JP2006301474A - ズームレンズ及び撮像装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 広角端の撮影画角が80度以上の広画角を含み、変倍比が5倍以上で前玉径が小さくコンパクト性に優れ、拡大倍率0.5以上のマクロモードを有したズームレンズ及び該ズームレンズを備えた撮像装置を提供する。
【解決手段】 少なくとも、物体側より順に配列された、正の屈折力を有する第1レンズ群GR1と、負の屈折力を有し変倍時可動群である第2レンズ群GR2と、第3レンズ群GR3以降に配列された1つのフォーカス群(第4レンズ群GR4)と、上記フォーカス群の像側に位置し負の屈折力を有し変倍時可動群であるレンズ群(第6レンズ群GR6)とを有し、上記第1レンズ群を望遠端の位置に固定し、上記第2レンズ群から上記負レンズ群までのレンズ群(以下マクロレンズ群)を望遠端の位置から一体的に物体側に向かって移動することにより、通常撮影領域よりも近距離にフォーカシング可能なマクロモードを有するズームレンズ。
【選択図】図1
【解決手段】 少なくとも、物体側より順に配列された、正の屈折力を有する第1レンズ群GR1と、負の屈折力を有し変倍時可動群である第2レンズ群GR2と、第3レンズ群GR3以降に配列された1つのフォーカス群(第4レンズ群GR4)と、上記フォーカス群の像側に位置し負の屈折力を有し変倍時可動群であるレンズ群(第6レンズ群GR6)とを有し、上記第1レンズ群を望遠端の位置に固定し、上記第2レンズ群から上記負レンズ群までのレンズ群(以下マクロレンズ群)を望遠端の位置から一体的に物体側に向かって移動することにより、通常撮影領域よりも近距離にフォーカシング可能なマクロモードを有するズームレンズ。
【選択図】図1
Description
本発明は新規なズームレンズ及び撮像装置に関する。詳しくは、マクロモードを有するズームレンズ及び該ズームレンズを使用した撮像装置に関する。
近年、デジタルスチルカメラ等の個体撮像素子を用いた撮像装置が普及しつつある。中でも、デジタルスチルカメラの普及に伴い、コンパクト性に優れ、1本のレンズで超広角側から望遠側までをカバーしつつ、高い撮影拡大倍率を実現可能なマクロモードを有するズームレンズが求められている。
従来、マクロモードを有するズームレンズとしては様々なタイプのものが提案されている。例えば、特許文献1では、通常領域でのフォーカシングは第1レンズ群で行い、マクロ領域においては第1レンズ群とは異なる複数のレンズ群を光軸方向に独立に動かしてフォーカシングを行うことで、拡大倍率の高いズームレンズを達成している。しかしながら、通常領域でのフォーカシングを第1レンズ群で行うことは、画角変化が大きくコントラスト検出方式を用いたオートフォーカス機能を有するレンズ一体型の撮像装置には好ましくない。更に、通常領域とマクロ領域のフォーカシングを別個のレンズ群で行うことは、機構上複雑になり好ましくない。
上記した問題に対し、特許文献2では、正負正正の4群ズームレンズにおいて、第2、第3レンズ群を移動させてマクロ領域とし、通常領域においてもマクロ領域においても第4レンズ群にてフォーカシングすることでコントラスト検出方式を用いた撮像装置に最適なマクロモードを有するズームレンズを提案している。
しかしながら、上記特許文献2に示されたズームレンズにあっては、正負正正という4群ズームレンズである為に、更なる広角化と高変倍化を同時に達成することが難しく、また、拡大倍率も小さいといった問題があった。
そこで、本発明は、上記した問題に鑑み、ビデオカメラ、デジタルスチルカメラに用いるのに好適であり、広画角化及び高変倍を達成しながら前玉径が小さくコンパクト性に優れ、拡大倍率0.5以上のマクロモードを有したズームレンズ及び該ズームレンズを備えた撮像装置を提供することを課題とする。
本発明ズームレンズは、上記した課題を解決するために、少なくとも、物体側より順に配列された、正の屈折力を有する第1レンズ群と、負の屈折力を有し変倍時可動群である第2レンズ群と、第3レンズ群以降に配列された1つのフォーカス群と、上記フォーカス群の像側に位置し負の屈折力を有し変倍時可動群であるレンズ群とを有し、上記第1レンズ群を望遠端の位置に固定し、上記第2レンズ群から上記負レンズ群までのレンズ群(以下マクロレンズ群)を望遠端の位置から一体的に物体側に向かって移動することにより、通常領域よりも近距離にフォーカシング可能なマクロモードを有する。
本発明撮像装置は、本発明ズームレンズを備える。
本発明ズームレンズは、少なくとも、物体側より順に配列された、正の屈折力を有する第1レンズ群と、負の屈折力を有し変倍時可動群である第2レンズ群と、第3レンズ群以降に配列された1つのフォーカス群と、上記フォーカス群の像側に位置し負の屈折力を有し変倍時可動群であるレンズ群とを有し、上記第1レンズ群を望遠端の位置に固定し、上記第2レンズ群から上記負レンズ群までのレンズ群(以下マクロレンズ群)を望遠端の位置から一体的に物体側に向かって移動することにより、通常領域よりも近距離にフォーカシング可能なマクロモードを有することを特徴とする。
