JP2003202501A - ズームレンズ、カメラ装置および携帯情報端末システム - Google Patents
ズームレンズ、カメラ装置および携帯情報端末システムInfo
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Abstract
焦点距離端の半画角が30°以上と広画角で、かつコン
パクトで高解像力を達成可能なズームレンズを提供す
る。 【解決手段】 正屈折力の第1群G1、負屈折力の第2
群G2、正屈折力の第3群G3、正屈折力の第4群G
4、および正屈折力の第5群G5を順次有し、短焦点距
離端から長焦点距離端への変倍に対して、第2群G2が
第3群G3へ向かって移動するとともに、第4群G4が
第3群G3側に向かって移動することにより変倍を行
い、第2群G2と第4群G4の移動による像面変動の補
正を第5群G5で行い、長焦点距離端時のレンズ第1面
から結像面までの距離Σd、短焦点距離端の全系の合成
焦点距離をfw、長焦点距離端の全系の合成焦点距離を
ftとした場合、1.45<Σd/(ft−fw)<2.
2を満足する。
Description
チルビデオカメラに適した、コンパクトなズームレン
ズ、このズームレンズを使用したカメラ装置およびこの
カメラ装置を具備した携帯情報端末システムに関する。
載されるズームレンズは、近年高変倍比、広画角およ
び、高解像力化等の要求が高くなると共に、小型、軽
量、低コスト化に対応するため、レンズ全長およびレン
ズ外径の短縮と、構成枚数の低減が必須となっている。
ら順に正の屈折力を有する第1群、負の屈折力を有する
第2群、正の屈折力を有する第3群、正の屈折力を有す
る第4群および正の屈折力を有する第5群からなり、前
記第2群を像面側へ移動させることにより、短焦点距離
端から長焦点距離端への変倍を行い、変倍に伴う第2群
の移動による像面変動の補正を第4群で行うズームタイ
プが提案されている。
180424号公報、特許第3109342号公報、お
よび特開平9−90221号公報記載の発明がある。こ
れらの発明では、変倍に伴う像面位置変動の補正を第4
群の移動で行っている。
の従来公報に記載された5群構成のズームレンズは、何
れの例も第4群は、変倍に伴う像面位置変動の補正を行
うためのみに移動しており、変倍にはほとんど寄与して
おらず、第2群が変倍作用の大部分を負担している。こ
のため、第2群の変倍のための移動量が大きくなり、第
3群に配置されている開口絞りから第1群を遠くに配置
しなければならなくなり、第1群の大型化ひいては、ズ
ームレンズ全体が大型化してしまうと言う欠点を有して
いる。
倍を越える高変倍比で有りながら、レンズ全長およびレ
ンズ外径が非常に小さく、短焦点距離端の半画角が30
°以上と広画角で、かつ高解像力を達成可能なズームレ
ンズ、カメラ装置及び携帯情報端末システムを提供する
ことを目的とする。
は、図1に示すように、正の屈折力を有する第1群、負
の屈折力を有する第2群、正の屈折力を有する第3群、
正の屈折力を有する第4群、および正の屈折力を有する
第5群を順次有し、短焦点距離端から長焦点距離端への
変倍に際して、第2群が第3群へ向かって移動するとと
もに、第4群が第3群側に向かって移動することにより
変倍を行い、第2群と第4群の移動による像面変動の補
正を第5群で行い、長焦点距離端のレンズ第1面から結
像面までの距離をΣd、短焦点距離端の全系の合成焦点
距離をfw、長焦点距離端の全系の合成焦点距離をft
とした場合、下記条件を満足することを特徴とする。 (1) 1.45<Σd/(ft−fw)<2.2
に第4群も変倍機能を負担させ、変倍に伴う像面移動
は、第5群を移動させ補正を行う。このことにより、第
2群の移動量を小さく抑え、第1群の開口絞りからの距
離を近づけることが可能となり、第1群のレンズ外径を
小さくできると共に、ズームレンズ全体の大きさを小さ
くすることが出来、更に第5群を移動させることによ
り、性能向上させるための自由度が増加し、高性能化が
達成可能である。
さを規定するもので、上限を越えるとズームレンズの全
長が長くなり、第1群のレンズ外径が大きくなり、コス
トが大幅に上がると共に、ズームレンズを使用するカメ
ラ装置が大型化してしまう。下限を越えると各群のパワ
ーが強くなりすぎ、良好な結像性能を得られなくなる。
なお、本条件式において更なる高性能化を達成するため
には、条件式のパラメータが下記の範囲を満足している
ことが望ましい。 (1−2) 1.6<Σd/(ft−fw)<2.2
ムレンズにおいて、第1群が固定群であることを特徴と
する。この固定群とは第1群がズーミング及び一部のレ
ンズを移動する(即ち全体繰り出しではない)フォーカ
シングに対して移動しないレンズ群のことである。請求
項1記載のズームレンズにおいて、移動群をより簡単な
機構で実現するために、第1群は、移動しない構成とす
ることが望ましい。第1群は、本発明のズームレンズ内
で最もレンズ外径が大きくなり、これに伴い重量も重く
なるため、第1群を移動させるためには、機構の簡略化
や省電力化が達成できなくなる。また、第1群でフォー
カシングを行うと、第1群を繰り出すことで近距離の撮
影距離において、周辺光量が著しく低下し、これを確保
するためには、第1群が非常に大型化してしまう。請求
