JP2008096661A - ズームレンズ、撮像装置、ズームレンズの変倍方法 - Google Patents

ズームレンズ、撮像装置、ズームレンズの変倍方法 Download PDF

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大作 荒井
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Abstract

【課題】固体撮像素子等を用いたビデオカメラや電子スチルカメラ等に好適で、超小型で高画質であり、像シフト可能なズームレンズ等を提供する。
【解決手段】物体側から順に、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、正の屈折力を有する第3レンズ群G3とを少なくとも有し、広角端状態Wから望遠端状態Tへのズーミングに際して、第1レンズ群G1は常に固定であり、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3の少なくとも一方を光軸に対して略垂直な方向へ移動させることによって像をシフトさせることを特徴とする。
【選択図】図1

Description

本発明は、ズームレンズ、撮像装置、ズームレンズの変倍方法に関する。
近年、固体撮像素子等に適した、レンズ系内部に光路を折り曲げるための光路折り曲げ光学素子を備えたズームレンズが一般的となりつつある。そして、斯かるズームレンズは、手ぶれ等によって生じる被写体像のぶれを補正するべく、レンズ群の一部を光軸に対して垂直な方向へ移動させることによって像シフトが可能なものも提案されている(例えば、特許文献1を参照。)。
特開2006―71993号公報
しかしながら、光路折り曲げ光学素子を有する従来のズームレンズは、最も像面に近いレンズ群の一部によって像シフトを行う構成であるため、像ぶれを補正するために必要となるレンズ群の移動量が大きくなってしまうという問題がある。
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、固体撮像素子等を用いたビデオカメラや電子スチルカメラ等に好適で、超小型で高画質であり、像シフト可能なズームレンズ、撮像装置、ズームレンズの変倍方法を提供することを目的としている。
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、正の屈折力を有する第3レンズ群とを少なくとも有し、
広角端状態から望遠端状態へのズーミングに際して、前記第1レンズ群は常に固定であり、
前記第2レンズ群と前記第3レンズ群の少なくとも一方を光軸に対して略垂直な方向へ移動させることによって像をシフトさせることを特徴とするズームレンズを提供する。
また本発明のズームレンズを搭載していることを特徴とする撮像装置を提供する。
また本発明は、
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、正の屈折力を有する第3レンズ群とを少なくとも有するズームレンズの変倍方法において、
広角端状態から望遠端状態へのズーミングに際して、前記第1レンズ群は常に固定であり、
前記第2レンズ群と前記第3レンズ群の少なくとも一方を光軸に対して略垂直な方向へ移動させることによって像をシフトさせることを特徴とするズームレンズの変倍方法を提供する。
本発明によれば、固体撮像素子等を用いたビデオカメラや電子スチルカメラ等に好適で、超小型で高画質であり、像シフト可能なズームレンズ、撮像装置、ズームレンズの変倍方法を提供することができる。
以下、本発明のズームレンズ、撮像装置、及びズームレンズの変倍方法について説明する。
本ズームレンズは、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レンズ群とを少なくとも有し、広角端状態から望遠端状態へのズーミングに際して、前記第1レンズ群は常に固定であり、前記第2レンズ群と前記第3レンズ群の少なくとも一方を光軸に対して略垂直な方向へ移動させることによって像をシフトさせる構成である。
上述のように本ズームレンズは、最も物体側に位置する第1レンズ群を、広角端状態から望遠端状態へのズーミングに際して(好ましくはフォーカシングの際にも)、常に固定としている。
これにより、当該ズームレンズ中で最も大きなレンズ群を移動させる必要がなくなるため、構造を簡素化することができる。また本ズームレンズは、最も大きなレンズ群である第1レンズ群以外のレンズ群によってズーミングを行うことで、従来使用していた駆動系よりも小さな駆動系を使用することが可能となる。
また上述のように本ズームレンズは、手ぶれ等によって生じる被写体像のぶれを補正するために、第2レンズ群と第3レンズ群の少なくとも一方を光軸に対して略垂直な方向へ移動させることによって像をシフトさせる構成である。
このため、レンズ群を移動させた際の像のシフト量が大きく、レンズ群の移動量を小さくすることができる。したがって、像をシフトさせた際のコマ収差の変動及び非点収差の変動を小さくすることが可能となる。また、レンズ群の移動量が小さいため、該レンズ群を移動させるための機構を小さくすることが可能となり、装置全体の小型化を図ることができる。
また、本ズームレンズは、前記第1レンズ群が光路を折り曲げることを目的とした光路折り曲げ光学素子を有していることが望ましい。
このように、光路を折り曲げることを目的とした光路折り曲げ光学素子をズーミングに際して常に固定の第1レンズ群に配置することで、装置全体の厚みを小さくすることが可能となり、また、ズーミングしても装置全体の厚みが変化することがない。
また、本ズームレンズは、前記第2レンズ群を光軸に対して略垂直な方向へ移動させることによって像をシフトさせることが望ましい。
第2レンズ群は、該第2レンズ群を移動させた際の像のシフト量が大きいため、その移動量を小さくすることができる。したがって、像をシフトさせた際のコマ収差の変動及び非点収差の変動を小さくすることが可能となる。
また、本ズームレンズは、前記第2レンズ群と前記第3レンズ群とを光軸に対して略垂直な方向へ移動させることによって像をシフトさせることが望ましい。
これにより、像をシフトさせた際のコマ収差の変動及び非点収差の変動を小さくすることができる。また、像をシフトさせる、させないに関わらず、第2レンズ群と第3レンズ群との位置関係を一定に保つことが可能となるため、構成上、精度を保ちやすくなる。
また、本ズームレンズは、前記第3レンズ群よりも像側に、正の屈折力を有する第4レンズ群をさらに有しており、広角端状態から望遠端状態へのズーミングに際して、前記第2レンズ群と前記第3レンズ群とがそれぞれ移動することが望ましい。
これにより、ズーミングによる球面収差の変動及び非点収差の変動を良好に抑えることができる。また、最も像側に第4レンズ群を配置したことによって、像をシフトさせた際のコマ収差の変動及び非点収差の変動を小さくすることができる。
また、本ズームレンズは、前記第2レンズ群中の最も物体側に、Fナンバーを決定する開口絞りを有しており、広角端状態から望遠端状態へのズーミングに際して、前記開口絞りは、前記第2レンズ群とともに移動することが望ましい。
前述のように、第2レンズ群中の最も物体側に、光量を調節することを目的とした開口絞りを配置することによって、ズーミングによる有効径の変化がほとんどなく、また有効径を小さくすることができる。このため、像をシフトさせる際にレンズ群の移動を小さなトルクで行うことが可能となる。