従って、本発明ズームレンズにあっては、少なくとも、物体側より順に配列された、正の屈折力を有する第1レンズ群と、負の屈折力を有し変倍時可動群である第2レンズ群と、第3レンズ群以降に配列された1つのフォーカス群と、上記フォーカス群の像側に位置し負の屈折力を有し変倍時可動群であるレンズ群とを有するので、広画角化及び高変倍比を達成しながら前玉径が小さくコンパクト性に優れたズームレンズを達成することができる。特に、フォーカス群の像面側に負の屈折力を有するレンズ群を配すことにより、像を拡大する作用を与え、ズームレンズの小型化、広角化を達成できるだけでなく、近接撮影距離を短くすることが可能になる。
また、上記第1レンズ群を望遠端の位置に固定し、上記第2レンズ群から上記負レンズ群までのレンズ群(以下マクロレンズ群)を望遠端の位置から一体的に物体側に向かって移動することにより、通常領域よりも近距離にフォーカシング可能なマクロモードを有する。これによって、拡大倍率0.5以上のマクロモードを有することができ、且つ、通常撮影時及びマクロ撮影時共に同じレンズ群にてフォーカシングすることによって、画角変化が小さくコントラスト検出方式を用いたAF機能を有するレンズ一体型の撮像装置に好ましいズームレンズを提供することが可能になる。
本発明撮像装置は、本発明ズームレンズを備える。
請求項2及び請求項7に記載した発明にあっては、ズームレンズが、第3レンズ群以降に、正の屈折力を有する第3レンズ群と、正の屈折力を有し光軸方向に移動することによりフォーカシングを行う第4レンズ群と、弱い屈折力を有する第5レンズ群と、負の屈折力を有する第6レンズ群とを有し、上記第2レンズ群から第6レンズ群までのレンズ群によってマクロレンズ群が構成されるので、第6レンズ群が負の屈折力を有し、像を一気に拡大することができるため、レンズ全系をさらに小型化することが可能になる。
請求項3に記載した発明にあっては、fwを広角端でのレンズ全系の焦点距離、fTを望遠端でのレンズ全系の焦点距離、f1を第1レンズ群の焦点距離、fmgTをマクロレンズ群の望遠域での焦点距離、Twbfを広角端におけるバックフォーカス長として、条件式(1)0.6<f1/fT<2.0、(2)0.1<fmgT/fT<0.4、(3)0.2<|Twbf/fw |<1.2を満足するので、さらなる小型化と高画質化が可能になる。
請求項4に記載した発明にあっては、βmTをマクロレンズ群に含まれる負レンズ群の最も拡大倍率の大きいマクロポジションにおける横倍率として、条件式(4)1.1 <βmgT < 2.0を満足するので、レンズ全系のさらなる小型化が可能になり、大型撮像素子を使用した場合でもより近距離までの撮影が可能になり、大きな撮影倍率を達成できる。
請求項5に記載した発明にあっては、ffをフォーカス群の焦点距離、fmgTをマクロレンズ群の望遠端における焦点距離として、条件式(5)1.0<ff/fmgT<5.0を満足するので、球面収差をさらに良好に補正することができると共に、さらなる小型化が可能になる。
以下に、本発明ズームレンズ及び撮像装置を実施するための最良の形態について添付図面を参照して説明する。
本発明ズームレンズは、少なくとも、物体側より順に配列された、正の屈折力を有する第1レンズ群と、負の屈折力を有し変倍時可動群である第2レンズ群と、第3レンズ群以降に配列された1つのフォーカス群と、上記フォーカス群の像側に位置し負の屈折力を有し変倍時可動群であるレンズ群とを有し、上記第1レンズ群を望遠端の位置に固定し、上記第2レンズ群から上記負レンズ群までのレンズ群(以下マクロレンズ群)を望遠端の位置から一体的に物体側に向かって移動することにより、拡大倍率0.5以上のマクロモードを有することが可能となる。
これによって、本発明ズームレンズにあっては、広角端の撮影画角が60〜100度の広画角を含み、しかも変倍比が3〜7倍程度で前玉径が小さくコンパクト性に優れ、拡大倍率0.5以上のマクロモードを有しつつ、マクロモード時のフォーカシング機構が容易で、かつ、コントラスト検出方式を用いたAF機能を有する撮像装置に最適なズームレンズを達成できる。
特に、マクロモードにおいては、正の屈折力を有する第1レンズ群のみを望遠端の位置に固定し、マクロレンズ群を一体的に物体側に移動することによって、レンズの全長を変化させることなく、全体繰り出し方式と同様に高い結像性能を達成することが可能になる。
また、上記マクロレンズ群においてフォーカス群の後方、すなわち、像側に位置するレンズ群が負の屈折力を有し、大きな倍率を有することにより、像を一気に拡大することができるため、レンズ全系を小型化することが可能になり、加えて大型撮像素子を使用した場合でもより近距離側までの撮影が可能になり大きな拡大倍率を得ることができる。
