JP2004333572A - 可変焦点距離レンズ系 - Google Patents
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Abstract
【課題】広角端状態において歪曲収差が少なく、レンズ位置状態にかかわらず高い光学性能を有する高変倍の可変焦点距離レンズ系を提供する。
【解決手段】物体側から順に、負屈折力を有する第1レンズ群G1と、正屈折力を有する第2レンズ群G2と、第3レンズ群G3とから構成されており、広角端状態から望遠端状態へ向かってレンズ位置状態が変化する際に、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との間隔が減少し、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3との間隔が増大するように、少なくとも第2レンズ群G2が物体側へ移動するとともに、第3レンズ群G3も移動し、第3レンズ群G3は、物体側から順に、負の屈折力を有する負部分群G3nと、正の屈折力を有する正部分群G3pとの2つの部分群を有し、開口絞りSは、第3レンズ群G3中の最も物体側のレンズ面よりも物体側に配置されており、所定の条件式を満足する。
【選択図】図2
【解決手段】物体側から順に、負屈折力を有する第1レンズ群G1と、正屈折力を有する第2レンズ群G2と、第3レンズ群G3とから構成されており、広角端状態から望遠端状態へ向かってレンズ位置状態が変化する際に、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との間隔が減少し、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3との間隔が増大するように、少なくとも第2レンズ群G2が物体側へ移動するとともに、第3レンズ群G3も移動し、第3レンズ群G3は、物体側から順に、負の屈折力を有する負部分群G3nと、正の屈折力を有する正部分群G3pとの2つの部分群を有し、開口絞りSは、第3レンズ群G3中の最も物体側のレンズ面よりも物体側に配置されており、所定の条件式を満足する。
【選択図】図2
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、可変焦点距離レンズ系に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、カメラにおいて被写体像を記録する方法として、CCD(Charge Coupled Device)やCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)等の光電変換素子を利用した撮像素子を用いる方法が知られている。この方法による被写体像の記録は、ズームレンズ等の光学系を介して撮像素子面上に被写体像を形成し、該被写体像の光量を光電変換素子によって電気出力に変換して記憶媒体に記録することで行われる。
【0003】
近年の微細加工技術の進歩に伴い、中央演算処理装置(CPU)の高速化や記憶媒体の高集積化が図られている。これにより、これまで取り扱えなかった大容量の画像データを高速に処理できるようになってきている。また、撮像素子においても高集積化や小型化が図られている。この撮像素子の高集積化によってより高い空間周波数の記録が可能となり、撮像素子の小型化によってカメラ全体の小型化を図ることが可能となる。
【0004】
しかしながら、撮像素子の高集積化と小型化により、撮像素子における個々の光電変換素子の受光面積が小さくなる。このため、電気出力が低下し、この低下に伴ってノイズの影響が大きくなってしまう。これを防ぐため、光学系の大口径比化を図ることによって、撮像素子へ到達する光の光量を増大させることが行われている。また、個々の光電変換素子の直前に微小なレンズ素子、いわゆるマイクロレンズアレイを配置することも行われている。
【0005】
光電変換素子の直前に配置されたマイクロレンズアレイは、隣り合う光電変換素子どうしの間へ入射する光束を光電変換素子へ導くことができる。しかしここで、光学系の射出瞳位置が撮像素子に近づく場合、即ち撮像素子に入射する主光線と光軸とのなす角が大きくなる場合、画面周辺部へ向かう軸外光束は光軸に対して大きな角をなし撮像素子へ入射せず、光量不足を招くことになってしまう。したがって、光電変換素子の直前にマイクロレンズアレイを配置することで、上述のように隣り合う光電変換素子どうしの間へ入射する光束を光電変換素子へ導く代わりに、光学系の射出瞳位置に制約を与えることとなってしまう。
【0006】
光電変換素子を利用した撮像素子を用いて被写体像を記録するカメラ、いわゆるデジタルスチルカメラは、現像作業が不要であるため撮影結果を容易に確認できる等、データの取扱いが容易である。しかしこの反面、画質に関して銀塩カメラに劣っていたり、データの処理を行うためのパーソナルコンピュータ等の機器との接続が必要となる。このため、デジタルスチルカメラの普及率は向上していなかった。しかし近年の画質の向上や機器の普及により、デジタルスチルカメラはより一般的に使われるようになってきている。
【0007】
画質の向上を図るためには、上述の撮像素子の高集積化と併せて、光学系の高性能化が必要不可欠である。これに加えて光学系の変倍比を高めることは、撮影者の撮影の自由度を高め、例えば被写体により近づいた撮影が可能となることや、室内等のように被写体の位置が近い場合においても広範囲の撮影が可能となること等の利点がある。
【0008】
光電変換素子を利用した撮像素子を用いて被写体像を記録するカメラに好適なズームレンズとして、物体側から順に、負の屈折力を有する第1レンズ群と、正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レンズ群とを備えたいわゆる負正正3群タイプのズームレンズであって、変倍比を4倍程度まで高めたものが提案されている(例えば、特許文献1参照。)。
【0009】
また、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、正の屈折力を有する第4レンズ群とを備えたいわゆる1群固定の正負正正4群タイプのズームレンズであって、第1レンズ群と第4レンズ群とが固定で、第2レンズ群を移動させることによって焦点距離を変化させ、該第2レンズ群の移動により引き起こされる焦点位置の変化を第4レンズ群の移動によって補償するものも提案されている(例えば、特許文献2参照。)。
【0010】
また、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、正の屈折力を有する第4レンズ群とを備えたいわゆる1群可動の正負正正4群タイプのズームレンズであって、広角端状態から望遠端状態までレンズ位置状態が変化する際に、全てのレンズ群が可動であり、第1レンズ群と第3レンズ群とが物体側へ移動するものも提案されている(例えば、特許文献3参照。)。
【0011】
特に、デジタルスチルカメラの一般化に伴い、携帯性の向上というユーザーニーズが高まっている。このため、カメラ本体の小型化や軽量化を図ったカメラ、あるいはカメラ非使用時に鏡筒を縮めてレンズをカメラ本体内に収納する、いわゆる沈胴式鏡筒を採用したカメラが増えている。したがって、斯かるユーザーニーズに対応するように、レンズ系の小径化や短縮化、あるいは沈胴式鏡筒に適切なズームレンズが提案されている。
【0012】
【特許文献1】
特開2002−267930号公報
【特許文献2】
特開平6−308388号公報
【特許文献3】
特開平7−5361号公報
【0013】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のような従来のズームレンズは、それぞれ次のような問題を有している。
従来の負正正3群タイプのズームレンズは、開口絞りが第2レンズ群近傍に配置されているため、レンズ系全体の屈折力配分が特に広角端状態において極端に不対称であり、負の歪曲収差の補正が困難である。このため、この屈折力配分の不対称を緩和し、負の歪曲収差を補正するために、物体側に配置される正部分群と像側に配置される負部分群とによって第2レンズ群は構成されていた。しかしながら、変倍比を高めれば、第2レンズ群の屈折力が正に大きくなるため、第2レンズ群における各レンズ面の曲率半径が小さくなり、微小な偏心によっても著しくレンズ性能が劣化してしまうという問題がある。このため、レンズ系を大型化する、あるいはレンズ枚数を極端に増やすなどすることにより、携帯性の向上という上述のユーザーニーズに反するものであった。
【0014】
また、1群固定の正負正正4群タイプのズームレンズは、可動群が少なく、変倍群が1つのみであるため、第2レンズ群の移動スペースを大きく確保しなければならず、その結果レンズ全長の短縮化を図ることが困難であるという問題がある。
また、1群可動の正負正正4群タイプのズームレンズは、可動レンズ群が多いため、鏡筒の構造が複雑化してしまうため、鏡筒の径を小さくする、あるいは鏡筒の厚みを小さくすることが十分にできないという問題がある。
【0015】
そこで本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、広角端状態において歪曲収差が少なく、レンズ位置状態にかかわらず高い光学性能を有する高変倍の可変焦点距離レンズ系を提供することを目的とする。
【0016】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明は、
物体側から順に、負の屈折力を有する第1レンズ群と、正の屈折力を有する第2レンズ群と、第3レンズ群とから構成されており、
広角端状態から望遠端状態へ向かってレンズ位置状態が変化する際に、前記第1レンズ群と前記第2レンズ群との間隔が減少し、前記第2レンズ群と前記第3レンズ群との間隔が増大するように、少なくとも前記第2レンズ群が物体側へ移動するとともに、前記第3レンズ群も移動し、
前記第3レンズ群は、物体側から順に、負の屈折力を有する負部分群と、正の屈折力を有する正部分群との2つの部分群を有し、
開口絞りは、前記第3レンズ群中の最も物体側のレンズ面よりも物体側に配置されており、
以下の条件式を満足することを特徴とする可変焦点距離レンズ系を提供する。
1.4<ΣD/Ymax
ただし、
ΣD:前記第3レンズ群中の最も物体側の前記レンズ面から最も像側のレンズ面までの光軸に沿った距離,
Ymax:最大像高.
【0017】
【発明の実施の形態】
本発明による可変焦点距離レンズ系は、物体側から順に、負の屈折力を有する第1レンズ群と、正の屈折力を有する第2レンズ群と、第3レンズ群とから構成されており、レンズ系全体の焦点距離が最も短くなる広角端状態から最も長くなる望遠端状態へ向かってレンズ位置状態が変化する際に、第1レンズ群と第2レンズ群との間隔が減少し、第2レンズ群と第3レンズ群との間隔が増大するように、第2レンズ群が物体側へ移動し、該第2レンズ群の移動に合わせて第1レンズ群および第3レンズ群も移動するように構成されている。
【0018】
斯かる構成の下、本発明の可変焦点距離レンズ系は、第3レンズ群を少なくとも2つの部分群で構成し、以下のように機能させることによって、レンズ系の高変倍化と小型化との両立を図っている。
条件[A]:第3レンズ群を、物体側から順に負の屈折力を有する負部分群と正の屈折力を有する正部分群とで構成し、これらの部分群を空気間隔を隔てて配置する。
条件[B]:開口絞りを第3レンズ群中の最も物体側のレンズ面よりも物体側に配置する。
【0019】
上述のように本発明の可変焦点距離レンズ系において、第3レンズ群は、負部分群と正部分群とによって構成されている。これにより、レンズ系全体の屈折力配置を負正負正とし、広角端状態において発生しやすい負の歪曲収差を良好に補正することができる。ここで、この2つの部分群は、互いの間隔を小さくすればそれぞれの屈折力が大きくなり、特に広角端状態において画面周辺部で発生するコマ収差が大きくなってしまう。このため、第3レンズ群の厚みを大きくすることが望ましいが、これはレンズ系の小型化を図ることに反してしまう。したがって、条件[A]を満足することが必要となる。
本発明の可変焦点距離レンズ系はさらに、第3レンズ群における負部分群の最も物体側に負レンズが配置されており、正部分群の最も像側に正レンズが配置されている。これにより、2つの部分群の主点位置を互いに離すことが可能となり、屈折力が弱められ、特に軸外収差の発生を減少させることができる。
【0020】
本発明の可変焦点距離レンズ系では、条件[A]に加え、開口絞りの配置についての条件[B]を満足することが肝要である。
本発明の可変焦点距離レンズ系では、開口絞りが第3レンズ群中の最も物体側のレンズ面よりも物体側に配置されている。これにより、画面周辺部に向かう軸外光束は、光軸から離れるように負部分群によって屈折された後、光軸に近づくように正部分群によって屈折される。このため、射出瞳位置を像面位置から遠ざけることが可能となり、第2レンズ群から射出される軸外光束を光軸から大きく離す必要がなくなる。したがって、第2レンズ群を正負構造とする必要がなくなり、その結果ズーム比を高めた際に発生する軸外収差の変動を減らすことや、レンズ構成の簡略化を図ることが可能となる。
以上のような構成によって本発明の可変焦点距離レンズ系は、レンズ系全体の屈折力配分を対称型に近づけて歪曲収差を良好に補正し、かつ高変倍化を実現している。
【0021】
以下、本発明の可変焦点距離レンズ系の各条件式について説明する。
上記条件式(1)は、第3レンズ群の厚みを規定するための条件式である。上述のように、本発明の可変焦点距離レンズ系では、第3レンズ群が、物体側から順に、負の屈折力を有する負部分群と、正の屈折力を有する正部分群とから構成されている。しかしながら、第3レンズ群を薄型化しようとすれば、第3レンズ群中に配置される各レンズ成分の屈折力がそれぞれ大きくなってしまう。このため、本発明の可変焦点距離レンズ系では、第3レンズ群の厚みを適切に設定することが肝要である。
【0022】
本発明の可変焦点距離レンズ系において条件式(1)の下限値を下回ると、第3レンズ群を構成する各レンズ群の屈折力が大きくなる。これにより、微小の偏心によって光学性能が著しく劣化し、安定した光学品質を確保することができなくなってしまう。
尚、本発明の可変焦点距離レンズ系では、小型化を図ることが重要であるため、条件式(1)の上限値を3.2とすることが望ましい。
【0023】
また、本発明の可変焦点距離レンズ系は、レンズ位置状態の変化に伴う軸外収差の変動を良好に補正し、さらなる高性能化を図るために、開口絞りを第1レンズ群よりも像側に配置し、かつ広角端状態から望遠端状態へレンズ位置状態が変化する際に、第1レンズ群と開口絞りとの間隔を変化させ、以下の条件式(2)を満足する構成とすることが望ましい。
(2)Daw/fw<2.4
ただし、
Daw:広角端状態における開口絞りから第3レンズ群中の最も物体側のレンズ面までの距離,
fw :広角端状態における可変焦点距離レンズ系全体の焦点距離.
