズームレンズを備えた撮像装置の一適用例を示す図である。図19には、ズームレンズ100を収容したレンズ鏡筒110が撮像装置200に取付けられている状態を示している。
ズームレンズ100は、実施例1〜6に示したものである。レンズ鏡筒110はマウント部111を介して撮像装置200に対して着脱可能になっている。マウント部111としては、スクリュータイプやバヨネットタイプ等のマウントが用いられる。この例では、バヨネットタイプのマウントを使用している。
ズームレンズ100により撮像された像は撮像装置200に搭載された撮像素子201(CCDやCMOS等)の撮像面上に結像し、その像に関する撮像素子201からの出力信号が図示しない信号処理回路によって演算処理され、表示部202に像が表示される。
上記のように構成することで、小型、高性能なズームレンズを備えた、動画撮影にも好適な撮像装置を実現することができる。
図19では、本発明にかかるズームレンズをミラーレス一眼カメラに用いた例を示した。しかし、本発明にかかるズームレンズは、ミラーレス一眼カメラのみならず、その他のレンズ交換式カメラやデジタルスチルカメラ、監視用カメラ、ビデオカメラ等に用いることも可能である。
以上のように、本発明にかかるズームレンズは、ミラーレス一眼カメラや一眼レフレックスカメラ等のレンズ交換方式カメラ、監視用カメラ、ビデオカメラ、デジタルスチルカメラ等の小型撮像装置に有用であり、特に、暗い撮影環境下において撮影を行う撮像装置に好適である。
11,G21,G31,G41,G51,G61 第1レンズ群
12,G22,G32,G42,G52,G62 第2レンズ群
13,G23,G33,G43,G53,G63 第3レンズ群
64 第4レンズ群
111,L112,L114,L122,L133,L211,L212,L214,L222,L233,L311,L312,L314,L322,L333,L411,L412,L414,L421,L433,L511,L512,L514,L522,L533,L611,L612,L614,L622,L633 負レンズ
113,L121,L131,L132,L134,L135,L213,L221,L231,L232,L234,L235,L313,L321,L331,L332,L334,L335,L413,L422,L431,L432,L434,L435,L513,L521,L531,L532,L534,L535,L613,L621,L631,L632,L634,L641 正レンズ
VC1,VC2,VC3,VC4,VC5,VC6 防振補正光学系
STP 開口絞り
CG カバーガラス
IMG 像面
100 ズームレンズ
110 レンズ鏡筒
111 マウント部
200 撮像装置
201 撮像素子
202 表示部

Claims (6)

  1. 物体側から順に配置された、負の屈折力を有する第1レンズ群と、第2レンズ群と、正の屈折力を有する第3レンズ群と、を備え、
    前記第2レンズ群内または前記第2レンズ群の近傍に光学的絞りを配置し、
    前記第1レンズ群と前記第2レンズ群の間隔が狭まり前記第2レンズ群と前記第3レンズ群との間隔が狭まるように前記各レンズ群を移動させて、広角端から望遠端への変倍を行い、
    以下に示す条件式を満足することを特徴とするズームレンズ。
    Figure 2017116679
    ただし、f2は前記第2レンズ群の焦点距離、fwは光学系全系の広角端での焦点距離、ftは光学系全系の望遠端での焦点距離を示す。
  2. 物体側から順に配置された、負の屈折力を有する第1レンズ群と、第2レンズ群と、正の屈折力を有する第3レンズ群と、を備え、
    前記第2レンズ群内または前記第2レンズ群の近傍に光学的絞りを配置し、
    前記第1レンズ群と前記第2レンズ群の間隔が狭まり前記第2レンズ群と前記第3レンズ群との間隔が狭まるように前記各レンズ群を移動させて、広角端から望遠端への変倍を行い、
    以下に示す条件式を満足することを特徴とするズームレンズ。
    (2) 7.000≦|f2|/m3
    ただし、m3は広角端から望遠端までの変倍時の前記第3レンズ群の移動量(物体側への移動を正とする)を示す。
  3. 広角端から望遠端への変倍に際し、前記第2レンズ群は像面に対して固定されることを特徴とする請求項1または2に記載のズームレンズ。
  4. 以下に示す条件式を満足することを特徴とする請求項1〜3のいずれか一つに記載のズームレンズ。
    (3) |f1/f2|≦0.14
    ただし、f1は前記第1レンズ群の焦点距離を示す。
  5. 前記第2レンズ群は光軸に対して垂直な方向へ移動させることによって光学系の振動時に生じる像ぶれの補正を行う防振補正光学系を備え、
    以下に示す条件式を満足することを特徴とする請求項1〜4のいずれか一つに記載のズームレンズ。
    Figure 2017116679
    ただし、fvは前記防振補正光学系の焦点距離を示す。
  6. 請求項1〜5のいずれか一つに記載のズームレンズと、該ズームレンズによって形成された光学像を電気的信号に変換する撮像素子と、を備えたことを特徴とする撮像装置。
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