特に、第3レンズ群以降に、正の屈折力を有する第3レンズ群と、正の屈折力を有し光軸方向に移動することによりフォーカシングを行う第4レンズ群と、弱い屈折力を有する第5レンズ群と、負の屈折力を有する第6レンズ群とを配置し、上記第2レンズ群から第6レンズ群までのレンズ群によってマクロレンズ群を構成することにより、広角端の撮影画角が60〜100度の広画角を含み、しかも変倍比が3〜7倍程度で前玉径が小さくコンパクト性に優れ、拡大倍率0.5以上のマクロモードを有しつつ、マクロモード時のフォーカシング機構が容易でかつ、コントラスト検出方式を用いたAF機能を有する撮像装置に最適なズームレンズを達成できる。
特に、マクロ領域においては、それほど強くない正の屈折力を有する第1レンズ群のみを望遠端の位置に固定し、第2レンズ群から第6レンズ群までを一体的に物体側に移動することによって、レンズの全長を変化させることなく、全体繰り出し方式と同様に高い結像性能を達成することが可能になる。
また、上記第6レンズ群が負の屈折力を有し、大きな倍率を有することにより、像を一気に拡大することができるため、レンズ全系を小型化することが可能になり、加えて大型撮像素子を使用した場合でもより近距離側までの撮影が可能になり、大きな拡大倍率を得ることができる。
本発明ズームレンズは、fwを広角端でのレンズ全系の焦点距離、fTを望遠端でのレンズ全系の焦点距離、f1を第1レンズ群の焦点距離、fmgTをマクロレンズ群の望遠域での焦点距離、Twbfを広角端におけるバックフォーカス長として、以下の条件式(1)、(2)、(3)を満足することが望ましい。
(1)0.6<f1/fT<2.0
(2)0.1<fmgT/fT<0.4
(3)0.2<|Twbf/fw |<1.2
上記条件式(1)は正の屈折力を有する第1レンズ群の焦点距離とレンズ全系における望遠端での焦点距離との比率を規定するものである。f1/fTが0.6を下回ると、第1レンズ群の屈折力が強くなりすぎて、球面収差を始めとする諸収差の影響が大きくなる。これを広角端から望遠端まで、更にマクロ域の全体において補正することはレンズ全系でも困難になる。また、f1/fTが2.0を上回ると、第1レンズ群の屈折力が弱くなりすぎて、高倍率化が難しくなり、小型・軽量化も難しくなってしまう。
(1)0.6<f1/fT<2.0
(2)0.1<fmgT/fT<0.4
(3)0.2<|Twbf/fw |<1.2
上記条件式(1)は正の屈折力を有する第1レンズ群の焦点距離とレンズ全系における望遠端での焦点距離との比率を規定するものである。f1/fTが0.6を下回ると、第1レンズ群の屈折力が強くなりすぎて、球面収差を始めとする諸収差の影響が大きくなる。これを広角端から望遠端まで、更にマクロ域の全体において補正することはレンズ全系でも困難になる。また、f1/fTが2.0を上回ると、第1レンズ群の屈折力が弱くなりすぎて、高倍率化が難しくなり、小型・軽量化も難しくなってしまう。
上記条件式(2)は正の屈折力を有する第2レンズ群から上記フォーカス群を含み、上記フォーカス群の後方に配置された負レンズ群までのマクロレンズ群の望遠域における焦点距離とレンズ全系における望遠端での焦点距離との比率を規定するものである。fmgT/fTが0.1を下回ると、マクロレンズ群の屈折力が強くなりすぎて、球面収差を始めとする諸収差の影響が大きくなる。これを広角端から望遠端、更にはマクロ域全体において補正することはレンズ全系でも困難になる。また、fmgT/fTが0.4を上回ると、マクロレンズ群の屈折力が弱くなりすぎて、高倍率化が難しくなり、小型・軽量化も難しくなるだけでなく、所望の拡大倍率を達成するのにマクロレンズ群の可動領域が拡大してしまいサイズ的にも、構造的にも好ましくない。
上記条件式(3)は広角端におけるバックフォーカス長(BF長)と、広角端におけるレンズ全系の焦点距離との比率を規定するものである。即ち、|Twbf/fw|の値が0.2を下回ると、通常、レンズ系の最終レンズ面と撮像面との間に介在されるローパスフィルタやIR(赤外線カット)ガラスが撮像素子面に非常に近くなり、最小絞り時にこれらの欠陥やこれらに付着したゴミが目立ちやすくなる。また、|Twbf/fw|の値が1.2を上回ると、レンズ前玉径が大きくなり、小型化が困難になるだけでなく、広角化が困難になる。特に、|Twbf/fw|の値が0.3から0.8の範囲にあることがさらに望ましい。
本発明ズームレンズは、βmTをマクロレンズ群に含まれる負レンズ群の最も拡大倍率の大きいマクロポジションにおける横倍率として、以下の条件式(4)を満足することが望ましい。
(4)1.1 <βmgT < 2.0