また、本ズームレンズは、フォーカシングに際して、前記第2レンズ群と前記第3レンズ群とが同時に移動、より好ましくは同時に同量だけ移動することが望ましい。
これにより、ズーミングとフォーカシングを同一の駆動系で行うことが可能となるため、装置全体の小型化を図ることができる。また、近距離合焦時の非点収差の変動を小さくすることができる。
また、本ズームレンズは、前記第1レンズ群が、少なくとも1つの非球面レンズを有していることが望ましい。
これにより、第1レンズ群によって発生する像面湾曲を良好に補正することが可能となり、良好な光学性能を得ることができる。
また、本ズームレンズは、前記第2レンズ群が、少なくとも1つの非球面レンズを有していることが望ましい。
これにより、第2レンズ群によって発生する球面収差や非点収差を良好に補正することが可能となり、良好な光学性能を得ることができる。
また、本ズームレンズは、前記第4レンズ群が、少なくとも1つの非球面レンズを有していることが望ましい。
これにより、像をシフトさせた際に発生するコマ収差の変動を良好に補正することが可能となり、良好な光学性能を得ることができる。
なお、本ズームレンズにおいて、任意のレンズ面を回折面としてもよい。また、本ズームレンズにおいて、任意のレンズを屈折率分布型レンズ(GRINレンズ)或いはプラスチックレンズとしてもよい。
本撮像装置は、上述した構成のズームレンズを搭載している。
これにより、超小型で高画質であり、像シフト可能な撮像装置を実現することができる。
本ズームレンズの変倍方法は、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、正の屈折力を有する第3レンズ群とを少なくとも有するズームレンズの変倍方法において、広角端状態から望遠端状態へのズーミングに際して、前記第1レンズ群は常に固定であり、前記第2レンズ群と前記第3レンズ群の少なくとも一方を光軸に対して略垂直な方向へ移動させることによって像をシフトさせる。
これにより、固体撮像素子等を用いたビデオカメラや電子スチルカメラ等に好適で、超小型で高画質であり、像シフト可能なズームレンズを実現することができる。
以下、数値実施例に係るズームレンズを添付図面に基づいて説明する。
(第1実施例)
図1は、第1実施例に係るズームレンズのレンズ構成とズーム軌道を示す図である。
図1に示すように本実施例にかかるズームレンズは、光軸に沿って物体側から順に、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、正の屈折力を有する第3レンズ群G3と、正の屈折力を有する第4レンズ群G4とから構成されている。
第1レンズ群G1は、光軸に沿って物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL11と、光路を90°折り曲げるための直角プリズムP1と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL12と両凸形状の正レンズL13との接合レンズとから構成されている。なお、本実施例に係るズームレンズは、直角プリズムP1によって光路が略90°折り曲がった構成であるが、図1には展開して示されている。
第2レンズ群G2は、光軸に沿って物体側から順に、両凸形状の正レンズL21と、両凸形状の正レンズL22と両凹形状の負レンズL23との接合レンズと、両凸形状の正レンズL24とから構成されている。
ここで、開口絞りSは、第2レンズ群G2の最も物体側に配置されており、広角端状態から望遠端状態へのズーミングに際して当該第2レンズ群G2と一体的に移動する。
第3レンズ群G3は、光軸に沿って物体側から順に、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL31と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL32とから構成されている。
第4レンズ群G4は、両凹形状の負レンズL41と、両凸形状の正レンズL42とから構成されている。
なお、第4レンズ群G4と像面Iとの間には、像面Iに配設されるCCD等の固体撮像素子の限界解像以上の空間周波数をカットするためのローパスフィルタLPFと、前記固体撮像素子を保護するためのカバーガラスCGとを備えている。
以上の構成の下、本実施例に係るズームレンズは、広角端状態から望遠端状態へのズーミングに際して、第1レンズ群G1は常に固定であり、第2レンズ群G2は物体側へ移動し、これと同時に第3レンズ群G3は一旦物体側に移動した後に像側へ移動する。
また、本実施例に係るズームレンズは、フォーカシングに際して、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3とが移動する。
そして、本実施例に係るズームレンズは、第2レンズ群G2を光軸に対して略垂直な方向へ移動させることによって像をシフトさせることができる。これにより、手ぶれ等によって生じる被写体像のぶれを補正することができる。
以下の表1に、本実施例に係るズームレンズの諸元の値を掲げる。
[全体諸元]において、fは焦点距離、Bfはバックフォーカス、FNOはFナンバー、ωは半画角(最大入射角、単位は「°」)をそれぞれ示す。
[レンズデータ]において、面番号は物体側からの光学面の順序、rは光学面の曲率半径、dは光学面の間隔をそれぞれ示す。また、nd,νdはそれぞれd線(波長λ=587.56nm)に対する屈折率,アッベ数を示す。なお、曲率半径「∞」は平面又は開口を示し、空気の屈折率1.000000は記載を省略している。
[非球面データ]には、非球面の形状を次式で表した場合の非球面係数を示す。
X(y)=y/[r×{1+(1−κ×y/r1/2}]
+C4×y+C6×y+・・・・+C10×y10
ここで、X(y)は非球面の頂点における接平面から高さyにおける非球面上の位置までの光軸方向に沿った距離、rは基準球面の曲率半径(近軸曲率半径)、κは円錐定数、Ci(i:整数)は第i次の非球面係数をそれぞれ示している。また、「E-n」(n:整数)は「×10−n」を示し、例えば「1.234E-05」は「1.234×10−5」を示す。
[可変間隔データ]には、ズーミング時の焦点距離f及び各レンズ群どうしの可変間隔を示すズーミングデータと、フォーカシング時の焦点距離f及び各レンズ群どうしの可変間隔を示すフォーカシングデータを示す。
ここで、以下の各実施例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r、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、比例拡大又は比例縮小しても同等の光学性能が得られるため、単位は「mm」に限られるものではない。なお、以下の各実施例の諸元値においても、本実施例と同様の符号を用いる。
(表1)
[全体諸元]
広角端状態 中間焦点距離状態 望遠端状態
f = 6.51276 10.79997 18.40005
Bf = 0.60238 0.60238 0.60238
FNO= 2.95338 3.38591 3.92128
ω = 31.73117 19.30844 11.42301