【0024】
上述のように本発明の可変焦点距離レンズ系において、開口絞りを第3レンズ群中の最も物体側のレンズ面よりも物体側に配置することは肝要であるが、第3レンズ群中の最も物体側のレンズ面よりも物体側であればどこでも良い訳ではない。ズームレンズにおいて、高変倍化と高性能化との両立を図るためには、開口絞りの配置が重要である。
そこで本発明の可変焦点距離レンズ系は、開口絞りが第1レンズ群よりも像側に配置されており、かつ広角端状態から望遠端状態へレンズ位置状態が変化する際に第1レンズ群と開口絞りとの間隔を変化させるように構成されている。これにより、第1レンズ群を通過する軸外光束の高さを積極的に変化させることができる。
【0025】
以上に述べた第1レンズ群と開口絞りとの位置関係に加え、開口絞りと、第3レンズ群中の最も物体側のレンズ面との位置関係も重要である。
本発明の可変焦点距離レンズ系は、第3レンズ群における負部分群が主に軸上収差の補正を行い、正部分群が主に軸外収差の補正を行うように機能を分離することによって高性能化が図られている。
本発明の可変焦点距離レンズ系において条件式(2)の上限値を上回り、開口絞りと、第3レンズ群中の最も物体側のレンズ面との間隔が大きくなると、第3レンズ群における負部分群を通過する軸外光束が光軸から離れ、画角の変化に伴うコマ収差を負部分群によって補正することができなくなってしまう。
尚、本発明の可変焦点距離レンズ系では、広角端状態における射出瞳をより適切な位置とするために、条件式(2)の下限値を0.2とすることが望ましい。
【0026】
一方、本発明の可変焦点距離レンズ系において条件式(2)の下限値を下回ると、広角端状態における射出瞳位置が像面に近づき過ぎることとなってしまう。尚、第3レンズ群における負部分群と正部分群の屈折力を大きくすることによって射出瞳位置を像面から遠ざけることも可能であるが、各部分群の屈折力が極端に大きくなり、軸外収差の発生を良好に補正することができなくなってしまう。
【0027】
また、本発明の可変焦点距離レンズ系は、さらなる高性能化を図るために、以下の条件式(3)を満足することが望ましい。
(3)0.8<|f3n|/fw<2.0
ただし、
f3n:第3レンズ群における負部分群の焦点距離.
fw :広角端状態における可変焦点距離レンズ系全体の焦点距離.
【0028】
上記条件式(3)は、第3レンズ群の構成を規定する条件式である。
上述のように第3レンズ群において、負部分群は、最も物体側に配置されており、軸外光束が該負部分群を光軸から離れずに通過することによって主に軸上収差の補正を担っている。このため、本発明の可変焦点距離レンズ系において条件式(3)の下限値を下回り、屈折力が大きくなるように上記負部分群の焦点距離が変化すると、正の球面収差を良好に補正することができず、高性能化を十分に図ることができなくなってしまう。
一方、本発明の可変焦点距離レンズ系において条件式(3)の上限値を上回り、屈折力が小さくなるように上記負部分群の焦点距離が変化すると、広角端状態において発生する負の歪曲収差を良好に補正することが困難になってしまう。
【0029】
また、本発明の可変焦点距離レンズ系は、望遠端状態におけるレンズ全長を短縮するために、以下の条件式(4)を満足することが望ましい。
(4)−0.8<ft/f3<0.4
ただし、
f3:第3レンズ群の焦点距離,
ft:望遠端状態における可変焦点距離レンズ系全体の焦点距離.
【0030】
本発明の可変焦点距離レンズ系において条件式(4)の上限値を上回ると、第3レンズ群の正の屈折力が大きくなる。このため、第3レンズ群から射出される軸外光束の射出角は、広角端状態における射出角に対して望遠端状態における射出角が大きく変動してしまう。尚、射出瞳位置は、(i)軸外光束が光軸から離れるように像面に達する場合と、(ii)軸外光束が光軸と平行な状態で像面に達する場合と、(iii)軸外光束が光軸に近づくように像面に達する場合とに分かれる。(i)と(iii)は、射出瞳位置が像面を基準に物体側に存在する場合と像側に存在する場合に対応する。射出瞳位置の変化として考えれば、(ii)の状態が無限遠となるため、3つの状態は不連続となってしまう。このため、像高を射出瞳位置で割った射出角を、レンズ位置状態の変化による射出瞳位置の変化の代わりに射出角の変化として捉えている。
一方、本発明の可変焦点距離レンズにおいて条件式(4)の下限値を下回ると、望遠端状態におけるレンズ全長が大きくなり過ぎてしまうため好ましくない。
【0031】
また、本発明の可変焦点距離レンズ系では、近距離合焦に際して、レンズ系を構成するレンズ群のうちの1つのレンズ群を光軸方向へ移動させることによって、良好な光学性能を得ることができる。特に、本発明の可変焦点距離レンズ系では、第2レンズ群を物体側から順に第1部分群と第2部分群との2つの部分群で構成し、該2つの部分群のうちのいずれか一方を移動させることによって、良好な光学性能を得ることができる。また、第3レンズ群を構成する負部分群と正部分群のうち、正部分群を光軸方向へ移動させることによって、無限遠状態から近距離状態にわたって良好な光学性能を得ることができる。
特に、第2レンズ群を物体側から順に第1部分群と第2部分群との2つの部分群で構成し、該2つの部分群のうちのいずれか一方を移動させることによって近距離合焦を行う場合、上記2つの部分群の両方が正の屈折力を有する構成とすることが望ましく、さらに開口絞りを第2レンズ群中または第2レンズ群近傍に配置することが望ましい。
また、近年のオートフォーカス機能の一般化に伴い、オートフォーカス動作の高速化が図られてきている。オートフォーカス動作の高速化を図る場合には、仕事量(=重量×移動量)を減らすことが最適である。本発明の可変焦点距離レンズ系は、特にこの移動量を減らすことに着目している。
普通、第2レンズ群は広角端状態と望遠端状態との間に使用倍率が等倍となる位置を挟む場合が多く、仮にこの等倍となる位置を挟まないとしても等倍付近では近距離合焦時の移動量が多くなってしまう。
まず、近距離合焦時の移動量は以下のように算出できる。近距離合焦はフォーカス群による像位置を被写体位置にかかわらず一定に維持する動作であるため、フォーカス群に対する物点位置がδだけ移動する際のフォーカス群の移動量Δは、フォーカス群の横倍率をβfとするとき、次式(e)のように表わされる。
(e)Δ={βf2/(βf2−1)}・δ
ここで、式(e)においてk=βf2/(βf2−1)とすると、以下のようになる。
1≦k (βf2>1)
0>k (βf2<1)
このため、できるだけΔの絶対値を小さくするためには、βf2>1の場合にkをできるだけ1に近づける、つまり1/βfを0に近づけること、あるいは、βf2<1の場合にkをできるだけ0に近づける、つまりβfを0に近づけることが必要とされる。このことは具体的には、βf2>1の場合、フォーカス群から射出される光束を平行光に近づけること、βf2<1の場合、フォーカス群に入射する光束を平行光に近づけることを意味する。
本発明の可変焦点距離レンズ系では、第2レンズ群を2つの正部分群で構成することにより、物体側の部分群から射出される軸上光束が平行光束に近い状態、つまり上記1/βfを0に近づける状態として物体側の正部分群をフォーカス群とする構成、または像側の部分群に入射する軸上光束が平行光束に近い状態、つまり上記βfを0に近づける状態として像側の正部分群をフォーカス群とする構成としている。また、第2レンズ群中または第2レンズ群近傍に開口絞りを配置することにより、広角端状態において、各部分群を通過する軸外光束が光軸付近を通過するように構成することによって、近距離合焦時に発生する軸外収差の変動を抑えている。
【0032】
本発明の可変焦点距離レンズ系は、非球面レンズを用いることによって、より高い光学性能を実現することができる。特に、第1レンズ群における負レンズ成分を非球面レンズとして構成することにより、広角端状態において発生する軸外収差をより良く補正することが可能である。また、第3レンズ群に非球面レンズを導入することにより、広角端状態において画面周縁部で発生するコマ収差を良好に補正することが可能である。さらに、好ましくは複数の非球面を1つの光学系に用いることでより高い光学性能を実現することができる。
【0033】
また、本発明の可変焦点距離レンズ系は、該レンズ系を構成するレンズ群のうちの1つのレンズ群全体、またはレンズ群中の一部のレンズを光軸に対して略垂直な方向にシフトさせることによって、像をシフトさせることが可能である。これにより、本発明の可変焦点距離レンズ系は、カメラのブレを検出するためのブレ検出系と、上記1つのレンズ群全体、またはレンズ群中の一部のレンズをシフトさせるための駆動系と、ブレ検出系で検出されたブレを補正するように駆動系を制御するための制御系と組み合わせることで、防振光学系として機能させることができる。
特に、第3レンズ群を構成する正部分群、あるいは第2レンズ群を構成する一部のレンズを移動させる際に、近距離合焦時にも諸収差の変動を少なくすることが可能であり、より被写体に近づいた撮影を行った際にも高い描写性を得ることができる。
また、本発明の可変焦点距離レンズ系は、該レンズ系の像側にモアレ縞の発生を防ぐため、ローパスフィルタを配置することや、受光素子の分光感度特性に応じて赤外カットフィルタを配置することも可能である。
さらに、本発明の可変焦点距離レンズ系(変倍光学系)は、焦点距離状態が連続的に存在しない、いわゆるバリフォーカルズームレンズに適用することもできる。
【0034】
以下、本発明の各実施例に係る可変焦点距離レンズ系を添付図面に基づいて説明する。
各実施例において、非球面の形状は以下の非球面式で表される。尚、yは光軸からの高さ、xはサグ量、cは基準曲率(近軸曲率)、κは円錐定数、C4,C6,C8,C10は各々4,6,8,10次の非球面係数とする。
【0035】
【数1】
【0036】
図1は、本発明の各実施例に係る可変焦点距離レンズ系の屈折力配分を示す図であり、Wは広角端状態、Tは望遠端状態を示す。
本発明の各実施例に係る可変焦点距離レンズ系は、物体側より順に、負の屈折力を有する第1レンズ群G1と、正の屈折力を有する第2レンズ群G2と、第3レンズ群G3とから構成されており、広角端状態から望遠端状態への変倍に際して、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との空気間隔が減少し、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3との空気間隔が増大するように、第2レンズ群G2が物体側へ移動する。このとき第1レンズ群G1は、像側へ移動するか、または一旦像側へ移動した後に物体側へ移動する。さらに、後述の第1実施例では第3レンズ群G3が物体側へ移動し、第7実施例では第3レンズ群G3が一旦物体側へ移動した後に像側へ移動する。
【0037】
(第1実施例)
図2は、本発明の第1実施例に係る可変焦点距離レンズ系のレンズ構成を示す図である。尚、図2および以下に示す各実施例のレンズ構成を示す図は、広角端状態を示している。
本実施例に係る可変焦点距離レンズ系において第1レンズ群G1は、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズL11で構成されている。
第2レンズ群G2は、物体側から順に、両凸形状の正レンズL21と、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズL22とから構成されている。