マクロレンズ群に含まれる負レンズ群が負の屈折力を有し、大きな倍率を有することにより、像を一気に拡大することができるため、レンズ全系を小型化することが可能になり、加えて大型撮像素子を使用した場合であってもより近距離側までの撮影が可能になり、結果、拡大倍率を稼ぐことができるのは前述した通りであるが、βmgTの値が1.1を下回ると、マクロレンズ群に含まれる負レンズ群による拡大率が小さくなり、レンズ全系の小型化が困難になるだけでなく、最近接距離も長くなってしまう。また、βmgTの値が2.0を上回ると、負レンズより物体側に存在するレンズ群の残留収差をも拡大することとなり、結像性能の劣化が大きくなる。また、レンズの偏心感度も拡大することとなり、レンズの組み付け精度も非常に厳しくなり製造上好ましくない。
(4)1.1 <βmgT < 2.0
マクロレンズ群に含まれる負レンズ群が負の屈折力を有し、大きな倍率を有することにより、像を一気に拡大することができるため、レンズ全系を小型化することが可能になり、加えて大型撮像素子を使用した場合であってもより近距離側までの撮影が可能になり、結果、拡大倍率を稼ぐことができるのは前述した通りであるが、βmgTの値が1.1を下回ると、マクロレンズ群に含まれる負レンズ群による拡大率が小さくなり、レンズ全系の小型化が困難になるだけでなく、最近接距離も長くなってしまう。また、βmgTの値が2.0を上回ると、負レンズより物体側に存在するレンズ群の残留収差をも拡大することとなり、結像性能の劣化が大きくなる。また、レンズの偏心感度も拡大することとなり、レンズの組み付け精度も非常に厳しくなり製造上好ましくない。
本発明ズームレンズは、ffをフォーカス群の焦点距離、fmgTをマクロレンズ群の望遠端における焦点距離として、以下の条件式(5)を満足することが望ましい。
(5)1.0<ff/fmgT<5.0
上記条件式(5)はフォーカス群の焦点距離と、マクロレンズ群の望遠端における焦点距離との比率を規定するものである。即ち、ff/fmgの値が1.0を下回ると、フォーカス群のパワーが強くなり、物体距離の変動に伴う収差変動が大きくなり、特に、中間焦点距離における球面収差の変動が大きくなってしまう。また、ff/fmgの値が5.0を上回ると、フォーカス群のパワーが弱くなってフォーカス群の可動範囲が大きくなり、小型化が困難になる。
(5)1.0<ff/fmgT<5.0
上記条件式(5)はフォーカス群の焦点距離と、マクロレンズ群の望遠端における焦点距離との比率を規定するものである。即ち、ff/fmgの値が1.0を下回ると、フォーカス群のパワーが強くなり、物体距離の変動に伴う収差変動が大きくなり、特に、中間焦点距離における球面収差の変動が大きくなってしまう。また、ff/fmgの値が5.0を上回ると、フォーカス群のパワーが弱くなってフォーカス群の可動範囲が大きくなり、小型化が困難になる。
本発明ズームレンズにあっては、絞りはマクロレンズ群内又はマクロレンズ群の近傍に配置され、マクロモード時においてはマクロレンズ群と共に一体的に移動することが好ましい。
本発明ズームレンズにあっては、マクロモード時のフォーカス群の可動範囲が、通常撮影領域の望遠端における可動範囲とほぼ同一の範囲であることが好ましい。即ち、フォーカス群の移動範囲を変化させることなくマクロモードを追加することが可能になるためと、通常撮影領域におけるフォーカス群の前後に空間を余計に設けなくてもよいために小型化に最適であるからである。
なお、本発明ズームレンズにおける各レンズ群は、入射光線を屈折により偏向させる屈折型レンズ(つまり、異なる屈折率を有する媒質同士の界面で偏向が行われるタイプのレンズ)のみで構成されなければならいものではなく、例えば、回折により入射光線を偏向させる回折型レンズ、回折作用と屈折作用との組み合わせで入射光線を偏向させる屈折・回折ハイブリッド型レンズ、入射光線を媒質内の屈折率分布により偏向させる屈折率分布型レンズ等で構成してもよい。
また、光学的なパワーを有しない面(例えば、反射面、屈折面、回折面)を光路中に配置することにより、ズームレンズの前、後又は途中で光路を折り曲げるようにしてもよい。折り曲げ位置は必要に応じて設定すればよく、光路の適正な折り曲げにより、撮像装置(例えば、カメラ)の見かけ上の薄型化を達成することが可能である。
本発明ズームレンズを構成するレンズ群のうち、1つ又は複数のレンズ群、あるいは1つのレンズ群の一部を光軸にほぼ垂直な方向にシフトさせることにより、像をシフトさせることも可能であり、カメラのブレを検出する検出系、上記レンズ群をシフトさせる駆動系、検出系の出力に従って駆動系にシフト量を与える制御系と組合せることにより、防振光学系として機能させることが可能である。
特に、本発明ズームレンズにおいては、マクロレンズ群の一部である第3、4、5レンズ群の一部、あるいは全体を光軸にほぼ垂直な方向にシフトさせることにより、少ない収差変動で像をシフトさせることが可能である。第3レンズ群は開口絞りの近傍に配置されるので、軸外光束が光軸付近を通過するので、シフトさせた際に発生するコマ収差の変動が少ないからである。