[レンズデータ]
面番号 r d νd nd
1) 30.7503 0.8000 40.76 1.883000
2) 6.2849 1.8700
3) ∞ 7.0000 46.58 1.804000
4) ∞ 0.2000
5) 1305.5788 0.8000 40.76 1.883000
6) 18.7273 1.3300 24.06 1.821140
7) -60.7042 (D1) (非球面)
8) ∞ 0.0000 (開口絞りS)
9) 7.5723 2.0400 61.18 1.589130 (非球面)
10) -27.4757 0.2000
11) 12.0246 2.3250 82.56 1.497820
12) -11.4030 1.7000 36.26 1.620041
13) 5.0406 0.9200
14) 22.2586 0.9500 55.34 1.677900
15) -459.4806 (D2)
16) 10.6499 1.1300 82.56 1.497820
17) 26.2639 0.2000
18) 7.5411 1.3300 25.43 1.805180
19) 6.0819 (D3)
20) -10.4126 0.8000 52.32 1.754998
21) 35.6415 1.9300 61.18 1.589130
22) -5.8136 1.3100 (非球面)
23) ∞ 1.6800 70.51 1.544370
24) ∞ 0.5000
25) ∞ 0.5000 64.14 1.516330
26) ∞ (Bf)

[非球面データ]
面番号 κ C4 C6 C8 C10
7) -6.0794 -1.24430E-04 -2.29320E-06 6.00020E-08 -6.50260E-10
9) 0.1818 -3.59940E-05 6.62950E-08 -2.98590E-09 0.00000E+00
22) -1.2024 -4.75390E-04 1.07130E-05 -1.69050E-06 5.74640E-08