第3レンズ群G3は、物体側から順に、両凹形状の負レンズL31と、両凸形状の正レンズL32と、像側に凹面を向けた負レンズL33と、物体側に凸面を向けた正レンズL34とから構成されている。
【0038】
本実施例に係る可変焦点距離レンズ系において、開口絞りSは、第3レンズ群G3中で最も物体側に配置されており、レンズ位置状態の変化に合わせて、第3レンズ群G3と一体的に移動する。
また、第3レンズ群G3は、負部分群G3nが上記レンズL31,L32,L33によって構成されており、正部分群G3pがレンズL34によって構成されている。第2レンズ群G2は、第1部分群が上記レンズL21によって構成されており、第2部分群がレンズL22によって構成されている。
また、本実施例に係る可変焦点距離レンズ系では、近距離合焦に際して、第3レンズ群G3における正部分群が物体側へ移動する。
【0039】
以下の表1に、本発明の第1実施例に係る可変焦点距離レンズ系の諸元の値を掲げる。
(全体諸元)において、fは焦点距離、FNOはFナンバー、2ωは画角の最大値(単位:度)をそれぞれ示す。
(レンズデータ)において、面は物体側からのレンズ面の順序、間隔はレンズ面の間隔をそれぞれ示す。また、屈折率はd線(λ=587.6nm)に対する値である。さらに、曲率半径0.0000は平面を示し、Bfはバックフォーカスを示す。
【0040】
ここで、以下の全ての諸元値において掲載されている焦点距離f、曲率半径、間隔、その他長さの単位は一般に「mm」が使われる。しかし光学系は、比例拡大または比例縮小しても同等の光学性能が得られるため、これに限られるものではない。
尚、以下の全実施例の諸元値において、本実施例と同様の符号を用いる。
【0041】
【表1】
【0042】
図3(a),(b),(c)はそれぞれ、本発明の第1実施例に係る可変焦点距離レンズ系の広角端状態(f=7.22)、中間焦点距離状態(f=12.51)、望遠端状態(f=27.15)における無限遠合焦時の諸収差図を示す。
【0043】
各収差図において、FNOはFナンバー、ωは半画角をそれぞれ示す。また、Yは像高を示し、非点収差図及び歪曲収差図においてはその最大値を示す。
球面収差図において、FNOは最大口径に対応するFナンバーの値を示し、実線は球面収差、点線はサイン・コンディションをそれぞれ示す。
非点収差図において、実線はサジタル像面、点線はメリディオナル像面をそれぞれ示す。
コマ収差図は、像高Y=0.0,2.35,3.29,3.995,4.70でのコマ収差をそれぞれ表している。
尚、以下に示す各実施例の諸収差図において、本実施例と同様の符号を用いる。
【0044】
各諸収差図より本実施例に係る可変焦点距離レンズ系は、諸収差を良好に補正し、優れた結像性能を有することがわかる。
【0045】
(第2実施例)
図4は、本発明の第2実施例に係る可変焦点距離レンズ系のレンズ構成を示す図である。
本実施例に係る可変焦点距離レンズ系において第1レンズ群G1は、物体側より順に、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズL11と、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズL12と像側に凹面を向けたメニスカス形状の正レンズL13との接合レンズとから構成されている。
第2レンズ群G2は、物体側から順に、両凸形状の正レンズL21と物体側に凹面を向けた負レンズL22との接合正レンズと、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズL23とから構成されている。
第3レンズ群G3は、物体側から順に、両凹形状の負レンズL31と、両凸形状の正レンズL32と、物体側に凸面を向けた正レンズL33とから構成されている。
【0046】
本実施例に係る可変焦点距離レンズ系において、開口絞りSは、第3レンズ群G3中で最も物体側に配置されており、レンズ位置状態の変化に合わせて、第3レンズ群G3と一体的に移動する。
また、第3レンズ群G3は、負部分群G3nが上記レンズL31,L32によって構成されており、正部分群G3pがレンズL33によって構成されている。第2レンズ群G2は、第1部分群が上記レンズL21,L22によって構成されており、第2部分群がレンズL23によって構成されている。
また、本実施例に係る可変焦点距離レンズ系では、近距離合焦に際して、第3レンズ群G3における正部分群が物体側へ移動する。
以下の表2に、本発明の第2実施例に係る可変焦点距離レンズ系の諸元の値を掲げる。
【0047】
【表2】
(非球面係数)
第2レンズ面と第16レンズ面とは非球面であり、それぞれの非球面係数を以下に示す。
(可変間隔データ)
レンズ位置状態が変化する際の可変間隔を以下に示す。
(条件式対応値)
f3n=−10.0978
f3 =−52.2324
(1)ΣD/Ymax=2.01
(2)Daw/fw=0.36
(3)|f3n|/fw=1.40
(4)ft/f3=−0.52
【0048】
図5(a),(b),(c)はそれぞれ、本発明の第2実施例に係る可変焦点距離レンズ系の広角端状態(f=7.22)、中間焦点距離状態(f=12.51)、望遠端状態(f=27.18)における無限遠合焦時の諸収差図を示す。
各諸収差図より本実施例に係る可変焦点距離レンズ系は、諸収差を良好に補正し、優れた結像性能を有することがわかる。
【0049】
(第3実施例)
図6は、本発明の第3実施例に係る可変焦点距離レンズ系のレンズ構成を示す図である。
本実施例に係る可変焦点距離レンズ系において第1レンズ群G1は、物体側より順に、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズL11と、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズL12と像側に凹面を向けたメニスカス形状の正レンズL13との接合レンズLとから構成されている。
第2レンズ群G2は、物体側から順に、両凸形状の正レンズL21と物体側に凹面を向けた負レンズL22との接合正レンズと、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズL23とから構成されている。
第3レンズ群G3は、物体側から順に、両凹形状の負レンズL31と、両凸形状の正レンズL32と、物体側に凸面を向けた正レンズL33とから構成されている。
【0050】
本実施例に係る可変焦点距離レンズ系において、開口絞りSは、第2レンズ群G2中で最も物体側に配置されており、レンズ位置状態の変化に合わせて、第2レンズ群G2と一体的に移動する。
また、第3レンズ群G3は、負部分群G3nが上記レンズL31,L32によって構成されており、正部分群G3pがレンズL33によって構成されている。第2レンズ群G2は、第1部分群が上記レンズL21,L22によって構成されており、第2部分群がレンズL23によって構成されている。
また、本実施例に係る可変焦点距離レンズ系では、近距離合焦に際して、第3レンズ群G3における正部分群が物体側へ移動する。
以下の表3に、本発明の第3実施例に係る可変焦点距離レンズ系の諸元の値を掲げる。
【0051】
【表3】
(非球面係数)
第2レンズ面と第16レンズ面とは非球面であり、それぞれの非球面係数を以下に示す。
(可変間隔データ)
レンズ位置状態が変化する際の可変間隔を以下に示す。
(条件式対応値)
f3n=−11.6887
f3 =−88.3711
(1)ΣD/Ymax=2.41
(2)Daw/fw=1.70
(3)|f3n|/fw=1.62
(4)ft/f3=−0.31
【0052】
図7(a),(b),(c)はそれぞれ、本発明の第3実施例に係る可変焦点距離レンズ系の広角端状態(f=7.22)、中間焦点距離状態(f=12.51)、望遠端状態(f=27.18)における無限遠合焦時の諸収差図を示す。
各諸収差図より本実施例に係る可変焦点距離レンズ系は、諸収差を良好に補正し、優れた結像性能を有することがわかる。
【0053】
(第4実施例)
図8は、本発明の第4実施例に係る可変焦点距離レンズ系のレンズ構成を示す図である。
本実施例に係る可変焦点距離レンズ系において第1レンズ群G1は、物体側より順に、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズL11と、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズL12と像側に凹面を向けたメニスカス形状の正レンズL13との接合レンズとから構成されている。
第2レンズ群G2は、物体側から順に、両凸形状の正レンズL21と物体側に凹面を向けた負レンズL22との接合正レンズと、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズL23とから構成されている。
第3レンズ群G3は、物体側から順に、両凹形状の負レンズL31と、像側に凸面を向けたレンズL32と、物体側に凸面を向けた正レンズL33とから構成されている。
【0054】
本実施例に係る可変焦点距離レンズ系において、開口絞りSは、第2レンズ群G2中の負レンズL22と正レンズL23との間に配置されており、レンズ位置状態の変化に合わせて、第2レンズ群G2と一体的に移動する。
また、第3レンズ群G3は、負部分群G3nが上記レンズL31,L32によって構成されており、正部分群G3pがレンズL33によって構成されている。第2レンズ群G2は、第1部分群が上記レンズL21,L22によって構成されており、第2部分群がレンズL23によって構成されている。
また、本実施例に係る可変焦点距離レンズ系では、近距離合焦に際して、第2レンズ群G2における第2部分群が物体側へ移動する。
以下の表4に、本発明の第4実施例に係る可変焦点距離レンズ系の諸元の値を掲げる。
【0055】
【表4】
(非球面係数)
第2レンズ面と第16レンズ面とは非球面であり、それぞれの非球面係数を以下に示す。
(可変間隔データ)
レンズ位置状態が変化する際の可変間隔を以下に示す。
(条件式対応値)
f3n=−11.5151
f3 =−117.4623
(1)ΣD/Ymax=2.22
(2)Daw/fw=0.95
(3)|f3n|/fw=1.60
(4)ft/f3=−0.23
【0056】
図9(a),(b),(c)はそれぞれ、本発明の第4実施例に係る可変焦点距離レンズ系の広角端状態(f=7.22)、中間焦点距離状態(f=12.51)、望遠端状態(f=27.17)における無限遠合焦時の諸収差図を示す。
各諸収差図より本実施例に係る可変焦点距離レンズ系は、諸収差を良好に補正し、優れた結像性能を有することがわかる。
【0057】
(第5実施例)
図10は、本発明の第5実施例に係る可変焦点距離レンズ系のレンズ構成を示す図である。
本実施例に係る可変焦点距離レンズ系において第1レンズ群G1は、物体側から順に、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズL11と、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズL12と像側に凹面を向けたメニスカス形状の正レンズL13との接合レンズとから構成されている。
第2レンズ群G2は、物体側から順に、両凸形状の正レンズL21と物体側に凹面を向けた負レンズL22との接合正レンズと、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズL23とから構成されている。