項2のような構成とすると、当然のことながら、全ズー
ム域におけるレンズ第1面から結像面までの距離は一定
となる。
に記載のズームレンズにおいて、開口絞りは第3群の近
傍に配置する事が出来、特に第3群の最も第2群側に配
置することが望ましい。更に、開口絞りを含む第3群を
移動させないことを特徴とする。
ることが一般的であり、シャッタを移動させると機構が
煩雑となり、好ましくない。更にシャッタを移動させる
とシャッタの駆動時の振動がレンズユニットの他の部分
へ伝わりやすく、像ぶれなどの性能劣化の要因となる。
このため、シャッタを含む第3群は、移動させないこと
が望ましい。
ズにおいて、撮影距離を変更した場合のピント合わせ、
所謂フォーカシングは、レンズ全体を繰り出す全体繰り
出しや、CCDなどの受光素子などを移動させる方法
や、第1群以外の群を移動させる所謂インナーフォーカ
スでも行うことが出来る。請求項4の発明は、インナー
フォーカスを行う群を第5群とすることを特徴とする。
同じ撮影距離におけるフォーカス群の繰り出し量は、短
焦点距離端で小さく、長焦点距離端に近づくにつれて大
きくなる。本発明のズームレンズにおいては、第4群と
第5群との間隔は、短焦点距離端で小さく長焦点距離端
で大きくなる。
移動のためのスペースがどのズーム点においても第4群
と干渉せず確保可能である。更に、第5群で変倍に伴う
像面移動の補正を行う構成となっているため、像面補正
とフォーカシングのための移動機構と制御機構とを共通
化できるという利点がある。
ズは、例えば液晶プロジェクタ等における投影用のズー
ムレンズとして使用することが出来る。このような光学
系に使用する場合は、第5群側に物体(液晶)を配置
し、第1群側からの射出光を例えばスクリーン(像面)
等に拡大投影して使用する。請求項5の発明は、請求項
1〜4の何れかに記載のズームレンズにおいて、該ズー
ムレンズが第1群を物体側とした撮影用ズームレンズで
あることを特徴とする。第1群の第1面を物体側とする
事で、被写体を例えばCCD等の受光素子上に縮小結像
する事で、良好な結像性能が得られる。
に記載のズームレンズにおいて、第1群の合成焦点距離
をf1、長焦点距離端の第1群及び第2群の合成焦点距
離をf12tとした場合、条件式 (2) −1.8<f12t/f1 <−1.1 を満足することを特徴とする。
点距離端の第2群の倍率を表しており、ズームレンズ全
体の小型化を達成するためこの条件を満足することが望
ましい。上限を越えると、第2群の変倍への寄与が小さ
くなり過ぎるため、変倍時の入射瞳の変化が小さくな
り、開口絞りの径を固定した場合、短焦点距離端に対す
る長焦点距離端のFナンバの変化が大きくなる。下限を
越えると第4群の変倍への寄与が小さくなり過ぎるた
め、第1群のパワーが強くなり過ぎ、第1群での収差の
発生が過剰に大きくなり、良好な結像性能を得られなく
なる。なお、本条件式において、更なる小型化と高性能
化を達成するためには、条件式のパラメータが下記の範
囲を満足していることが望ましい。 (2−2) −1.7<f12t/f1 <−1.2
に記載のズームレンズにおいて、短焦点距離端の第1群
と第2群との間隔をd1w 、長焦点距離端の第1群と第
2群との間隔をd1t 、短焦点距離端の第3群と第4群
との間隔をd3w 、長焦点距離端の第3群と第4群との
間隔をd3t とした場合、条件式 (3) 0.3<(d3w−d3t)/(d1t−d1w) <
0.8 を満足することを特徴とする。
動量と第2群の移動量との割合を規定するものである。
本発明のズームレンズを小型化するためには、第4群の
移動量をある程度大きくする必要がある。下限を越える
と、条件式(3)の分母(第2群の移動量)が大きくな
るか、分子(第4群の移動量)が小さくなることとな
り、第4群の変倍機能の分担が小さくなり、レンズの小
型化を達成できなくなる。逆に上限を越えると、第4群
の移動量が大きくなり、変倍に対する第4群の機能が大
きく、第2群の変倍機能への分担が小さくなってしま
い、良好な変倍を行うことが困難となり、結像性能の劣
化の要因となる。なお、本条件式において、更なる小型
化と高性能化を達成するためには、条件式のパラメータ
が下記の範囲を満足していることが望ましい。 (3−2) 0.4<(d3w−d3t)/(d1t−d1
w)<0.7
に記載のズームレンズにおいて、第1群と第2群とがそ
れぞれ3枚のレンズで構成され、第4群が4枚のレンズ
で構成され、第5群が1枚のレンズで構成され、少なく
とも第2群から第5群のそれぞれに非球面を1面以上有
していることを特徴とする。高性能なズームレンズを得
るためには、各収差を小さく抑える必要がある。各収差
を良好に補正するためには、レンズの構成枚数をある程
度増加させ、各レンズでの収差の発生を小さく抑える必
要がある。しかし、レンズの構成枚数が多くなると、各
群が厚くなり、ズームレンズ全体の小型化を達成できな
くなると共に、機構も複雑となりコストアップの要因と
なる。
と第2群とをそれぞれ3枚という比較的少ないレンズ枚
数とし、第4群は、群内における各レンズの偏心による
結像性能劣化の影響を小さくするため、4枚構成とす
る。また、第5群は、1枚のレンズで構成する。第5群
は、像面補正やフォーカシングのために移動するとき
に、レンズの構成枚数が少ないと軽量であるため少ない