[可変間隔データ]
(ズーミングデータ)
広角端状態 中間焦点距離状態 望遠端状態
f 6.51276 10.79997 18.40005
D0 ∞ ∞ ∞
D1 13.03594 6.41861 1.14994
D2 1.15009 6.45176 1.15009
D3 3.69475 4.96946 15.71947

(フォーカシングデータ)
広角端状態 中間焦点距離状態 望遠端状態
f 6.53584 10.74077 18.20332
D0 1500.00000 1500.00000 1500.00000
D1 12.99044 6.49710 1.27459
D2 1.15009 6.29478 1.15009
D3 3.74025 5.04795 15.59482
図2(a)、及び図2(b)はそれぞれ、第1実施例に係るズームレンズの広角端状態における無限遠撮影時の諸収差図、及び像シフト後のコマ収差図である。
図3(a)、及び図3(b)はそれぞれ、第1実施例に係るズームレンズの中間焦点距離状態における無限遠撮影時の諸収差図、及び像シフト後のコマ収差図である。
図4(a)、及び図4(b)はそれぞれ、第1実施例に係るズームレンズの望遠端状態における無限遠撮影時の諸収差図、及び像シフト後のコマ収差図である。
図5(a)、及び図5(b)はそれぞれ、第1実施例に係るズームレンズの広角端状態において撮影距離1.5mの時の諸収差図、及び像シフト後のコマ収差図である。
図6(a)、及び図6(b)はそれぞれ、第1実施例に係るズームレンズの中間焦点距離状態において撮影距離1.5mの時の諸収差図、及び像シフト後のコマ収差図である。
図7(a)、及び図7(b)はそれぞれ、第1実施例に係るズームレンズの望遠端状態において撮影距離1.5mの時の諸収差図、及び像シフト後のコマ収差図である。
各収差図において、FNOはFナンバー、Aは半画角(単位は「°」)、H0は物体高をそれぞれ示す。なお、球面収差図では最大口径に対応するFナンバーの値を示し、非点収差図及び歪曲収差図では半画角A又は物体高H0の最大値をそれぞれ示し、コマ収差図では半画角A又は物体高H0の値をそれぞれ示す。また、非点収差図において、実線はサジタル像面、破線はメリディオナル像面をそれぞれ示す。
なお、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。
各諸収差図より本実施例に係るズームレンズは、広角端状態から望遠端状態にわたって諸収差を良好に補正し、像シフト後にも優れた光学性能を有していることがわかる。
(第2実施例)
図8は、第2実施例に係るズームレンズのレンズ構成とズーム軌道を示す図である。
図8に示すように本実施例にかかるズームレンズは、光軸に沿って物体側から順に、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、正の屈折力を有する第3レンズ群G3と、正の屈折力を有する第4レンズ群G4とから構成されている。
第1レンズ群G1は、光軸に沿って物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL11と、光路を90°折り曲げるための直角プリズムP1と、両凹形状の負レンズL12と両凸形状の正レンズL13との接合レンズとから構成されている。なお、本実施例に係るズームレンズは、直角プリズムP1によって光路が略90°折り曲がった構成であるが、図8には展開して示されている。
第2レンズ群G2は、光軸に沿って物体側から順に、両凸形状の正レンズL21と、両凸形状の正レンズL22と両凹形状の負レンズL23との接合レンズと、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL24とから構成されている。
ここで、開口絞りSは、第2レンズ群G2中の最も物体側に配置されており、広角端状態から望遠端状態へのズーミングに際して当該第2レンズ群G2と一体的に移動する。
第3レンズ群G3は、光軸に沿って物体側から順に、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL31と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL32とから構成されている。
第4レンズ群G4は、両凹形状の負レンズL41と、両凸形状の正レンズL42とから構成されている。
なお、第4レンズ群G4と像面Iとの間には、像面Iに配設されるCCD等の固体撮像素子の限界解像以上の空間周波数をカットするためのローパスフィルタLPFと、前記固体撮像素子を保護するためのカバーガラスCGとを備えている。
以上の構成の下、本実施例に係るズームレンズは、広角端状態から望遠端状態へのズーミングに際して、第1レンズ群G1は常に固定であり、第2レンズ群G2は物体側へ移動し、これと同時に第3レンズ群G3は一旦物体側に移動した後に像側へ移動する。
また、本実施例に係るズームレンズは、フォーカシングに際して、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3とが移動する。
そして、本実施例に係るズームレンズは、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3とを光軸に対して略垂直な方向へ移動させることによって像をシフトさせることができる。これにより、手ぶれ等によって生じる被写体像のぶれを補正することができる。
以下の表2に、本実施例に係るズームレンズの諸元の値を掲げる。
(表2)
[全体諸元]
広角端状態 中間焦点距離状態 望遠端状態
f = 6.51280 10.80000 18.40021
Bf = 0.60169 0.60169 0.60169
FNO= 2.92489 3.88796 5.34401
ω = 31.72678 19.31555 11.44196