第3レンズ群G3は、物体側から順に、両凹形状の負レンズL31と、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズL32、物体側に凸面を向けた正レンズL33とから構成されている。
【0058】
本実施例に係る可変焦点距離レンズ系において、開口絞りSは、第2レンズ群G2中の負レンズL22と正レンズL23との間に配置されており、レンズ位置状態の変化に合わせて、第2レンズ群G2と一体的に移動する。
また、第3レンズ群G3は、負部分群G3nが上記レンズL31,L32によって構成されており、正部分群G3pがレンズL33によって構成されている。第2レンズ群G2は、第1部分群が上記レンズL21,L22によって構成されており、第2部分群がレンズL23によって構成されている。
また、本実施例に係る可変焦点距離レンズ系では、近距離合焦に際して、第2レンズ群G2における第2部分群が物体側へ移動する。
以下の表5に、本発明の第5実施例に係る可変焦点距離レンズ系の諸元の値を掲げる。
【0059】
【表5】
(非球面係数)
第2レンズ面と第10レンズ面と第16レンズ面とは非球面であり、それぞれの非球面係数を以下に示す。
(可変間隔データ)
レンズ位置状態が変化する際の可変間隔を以下に示す。
(条件式対応値)
f3n=−9.1191
f3 =−95.9939
(1)ΣD/Ymax=1.84
(2)Daw/fw =0.55
(3)|f3n|/fw=1.26
(4)ft/f3=−0.28
【0060】
図11(a),(b),(c)はそれぞれ、本発明の第5実施例に係る可変焦点距離レンズ系の広角端状態(f=7.22)、中間焦点距離状態(f=12.51)、望遠端状態(f=27.17)における無限遠合焦時の諸収差図を示す。
各諸収差図より本実施例に係る可変焦点距離レンズ系は、諸収差を良好に補正し、優れた結像性能を有することがわかる。
【0061】
(第6実施例)
図12は、本発明の第6実施例に係る可変焦点距離レンズ系のレンズ構成を示す図である。
本実施例に係る可変焦点距離レンズ系において第1レンズ群G1は、物体側から順に、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズL11と、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズL12と像側に凹面を向けたメニスカス形状の正レンズL13との接合レンズとから構成されている。
第2レンズ群G2は、物体側から順に、両凸形状の正レンズL21と物体側に凹面を向けた負レンズL22との接合正レンズと、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズL23とから構成されている。
第3レンズ群G3は、物体側から順に、両凹形状の負レンズL31と、物体側に凸面を向けた正レンズL32とから構成されている。
【0062】
本実施例に係る可変焦点距離レンズ系において、開口絞りSは、第2レンズ群G2中の負レンズL22と正レンズL23との間に配置されており、レンズ位置状態の変化に合わせて、第2レンズ群G2と一体的に移動する。
また、第3レンズ群G3は、負部分群G3nが上記レンズL31によって構成されており、正部分群G3pがレンズL32によって構成されている。第2レンズ群G2は、第1部分群が上記レンズL21,L22によって構成されており、第2部分群がレンズL23によって構成されている。
また、本実施例に係る可変焦点距離レンズ系では、近距離合焦に際して、第2レンズ群G2における第2部分群が物体側へ移動する。
以下の表6に、本発明の第6実施例に係る可変焦点距離レンズ系の諸元の値を掲げる。
【0063】
【表6】
(非球面係数)
第2レンズ面と第10レンズ面と第14レンズ面とは非球面であり、それぞれの非球面係数を以下に示す。
(可変間隔データ)
レンズ位置状態が変化する際の可変間隔を以下に示す。
(条件式対応値)
f3n=−9.6419
f3 =22381.0965
(1)ΣD/Ymax=1.85
(2)Daw/fw=0.99
(3)|f3n|/fw=1.34
(4)ft/f3=0.00
【0064】
図13(a),(b),(c)はそれぞれ、本発明の第6実施例に係る可変焦点距離レンズ系の広角端状態(f=7.22)、中間焦点距離状態(f=12.51)、望遠端状態(f=27.17)における無限遠合焦時の諸収差図を示す。
各諸収差図より本実施例に係る可変焦点距離レンズ系は、諸収差を良好に補正し、優れた結像性能を有することがわかる。
【0065】
(第7実施例)
図14は、本発明の第7実施例に係る可変焦点距離レンズ系のレンズ構成を示す図である。
本実施例に係る可変焦点距離レンズ系において第1レンズ群G1は、物体側から順に、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズL11と、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズL12と像側に凹面を向けたメニスカス形状の正レンズL13との接合レンズとから構成されている。
第2レンズ群G2は、物体側から順に、両凸形状の正レンズL21と物体側に凹面を向けた負レンズL22との接合正レンズと、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズL23とから構成されている。
第3レンズ群G3は、物体側から順に、両凹形状の負レンズL31と、物体側に凸面を向けた正レンズL32とから構成されている。
【0066】
本実施例に係る可変焦点距離レンズ系において、開口絞りSは、第2レンズ群G2中の負レンズL22と正レンズL23との間に配置されており、レンズ位置状態の変化に合わせて、第2レンズ群G2と一体的に移動する。
また、第3レンズ群G3は、負部分群G3nが上記レンズL31によって構成されており、正部分群G3pがレンズL32によって構成されている。第2レンズ群G2は、第1部分群が上記レンズL21,L22によって構成されており、第2部分群がレンズL23によって構成されている。
また、本実施例に係る可変焦点距離レンズ系では、近距離合焦に際して、第2レンズ群G2における第1部分群が物体側へ移動する。
以下の表7に、本発明の第7実施例に係る可変焦点距離レンズ系の諸元の値を掲げる。
【0067】
【表7】
(非球面係数)
第2レンズ面と第10レンズ面と第14レンズ面とは非球面であり、それぞれの非球面係数を以下に示す。
(可変間隔データ)
レンズ位置状態が変化する際の可変間隔を以下に示す。
(条件式対応値)
f3n=−8.7579
f3 =−449.2343
(1)ΣD/Ymax=1.85
(2)Daw/fw=1.09
(3)|f3n|/fw=1.22
(4)ft/f3=−0.06
【0068】
図15(a),(b),(c)はそれぞれ、本発明の第7実施例に係る可変焦点距離レンズ系の広角端状態(f=7.22)、中間焦点距離状態(f=12.51)、望遠端状態(f=27.11)における無限遠合焦時の諸収差図を示す。
各諸収差図より本実施例に係る可変焦点距離レンズ系は、諸収差を良好に補正し、優れた結像性能を有することがわかる。
【0069】
【発明の効果】
本発明によれば、広角端状態において歪曲収差が少なく、レンズ位置状態にかかわらず高い光学性能を有する高変倍の可変焦点距離レンズ系を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の各実施形態に係る可変焦点距離レンズ系の屈折力配置を示す図である。
【図2】本発明の第1実施例に係る可変焦点距離レンズ系のレンズ構成を示す断面図である。
【図3】(a),(b),(c)はそれぞれ、本発明の第1実施例に係る可変焦点距離レンズ系の広角端状態(f=7.22)、中間焦点距離状態(f=12.51)、望遠端状態(f=27.11)における無限遠合焦時の諸収差図を示す。
【図4】本発明の第2実施例に係る可変焦点距離レンズ系のレンズ構成を示す断面図である。
【図5】(a),(b),(c)はそれぞれ、本発明の第2実施例に係る可変焦点距離レンズ系の広角端状態(f=7.22)、中間焦点距離状態(f=12.51)、望遠端状態(f=27.11)における無限遠合焦時の諸収差図を示す。
【図6】本発明の第3実施例に係る可変焦点距離レンズ系のレンズ構成を示す断面図である。
【図7】(a),(b),(c)はそれぞれ、本発明の第3実施例に係る可変焦点距離レンズ系の広角端状態(f=7.22)、中間焦点距離状態(f=12.51)、望遠端状態(f=27.11)における無限遠合焦時の諸収差図を示す。
【図8】本発明の第4実施例に係る可変焦点距離レンズ系のレンズ構成を示す断面図である。
【図9】(a),(b),(c)はそれぞれ、本発明の第4実施例に係る可変焦点距離レンズ系の広角端状態(f=7.22)、中間焦点距離状態(f=12.51)、望遠端状態(f=27.11)における無限遠合焦時の諸収差図を示す。
【図10】本発明の第5実施例に係る可変焦点距離レンズ系のレンズ構成を示す断面図である。
【図11】(a),(b),(c)はそれぞれ、本発明の第5実施例に係る可変焦点距離レンズ系の広角端状態(f=7.22)、中間焦点距離状態(f=12.51)、望遠端状態(f=27.11)における無限遠合焦時の諸収差図を示す。
【図12】本発明の第6実施例に係る可変焦点距離レンズ系のレンズ構成を示す断面図である。
【図13】(a),(b),(c)はそれぞれ、本発明の第6実施例に係る可変焦点距離レンズ系の広角端状態(f=7.22)、中間焦点距離状態(f=12.51)、望遠端状態(f=27.11)における無限遠合焦時の諸収差図を示す。
【図14】本発明の第7実施例に係る可変焦点距離レンズ系のレンズ構成を示す断面図である。
【図15】(a),(b),(c)はそれぞれ、本発明の第7実施例に係る可変焦点距離レンズ系の広角端状態(f=7.22)、中間焦点距離状態(f=12.51)、望遠端状態(f=27.11)における無限遠合焦時の諸収差図を示す。
【符号の説明】
G1 第1レンズ群
G2 第2レンズ群
G3 第3レンズ群
G3n 第3レンズ群における負部分群
G3p 第3レンズ群における正部分群
S 開口絞り
I 像面
【発明の属する技術分野】
本発明は、可変焦点距離レンズ系に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、カメラにおいて被写体像を記録する方法として、CCD(Charge Coupled Device)やCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)等の光電変換素子を利用した撮像素子を用いる方法が知られている。この方法による被写体像の記録は、ズームレンズ等の光学系を介して撮像素子面上に被写体像を形成し、該被写体像の光量を光電変換素子によって電気出力に変換して記憶媒体に記録することで行われる。
【0003】
近年の微細加工技術の進歩に伴い、中央演算処理装置(CPU)の高速化や記憶媒体の高集積化が図られている。これにより、これまで取り扱えなかった大容量の画像データを高速に処理できるようになってきている。また、撮像素子においても高集積化や小型化が図られている。この撮像素子の高集積化によってより高い空間周波数の記録が可能となり、撮像素子の小型化によってカメラ全体の小型化を図ることが可能となる。
【0004】