以下に、本発明ズームレンズの3つの実施の形態及びこれら実施の形態に具体的数値を適用した数値実施例について図1乃至図15及び表1乃至表13を参照して説明する。
なお、各実施の形態において非球面が用いられるが、非球面形状は次の数1式によって表される。
ここで、
x:レンズ面頂点からの光軸方向の距離
y:光軸と垂直な方向の高さ
c:レンズ頂点での近軸曲率
K:コーニック定数
Ai:第i次の非球面係数
である。
x:レンズ面頂点からの光軸方向の距離
y:光軸と垂直な方向の高さ
c:レンズ頂点での近軸曲率
K:コーニック定数
Ai:第i次の非球面係数
である。
図1は本発明ズームレンズの第1の実施の形態1のレンズ構成を示す図である。ズームレンズ1は、物体側より順に、正の屈折力を有する第1レンズ群GR1、負の屈折力を有する第2レンズ群GR2、正の屈折力を有する第3レンズ群GR3、正の屈折力を有する第4レンズ群GR4、弱い屈折力を有する第5レンズ群GR5、負の屈折力を有する第6レンズ群GR6が配列されて成る。そして、変倍に際し、各レンズ群は図1に実線矢印で示すように光軸上を移動する。
第1レンズ群GR1は、負レンズと正レンズとの接合レンズG1及び正レンズG2で構成されている。第2レンズ群GR2は、物体側に複合非球面を有する負レンズG3、負レンズG4、正レンズG5及び負レンズG6で構成されている。第3レンズ群GR3は、両面に非球面を有する正レンズG7、絞りS及び負レンズG8で構成されている。第4レンズ群GR4はフォーカス群を構成し、正レンズと負レンズとの接合レンズG9で構成されている。第5レンズ群GR5は、弱い屈折力で物体側に非球面を有するレンズG10で構成されている。第6レンズ群GR6は、負レンズG11及び物体側に非球面を有する正レンズG12で構成されている。
そして、図1の中段に示す望遠端状態から、第2レンズ群GR2から第6レンズ群GR6(マクロレンズ群)を一体的に物体側に向かって移動させて図1の下段に示す状態とすることにより、通常撮影領域よりも大きな拡大倍率を達成できるマクロモードとすることができる。
また、この第1の実施の形態及び後述する第2及び第3の実施の形態において、最終レンズ面と撮像面IMGとの間には平行平面板状のローパスフィルタLPFが配置されている。なお、上記ローパスフィルタLPFとしては、所定の結晶軸方向が調整された水晶等を材料とする複屈折型ローパスフィルタや、必要とされる光学的な遮断周波数の特性を回折効果により達成する位相型ローパスフィルタ等の適用が可能である。
表1に上記した第1の実施の形態に具体的数値を適用した数値実施例1の諸元の値を示す。この数値実施例1及び後に説明する各数値実施例の諸元表中の面No.は物体側からi番目の面を示し、Rは第i番目の面の曲率半径、Dは第i番目の面と第i+1番目の面との間の軸上面間隔、Ndは物体側に第i番目の面を有する硝材のd線(λ=587.6nm)に対する屈折率、Vdは物体側に第i番目の面を有する硝材のd線に対するアッベ数を示す。また、「ASP」で示した面は非球面であることを示す。曲率半径「INFINITY」は平面であることを示す。
数値実施例1の広角端、広角端と望遠端との間の中間焦点距離及び望遠端における焦点距離f、FナンバーFno、半画角ωを表2に示す。
ズームレンズ1にあって、変倍時には各レンズ群間隔d5、d14、d19、d22、d24及びd28が変化する。また、フォーカシング時には第3レンズ群GR3と第4レンズ群GR4との間の間隔d19及び第4レンズ群GR4と第5レンズ群GR5との間の間隔d22が変化する。そこで、数値実施例1の通常撮影領域における無限遠合焦時の広角端(f=14.726)、中間焦点距離(f=33.938)、望遠端(f=78.218)、近距離(物体距離=0.34m)合焦時の広角端、中間焦点距離、望遠端、マクロ領域における最遠距離(0.58m)合焦時及び最至近距離(0.24m)合焦時における上記各可変間隔の値を拡大倍率と共に表3に示す。
ズームレンズ1において、第6面、第15面、第16面、第23面及び第27面は非球面によって構成されている。そこで、数値実施例1における上記各面の非球面係数を円錐定数と共に表4に示す。なお、表4及び以下の非球面係数を示す表において「E−i」は10を底とする指数表現、すなわち、「10−i」を表しており、例えば、「0.12345E-05」は「0.12345×10−5」を表している。
図2乃至図4は数値実施例1の無限遠合焦時における各種収差図を示し、図2は広角端(f=14.726)での、図3は中間焦点距離(f=33.938)での、図4は望遠端(f=78.218)での球面収差、非点収差、歪曲収差を示す。また、図5はマクロモードにおける拡大倍率が0.6での球面収差、非点収差、歪曲収差を示す。なお、図2乃至図5の各図において、球面収差は縦軸は開放F値との割合、横軸にデフォーカスをとり、実線がd線、一点鎖線がC線、点線がg線での球面収差を表わす。非点収差では縦軸が像高、横軸がフォーカスで、実線がサジタル、点線がメリジオナルの像面を表わす。歪曲収差は縦軸が像高、横軸は%で表わす。