[レンズデータ]
面番号 r d νd nd
1) 28.5917 0.8000 40.76 1.883000
2) 6.2251 1.8900
3) ∞ 7.0000 46.58 1.804000
4) ∞ 0.2100
5) -475.2401 0.8000 40.76 1.883000
6) 19.7208 1.3300 24.06 1.821140
7) -53.3827 (D1) (非球面)
8) ∞ 0.0000 (開口絞りS)
9) 7.6434 2.0400 61.18 1.589130 (非球面)
10) -26.4331 0.2000
11) 12.6306 2.4100 82.56 1.497820
12) -11.1516 1.7000 36.26 1.620041
13) 5.1227 0.8900
14) 20.2028 0.9520 55.34 1.677900
15) 361.0902 (D2)
16) 11.0775 1.1400 82.56 1.497820
17) 31.2834 0.2000
18) 7.8793 1.5300 25.43 1.805180
19) 6.1894 (D3)
20) -10.3795 0.8000 52.32 1.754998
21) 500.0000 1.9100 61.18 1.589130
22) -5.9759 1.2100 (非球面)
23) ∞ 1.6790 70.51 1.544370
24) ∞ 0.5000
25) ∞ 0.5000 64.14 1.516330
26) ∞ (Bf)

[非球面データ]
面番号 κ C4 C6 C8 C10
7) 9.9421 -1.29240E-04 -4.02970E-07 -1.06240E-08 -1.58020E-09
9) 0.1558 -4.40530E-05 1.02600E-06 -3.93380E-08 0.00000E+00
22) -2.2569 -9.67950E-04 2.21550E-05 -1.13960E-06 2.74720E-08

[可変間隔データ]
(ズーミングデータ)
広角端状態 中間焦点距離状態 望遠端状態
f 5.90705 10.19581 17.79674
D0 ∞ ∞ ∞
D1 12.98600 6.38179 1.16698
D2 1.13794 6.29740 1.13794
D3 3.59193 5.00994 15.55263

(フォーカシングデータ)
広角端状態 中間焦点距離状態 望遠端状態
f 5.95889 10.21579 17.81821
D0 1500.00000 1500.00000 1500.00000
D1 12.94007 6.45829 1.29266
D2 1.13794 6.14441 1.13794
D3 3.63786 5.08644 15.42695
図9(a)、及び図9(b)はそれぞれ、第2実施例に係るズームレンズの広角端状態における無限遠撮影時の諸収差図、及び像シフト後のコマ収差図である。
図10(a)、及び図10(b)はそれぞれ、第2実施例に係るズームレンズの中間焦点距離状態における無限遠撮影時の諸収差図、及び像シフト後のコマ収差図である。
図11(a)、及び図11(b)はそれぞれ、第2実施例に係るズームレンズの望遠端状態における無限遠撮影時の諸収差図、及び像シフト後のコマ収差図である。
図12(a)、及び図12(b)はそれぞれ、第2実施例に係るズームレンズの広角端状態において撮影距離1.5mの時の諸収差図、及び像シフト後のコマ収差図である。
図13(a)、及び図13(b)はそれぞれ、第2実施例に係るズームレンズの中間焦点距離状態において撮影距離1.5mの時の諸収差図、及び像シフト後のコマ収差図である。
図14(a)、及び図14(b)はそれぞれ、第2実施例に係るズームレンズの望遠端状態において撮影距離1.5mの時の諸収差図、及び像シフト後のコマ収差図である。
各諸収差図より本実施例に係るズームレンズは、広角端状態から望遠端状態にわたって諸収差を良好に補正し、像シフト後にも優れた光学性能を有していることがわかる。
(第3実施例)
図15は、第3実施例に係るズームレンズのレンズ構成とズーム軌道を示す図である。
図15に示すように本実施例にかかるズームレンズは、光軸に沿って物体側から順に、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、正の屈折力を有する第3レンズ群G3と、正の屈折力を有する第4レンズ群G4とから構成されている。
第1レンズ群G1は、光軸に沿って物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL11と、光路を90°折り曲げるための直角プリズムP1と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL12と両凸形状の正レンズL13との接合レンズとから構成されている。なお、本実施例に係るズームレンズは、直角プリズムP1によって光路が略90°折り曲がった構成であるが、図15には展開して示されている。
第2レンズ群G2は、光軸に沿って物体側から順に、両凸形状の正レンズL21と、両凸形状の正レンズL22と両凹形状の負レンズL23との接合レンズと、両凸形状の正レンズL24とから構成されている。
ここで、開口絞りSは、第2レンズ群G2中の最も物体側に配置されており、広角端状態から望遠端状態へのズーミングに際して当該第2レンズ群G2と一体的に移動する。
第3レンズ群G3は、光軸に沿って物体側から順に、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL31と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL32とから構成されている。
第4レンズ群G4は、両凹形状の負レンズL41と、両凸形状の正レンズL42とから構成されている。
なお、第4レンズ群G4と像面Iとの間には、像面Iに配設されるCCD等の固体撮像素子の限界解像以上の空間周波数をカットするためのローパスフィルタLPFと、前記固体撮像素子を保護するためのカバーガラスCGとを備えている。
以上の構成の下、本実施例に係るズームレンズは、広角端状態から望遠端状態へのズーミングに際して、第1レンズ群G1は常に固定であり、第2レンズ群G2は物体側へ移動し、これと同時に第3レンズ群G3は一旦物体側に移動した後に像側へ移動する。
また、本実施例に係るズームレンズは、フォーカシングに際して、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3とが移動する。
そして、本実施例に係るズームレンズは、第2レンズ群G2を光軸に対して略垂直な方向へ移動させることによって像をシフトさせることができる。これにより、手ぶれ等によって生じる被写体像のぶれを補正することができる。
以下の表3に、本実施例に係るズームレンズの諸元の値を掲げる。
(表3)
[全体諸元]
広角端状態 中間焦点距離状態 望遠端状態
f = 6.51276 10.79997 18.40005
Bf = 0.62650 0.62650 0.62650
FNO= 2.92734 3.88405 5.31820
ω = 31.73055 19.30852 11.42255