しかしながら、撮像素子の高集積化と小型化により、撮像素子における個々の光電変換素子の受光面積が小さくなる。このため、電気出力が低下し、この低下に伴ってノイズの影響が大きくなってしまう。これを防ぐため、光学系の大口径比化を図ることによって、撮像素子へ到達する光の光量を増大させることが行われている。また、個々の光電変換素子の直前に微小なレンズ素子、いわゆるマイクロレンズアレイを配置することも行われている。
【0005】
光電変換素子の直前に配置されたマイクロレンズアレイは、隣り合う光電変換素子どうしの間へ入射する光束を光電変換素子へ導くことができる。しかしここで、光学系の射出瞳位置が撮像素子に近づく場合、即ち撮像素子に入射する主光線と光軸とのなす角が大きくなる場合、画面周辺部へ向かう軸外光束は光軸に対して大きな角をなし撮像素子へ入射せず、光量不足を招くことになってしまう。したがって、光電変換素子の直前にマイクロレンズアレイを配置することで、上述のように隣り合う光電変換素子どうしの間へ入射する光束を光電変換素子へ導く代わりに、光学系の射出瞳位置に制約を与えることとなってしまう。
【0006】
光電変換素子を利用した撮像素子を用いて被写体像を記録するカメラ、いわゆるデジタルスチルカメラは、現像作業が不要であるため撮影結果を容易に確認できる等、データの取扱いが容易である。しかしこの反面、画質に関して銀塩カメラに劣っていたり、データの処理を行うためのパーソナルコンピュータ等の機器との接続が必要となる。このため、デジタルスチルカメラの普及率は向上していなかった。しかし近年の画質の向上や機器の普及により、デジタルスチルカメラはより一般的に使われるようになってきている。
【0007】
画質の向上を図るためには、上述の撮像素子の高集積化と併せて、光学系の高性能化が必要不可欠である。これに加えて光学系の変倍比を高めることは、撮影者の撮影の自由度を高め、例えば被写体により近づいた撮影が可能となることや、室内等のように被写体の位置が近い場合においても広範囲の撮影が可能となること等の利点がある。
【0008】
光電変換素子を利用した撮像素子を用いて被写体像を記録するカメラに好適なズームレンズとして、物体側から順に、負の屈折力を有する第1レンズ群と、正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レンズ群とを備えたいわゆる負正正3群タイプのズームレンズであって、変倍比を4倍程度まで高めたものが提案されている(例えば、特許文献1参照。)。
【0009】
また、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、正の屈折力を有する第4レンズ群とを備えたいわゆる1群固定の正負正正4群タイプのズームレンズであって、第1レンズ群と第4レンズ群とが固定で、第2レンズ群を移動させることによって焦点距離を変化させ、該第2レンズ群の移動により引き起こされる焦点位置の変化を第4レンズ群の移動によって補償するものも提案されている(例えば、特許文献2参照。)。
【0010】
また、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、正の屈折力を有する第4レンズ群とを備えたいわゆる1群可動の正負正正4群タイプのズームレンズであって、広角端状態から望遠端状態までレンズ位置状態が変化する際に、全てのレンズ群が可動であり、第1レンズ群と第3レンズ群とが物体側へ移動するものも提案されている(例えば、特許文献3参照。)。
【0011】
特に、デジタルスチルカメラの一般化に伴い、携帯性の向上というユーザーニーズが高まっている。このため、カメラ本体の小型化や軽量化を図ったカメラ、あるいはカメラ非使用時に鏡筒を縮めてレンズをカメラ本体内に収納する、いわゆる沈胴式鏡筒を採用したカメラが増えている。したがって、斯かるユーザーニーズに対応するように、レンズ系の小径化や短縮化、あるいは沈胴式鏡筒に適切なズームレンズが提案されている。
【0012】
【特許文献1】
特開2002−267930号公報
【特許文献2】
特開平6−308388号公報
【特許文献3】
特開平7−5361号公報
【0013】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のような従来のズームレンズは、それぞれ次のような問題を有している。
従来の負正正3群タイプのズームレンズは、開口絞りが第2レンズ群近傍に配置されているため、レンズ系全体の屈折力配分が特に広角端状態において極端に不対称であり、負の歪曲収差の補正が困難である。このため、この屈折力配分の不対称を緩和し、負の歪曲収差を補正するために、物体側に配置される正部分群と像側に配置される負部分群とによって第2レンズ群は構成されていた。しかしながら、変倍比を高めれば、第2レンズ群の屈折力が正に大きくなるため、第2レンズ群における各レンズ面の曲率半径が小さくなり、微小な偏心によっても著しくレンズ性能が劣化してしまうという問題がある。このため、レンズ系を大型化する、あるいはレンズ枚数を極端に増やすなどすることにより、携帯性の向上という上述のユーザーニーズに反するものであった。
【0014】
また、1群固定の正負正正4群タイプのズームレンズは、可動群が少なく、変倍群が1つのみであるため、第2レンズ群の移動スペースを大きく確保しなければならず、その結果レンズ全長の短縮化を図ることが困難であるという問題がある。
また、1群可動の正負正正4群タイプのズームレンズは、可動レンズ群が多いため、鏡筒の構造が複雑化してしまうため、鏡筒の径を小さくする、あるいは鏡筒の厚みを小さくすることが十分にできないという問題がある。
【0015】
そこで本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、広角端状態において歪曲収差が少なく、レンズ位置状態にかかわらず高い光学性能を有する高変倍の可変焦点距離レンズ系を提供することを目的とする。
【0016】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明は、
物体側から順に、負の屈折力を有する第1レンズ群と、正の屈折力を有する第2レンズ群と、第3レンズ群とから構成されており、
広角端状態から望遠端状態へ向かってレンズ位置状態が変化する際に、前記第1レンズ群と前記第2レンズ群との間隔が減少し、前記第2レンズ群と前記第3レンズ群との間隔が増大するように、少なくとも前記第2レンズ群が物体側へ移動するとともに、前記第3レンズ群も移動し、
前記第3レンズ群は、物体側から順に、負の屈折力を有する負部分群と、正の屈折力を有する正部分群との2つの部分群を有し、
開口絞りは、前記第3レンズ群中の最も物体側のレンズ面よりも物体側に配置されており、
以下の条件式を満足することを特徴とする可変焦点距離レンズ系を提供する。
1.4<ΣD/Ymax
ただし、
ΣD:前記第3レンズ群中の最も物体側の前記レンズ面から最も像側のレンズ面までの光軸に沿った距離,
Ymax:最大像高.
【0017】
【発明の実施の形態】
本発明による可変焦点距離レンズ系は、物体側から順に、負の屈折力を有する第1レンズ群と、正の屈折力を有する第2レンズ群と、第3レンズ群とから構成されており、レンズ系全体の焦点距離が最も短くなる広角端状態から最も長くなる望遠端状態へ向かってレンズ位置状態が変化する際に、第1レンズ群と第2レンズ群との間隔が減少し、第2レンズ群と第3レンズ群との間隔が増大するように、第2レンズ群が物体側へ移動し、該第2レンズ群の移動に合わせて第1レンズ群および第3レンズ群も移動するように構成されている。
【0018】
斯かる構成の下、本発明の可変焦点距離レンズ系は、第3レンズ群を少なくとも2つの部分群で構成し、以下のように機能させることによって、レンズ系の高変倍化と小型化との両立を図っている。
条件[A]:第3レンズ群を、物体側から順に負の屈折力を有する負部分群と正の屈折力を有する正部分群とで構成し、これらの部分群を空気間隔を隔てて配置する。
条件[B]:開口絞りを第3レンズ群中の最も物体側のレンズ面よりも物体側に配置する。
【0019】
上述のように本発明の可変焦点距離レンズ系において、第3レンズ群は、負部分群と正部分群とによって構成されている。これにより、レンズ系全体の屈折力配置を負正負正とし、広角端状態において発生しやすい負の歪曲収差を良好に補正することができる。ここで、この2つの部分群は、互いの間隔を小さくすればそれぞれの屈折力が大きくなり、特に広角端状態において画面周辺部で発生するコマ収差が大きくなってしまう。このため、第3レンズ群の厚みを大きくすることが望ましいが、これはレンズ系の小型化を図ることに反してしまう。したがって、条件[A]を満足することが必要となる。
本発明の可変焦点距離レンズ系はさらに、第3レンズ群における負部分群の最も物体側に負レンズが配置されており、正部分群の最も像側に正レンズが配置されている。これにより、2つの部分群の主点位置を互いに離すことが可能となり、屈折力が弱められ、特に軸外収差の発生を減少させることができる。
【0020】
本発明の可変焦点距離レンズ系では、条件[A]に加え、開口絞りの配置についての条件[B]を満足することが肝要である。
本発明の可変焦点距離レンズ系では、開口絞りが第3レンズ群中の最も物体側のレンズ面よりも物体側に配置されている。これにより、画面周辺部に向かう軸外光束は、光軸から離れるように負部分群によって屈折された後、光軸に近づくように正部分群によって屈折される。このため、射出瞳位置を像面位置から遠ざけることが可能となり、第2レンズ群から射出される軸外光束を光軸から大きく離す必要がなくなる。したがって、第2レンズ群を正負構造とする必要がなくなり、その結果ズーム比を高めた際に発生する軸外収差の変動を減らすことや、レンズ構成の簡略化を図ることが可能となる。
以上のような構成によって本発明の可変焦点距離レンズ系は、レンズ系全体の屈折力配分を対称型に近づけて歪曲収差を良好に補正し、かつ高変倍化を実現している。
【0021】
以下、本発明の可変焦点距離レンズ系の各条件式について説明する。
上記条件式(1)は、第3レンズ群の厚みを規定するための条件式である。上述のように、本発明の可変焦点距離レンズ系では、第3レンズ群が、物体側から順に、負の屈折力を有する負部分群と、正の屈折力を有する正部分群とから構成されている。しかしながら、第3レンズ群を薄型化しようとすれば、第3レンズ群中に配置される各レンズ成分の屈折力がそれぞれ大きくなってしまう。このため、本発明の可変焦点距離レンズ系では、第3レンズ群の厚みを適切に設定することが肝要である。
【0022】
本発明の可変焦点距離レンズ系において条件式(1)の下限値を下回ると、第3レンズ群を構成する各レンズ群の屈折力が大きくなる。これにより、微小の偏心によって光学性能が著しく劣化し、安定した光学品質を確保することができなくなってしまう。
尚、本発明の可変焦点距離レンズ系では、小型化を図ることが重要であるため、条件式(1)の上限値を3.2とすることが望ましい。
【0023】
また、本発明の可変焦点距離レンズ系は、レンズ位置状態の変化に伴う軸外収差の変動を良好に補正し、さらなる高性能化を図るために、開口絞りを第1レンズ群よりも像側に配置し、かつ広角端状態から望遠端状態へレンズ位置状態が変化する際に、第1レンズ群と開口絞りとの間隔を変化させ、以下の条件式(2)を満足する構成とすることが望ましい。
(2)Daw/fw<2.4
ただし、
Daw:広角端状態における開口絞りから第3レンズ群中の最も物体側のレンズ面までの距離,
fw :広角端状態における可変焦点距離レンズ系全体の焦点距離.