エネルギーで移動可能とする事が出来る。このように少
ないレンズの構成枚数で、結像性能を良好に保つため、
少なくとも第2群から第5群のそれぞれに非球面を1面
以上有することが望ましい。
1群、負の屈折力を有する第2群、正の屈折力を有する
第3群、正の屈折力を有する第4群、および正の屈折力
を有する第5群を順次有し、短焦点距離端から長焦点距
離端への変倍に際して、少なくとも第1群と第2群との
間隔が増大し、第2群と第3群との間隔および第3群と
第4群との間隔が共に減少し、長焦点距離端のレンズ第
1面から結像面までの距離をΣd、像高をy' 、変倍比
をZとしたとき、下記の条件式、 (4) Σd/(Z×y')<3.5 を満足することを特徴としている。
有する5群構成のズームレンズは、変倍に際して第1
群、第3群および第5群を固定して、変倍のために第2
群を移動させ、変倍に伴う像面位置変動を第4群を移動
させ補正していたため、第2群の変倍のための移動量が
大きくなり、第3群に配置されている開口絞りから第1
群を遠くに配置しなければならなくなり、第1群の大型
化ひいては、ズームレンズ全体が大型化してしまう。
きとしては、第2群が第3群へ向かって移動するととも
に、第4群が第3群側に向かって移動することにより変
倍を行い、第2群と第4群の移動による像面変動の補正
を第5群で行う。このように構成することで、第2群に
加え第4群にも変倍機能を負担させ、変倍に伴う像面移
動は、第5群を移動させ補正を行う。このことにより、
第2群の移動量を小さく抑え、第1群の開口絞りからの
距離を近づけることが可能となり、第1群のレンズ外径
を小さくできると共に、ズームレンズ全体の大きさを小
さくすることが出来るとともに、第5群を移動させるこ
とにより、性能向上させるための自由度が増加し、高性
能化が達成可能である。
さを規定するもので、上限を越えるとズームレンズの全
長が長くなり、第1群のレンズ外径が大きくなり、コス
トが大幅に上がると共に、ズームレンズを使用するカメ
ラ装置が大型化してしまう。
ームレンズにおいて、第1群が固定群であることを特徴
としている。この固定群とは第1群がズーミング及び一
部のレンズを移動する(即ち全体繰り出しではない)フ
ォーカシングに対して移動しないレンズ群のことであ
る。請求項9記載のズームレンズにおいて、移動群をよ
り簡単な機構で実現するために、第1群は、移動しない
構成とすることが望ましい。第1群は、本発明のズーム
レンズ内で最もレンズ外径が大きくなり、これに伴い重
量も重くなるため、第1群を移動させるためには、機構
の簡略化や省電力化が達成できなくなる。また、第1群
でフォーカシングを行うと、第1群を繰り出すことで近
距離の撮影距離において、周辺光量が著しく低下し、こ
れを確保するためには、第1群が非常に大型化してしま
う。請求項10のような構成とすると、当然のことなが
ら、全ズーム域におけるレンズ第1面から結像面までの
距離は一定となる。
れかに記載のズームレンズにおいて、第3群の最も第2
群側に開口絞りを有し、第3群および開口絞りが固定群
を構成することを特徴としている。
来、特に第3群の最も第2群側に配置することが望まし
い。更に、開口絞りを含む第3群を移動させないことを
特徴とする。開口絞りの位置には、シャッタが設けられ
ることが一般的であり、シャッタを移動させると機構が
煩雑となり、好ましくない。更にシャッタを移動させる
とシャッタの駆動時の振動がレンズユニットの他の部分
へ伝わりやすく、像ぶれなどの性能劣化の要因となる。
このため、シャッタを含む第3群は、移動させないこと
が望ましい。
れかに記載のズームレンズにおいて、第2群の焦点距離
をf2 、短焦点距離端の合成焦点距離をfW としたと
き、下記の条件式、 (5) 0.68 < -f2/fW < 2.0 を満足することを特徴としている。
パワーの範囲を規定するものであり、ズームレンズ全体
の小型化を達成するためには、この条件を満足すること
が望ましい。上限を越えると、第2群のパワーが弱くな
りすぎ、第2群の変倍時の移動量が増大し、レンズの小
型化を達成できなくなる。下限を越えると、第4群の変
倍への寄与が小さくなり過ぎるため、第1群のパワーが
強くなり過ぎ、第1群での収差の発生が過剰に大きくな
り、良好な結像性能を得られなくなる。
れかに記載のズームレンズにおいて、第5群がフォーカ
シング用の移動群であることを特徴としている。
出し量は、短焦点距離端で小さく、長焦点距離端に従い
大きくなる。本発明のズームレンズにおいては、第4群
と第5群の間隔は、短焦点距離端で小さく長焦点距離端
で大きくなる。このため、フォーカシングによる第5群
の移動のためのスペースがどのスーム点においても第4
群と干渉せず確保可能である。更に、第5群で変倍に伴
う像面移動の補正を行う構成となっているため、像面補
正とフォーカシングのための移動機構と制御機構を共通
化できるという利点がある。
れかに記載のズームレンズにおいて、第1群と第2群が
各々3枚、第4群が3枚または4枚、第5群が1枚のレ
ンズで構成されていることを特徴としている。
収差を小さく抑える必要がある。各収差を良好に補正す
るためには、レンズの構成枚数をある程度増加させ、各
レンズでの収差の発生を小さく抑える必要がある。しか
し、レンズの構成枚数が多くなると、各群が厚くなり、