[レンズデータ]
面番号 r d νd nd
1) 30.8579 0.8000 40.76 1.883000
2) 6.3061 1.8000
3) ∞ 7.0000 46.58 1.804000
4) ∞ 0.2000
5) 246.4129 0.8000 40.76 1.883000
6) 17.4171 1.4000 24.06 1.821140
7) -75.1187 (D1) (非球面)
8) ∞ 0.0000 (開口絞りS)
9) 7.5563 2.0000 61.18 1.589130 (非球面)
10) -28.1063 0.2000
11) 11.9994 2.3000 82.56 1.497820
12) -11.7139 1.7000 36.26 1.620041
13) 5.0586 0.9000
14) 24.5274 0.9500 55.34 1.677900
15) -147.4581 (D2)
16) 10.6883 1.2000 82.56 1.497820
17) 26.2973 0.2000
18) 7.5464 1.3000 25.43 1.805180
19) 6.1060 (D3)
20) -10.3098 0.8000 52.32 1.754998
21) 31.3604 1.9000 61.18 1.589130
22) -5.7468 1.3000 (非球面)
23) ∞ 1.6800 70.51 1.544370
24) ∞ 0.5000
25) ∞ 0.5000 64.14 1.516330
26) ∞ (Bf)

[非球面データ]
面番号 κ C4 C6 C8 C10
7) -9.3959 -1.21830E-04 -3.08500E-06 1.45330E-07 -3.62730E-09
9) 0.1856 -3.44770E-05 -4.12340E-07 1.87660E-08 0.00000E+00
22) -1.1797 -4.89600E-04 9.82900E-06 -1.64010E-06 5.63800E-08

[可変間隔データ]
(ズーミングデータ)
広角端状態 中間焦点距離状態 望遠端状態
f 6.51276 10.79997 18.40005
D0 ∞ ∞ ∞
D1 13.06780 6.45047 1.18180
D2 1.16602 6.46769 1.16602
D3 3.72661 5.00132 15.75133