【0024】
上述のように本発明の可変焦点距離レンズ系において、開口絞りを第3レンズ群中の最も物体側のレンズ面よりも物体側に配置することは肝要であるが、第3レンズ群中の最も物体側のレンズ面よりも物体側であればどこでも良い訳ではない。ズームレンズにおいて、高変倍化と高性能化との両立を図るためには、開口絞りの配置が重要である。
そこで本発明の可変焦点距離レンズ系は、開口絞りが第1レンズ群よりも像側に配置されており、かつ広角端状態から望遠端状態へレンズ位置状態が変化する際に第1レンズ群と開口絞りとの間隔を変化させるように構成されている。これにより、第1レンズ群を通過する軸外光束の高さを積極的に変化させることができる。
【0025】
以上に述べた第1レンズ群と開口絞りとの位置関係に加え、開口絞りと、第3レンズ群中の最も物体側のレンズ面との位置関係も重要である。
本発明の可変焦点距離レンズ系は、第3レンズ群における負部分群が主に軸上収差の補正を行い、正部分群が主に軸外収差の補正を行うように機能を分離することによって高性能化が図られている。
本発明の可変焦点距離レンズ系において条件式(2)の上限値を上回り、開口絞りと、第3レンズ群中の最も物体側のレンズ面との間隔が大きくなると、第3レンズ群における負部分群を通過する軸外光束が光軸から離れ、画角の変化に伴うコマ収差を負部分群によって補正することができなくなってしまう。
尚、本発明の可変焦点距離レンズ系では、広角端状態における射出瞳をより適切な位置とするために、条件式(2)の下限値を0.2とすることが望ましい。
【0026】
一方、本発明の可変焦点距離レンズ系において条件式(2)の下限値を下回ると、広角端状態における射出瞳位置が像面に近づき過ぎることとなってしまう。尚、第3レンズ群における負部分群と正部分群の屈折力を大きくすることによって射出瞳位置を像面から遠ざけることも可能であるが、各部分群の屈折力が極端に大きくなり、軸外収差の発生を良好に補正することができなくなってしまう。
【0027】
また、本発明の可変焦点距離レンズ系は、さらなる高性能化を図るために、以下の条件式(3)を満足することが望ましい。
(3)0.8<|f3n|/fw<2.0
ただし、
f3n:第3レンズ群における負部分群の焦点距離.
fw :広角端状態における可変焦点距離レンズ系全体の焦点距離.
【0028】
上記条件式(3)は、第3レンズ群の構成を規定する条件式である。
上述のように第3レンズ群において、負部分群は、最も物体側に配置されており、軸外光束が該負部分群を光軸から離れずに通過することによって主に軸上収差の補正を担っている。このため、本発明の可変焦点距離レンズ系において条件式(3)の下限値を下回り、屈折力が大きくなるように上記負部分群の焦点距離が変化すると、正の球面収差を良好に補正することができず、高性能化を十分に図ることができなくなってしまう。
一方、本発明の可変焦点距離レンズ系において条件式(3)の上限値を上回り、屈折力が小さくなるように上記負部分群の焦点距離が変化すると、広角端状態において発生する負の歪曲収差を良好に補正することが困難になってしまう。
【0029】
また、本発明の可変焦点距離レンズ系は、望遠端状態におけるレンズ全長を短縮するために、以下の条件式(4)を満足することが望ましい。
(4)−0.8<ft/f3<0.4
ただし、
f3:第3レンズ群の焦点距離,
ft:望遠端状態における可変焦点距離レンズ系全体の焦点距離.
【0030】
本発明の可変焦点距離レンズ系において条件式(4)の上限値を上回ると、第3レンズ群の正の屈折力が大きくなる。このため、第3レンズ群から射出される軸外光束の射出角は、広角端状態における射出角に対して望遠端状態における射出角が大きく変動してしまう。尚、射出瞳位置は、(i)軸外光束が光軸から離れるように像面に達する場合と、(ii)軸外光束が光軸と平行な状態で像面に達する場合と、(iii)軸外光束が光軸に近づくように像面に達する場合とに分かれる。(i)と(iii)は、射出瞳位置が像面を基準に物体側に存在する場合と像側に存在する場合に対応する。射出瞳位置の変化として考えれば、(ii)の状態が無限遠となるため、3つの状態は不連続となってしまう。このため、像高を射出瞳位置で割った射出角を、レンズ位置状態の変化による射出瞳位置の変化の代わりに射出角の変化として捉えている。
一方、本発明の可変焦点距離レンズにおいて条件式(4)の下限値を下回ると、望遠端状態におけるレンズ全長が大きくなり過ぎてしまうため好ましくない。
【0031】
また、本発明の可変焦点距離レンズ系では、近距離合焦に際して、レンズ系を構成するレンズ群のうちの1つのレンズ群を光軸方向へ移動させることによって、良好な光学性能を得ることができる。特に、本発明の可変焦点距離レンズ系では、第2レンズ群を物体側から順に第1部分群と第2部分群との2つの部分群で構成し、該2つの部分群のうちのいずれか一方を移動させることによって、良好な光学性能を得ることができる。また、第3レンズ群を構成する負部分群と正部分群のうち、正部分群を光軸方向へ移動させることによって、無限遠状態から近距離状態にわたって良好な光学性能を得ることができる。
特に、第2レンズ群を物体側から順に第1部分群と第2部分群との2つの部分群で構成し、該2つの部分群のうちのいずれか一方を移動させることによって近距離合焦を行う場合、上記2つの部分群の両方が正の屈折力を有する構成とすることが望ましく、さらに開口絞りを第2レンズ群中または第2レンズ群近傍に配置することが望ましい。
また、近年のオートフォーカス機能の一般化に伴い、オートフォーカス動作の高速化が図られてきている。オートフォーカス動作の高速化を図る場合には、仕事量(=重量×移動量)を減らすことが最適である。本発明の可変焦点距離レンズ系は、特にこの移動量を減らすことに着目している。
普通、第2レンズ群は広角端状態と望遠端状態との間に使用倍率が等倍となる位置を挟む場合が多く、仮にこの等倍となる位置を挟まないとしても等倍付近では近距離合焦時の移動量が多くなってしまう。
まず、近距離合焦時の移動量は以下のように算出できる。近距離合焦はフォーカス群による像位置を被写体位置にかかわらず一定に維持する動作であるため、フォーカス群に対する物点位置がδだけ移動する際のフォーカス群の移動量Δは、フォーカス群の横倍率をβfとするとき、次式(e)のように表わされる。
(e)Δ={βf2/(βf2−1)}・δ
ここで、式(e)においてk=βf2/(βf2−1)とすると、以下のようになる。
1≦k (βf2>1)
0>k (βf2<1)
このため、できるだけΔの絶対値を小さくするためには、βf2>1の場合にkをできるだけ1に近づける、つまり1/βfを0に近づけること、あるいは、βf2<1の場合にkをできるだけ0に近づける、つまりβfを0に近づけることが必要とされる。このことは具体的には、βf2>1の場合、フォーカス群から射出される光束を平行光に近づけること、βf2<1の場合、フォーカス群に入射する光束を平行光に近づけることを意味する。
本発明の可変焦点距離レンズ系では、第2レンズ群を2つの正部分群で構成することにより、物体側の部分群から射出される軸上光束が平行光束に近い状態、つまり上記1/βfを0に近づける状態として物体側の正部分群をフォーカス群とする構成、または像側の部分群に入射する軸上光束が平行光束に近い状態、つまり上記βfを0に近づける状態として像側の正部分群をフォーカス群とする構成としている。また、第2レンズ群中または第2レンズ群近傍に開口絞りを配置することにより、広角端状態において、各部分群を通過する軸外光束が光軸付近を通過するように構成することによって、近距離合焦時に発生する軸外収差の変動を抑えている。
【0032】
本発明の可変焦点距離レンズ系は、非球面レンズを用いることによって、より高い光学性能を実現することができる。特に、第1レンズ群における負レンズ成分を非球面レンズとして構成することにより、広角端状態において発生する軸外収差をより良く補正することが可能である。また、第3レンズ群に非球面レンズを導入することにより、広角端状態において画面周縁部で発生するコマ収差を良好に補正することが可能である。さらに、好ましくは複数の非球面を1つの光学系に用いることでより高い光学性能を実現することができる。
【0033】
また、本発明の可変焦点距離レンズ系は、該レンズ系を構成するレンズ群のうちの1つのレンズ群全体、またはレンズ群中の一部のレンズを光軸に対して略垂直な方向にシフトさせることによって、像をシフトさせることが可能である。これにより、本発明の可変焦点距離レンズ系は、カメラのブレを検出するためのブレ検出系と、上記1つのレンズ群全体、またはレンズ群中の一部のレンズをシフトさせるための駆動系と、ブレ検出系で検出されたブレを補正するように駆動系を制御するための制御系と組み合わせることで、防振光学系として機能させることができる。
特に、第3レンズ群を構成する正部分群、あるいは第2レンズ群を構成する一部のレンズを移動させる際に、近距離合焦時にも諸収差の変動を少なくすることが可能であり、より被写体に近づいた撮影を行った際にも高い描写性を得ることができる。
また、本発明の可変焦点距離レンズ系は、該レンズ系の像側にモアレ縞の発生を防ぐため、ローパスフィルタを配置することや、受光素子の分光感度特性に応じて赤外カットフィルタを配置することも可能である。
さらに、本発明の可変焦点距離レンズ系(変倍光学系)は、焦点距離状態が連続的に存在しない、いわゆるバリフォーカルズームレンズに適用することもできる。
【0034】
以下、本発明の各実施例に係る可変焦点距離レンズ系を添付図面に基づいて説明する。
各実施例において、非球面の形状は以下の非球面式で表される。尚、yは光軸からの高さ、xはサグ量、cは基準曲率(近軸曲率)、κは円錐定数、C4,C6,C8,C10は各々4,6,8,10次の非球面係数とする。
【0035】
【数1】
【0036】
図1は、本発明の各実施例に係る可変焦点距離レンズ系の屈折力配分を示す図であり、Wは広角端状態、Tは望遠端状態を示す。
本発明の各実施例に係る可変焦点距離レンズ系は、物体側より順に、負の屈折力を有する第1レンズ群G1と、正の屈折力を有する第2レンズ群G2と、第3レンズ群G3とから構成されており、広角端状態から望遠端状態への変倍に際して、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との空気間隔が減少し、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3との空気間隔が増大するように、第2レンズ群G2が物体側へ移動する。このとき第1レンズ群G1は、像側へ移動するか、または一旦像側へ移動した後に物体側へ移動する。さらに、後述の第1実施例では第3レンズ群G3が物体側へ移動し、第7実施例では第3レンズ群G3が一旦物体側へ移動した後に像側へ移動する。
【0037】
(第1実施例)
図2は、本発明の第1実施例に係る可変焦点距離レンズ系のレンズ構成を示す図である。尚、図2および以下に示す各実施例のレンズ構成を示す図は、広角端状態を示している。
本実施例に係る可変焦点距離レンズ系において第1レンズ群G1は、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズL11で構成されている。
第2レンズ群G2は、物体側から順に、両凸形状の正レンズL21と、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズL22とから構成されている。
第3レンズ群G3は、物体側から順に、両凹形状の負レンズL31と、両凸形状の正レンズL32と、像側に凹面を向けた負レンズL33と、物体側に凸面を向けた正レンズL34とから構成されている。
【0038】
本実施例に係る可変焦点距離レンズ系において、開口絞りSは、第3レンズ群G3中で最も物体側に配置されており、レンズ位置状態の変化に合わせて、第3レンズ群G3と一体的に移動する。
また、第3レンズ群G3は、負部分群G3nが上記レンズL31,L32,L33によって構成されており、正部分群G3pがレンズL34によって構成されている。第2レンズ群G2は、第1部分群が上記レンズL21によって構成されており、第2部分群がレンズL22によって構成されている。
また、本実施例に係る可変焦点距離レンズ系では、近距離合焦に際して、第3レンズ群G3における正部分群が物体側へ移動する。
【0039】
以下の表1に、本発明の第1実施例に係る可変焦点距離レンズ系の諸元の値を掲げる。
(全体諸元)において、fは焦点距離、FNOはFナンバー、2ωは画角の最大値(単位:度)をそれぞれ示す。