ズームレンズ全体の小型化を達成できなくなると共に、
機構も複雑となりコストアップの要因となる。
と第2群を各々3枚と比較的少ないレンズ枚数とし、第
4群は、群内における各レンズの偏心による結像性能劣
化の影響を小さくするため、3枚または4枚構成とす
る。また、第5群は、1枚のレンズで構成する。第5群
は、像面補正やフォーカシングのために移動するとき
に、レンズの構成枚数が少ないと軽量であるため少ない
エネルギーで移動可能とする事が出来る利点がある。
レンズにおいて、少なくとも第1群から第3群のそれぞ
れに非球面を1面以上有していることを特徴としてい
る。この構成では、少ないレンズの構成枚数で、結像性
能を良好に保つことができる。
何れかに記載のズームレンズにおいて、第1群が負レン
ズおよび正レンズの接合レンズと、正レンズとの3枚で
構成されていることを特徴としている。この構成では、
第1群における色収差を小さく抑えると共に、軸外収差
を小さく抑え、広画角化することができる。
何れかに記載のズームレンズにおいて、第2群が負レン
ズと、負レンズおよび正レンズの接合レンズとの3枚で
構成されていることを特徴としている。この構成では、
第2群の変倍時の収差変動を小さく抑え、かつ第2群の
色収差を小さく抑え、第2群内の偏心による結像性能劣
化を小さくすることができる。
絞り径を短焦点距離端の開口絞り径に対して大きくした
ことを特徴とする。近年記録画像の高画質化を達成する
ため、CCDの高密度化が大幅に進み、総画素数が30
0万画素から400万画素の物が具現化されている。高
密度化とCCDの小型化を両立させるために、CCDの
一画素の大きさは小型化され、例えば1/2.7型で4
00万画素のCCDの一画素の大きさは、2.8μm程
度と非常に小さくなる。このような画素サイズが小さい
CCDに使用するズームレンズとしては、評価周波数が
180本/mmと言う非常な高周波数で良好な結像性能
を有する必要がある。この時レンズのFナンバが暗くな
ると回折の影響により、レンズ系に収差が無い場合で
も、結像性能が劣化してしまうと言う問題がある。本ズ
ームレンズは、第2群と第4群の変倍に対する寄与を適
切に配分することにより、短焦点距離端に対する長焦点
距離端のFナンバ変化は小さく抑えることが出来てい
る。しかし、例えば評価周波数が180本/mmを越え
る高い周波数でより長焦点距離端の性能を向上させるた
めには、長焦点距離端のFナンバがより明るくなること
が望ましい。そこで、長焦点距離端の明るさを明るくす
るために、長焦点距離端の開口絞りの径を短焦点距離端
に対して大きくする。
クトなレンズを達成するためには、第4群の構成枚数を
4枚とし、条件式のパラメータが下記の範囲を満足して
いることが望ましい。 (4−2) 2.25<Σd/(Z×y')<2.9 (5−2) 0.8<-f2/fW<1.45
ンズは、例えば液晶プロジェクタ等における投影用のズ
ームレンズとして使用することが出来る。このような光
学系に使用する場合は、第5群側を物体(液晶)を配置
し、第1群側からの射出光を例えばスクリーン(像面)
等に投影して使用する。
れかに記載のズームレンズにおいて、該ズームレンズが
第1群を物体側とする撮影用ズームレンズであることを
特徴としている。第1群の第1面を物体側とすること
で、被写体を例えばCCD等の受光素子上に縮小結像す
ることで、良好な結像性能が得られる。
ズームレンズを撮影用ズームレンズとして使用すること
を特徴とするカメラ装置である。請求項21の発明は、
請求項20に記載のカメラ装置において、撮影画像をデ
ジタル情報に変換する手段を有することを特徴としてい
る。カメラ装置は、被写体の像を本発明のズームレンズ
を介して、記録するもので、記録媒体としてフィルムを
使用する所謂銀塩カメラや請求項21の発明のように、
CCDなどの受光素子に結像させ、被写体の情報をデジ
タル情報として記録する所謂デジタルカメラやデジタル
ビデオに適用する事で、非常にコンパクトで高変倍、高
画質、かつ省電力なカメラ装置が得られる。
何れかに記載のカメラ装置において、ズームレンズによ
る被写体の像を受光する受光素子が300万画素以上の
画素数を有していることを特徴とする。受光素子の画素
数は、画素数が増加すればそれだけ被写体像の記録密度
を向上することが可能となり、300万画素以上を有す
ることで、プリンタにより本発明のカメラ装置で記録し
た被写体像を出力しても、従来の銀塩カメラでの出力と
同程度以上の品質のアウトプットが得られる。
何れかに記載のカメラ装置を使用したことを特徴とする
携帯情報端末システムである。携帯情報端末システム
は、図26に示すようにカメラシステムに加えて、カメ
ラシステムで記録したデータを例えば通信を介して送信
する通信用I/F14を有している。このような携帯情
報端末システムにおいて、請求項20〜22の何れかに
記載のカメラ装置を使用することにより、携帯情報端末
システムを非常に小型にでき、高品質な記録データが得
られる。
を参照して説明する。図1は本発明に係るズームレンズ
の各ズームポジションにおけるレンズ群の位置関係を示
す図(図1では一例として数値実施例8の構成を示
す)、図2は同ズームレンズの変倍を説明するための図
である。図3は本発明の数値実施例1のズームレンズの