図6は本発明ズームレンズの第2の実施の形態2のレンズ構成を示す図である。ズームレンズ2は、物体側より順に、正の屈折力を有する第1レンズ群GR1、負の屈折力を有する第2レンズ群GR2、正の屈折力を有する第3レンズ群GR3、正の屈折力を有する第4レンズ群GR4、弱い屈折力を有する第5レンズ群GR5、負の屈折力を有する第6レンズ群GR6が配列されて成る。そして、変倍に際し、各レンズ群は図6に実線矢印で示すように光軸上を移動する。
第1レンズ群GR1は、負レンズと正レンズとの接合レンズG1及び正レンズG2で構成されている。第2レンズ群GR2は、物体側に複合非球面を有する負レンズG3、負レンズと正レンズとの接合レンズG4及び負レンズG5で構成されている。第3レンズ群GR3は、両面に非球面を有する正レンズG6及び絞りS及び負レンズG7で構成されている。第4レンズ群GR4は、正レンズと負レンズとの接合レンズG8で構成されている。第5レンズ群は、弱い屈折力で物体側に非球面を有するレンズG9で構成されている。第6レンズ群GR6は、負レンズG10及び両面に非球面を有する正レンズG11で構成されている。
そして、図6の中段に示す望遠端状態から、第2レンズ群GR2から第6レンズ群GR6(マクロレンズ群)を一体的に物体側に向かって移動させて図6の下段に示す状態とすることにより、通常撮影領域よりも近距離にフォーカシング可能なマクロモードとすることができる。
表5に上記した第2の実施の形態に具体的数値を適用した数値実施例2の諸元の値を示す。
数値実施例2の広角端、広角端と望遠端との間の中間焦点距離及び望遠端における焦点距離f、FナンバーFno、半画角ωを表6に示す。
ズームレンズ2にあって、変倍時には各レンズ群間隔d5、d13、d18、d21、d23及びd27が変化する。また、フォーカシング時には第3レンズ群GR3と第4レンズ群GR4との間の間隔d18及び第4レンズ群GR4と第5レンズ群GR5との間の間隔d21が変化する。そこで、数値実施例2の通常撮影領域における無限遠合焦時の広角端(f=14.730)、中間焦点距離(f=33.943)、望遠端(f=78.213)、近距離(物体距離=0.35m)合焦時の広角端、中間焦点距離、望遠端、マクロ領域における最遠距離(0.57m)合焦時及び最至近距離(0.23m)合焦時における上記各可変間隔の値を拡大倍率と共に表7に示す。
ズームレンズ2において、第6面、第14面、第15面、第22面、第26面及び第27面は非球面によって構成されている。そこで、数値実施例2における上記各面の非球面係数を円錐定数と共に表8に示す。
図7乃至図9は数値実施例2の無限遠合焦時における各種収差図を示し、図7は広角端(f=14.730)での、図8は中間焦点距離(f=33.943)での、図9は望遠端(f=78.213)での球面収差、非点収差、歪曲収差を示す。また、図10はマクロモードにおける拡大倍率が0.6での球面収差、非点収差、歪曲収差を示す。なお、図7乃至図10の各図において、球面収差は縦軸は開放F値との割合、横軸にデフォーカスをとり、実線がd線、一点鎖線がC線、点線がg線での球面収差を表わす。非点収差では縦軸が像高、横軸がフォーカスで、実線がサジタル、点線がメリジオナルの像面を表わす。歪曲収差は縦軸が像高、横軸は%で表わす。
図11は本発明ズームレンズの第3の実施の形態3のレンズ構成を示す図である。ズームレンズ3は、物体側より順に、正の屈折力を有する第1レンズ群GR1、負の屈折力を有する第2レンズ群GR2、正の屈折力を有する第3レンズ群GR3、正の屈折力を有する第4レンズ群GR4、弱い屈折力を有する第5レンズ群GR5、負の屈折力を有する第6レンズ群GR6、正の屈折力を有する第7レンズ群GR7が配列されて成る。そして、変倍に際し、第7レンズ群GR7を除く各レンズ群は図11に実線矢印で示すように光軸上を移動する。
第1レンズ群GR1は、負レンズと正レンズとの接合レンズG1及び正レンズG2で構成されている。第2レンズ群GR2は、物体側に複合非球面を有する負レンズG3、負レンズと正レンズとの接合レンズG4及び負レンズG5で構成されている。第3レンズ群GR3は、両面に非球面を有する正レンズG6、絞りS及び負レンズG7で構成されている。第4レンズ群GR4は、正レンズと負レンズとの接合レンズG8で構成されている。第5レンズ群GR5は、弱い屈折力で両面に非球面を有するレンズG9で構成される。第6レンズ群GR6は、負レンズG10及び両側に非球面を有する正レンズG11で構成されている。第7レンズ群GR7は、変倍時に固定で正の単レンズG12で構成されている。
そして、図11の中段に示す望遠端状態から、第2レンズ群GR2から第6レンズ群GR6(マクロレンズ群)を一体的に物体側に向かって移動させて図11の下段に示す状態とすることにより、通常撮影領域よりも近距離にフォーカシング可能なマクロモードとすることができる。