(レンズデータ)において、面は物体側からのレンズ面の順序、間隔はレンズ面の間隔をそれぞれ示す。また、屈折率はd線(λ=587.6nm)に対する値である。さらに、曲率半径0.0000は平面を示し、Bfはバックフォーカスを示す。
【0040】
ここで、以下の全ての諸元値において掲載されている焦点距離f、曲率半径、間隔、その他長さの単位は一般に「mm」が使われる。しかし光学系は、比例拡大または比例縮小しても同等の光学性能が得られるため、これに限られるものではない。
尚、以下の全実施例の諸元値において、本実施例と同様の符号を用いる。
【0041】
【表1】
【0042】
図3(a),(b),(c)はそれぞれ、本発明の第1実施例に係る可変焦点距離レンズ系の広角端状態(f=7.22)、中間焦点距離状態(f=12.51)、望遠端状態(f=27.15)における無限遠合焦時の諸収差図を示す。
【0043】
各収差図において、FNOはFナンバー、ωは半画角をそれぞれ示す。また、Yは像高を示し、非点収差図及び歪曲収差図においてはその最大値を示す。
球面収差図において、FNOは最大口径に対応するFナンバーの値を示し、実線は球面収差、点線はサイン・コンディションをそれぞれ示す。
非点収差図において、実線はサジタル像面、点線はメリディオナル像面をそれぞれ示す。
コマ収差図は、像高Y=0.0,2.35,3.29,3.995,4.70でのコマ収差をそれぞれ表している。
尚、以下に示す各実施例の諸収差図において、本実施例と同様の符号を用いる。
【0044】
各諸収差図より本実施例に係る可変焦点距離レンズ系は、諸収差を良好に補正し、優れた結像性能を有することがわかる。
【0045】
(第2実施例)
図4は、本発明の第2実施例に係る可変焦点距離レンズ系のレンズ構成を示す図である。
本実施例に係る可変焦点距離レンズ系において第1レンズ群G1は、物体側より順に、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズL11と、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズL12と像側に凹面を向けたメニスカス形状の正レンズL13との接合レンズとから構成されている。
第2レンズ群G2は、物体側から順に、両凸形状の正レンズL21と物体側に凹面を向けた負レンズL22との接合正レンズと、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズL23とから構成されている。
第3レンズ群G3は、物体側から順に、両凹形状の負レンズL31と、両凸形状の正レンズL32と、物体側に凸面を向けた正レンズL33とから構成されている。
【0046】
本実施例に係る可変焦点距離レンズ系において、開口絞りSは、第3レンズ群G3中で最も物体側に配置されており、レンズ位置状態の変化に合わせて、第3レンズ群G3と一体的に移動する。
また、第3レンズ群G3は、負部分群G3nが上記レンズL31,L32によって構成されており、正部分群G3pがレンズL33によって構成されている。第2レンズ群G2は、第1部分群が上記レンズL21,L22によって構成されており、第2部分群がレンズL23によって構成されている。
また、本実施例に係る可変焦点距離レンズ系では、近距離合焦に際して、第3レンズ群G3における正部分群が物体側へ移動する。
以下の表2に、本発明の第2実施例に係る可変焦点距離レンズ系の諸元の値を掲げる。
【0047】
【表2】
(非球面係数)
第2レンズ面と第16レンズ面とは非球面であり、それぞれの非球面係数を以下に示す。
(可変間隔データ)
レンズ位置状態が変化する際の可変間隔を以下に示す。
(条件式対応値)
f3n=−10.0978
f3 =−52.2324
(1)ΣD/Ymax=2.01
(2)Daw/fw=0.36
(3)|f3n|/fw=1.40
(4)ft/f3=−0.52
【0048】
図5(a),(b),(c)はそれぞれ、本発明の第2実施例に係る可変焦点距離レンズ系の広角端状態(f=7.22)、中間焦点距離状態(f=12.51)、望遠端状態(f=27.18)における無限遠合焦時の諸収差図を示す。
各諸収差図より本実施例に係る可変焦点距離レンズ系は、諸収差を良好に補正し、優れた結像性能を有することがわかる。
【0049】
(第3実施例)
図6は、本発明の第3実施例に係る可変焦点距離レンズ系のレンズ構成を示す図である。
本実施例に係る可変焦点距離レンズ系において第1レンズ群G1は、物体側より順に、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズL11と、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズL12と像側に凹面を向けたメニスカス形状の正レンズL13との接合レンズLとから構成されている。
第2レンズ群G2は、物体側から順に、両凸形状の正レンズL21と物体側に凹面を向けた負レンズL22との接合正レンズと、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズL23とから構成されている。
第3レンズ群G3は、物体側から順に、両凹形状の負レンズL31と、両凸形状の正レンズL32と、物体側に凸面を向けた正レンズL33とから構成されている。
【0050】
本実施例に係る可変焦点距離レンズ系において、開口絞りSは、第2レンズ群G2中で最も物体側に配置されており、レンズ位置状態の変化に合わせて、第2レンズ群G2と一体的に移動する。
また、第3レンズ群G3は、負部分群G3nが上記レンズL31,L32によって構成されており、正部分群G3pがレンズL33によって構成されている。第2レンズ群G2は、第1部分群が上記レンズL21,L22によって構成されており、第2部分群がレンズL23によって構成されている。
また、本実施例に係る可変焦点距離レンズ系では、近距離合焦に際して、第3レンズ群G3における正部分群が物体側へ移動する。
以下の表3に、本発明の第3実施例に係る可変焦点距離レンズ系の諸元の値を掲げる。
【0051】
【表3】
(非球面係数)
第2レンズ面と第16レンズ面とは非球面であり、それぞれの非球面係数を以下に示す。
(可変間隔データ)
レンズ位置状態が変化する際の可変間隔を以下に示す。
(条件式対応値)
f3n=−11.6887
f3 =−88.3711
(1)ΣD/Ymax=2.41
(2)Daw/fw=1.70
(3)|f3n|/fw=1.62
(4)ft/f3=−0.31
【0052】
図7(a),(b),(c)はそれぞれ、本発明の第3実施例に係る可変焦点距離レンズ系の広角端状態(f=7.22)、中間焦点距離状態(f=12.51)、望遠端状態(f=27.18)における無限遠合焦時の諸収差図を示す。
各諸収差図より本実施例に係る可変焦点距離レンズ系は、諸収差を良好に補正し、優れた結像性能を有することがわかる。
【0053】
(第4実施例)
図8は、本発明の第4実施例に係る可変焦点距離レンズ系のレンズ構成を示す図である。
本実施例に係る可変焦点距離レンズ系において第1レンズ群G1は、物体側より順に、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズL11と、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズL12と像側に凹面を向けたメニスカス形状の正レンズL13との接合レンズとから構成されている。
第2レンズ群G2は、物体側から順に、両凸形状の正レンズL21と物体側に凹面を向けた負レンズL22との接合正レンズと、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズL23とから構成されている。
第3レンズ群G3は、物体側から順に、両凹形状の負レンズL31と、像側に凸面を向けたレンズL32と、物体側に凸面を向けた正レンズL33とから構成されている。
【0054】
本実施例に係る可変焦点距離レンズ系において、開口絞りSは、第2レンズ群G2中の負レンズL22と正レンズL23との間に配置されており、レンズ位置状態の変化に合わせて、第2レンズ群G2と一体的に移動する。
また、第3レンズ群G3は、負部分群G3nが上記レンズL31,L32によって構成されており、正部分群G3pがレンズL33によって構成されている。第2レンズ群G2は、第1部分群が上記レンズL21,L22によって構成されており、第2部分群がレンズL23によって構成されている。
また、本実施例に係る可変焦点距離レンズ系では、近距離合焦に際して、第2レンズ群G2における第2部分群が物体側へ移動する。
以下の表4に、本発明の第4実施例に係る可変焦点距離レンズ系の諸元の値を掲げる。
【0055】
【表4】
(非球面係数)
第2レンズ面と第16レンズ面とは非球面であり、それぞれの非球面係数を以下に示す。
(可変間隔データ)
レンズ位置状態が変化する際の可変間隔を以下に示す。
(条件式対応値)
f3n=−11.5151
f3 =−117.4623
(1)ΣD/Ymax=2.22
(2)Daw/fw=0.95
(3)|f3n|/fw=1.60
(4)ft/f3=−0.23
【0056】
図9(a),(b),(c)はそれぞれ、本発明の第4実施例に係る可変焦点距離レンズ系の広角端状態(f=7.22)、中間焦点距離状態(f=12.51)、望遠端状態(f=27.17)における無限遠合焦時の諸収差図を示す。
各諸収差図より本実施例に係る可変焦点距離レンズ系は、諸収差を良好に補正し、優れた結像性能を有することがわかる。
【0057】
(第5実施例)
図10は、本発明の第5実施例に係る可変焦点距離レンズ系のレンズ構成を示す図である。
本実施例に係る可変焦点距離レンズ系において第1レンズ群G1は、物体側から順に、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズL11と、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズL12と像側に凹面を向けたメニスカス形状の正レンズL13との接合レンズとから構成されている。
第2レンズ群G2は、物体側から順に、両凸形状の正レンズL21と物体側に凹面を向けた負レンズL22との接合正レンズと、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズL23とから構成されている。
第3レンズ群G3は、物体側から順に、両凹形状の負レンズL31と、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズL32、物体側に凸面を向けた正レンズL33とから構成されている。
【0058】
本実施例に係る可変焦点距離レンズ系において、開口絞りSは、第2レンズ群G2中の負レンズL22と正レンズL23との間に配置されており、レンズ位置状態の変化に合わせて、第2レンズ群G2と一体的に移動する。
また、第3レンズ群G3は、負部分群G3nが上記レンズL31,L32によって構成されており、正部分群G3pがレンズL33によって構成されている。第2レンズ群G2は、第1部分群が上記レンズL21,L22によって構成されており、第2部分群がレンズL23によって構成されている。
また、本実施例に係る可変焦点距離レンズ系では、近距離合焦に際して、第2レンズ群G2における第2部分群が物体側へ移動する。
以下の表5に、本発明の第5実施例に係る可変焦点距離レンズ系の諸元の値を掲げる。
【0059】
【表5】
(非球面係数)
第2レンズ面と第10レンズ面と第16レンズ面とは非球面であり、それぞれの非球面係数を以下に示す。
(可変間隔データ)
レンズ位置状態が変化する際の可変間隔を以下に示す。
(条件式対応値)
f3n=−9.1191
f3 =−95.9939
(1)ΣD/Ymax=1.84
(2)Daw/fw =0.55
(3)|f3n|/fw=1.26
(4)ft/f3=−0.28
【0060】
図11(a),(b),(c)はそれぞれ、本発明の第5実施例に係る可変焦点距離レンズ系の広角端状態(f=7.22)、中間焦点距離状態(f=12.51)、望遠端状態(f=27.17)における無限遠合焦時の諸収差図を示す。
各諸収差図より本実施例に係る可変焦点距離レンズ系は、諸収差を良好に補正し、優れた結像性能を有することがわかる。
【0061】
(第6実施例)
図12は、本発明の第6実施例に係る可変焦点距離レンズ系のレンズ構成を示す図である。