構成を示す断面図、図4は本発明の数値実施例2のズー
ムレンズの構成を示す断面図、図5は本発明の数値実施
例3のズームレンズの構成を示す断面図、図6は本発明
の数値実施例4のズームレンズの構成を示す断面図、図
7は本発明の数値実施例5のズームレンズの構成を示す
断面図、図8は本発明の数値実施例6のズームレンズの
構成を示す断面図、図9は本発明の数値実施例7のズー
ムレンズの構成を示す断面図、図10は本発明の数値実
施例8のズームレンズの構成を示す断面図、図11は本
発明の数値実施例9のズームレンズの構成を示す断面
図、図12は本発明の数値実施例10のズームレンズの
構成を示す断面図、図13は本発明の数値実施例11の
ズームレンズの構成を示す断面図である。なお、図3か
ら図13において、符号FIはフィルタ、符号CはCC
Dカバーグラス、符号Kは結像面である。
係るズームレンズは、正の屈折力を有する第1群G1、
負の屈折力を有する第2群G2、正の屈折力を有する第
3群G3、正の屈折力を有する第4群G4、および正の
屈折力を有する第5群G5を順次有し、短焦点距離端か
ら長焦点距離端への変倍に対して、第2群G2が第3群
G3へ向かって移動するとともに、第4群G4が第3群
G3側に向かって移動することにより変倍を行い、第2
群G2と第4群G4の移動による像面変動の補正を第5
群G5で行い、長焦点距離端のレンズ第1面から結像面
Kまでの距離をΣd、短焦点距離端の全系の合成焦点距
離をfw、長焦点距離端の全系の合成焦点距離をftと
したとき、下記の条件式、 1.45<Σd/(ft−fw)<2.2 を満足している。
ムレンズは、第1群G1が固定群である。また、数値実
施例1から数値実施例9に係るズームレンズは、第3群
G3の最も第2群G2側に開口絞りSを有し、第3群G
3および開口絞りSが固定群を構成している。
ムレンズは、第5群G5がフォーカシング用の移動群で
ある。また、数値実施例1から数値実施例9に係るズー
ムレンズは、第1群G1を物体側とする撮影用ズームレ
ンズである。また、数値実施例1から数値実施例9に係
るズームレンズは、第5群G5側の結像面Kの位置に物
体(液晶)を配置し、第1群G1側からの射出光を例え
ばスクリーン(像面)等に拡大投影して使用することに
より、例えば液晶プロジェクタ等における投影用のズー
ムレンズとして使用することもできる。
ムレンズは、第1群G1の合成焦点距離をf1、第1群
G1及び第2群G2の長焦点距離端の合成焦点距離をf
12tとしたとき、下記の条件式、 −1.8 < f12t/f1 < −1.1 を満足している。
ムレンズは、第1群G1と第2群G2との短焦点距離端
の間隔をd1w、第1群G1と第2群G2との長焦点距
離端の間隔をd1t、第3群G3と第4群G4との短焦
点距離端の間隔をd3w、第3群G3と第4群G4との
長焦点距離端の間隔をd3tとしたとき、下記の条件
式、 0.3<(d3w−d3t)/(d1t−d1w)<0.8 を満足している。
ムレンズは、第1群G1が3枚のレンズ(第1レンズL
1、第2レンズL2、第3レンズL3)で構成され、第
2群G2も3枚のレンズ(第4レンズL4、第5レンズ
L5、第6レンズL6)で構成され、第3群G3が1枚
のレンズ(第7レンズL7)で構成され、第4群G4が
4枚のレンズ(第8レンズL8、第9レンズL9、第1
0レンズL10、第11レンズL11)で構成され、第
5群G5が1枚のレンズ(第12レンズL12)で構成
され、少なくとも第2群G2から第5群G5のそれぞれ
に非球面を1面以上有している。
ムレンズは、短焦点距離端の開口絞りSの径に対して、
長焦点距離端の開口絞り径の方を大きくすることができ
る。この場合、例えば、開口絞り径をズーミング機構と
連動させることができる。
以下に示す。但し、 R :各面の曲率半径(非球面にあっては近軸曲率
半径) D :面間隔 Nd :d線に対する屈折率 Vd :d線に対するアッベ数 f :全系の合成焦点距離 F :Fナンバ ω :半画角 y' :像高 Wide:短焦点距離端 Mean:中間焦点距離 Tele:長焦点距離端
K)×(Y/R)2 )}〕+A4×Y4 +A6×Y6 +A8×Y8 +A10
×Y10
頂点における接平面からの距離 Y :光軸からの高さ R :非球面の近軸曲率半径 K :円錐乗数 A4,A6,A8,A10:非球面係数 SQRT :平方根の意味 また、数値実施例の中で、E-XYは10-XYの意味であ
り、Nは面番号である。
実施例11に関する収差曲線図を示す。これらの収差図
において、SAは球面収差、SCは正弦条件であり、実線が
球面収差、点線が正弦条件を表す。また、Astは、非点
収差であり、実線がサジタル像面、点線がメリディオナ
ル像面を表す。Distは歪曲収差、Comaは、コマ収差であ
る。また、dはd線(587.56nm)、gはg線(435.83n
m)を表す。なお、d線(587.56nm)及びg線(435.83n
m)を表す各符号は、球面収差及び非点収差については
長焦点距離端のみ表示し、コマ収差については短焦点距
離端のみ表示した。なお、以下の数値実施例は、像高
y'が4.65mmの場合について示した。
い樹脂層を設け樹脂層を非球面とする所謂ハイブリッド
非球面とガラスレンズの面自体が非球面の所謂ガラス非
球面レンズの両方を用いている。当然のことながら、非