(フォーカシングデータ)
広角端状態 中間焦点距離状態 望遠端状態
f 6.53583 10.74078 18.20332
D0 1500.00000 1500.00000 1500.00000
D1 13.02230 6.52896 1.30645
D2 1.16602 6.31071 1.16602
D3 3.77211 5.07981 15.62668
図16(a)、及び図16(b)はそれぞれ、第3実施例に係るズームレンズの広角端状態における無限遠撮影時の諸収差図、及び像シフト後のコマ収差図である。
図17(a)、及び図17(b)はそれぞれ、第3実施例に係るズームレンズの中間焦点距離状態における無限遠撮影時の諸収差図、及び像シフト後のコマ収差図である。
図18(a)、及び図18(b)はそれぞれ、第3実施例に係るズームレンズの望遠端状態における無限遠撮影時の諸収差図、及び像シフト後のコマ収差図である。
図19(a)、及び図19(b)はそれぞれ、第3実施例に係るズームレンズの広角端状態において撮影距離1.5mの時の諸収差図、及び像シフト後のコマ収差図である。
図20(a)、及び図20(b)はそれぞれ、第3実施例に係るズームレンズの中間焦点距離状態において撮影距離1.5mの時の諸収差図、及び像シフト後のコマ収差図である。
図21(a)、及び図21(b)はそれぞれ、第3実施例に係るズームレンズの望遠端状態において撮影距離1.5mの時の諸収差図、及び像シフト後のコマ収差図である。
各諸収差図より本実施例に係るズームレンズは、広角端状態から望遠端状態にわたって諸収差を良好に補正し、像シフト後にも優れた光学性能を有していることがわかる。
以上の各実施例によれば、固体撮像素子等を用いたビデオカメラや電子スチルカメラ等に好適で、配置場所が限られた場合でも光路を折り曲げた構成により使用可能であり、ズーム比が2.5倍以上、超小型、高画質であって、像シフト可能なズームレンズを実現することができる。
なお、本ズームレンズを構成するレンズのレンズ面を非球面としてもよい。この非球面は、研削加工による非球面、ガラスを型で非球面形状に成型したガラスモールド非球面、又はガラス表面に設けた樹脂を非球面形状に形成した複合型非球面のいずれでもよい。
また、本ズームレンズを構成するレンズのレンズ面に、広い波長域で高い透過率を有する反射防止膜を施してもよい。これにより、フレアやゴーストを軽減し、高コントラストで高い光学性能を達成することができる。
なお、上記各実施例は本発明の一具体例を示しているものであり、本発明はこれらに限定されるものではない。
次に、本ズームレンズを備えたカメラを図22及び図23に基づいて説明する。
図22は、本ズームレンズを備えたカメラの正面図(a)及び背面図(b)である。図23は、図22(a)のA−A’線に沿った断面図である。
本カメラ1は、図22及び図23に示すように撮影レンズ2として上記第1実施例に係るズームレンズを備えた電子スチルカメラである。
本カメラ1において、撮影者によって不図示の電源ボタンが押し込まれることで、撮影レンズ2をカバーしている不図示のシャッタが開放される。これにより、不図示の被写体からの光は撮影レンズ2に入射し、図23に示すように該撮影レンズ2中の直角プリズムPによって略90°下方へ偏向された後、撮像素子C上に集光されて被写体像が形成されることとなる。この被写体像は、撮像素子Cによって撮像されて、本カメラ1の背面に備えられている液晶モニタ3に表示される。これにより、撮影者が液晶モニタ3を見ながら被写体像の構図を決定した後、レリーズボタン4を押し込むことで、被写体像は撮像素子Cによって撮像され、不図示のメモリに記録保存されることとなる。このようにして、撮影者は本カメラ1によって被写体の撮影を行うことができる。
なお、本カメラ1には、撮影環境が暗い場合に補助光を発する補助光発光部5、撮影レンズ2であるズームレンズを広角端状態から望遠端状態まで変倍するためのワイド−テレスイッチ6、及び本カメラ1の種々の条件設定等を行うためのファンクションボタン7等がさらに備えられている。
ここで、本カメラ1に撮影レンズ2として搭載した上記第1実施例に係るズームレンズは、上記第1実施例において説明したようにその特徴的なレンズ構成によって、固体撮像素子等を用いたビデオカメラや電子スチルカメラ等に好適で、超小型で高画質であり、像シフト可能なズームレンズである。これにより本カメラ1は、像シフトが可能であり、小型化と高画質化を図ることができる。
なお、上記第2、第3実施例に係るズームレンズを撮影レンズ2として搭載したカメラを構成しても上記カメラ1と同様の効果を勿論奏することができる。
以上より、固体撮像素子等を用いたビデオカメラや電子スチルカメラ等に好適で、超小型で高画質であり、像シフト可能なズームレンズ、撮像装置、ズームレンズの変倍方法を提供することができる。
第1実施例に係るズームレンズのレンズ構成とズーム軌道を示す図である。 (a)、及び(b)はそれぞれ、第1実施例に係るズームレンズの広角端状態における無限遠撮影時の諸収差図、及び像シフト後のコマ収差図である。 (a)、及び(b)はそれぞれ、第1実施例に係るズームレンズの中間焦点距離状態における無限遠撮影時の諸収差図、及び像シフト後のコマ収差図である。 (a)、及び(b)はそれぞれ、第1実施例に係るズームレンズの望遠端状態における無限遠撮影時の諸収差図、及び像シフト後のコマ収差図である。 (a)、及び(b)はそれぞれ、第1実施例に係るズームレンズの広角端状態において撮影距離1.5mの時の諸収差図、及び像シフト後のコマ収差図である。 (a)、及び(b)はそれぞれ、第1実施例に係るズームレンズの中間焦点距離状態において撮影距離1.5mの時の諸収差図、及び像シフト後のコマ収差図である。 (a)、及び(b)はそれぞれ、第1実施例に係るズームレンズの望遠端状態において撮影距離1.5mの時の諸収差図、及び像シフト後のコマ収差図である。 第2実施例に係るズームレンズのレンズ構成とズーム軌道を示す図である。 (a)、及び(b)はそれぞれ、第2実施例に係るズームレンズの広角端状態における無限遠撮影時の諸収差図、及び像シフト後のコマ収差図である。 (a)、及び(b)はそれぞれ、第2実施例に係るズームレンズの中間焦点距離状態における無限遠撮影時の諸収差図、及び像シフト後のコマ収差図である。 (a)、及び(b)はそれぞれ、第2実施例に係るズームレンズの望遠端状態における無限遠撮影時の諸収差図、及び像シフト後のコマ収差図である。 (a)、及び(b)はそれぞれ、第2実施例に係るズームレンズの広角端状態において撮影距離1.5mの時の諸収差図、及び像シフト後のコマ収差図である。 (a)、及び(b)はそれぞれ、第2実施例に係るズームレンズの中間焦点距離状態において撮影距離1.5mの時の諸収差図、及び像シフト後のコマ収差図である。 (a)、及び(b)はそれぞれ、第2実施例に係るズームレンズの望遠端状態において撮影距離1.5mの時の諸収差図、及び像シフト後のコマ収差図である。 第3実施例に係るズームレンズのレンズ構成とズーム軌道を示す図である。 (a)、及び(b)はそれぞれ、第3実施例に係るズームレンズの広角端状態における無限遠撮影時の諸収差図、及び像シフト後のコマ収差図である。 (a)、及び(b)はそれぞれ、第3実施例に係るズームレンズの中間焦点距離状態における無限遠撮影時の諸収差図、及び像シフト後のコマ収差図である。 (a)、及び(b)はそれぞれ、第3実施例に係るズームレンズの望遠端状態における無限遠撮影時の諸収差図、及び像シフト後のコマ収差図である。 (a)、及び(b)はそれぞれ、第3実施例に係るズームレンズの広角端状態において撮影距離1.5mの時の諸収差図、及び像シフト後のコマ収差図である。 (a)、及び(b)はそれぞれ、第3実施例に係るズームレンズの中間焦点距離状態において撮影距離1.5mの時の諸収差図、及び像シフト後のコマ収差図である。 (a)、及び(b)はそれぞれ、第3実施例に係るズームレンズの望遠端状態において撮影距離1.5mの時の諸収差図、及び像シフト後のコマ収差図である。 本ズームレンズを備えたカメラの正面図(a)及び背面図(b)である。 図22(a)のA−A’線に沿った断面図である。
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
G4 第4レンズ群
P1 光路折り曲げ光学素子
S 開口絞り
I 像面
LPS ローパスフィルタ
W 広角端状態
T 望遠端状態