本実施例に係る可変焦点距離レンズ系において第1レンズ群G1は、物体側から順に、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズL11と、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズL12と像側に凹面を向けたメニスカス形状の正レンズL13との接合レンズとから構成されている。
第2レンズ群G2は、物体側から順に、両凸形状の正レンズL21と物体側に凹面を向けた負レンズL22との接合正レンズと、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズL23とから構成されている。
第3レンズ群G3は、物体側から順に、両凹形状の負レンズL31と、物体側に凸面を向けた正レンズL32とから構成されている。
【0062】
本実施例に係る可変焦点距離レンズ系において、開口絞りSは、第2レンズ群G2中の負レンズL22と正レンズL23との間に配置されており、レンズ位置状態の変化に合わせて、第2レンズ群G2と一体的に移動する。
また、第3レンズ群G3は、負部分群G3nが上記レンズL31によって構成されており、正部分群G3pがレンズL32によって構成されている。第2レンズ群G2は、第1部分群が上記レンズL21,L22によって構成されており、第2部分群がレンズL23によって構成されている。
また、本実施例に係る可変焦点距離レンズ系では、近距離合焦に際して、第2レンズ群G2における第2部分群が物体側へ移動する。
以下の表6に、本発明の第6実施例に係る可変焦点距離レンズ系の諸元の値を掲げる。
【0063】
【表6】
(非球面係数)
第2レンズ面と第10レンズ面と第14レンズ面とは非球面であり、それぞれの非球面係数を以下に示す。
(可変間隔データ)
レンズ位置状態が変化する際の可変間隔を以下に示す。
(条件式対応値)
f3n=−9.6419
f3 =22381.0965
(1)ΣD/Ymax=1.85
(2)Daw/fw=0.99
(3)|f3n|/fw=1.34
(4)ft/f3=0.00
【0064】
図13(a),(b),(c)はそれぞれ、本発明の第6実施例に係る可変焦点距離レンズ系の広角端状態(f=7.22)、中間焦点距離状態(f=12.51)、望遠端状態(f=27.17)における無限遠合焦時の諸収差図を示す。
各諸収差図より本実施例に係る可変焦点距離レンズ系は、諸収差を良好に補正し、優れた結像性能を有することがわかる。
【0065】
(第7実施例)
図14は、本発明の第7実施例に係る可変焦点距離レンズ系のレンズ構成を示す図である。
本実施例に係る可変焦点距離レンズ系において第1レンズ群G1は、物体側から順に、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズL11と、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズL12と像側に凹面を向けたメニスカス形状の正レンズL13との接合レンズとから構成されている。
第2レンズ群G2は、物体側から順に、両凸形状の正レンズL21と物体側に凹面を向けた負レンズL22との接合正レンズと、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズL23とから構成されている。
第3レンズ群G3は、物体側から順に、両凹形状の負レンズL31と、物体側に凸面を向けた正レンズL32とから構成されている。
【0066】
本実施例に係る可変焦点距離レンズ系において、開口絞りSは、第2レンズ群G2中の負レンズL22と正レンズL23との間に配置されており、レンズ位置状態の変化に合わせて、第2レンズ群G2と一体的に移動する。
また、第3レンズ群G3は、負部分群G3nが上記レンズL31によって構成されており、正部分群G3pがレンズL32によって構成されている。第2レンズ群G2は、第1部分群が上記レンズL21,L22によって構成されており、第2部分群がレンズL23によって構成されている。
また、本実施例に係る可変焦点距離レンズ系では、近距離合焦に際して、第2レンズ群G2における第1部分群が物体側へ移動する。
以下の表7に、本発明の第7実施例に係る可変焦点距離レンズ系の諸元の値を掲げる。
【0067】
【表7】
(非球面係数)
第2レンズ面と第10レンズ面と第14レンズ面とは非球面であり、それぞれの非球面係数を以下に示す。
(可変間隔データ)
レンズ位置状態が変化する際の可変間隔を以下に示す。
(条件式対応値)
f3n=−8.7579
f3 =−449.2343
(1)ΣD/Ymax=1.85
(2)Daw/fw=1.09
(3)|f3n|/fw=1.22
(4)ft/f3=−0.06
【0068】
図15(a),(b),(c)はそれぞれ、本発明の第7実施例に係る可変焦点距離レンズ系の広角端状態(f=7.22)、中間焦点距離状態(f=12.51)、望遠端状態(f=27.11)における無限遠合焦時の諸収差図を示す。
各諸収差図より本実施例に係る可変焦点距離レンズ系は、諸収差を良好に補正し、優れた結像性能を有することがわかる。
【0069】
【発明の効果】
本発明によれば、広角端状態において歪曲収差が少なく、レンズ位置状態にかかわらず高い光学性能を有する高変倍の可変焦点距離レンズ系を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の各実施形態に係る可変焦点距離レンズ系の屈折力配置を示す図である。
【図2】本発明の第1実施例に係る可変焦点距離レンズ系のレンズ構成を示す断面図である。
【図3】(a),(b),(c)はそれぞれ、本発明の第1実施例に係る可変焦点距離レンズ系の広角端状態(f=7.22)、中間焦点距離状態(f=12.51)、望遠端状態(f=27.11)における無限遠合焦時の諸収差図を示す。
【図4】本発明の第2実施例に係る可変焦点距離レンズ系のレンズ構成を示す断面図である。
【図5】(a),(b),(c)はそれぞれ、本発明の第2実施例に係る可変焦点距離レンズ系の広角端状態(f=7.22)、中間焦点距離状態(f=12.51)、望遠端状態(f=27.11)における無限遠合焦時の諸収差図を示す。
【図6】本発明の第3実施例に係る可変焦点距離レンズ系のレンズ構成を示す断面図である。
【図7】(a),(b),(c)はそれぞれ、本発明の第3実施例に係る可変焦点距離レンズ系の広角端状態(f=7.22)、中間焦点距離状態(f=12.51)、望遠端状態(f=27.11)における無限遠合焦時の諸収差図を示す。
【図8】本発明の第4実施例に係る可変焦点距離レンズ系のレンズ構成を示す断面図である。
【図9】(a),(b),(c)はそれぞれ、本発明の第4実施例に係る可変焦点距離レンズ系の広角端状態(f=7.22)、中間焦点距離状態(f=12.51)、望遠端状態(f=27.11)における無限遠合焦時の諸収差図を示す。
【図10】本発明の第5実施例に係る可変焦点距離レンズ系のレンズ構成を示す断面図である。
【図11】(a),(b),(c)はそれぞれ、本発明の第5実施例に係る可変焦点距離レンズ系の広角端状態(f=7.22)、中間焦点距離状態(f=12.51)、望遠端状態(f=27.11)における無限遠合焦時の諸収差図を示す。
【図12】本発明の第6実施例に係る可変焦点距離レンズ系のレンズ構成を示す断面図である。
【図13】(a),(b),(c)はそれぞれ、本発明の第6実施例に係る可変焦点距離レンズ系の広角端状態(f=7.22)、中間焦点距離状態(f=12.51)、望遠端状態(f=27.11)における無限遠合焦時の諸収差図を示す。
【図14】本発明の第7実施例に係る可変焦点距離レンズ系のレンズ構成を示す断面図である。
【図15】(a),(b),(c)はそれぞれ、本発明の第7実施例に係る可変焦点距離レンズ系の広角端状態(f=7.22)、中間焦点距離状態(f=12.51)、望遠端状態(f=27.11)における無限遠合焦時の諸収差図を示す。
【符号の説明】
G1 第1レンズ群
G2 第2レンズ群
G3 第3レンズ群
G3n 第3レンズ群における負部分群
G3p 第3レンズ群における正部分群
S 開口絞り
I 像面
Claims (7)
- 物体側から順に、負の屈折力を有する第1レンズ群と、正の屈折力を有する第2レンズ群と、第3レンズ群とから構成されており、
広角端状態から望遠端状態へ向かってレンズ位置状態が変化する際に、前記第1レンズ群と前記第2レンズ群との間隔が減少し、前記第2レンズ群と前記第3レンズ群との間隔が増大するように、少なくとも前記第2レンズ群が物体側へ移動するとともに、前記第3レンズ群も移動し、
前記第3レンズ群は、物体側から順に、負の屈折力を有する負部分群と、正の屈折力を有する正部分群との2つの部分群を有し、
開口絞りは、前記第3レンズ群中の最も物体側のレンズ面よりも物体側に配置されており、
以下の条件式を満足することを特徴とする可変焦点距離レンズ系。
1.4<ΣD/Ymax
ただし、
ΣD:前記第3レンズ群中の最も物体側の前記レンズ面から最も像側のレンズ面までの光軸に沿った距離,
Ymax:最大像高. - 物体側から順に、負の屈折力を有する第1レンズ群と、正の屈折力を有する第2レンズ群と、第3レンズ群とから構成されており、
広角端状態から望遠端状態へ向かってレンズ位置状態が変化する際に、前記第1レンズ群と前記第2レンズ群との間隔が減少し、前記第2レンズ群と前記第3レンズ群との間隔が増大するように、少なくとも前記第2レンズ群が物体側へ移動するとともに、前記第3レンズ群も移動し、
前記第2レンズ群は、物体側から順に、正の屈折力を有する第1部分群と、当該第1部分群に対して空気間隔を隔てて配置されている正の屈折力を有する第2部分群とから構成されており、
近距離合焦時には、前記第1部分群と前記第2部分群のうちのいずれか一方を光軸方向へ移動させ、もう一方は光軸方向に対して固定であり、
開口絞りは、前記第2レンズ群中または前記第2レンズ群近傍に配置されていることを特徴とする可変焦点距離レンズ系。 - 請求項2に記載の可変焦点距離レンズ系において、
前記第3レンズ群は、物体側から順に、負の屈折力を有する負部分群と、当該負部分群に対して空気間隔を隔てて配置されている正の屈折力を有する正部分群とから構成されており、
以下の条件式を満足することを特徴とする可変焦点距離レンズ系。
1.4<ΣD/Ymax
ただし、
ΣD:前記第3レンズ群中の最も物体側のレンズ面から最も像側のレンズ面までの光軸に沿った距離,
Ymax:最大像高. - 物体側から順に、負の屈折力を有する第1レンズ群と、正の屈折力を有する第2レンズ群と、第3レンズ群とから構成されており、
広角端状態から望遠端状態へ向かってレンズ位置状態が変化する際に、前記第1レンズ群と前記第2レンズ群との間隔が減少し、前記第2レンズ群と前記第3レンズ群との間隔が増大するように、少なくとも前記第2レンズ群が物体側へ移動するとともに、前記第3レンズ群も移動し、
前記第3レンズ群は、物体側から順に、負の屈折力を有する負部分群と、正の屈折力を有する正部分群とから構成されており、
近距離合焦時には、前記正部分群が光軸方向へ移動し、前記負部分群は光軸方向に対して固定であり、
開口絞りは、前記第3レンズ群中の最も物体側のレンズ面よりも物体側に配置されており、
以下の条件式を満足することを特徴とする可変焦点距離レンズ系。
1.4<ΣD/Ymax
ただし、
ΣD:前記第3レンズ群中の最も物体側の前記レンズ面から最も像側のレンズ面までの光軸に沿った距離,
Ymax:最大像高. - 請求項1、請求項3、請求項4のいずれか1項に記載の可変焦点距離レンズ系において、
前記開口絞りは、前記第1レンズ群よりも像側に配置されており、
広角端状態から望遠端状態へ向かってレンズ位置状態が変化する際に、前記第1レンズ群と前記開口絞りとの間隔が変化し、
以下の条件式を満足することを特徴とする可変焦点距離レンズ系。
Daw/fw<2.4
ただし、
Daw:広角端状態における前記開口絞りから前記第3レンズ群中の最も物体側の前記レンズ面までの距離,
fw :広角端状態における前記可変焦点距離レンズ系全体の焦点距離. - 請求項1、または請求項3から請求項5のいずれか1項に記載の可変焦点距離レンズ系において、
以下の条件式を満足することを特徴とする可変焦点距離レンズ系。
0.8<|f3n|/fw<2.0
ただし、
f3n:前記第3レンズ群における前記負部分群の焦点距離. - 請求項1、または請求項3から請求項6のいずれか1項に記載の可変焦点距離レンズ系において、
以下の条件式を満足することを特徴とする可変焦点距離レンズ系。
−0.8<ft/f3<0.4
ただし、
f3:前記第3レンズ群の焦点距離,
ft:望遠端状態における前記可変焦点距離レンズ系全体の焦点距離.
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