球面は、非球面効果が得られれば、非球面の種類はどの
ようなものでも良く、実施例でハイブリッド非球面であ
るものをガラス非球面に変更することや逆にガラス非球
面をハイブリッド非球面に変更することが出来る。
ハイブリッド非球面をガラス非球面に変更した場合の例
を示す。
ハイブリッド非球面で構成することが可能であるのは、
言うまでもない。数値実施例3は、長焦点距離端の開口
絞りを短焦点距離端の開口絞りに対して径を大きくし
て、長焦点距離端のFナンバを小さくした例を示す。
12枚と少なく、非常にコンパクトなレンズでありなが
ら、短焦点距離端側の半画角が30°以上と広画角で、
変倍比が約4.7倍以上と高変倍でありながら、ズーム
域全体にわたって、良好な性能を有していることが判
る。
カメラの概念図を図25に示す。図25に示すように、
撮像装置1は、被写体を撮影する撮影ズーム光学系2と
撮影ズーム光学系2により結像された像を光電変換する
例えばCCD3、CMOSセンサのような撮像素子から
なる。また必要に応じて、被写体の撮影範囲を視認する
ためのファインダ光学系15を有していても良い。
撮影ズーム光学系2は、上述した何れかの実施例のズー
ムレンズである撮影ズームレンズ21とメカ機構22と
からなる。メカ機構は、例えばオートフォーカス機構、
メカニカルシャッタ機構や、ズームレンズ群間隔を変更
するズーム機構などにより、構成されている。
CD3上に結像され、CCD3上に配置されたフィルタ
により色分解後光電変換され、赤(Red),緑(Green),
青(Blue)のアナログ画像信号として出力される。
において、相関二重サンプリング回路(CDS回路)で
画像信号のノイズ低減と、オートゲイン回路(AGC回
路)で画像信号レベルの調整等が行われる。
において、アナログ画像データを最適なサンプリング周
波数のデジタル画像データに変換する。デジタル化され
た画像データは、デジタル信号処理部6において、Red,
Greenのゲイン調整を行うホワイトバランス調整や、デ
ジタル画像データを色差と輝度に分離する処理などを行
う。デジタル処理された画像データは、画像メモリ7に
一時的に保存される。
ら構成され、ROMに格納されたプログラムに従い、R
AMを作業領域として、CPUがシステム全体の制御を
行う。例えば、モータドライバ9は、制御部8からの制
御信号に基づいて、光学系のメカ機構の駆動を行う。ま
た、タイミング制御回路10は、CCD3に対する駆動
制御信号の生成や信号処理、A/D変換のタイミング制
御を行う。
ように撮像装置1に加えて、例えばフラッシュメモリー
カードなどのメディアを使用して、撮影した画像を記録
するデータ記録部11を有し、必要に応じてLCD(液
晶表示装置)などの撮影範囲を表示する表示装置12な
どを具備している。
ロボ装置13を具備することも可能であり、光量が不足
するような暗い被写体を撮影する場合、ストロボ装置に
より被写体を照明することで、撮影が可能となる。
うにカメラシステムに加えて、カメラシステムで記録し
たデータを例えば通信を介して送信する通信用I/F1
4を有している。このように通信機能を付加させること
で、携帯情報端末システムの大幅な小型、軽量、低コス
ト化かつ省電力を達成することができる。
ラの要部構成を示す図である。図27に示すように、撮
影ズーム光学系2は、上記実施例の何れかのズームレン
ズから構成され、その後方の所定位置には、図示しない
フォーカルプレーン形式のシャッタを介してCCD3が
配設されている。
には、ミラー16が配設されている。このミラー16は
撮影光束と観察光束とを選択的に振り分けるためのもの
であり、平生は、ミラー16が光軸に対して45°の傾
斜を持って支持され、撮影ズーム光学系2を通過する光
束をミラー16の反射面によって上方に反射させて観察
光束とし、露光時にはミラー16がミラー16aの如く
上方に跳ね上げられることによって撮影ズーム光学系2
を通過した光束がそのまま直進されてCCD3上に結像
する撮影光束となる。
され、焦点板17の上方にペンタゴナルダハプリズム
(以下、ペンタプリズムという)18の入射面が位置さ
れている。このペンタプリズム18の射出面の後方に接
眼レンズ19が設けられ、この接眼レンズ19を通じて
正立正像でかつパララックスのない被写体像を観察でき
るようになっている。
のハーフミラー面とし、ミラー16の後方に周知のオー
トフォーカス光学系を設けるようにしてもよい。また、
CCD3の代わりに銀塩フィルムを配置するようにして
銀塩フィルムを用いた一眼レフカメラとしてもよい。な
お、本発明は上記実施例に限定されるものではない。即
ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施
することができる。
よれば、正,負,正,正,正の5群ズームタイプを用いて、
第2群と第4群で変倍機能を分担し、第5群で変倍によ
る像面の変動補正とフォーカシングを行うことで、半画
角30°以上と広画角で、変倍比4.5倍を越える高変
倍で有りながら、非常に軽量コンパクトで高性能なズー
ムレンズが得られる。
1群が移動しないので、第1群が移動する場合より第1
群の外径を小さくすることができるとともに、移動機構
の簡略化や省電力化を達成することができる。
口絞りを含む第3群を移動しないので、機構が煩雑とな