表9に上記した第3の実施の形態に具体的数値を適用した数値実施例3の諸元の値を示す。
数値実施例3の広角端、広角端と望遠端との間の中間焦点距離及び望遠端における焦点距離f、FナンバーFno、半画角ωを表10に示す。
ズームレンズ3にあって、変倍時には各レンズ群間隔d5、d13、d18、d21、d23及びd27が変化する。また、フォーカシング時には第3レンズ群GR3と第4レンズ群GR4との間の間隔d18及び第4レンズ群GR4と第5レンズ群GR5との間の間隔d21が変化する。そこで、数値実施例3の通常撮影領域における無限遠合焦時の広角端(f=14.730)、中間焦点距離(f=33.943)、望遠端(f=78.214)、近距離(物体距離=0.35m)合焦時の広角端、中間焦点距離)、望遠端、マクロ領域における最遠距離(0.70m)合焦時及び最至近距離(0.23m)合焦時における上記各可変間隔の値を拡大倍率と共に表11に示す。
ズームレンズ3において、第6面、第14面、第15面、第22面、第23面、第26面及び第27面は非球面によって構成されている。そこで、数値実施例3における上記各面の非球面係数を円錐定数と共に表12に示す。
図12乃至図14は数値実施例3の無限遠合焦時における各種収差図を示し、図12は広角端(f=14.730)での、図13は中間焦点距離(f=33.943)での、図14は望遠端(f=78.214)での球面収差、非点収差、歪曲収差を示す。また、図15はマクロモードにおける拡大倍率が0.6での球面収差、非点収差、歪曲収差を示す。なお、図12乃至図15の各図において、球面収差は縦軸は開放F値との割合、横軸にデフォーカスをとり、実線がd線、一点鎖線がC線、点線がg線での球面収差を表わす。非点収差では縦軸が像高、横軸がフォーカスで、実線がサジタル、点線がメリジオナルの像面を表わす。歪曲収差は縦軸が像高、横軸は%で表わす。
上記各数値実施例1乃至3の上記各条件式(1)乃至(5)対応値を表13に示す。
上記数値実施例1乃至3は、上記表13から明らかなように、条件式1乃至5を満足し、また、各収差図に示すように、通常撮影時における広角端、広角端と望遠端との中間焦点距離及び望遠端において、また、マクロモード時において、各収差ともバランス良く補正されている。
図16に本発明撮像装置の実施の形態を示す。
撮像装置10はズームレンズ20を備え、ズームレンズ20によって形成した光学像を電気信号に変換する撮像手段30を有する。なお、撮像手段としては、例えば、CCD(Charge Coupled Device)やCMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)等の光電変換素子を使用したもの等が適用可能であるが、これら例示した物に限らず、光学像を電気的信号に変換することができる手段であればよい。上記ズームレンズ20には本発明にかかるズームレンズを適用することができ、図16では、図1に示した第1の実施の形態にかかるズームレンズ1のレンズ群を単レンズに簡略化して示してある。勿論、第1の実施の形態にかかるズームレンズだけでなく、第2の実施の形態乃至第3の実施の形態にかかるズームレンズ2、3や本明細書で示した実施の形態以外の形態で構成された本発明ズームレンズを使用することができる。
制御回路50には、例えば、ズームボタンの操作等、外部からの操作信号が入力され、該操作信号に応じて種々の処理が為される。例えば、ズームボタンによるズーミング指令が入力されると、指令に基づく焦点距離状態とすべく、ドライバ回路60を介して駆動部70を動作させて、各レンズ群を所定の位置へと移動させる。各センサ80によって得られた各レンズ群の位置情報は制御回路50に入力されて、ドライバ回路60へ指令信号を出力する際に参照される。また、制御回路50は上記映像分離回路4から送られた信号に基づいてフォーカス状態をチェックし、最適なフォーカス状態が得られるように制御する。なお、図16では、説明の簡略化のために、駆動系を1経路しか示していないが、ズーム系、フォーカス系、撮影モード切替系をそれぞれ個別に備え、また、手振れ補正機能を備える場合には、ブレ補正レンズ(群)を駆動するための防振駆動系を備えることもある。また、上記に例示した駆動系は、そのいくつかを共通とすることも可能である。例えば、ズーム系と撮影モード切替系とは、例えば、通常撮影モードで使用するカム領域とマクロモードで使用するカム領域とを有する共通のカム機構を使用し、通常撮影用カム領域の望遠端対応部分から先にマクロモードを形成するカム領域を設ける等によって、共通化することが可能である。
上記した撮像装置10は、具体的製品としては、各種の形態を採りうる。例えば、デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ、カメラが組み込まれた携帯電話、カメラが組み込まれたPDA(Personal Digital Assistant)等々のデジタル入出力機器のカメラ部等として、広く適用することができる。