Claims (12)

  1. 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レンズ群とを少なくとも有し、
    広角端状態から望遠端状態へのズーミングに際して、前記第1レンズ群は常に固定であり、
    前記第2レンズ群と前記第3レンズ群の少なくとも一方を光軸に対して略垂直な方向へ移動させることによって像をシフトさせることを特徴とするズームレンズ。
  2. 前記第1レンズ群は、光路を折り曲げることを目的とした光路折り曲げ光学素子を有していることを特徴とする請求項1に記載のズームレンズ。
  3. 前記第2レンズ群を光軸に対して略垂直な方向へ移動させることによって像をシフトさせ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. 前記第2レンズ群と前記第3レンズ群とを光軸に対して略垂直な方向へ移動させることによって像をシフトさせ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. 前記第3レンズ群よりも像側に、正の屈折力を有する第4レンズ群をさらに有しており、
    広角端状態から望遠端状態へのズーミングに際して、前記第2レンズ群と前記第3レンズ群とがそれぞれ移動することを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか1項に記載のズームレンズ。
  6. 前記第2レンズ群中の最も物体側に、Fナンバーを決定する開口絞りを有しており、
    広角端状態から望遠端状態へのズーミングに際して、前記開口絞りは、前記第2レンズ群とともに移動することを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか1項に記載のズームレンズ。
  7. フォーカシングに際して、前記第2レンズ群と前記第3レンズ群とが移動することを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか1項に記載のズームレンズ。
  8. 前記第1レンズ群は、少なくとも1つの非球面レンズを有していることを特徴とする請求項1から請求項7のいずれか1項に記載のズームレンズ。
  9. 前記第2レンズ群は、少なくとも1つの非球面レンズを有していることを特徴とする請求項1から請求項8のいずれか1項に記載のズームレンズ。
  10. 前記第4レンズ群は、少なくとも1つの非球面レンズを有していることを特徴とする請求項1から請求項9のいずれか1項に記載のズームレンズ。
  11. 請求項1から請求項10のいずれか1項に記載のズームレンズを搭載していることを特徴とする撮像装置。
  12. 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レンズ群とを少なくとも有するズームレンズの変倍方法において、
    広角端状態から望遠端状態へのズーミングに際して、前記第1レンズ群は常に固定であり、
    前記第2レンズ群と前記第3レンズ群の少なくとも一方を光軸に対して略垂直な方向へ移動させることによって像をシフトさせることを特徴とするズームレンズの変倍方法。
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