ることがなく、更にシャッタの駆動時の振動がレンズユ
ニットの他の部分へ伝わりにくく、シャッタの作動によ
る像ぶれなどの性能劣化を防止することができる。
5群でフォーカシングするので、フォーカシングによる
第5群の移動のためのスペースがどのズーム点において
も第4群と干渉せず確保可能であり、更に、第5群で変
倍に伴う像面移動の補正を行う構成となっているため、
像面補正とフォーカシングのための移動機構と制御機構
とを共通化できるという利点がある。
1面を物体側としているので、被写体を受光素子、銀塩
フィルム等に縮小結像する事で、良好な結像性能が得ら
れる。
の変化を大きくすることなく、良好な結像性能が得ら
れ、ズームレンズ全体の小型化を達成することができ
る。
第4群との変倍機能の分担を適切に配分できるので、さ
らなる小型化と高性能化とを達成することができる。
ンズ枚数で各収差を良好に補正することができるととも
に、フォーカシングするためのレンズを1枚構成とした
ので、軽量であるため少ないエネルギーで移動可能とす
る事が出来る。
正,正,正の5群ズームタイプを用いて、第2群と第4
群とで変倍機能を分担し、第5群で変倍による像面の変
動補正とフォーカシングとを行うことで、半画角30°
以上と広画角で、変倍比4.5倍を越える広変倍で有り
ながら、非常に軽量コンパクトで高性能なズームレンズ
が得られる。
と第4群との変倍機能の分担を適切に配分できるので、
さらなる小型化と高性能化とを達成することができる。
レンズ枚数で各収差を良好に補正することができるとと
もに、フォーカシングするためのレンズを1枚構成とし
たので、軽量であるため少ないエネルギーで移動可能と
する事が出来る。
を使用することで更に良好な結像性能を有することが出
来る。
での色収差が小さく抑えられ、ズームレンズの広画角化
が可能となる。
に移動による収差変動および、色収差が小さく、且つ偏
心による結像性能の劣化が小さく抑えることが出来る。
波数が180本/mmを越える高い周波数でより長焦点
距離端の性能を向上させることができる。
非常にコンパクトで高変倍、高画質、かつ省電力なカメ
ラ装置が得られる。
タにより被写体像を出力しても、従来の銀塩カメラでの
出力と同程度以上の品質のアウトプットが得られる。
報端末システムを非常に小型にでき、高品質な記録デー
タが得られる。
ンにおけるレンズ群の位置関係を示す図である。
る。
示す断面図である。
示す断面図である。
示す断面図である。
示す断面図である。
示す断面図である。
示す断面図である。
示す断面図である。
を示す断面図である。
を示す断面図である。
成を示す断面図である。
成を示す断面図である。
における収差曲線図である。
における収差曲線図である。
における収差曲線図である。
における収差曲線図である。
における収差曲線図である。
における収差曲線図である。
における収差曲線図である。
における収差曲線図である。
における収差曲線図である。
ンにおける収差曲線図である。
ンにおける収差曲線図である。
メラの概念図である。
制御系の一例を示すブロック図である。
イプのデジタルカメラの概念図である。
Claims (23)
- 【請求項1】 正の屈折力を有する第1群、負の屈折力
を有する第2群、正の屈折力を有する第3群、正の屈折
力を有する第4群、および正の屈折力を有する第5群を
順次有し、短焦点距離端から長焦点距離端への変倍に際
して、第2群が第3群へ向かって移動するとともに、第
4群が第3群側に向かって移動することにより変倍を行
い、第2群と第4群の移動による像面変動の補正を第5
群で行い、長焦点距離端のレンズ第1面から結像面まで
の距離をΣd、短焦点距離端の全系の合成焦点距離をf
w、長焦点距離端の全系の合成焦点距離をftとしたと
き、下記の条件式、 1.45 < Σd/(ft−fw) < 2.2 を満足することを特徴とするズームレンズ。 - 【請求項2】 請求項1に記載のズームレンズにおい
て、第1群が固定群であることを特徴とするズームレン
ズ。 - 【請求項3】 請求項1〜2の何れかに記載のズームレ
ンズにおいて、第3群の最も第2群側に開口絞りを有
し、第3群および開口絞りが固定群を構成することを特
徴とするズームレンズ。 - 【請求項4】 請求項1〜3の何れかに記載のズームレ
ンズにおいて、第5群がフォーカシング用の移動群であ
ることを特徴とするズームレンズ。 - 【請求項5】 請求項1〜4の何れかに記載のズームレ
ンズにおいて、該ズームレンズが第1群を物体側とする
撮影用ズームレンズであることを特徴とするズームレン
ズ。 - 【請求項6】 請求項1〜5の何れかに記載のズームレ
ンズにおいて、第1群の合成焦点距離をf1、第1群及
び第2群の長焦点距離端の合成焦点距離をf12tとした
とき、下記の条件式、 −1.8 < f12t/f1 < −1.1 を満足することを特徴とするズームレンズ。 - 【請求項7】 請求項1〜6の何れかに記載のズームレ
ンズにおいて、第1群と第2群との短焦点距離端の間隔
をd1w、第1群と第2群との長焦点距離端の間隔をd1
t、第3群と第4群との短焦点距離端の間隔をd3w、
第3群と第4群との長焦点距離端の間隔をd3tとした
とき、下記の条件式、 0.3 < (d3w−d3t)/(d1t−d1w) < 0.