なお、上記した実施の形態並びに数値実施例において示した各部の具体的な形状及び構造並びに数値は、何れも本発明を実施するに当たっての具体化のほんの一例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されることがあってはならないものである。
なお、上記した実施の形態並びに数値実施例において示した各部の具体的な形状及び構造並びに数値は、何れも本発明を実施するに当たっての具体化のほんの一例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されることがあってはならないものである。
1…ズームレンズ、2…ズームレンズ、3…ズームレンズ、GR1…第1レンズ群、GR2…第2レンズ群、GR3…第4レンズ群、GR4…第4レンズ群(フォーカス群)、GR5…第5レンズ群、GR6…第6レンズ群(フォーカス群の像側に位置して負の屈折力を有し変倍時可動群であるレンズ群)、GR2〜GR6…マクロレンズ群、10…撮像装置、20…ズームレンズ、30…撮像手段
Claims (7)
- 少なくとも、物体側より順に配列された、
正の屈折力を有する第1レンズ群と、
負の屈折力を有し変倍時可動群である第2レンズ群と、
第3レンズ群以降に配列された1つのフォーカス群と、
上記フォーカス群の像側に位置し負の屈折力を有し変倍時可動群であるレンズ群とを有し、
上記第1レンズ群を望遠端の位置に固定し、上記第2レンズ群から上記負レンズ群までのレンズ群(以下マクロレンズ群)を望遠端の位置から一体的に物体側に向かって移動することにより、通常領域よりも近距離にフォーカシング可能なマクロモードを有する
ことを特徴とするズームレンズ。 - 第3レンズ群以降に、
正の屈折力を有する第3レンズ群と、
正の屈折力を有し光軸方向に移動することによりフォーカシングを行う第4レンズ群と、
弱い屈折力を有する第5レンズ群と、
負の屈折力を有する第6レンズ群とを有し、
上記第2レンズ群から第6レンズ群までのレンズ群によってマクロレンズ群が構成される
ことを特徴とする請求項1に記載のズームレンズ。 - 以下の条件式(1)、(2)、(3)を満足することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のズームレンズ。
(1)0.6<f1/fT<2.0
(2)0.1<fmgT/fT<0.4
(3)0.2<|Twbf/fw |<1.2
但し、
fw:広角端でのレンズ全系の焦点距離
fT:望遠端でのレンズ全系の焦点距離
f1:第1レンズ群の焦点距離
fmgT:マクロレンズ群の望遠域での焦点距離
Twbf:広角端におけるバックフォーカス長
とする。 - 以下の条件式(4)を満足することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のズームレンズ。
(4)1.1 <βmgT < 2.0
但し、
βmT:マクロレンズ群に含まれる負レンズ群の最も拡大倍率の大きいマクロポジションにおける横倍率
とする。 - 以下の条件式(5)を満足することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のズームレンズ。
(5)1.0<ff/fmgT<5.0
但し、
ff:フォーカス群の焦点距離
fmgT:マクロレンズ群の望遠端における焦点距離
とする。 - ズームレンズと、上記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手段とを備えた撮像装置であって、
上記ズームレンズは、少なくとも、物体側より順に配列された、正の屈折力を有する第1レンズ群と、負の屈折力を有し変倍時可動群である第2レンズ群と、第3レンズ群以降に配列された1つのフォーカス群と、上記フォーカス群の像側に位置し負の屈折力を有し変倍時可動群であるレンズ群とを有し、
上記第1レンズ群を望遠端の位置に固定し、上記第2レンズ群から上記負レンズ群までのレンズ群(以下マクロレンズ群)を望遠端の位置から一体的に物体側に向かって移動することにより、通常領域よりも近距離にフォーカシング可能なマクロモードを有する
ことを特徴とする撮像装置。 - 上記ズームレンズは、上記第3レンズ群以降に、正の屈折力を有する第3レンズ群と、正の屈折力を有し光軸方向に移動することによりフォーカシングを行う第4レンズ群と、弱い屈折力を有する第5レンズ群と、負の屈折力を有する第6レンズ群とを有し、
上記第2レンズ群から第6レンズ群までのレンズ群によってマクロレンズ群が構成される
ことを特徴とする請求項6に記載の撮像装置。
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