8 を満足することを特徴とするズームレンズ。 - 【請求項8】 請求項1〜7の何れかに記載のズームレ
ンズにおいて、第1群と第2群とがそれぞれ3枚のレン
ズで構成され、第4群が4枚のレンズで構成され、第5
群が1枚のレンズで構成され、少なくとも第2群から第
5群のそれぞれに非球面を1面以上有していることを特
徴とするズームレンズ。 - 【請求項9】 正の屈折力を有する第1群、負の屈折力
を有する第2群、正の屈折力を有する第3群、正の屈折
力を有する第4群、および正の屈折力を有する第5群を
順次有し、短焦点距離端から長焦点距離端への変倍に際
して、少なくとも第1群と第2群との間隔が増大し、第
2群と第3群との間隔および第3群と第4群との間隔が
共に減少し、長焦点距離端のレンズ第1面から結像面ま
での距離をΣd、像高をy' 、変倍比をZとしたとき、
下記の条件式、 Σd/(Z×y') < 3.5 を満足することを特徴とするズームレンズ。 - 【請求項10】 請求項9に記載のズームレンズにおい
て、第1群が固定群であることを特徴とするズームレン
ズ。 - 【請求項11】 請求項9〜10の何れかに記載のズー
ムレンズにおいて、第3群の最も第2群側に開口絞りを
有し、第3群および開口絞りが固定群を構成することを
特徴とするズームレンズ。 - 【請求項12】 請求項9〜11の何れかに記載のズー
ムレンズにおいて、第2群の焦点距離をf2 、短焦点距
離端の合成焦点距離をfW としたとき、下記の条件式、 0.68 < -f2/fW < 2.0 を満足することを特徴とするズームレンズ。 - 【請求項13】 請求項9〜12の何れかに記載のズー
ムレンズにおいて、第5群がフォーカシング用の移動群
であることを特徴とするズームレンズ。 - 【請求項14】 請求項9〜13の何れかに記載のズー
ムレンズにおいて、第1群と第2群が各々3枚、第4群
が3枚または4枚、第5群が1枚のレンズで構成されて
いることを特徴とするズームレンズ。 - 【請求項15】 請求項14のズームレンズにおいて、
少なくとも第1群から第3群のそれぞれに非球面を1面
以上有していることを特徴とするズームレンズ。 - 【請求項16】 請求項14〜15の何れかに記載のズ
ームレンズにおいて、第1群が負レンズおよび正レンズ
の接合レンズと、正レンズとの3枚で構成されているこ
とを特徴とするズームレンズ。 - 【請求項17】 請求項14〜16の何れかに記載のズ
ームレンズにおいて、第2群が負レンズと、負レンズお
よび正レンズの接合レンズとの3枚で構成されているこ
とを特徴とするズームレンズ。 - 【請求項18】 請求項1〜17の何れかに記載のズー
ムレンズにおいて、短焦点距離端の開口絞り径に対し
て、長焦点距離端の開口絞り径の方が大きいことを特徴
とするズームレンズ。 - 【請求項19】 請求項1〜18の何れかに記載のズー
ムレンズにおいて、該ズームレンズが第1群を物体側と
する撮影用ズームレンズであることを特徴とするズーム
レンズ。 - 【請求項20】 請求項19に記載のズームレンズを備
えていることを特徴とするカメラ装置。 - 【請求項21】 請求項20に記載のカメラ装置におい
て、撮影画像をデジタル情報に変換する手段を有するこ
とを特徴とするカメラ装置。 - 【請求項22】 請求項20〜21の何れかに記載のカ
メラ装置において、ズームレンズによる像を受光する受
光素子が300万画素以上の画素数を有していることを
特徴とするカメラ装置。 - 【請求項23】 請求項20〜22の何れかに記載のカ
メラ装置を用いたことを特徴とする携帯情報端末システ
ム。
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