JP2008191291A - 結像光学系及びそれを有する電子撮像装置 - Google Patents

結像光学系及びそれを有する電子撮像装置 Download PDF

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Abstract

【課題】小型化・薄型化した結像光学系等を提供すること。
【解決手段】正のレンズ群と、負のレンズ群と、絞りとを有する結像光学系において、前記絞りより物体側に前記正のレンズ群が配置され、前記正のレンズ群が複数のレンズを接合してなる接合レンズを有し、横軸をνd、及び縦軸をθgFとする直交座標系において、
θgF=α×νd+β(但し、α=−0.00163)
で表される直線を設定したときに、以下の条件式(1)の範囲の下限値であるときの直線、及び上限値であるときの直線で定まる領域と、以下の条件式(2)で定まる領域との両方の領域に、前記接合レンズを構成する少なくとも一つのレンズLAのθgF及びνdが含まれることを特徴とする。
0.2500<β<0.6450 …(1)
3<νd<50 …(2)
【選択図】図1

Description

本発明は、撮像モジュールに使用される結像光学系、及び該結像光学系を有する電子撮像装置に関するものである。
近年、銀塩35mmフィルムカメラに代わる次世代カメラとして、デジタルカメラが普及してきている。最近では、デジタルカメラはますます小型化・薄型化されてきている。また、同時に普及しつつある携帯電話にまで、カメラ機能が搭載されてきている(以下、カメラ機能を「撮像モジュール」という)。ズームレンズにおいては、撮像モジュールを携帯電話に搭載するためには、デジタルカメラ以上に小型薄型でなくてはならない。しかしながら、現在携帯電話に搭載出来るほどに小型化されたズームレンズはあまり知られていない。
従来、ズームレンズを小型化・薄型化するための代表的な手段としては、次の2つの手段A、Bが考えられる。即ち、
A.沈胴式鏡筒を採用して、光学系を筐体の厚み(奥行き)方向に収納する。この沈胴式鏡筒は、撮影時に光学系がカメラ筐体内からせり出し、携帯時にはカメラ筐体内に収納される構造の鏡筒である。
B.屈曲光学系を採用して、光学系を筐体の幅方向あるいは高さ方向に収納する。この屈曲光学系は、光学系の光路(光軸)を、ミラーやプリズムなど反射光学素子で折り曲げる構成の光学系である。
上記Aの手段を用いた従来例としては、例えば、以下の特許文献1に記載のものが、上記Bの手段を用いた従来例としては、例えば、以下の特許文献2に記載のものがある。
また、ズームレンズを小型化・薄型化するためには、色収差の補正が重要な課題になる。この課題を解決するものとして、従来のガラスにはない有効な分散特性あるいは部分分散特性を有する透明媒質が、例えば以下の特許文献3、特許文献4、特許文献5にて知られている。
さらに、電子撮像素子を用いた電子撮像装置では、h線(404.66nm)の色収差によるフレアが発生しやすい。このため、h線の色収差補正の重要性を説いたものとして、例えば以下の特許文献6が知られている。
また、400nm近傍の色収差を補正できるような所望の部分分散特性を有する光学媒質がない。そのため、400nmの透過率を意図的に下げて撮像し、撮像後に撮像装置の画像処理機能を用いて色再現を整える趣旨のものとして、例えば以下の特許文献7が知られている。
その他、光学材料の特に短波長側の部分分散特性が不満足なために、光学系自身で補正できなかった色フレアを画像処理にて補正するものとして、例えば以下の特許文献8、特許文献9が知られている。
特開2002−365545号公報 特開2003−43354号公報 特開2005−181392号公報 特開2005−316047号公報 特開2005−352265号公報 特開2001−208964号公報 特開2001−021805号公報 特開2001−145117号公報 特開2001−268583号公報
しかしながら、特許文献1に記載の上記Aの手段を用いた構成では、光学系を構成するレンズの枚数、あるいは移動レンズ群の数がまだまだ多く筐体を小型化・薄型化することは困難である。
また、特許文献2に記載の上記Bの手段を用いた構成は、上記Aの手段を用いた場合よりも、筐体を薄くしやすいが、変倍時の可動レンズ群の移動量や、光学系を構成するレンズの枚数が多くなりがちになる。そのため、体積的には決して小型化には向いていない。
また、特許文献3、4、5に記載の光学媒質は高分散であり、かつ通常の光学ガラスと比べて特殊な部分分散比を持つ。このことを鑑みつつ各実施例を検討すると、光学系への適用が必ずしも最適な適用のしかたにはなっていない。そのため、結局は枚数増加をきたしており、光学系の小型化には結びついていない。
さらに、特許文献6、7、8、9では、光学系にて色フレアを除去する具体的な有効手段が記載されていない。
本発明は、上記従来の課題に鑑みてなされたものであり、光学系の小型化・薄型化と色収差を中心とした諸収差が良好に補正された結像光学系を得ること、また、電子撮像装置において、画像を鮮鋭化させるとともに、色にじみの発生を防止することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明による光学系は、正のレンズ群と、負のレンズ群と、絞りとを有する結像光学系において、絞りより物体側に正のレンズ群が配置され、正のレンズ群が複数のレンズを接合してなる接合レンズを有し、横軸をνd、及び縦軸をθgFとする直交座標系において、
θgF=α×νd+β(但し、α=−0.00163)
で表される直線を設定したときに、以下の条件式(1)の範囲の下限値であるときの直線、及び上限値であるときの直線で定まる領域と、以下の条件式(2)で定まる領域との両方の領域に、前記接合レンズを構成する少なくとも一つのレンズLAのθgF及びνdが含まれることを特徴とするものである。
0.2500<β<0.6450 …(1)
3<νd<50 …(2)
ここで、θgFは部分分散比(ng−nF)/(nF−nC)、νdはアッベ数(nd−1)/(nF−nC)、nd、nC、nF、ngは各々d線、C線、F線、g線の屈折率である。
また、本発明の好ましい態様によれば、前記直交座標とは別の、横軸をνd、及び縦軸をθhgとする直交座標系において、
θhg=αhg×νd+βhg(但し、αhg=−0.00225)
で表される直線を設定したときに、以下の条件式(3)の範囲の下限値であるときの直線、及び上限値であるときの直線で定まる領域と、以下の条件式(2)で定まる領域との両方の領域に、前記接合レンズを構成する少なくとも一つの前記レンズLAのθhg及びνdが含まれることを特徴とするものである。
0.2000<βhg<0.6000 …(3)
3<νd<50 …(2)
ここで、θhgは部分分散比(nh−ng)/(nF−nC)、nhはh線の屈折率である。
また、本発明の好ましい態様によれば、近軸焦点距離が負の値のレンズを負レンズとしたとき、前記レンズLAが負レンズである方が好ましい。
また、本発明の好ましい態様によれば、近軸焦点距離が正の値のレンズを正レンズとしたとき、前記レンズLAが接合される相手のレンズLBは正レンズであり、以下の条件を満足するのが好ましい。
−0.20≦θgF(LA)−θgF(LB)≦0.10 …(4)
ここで、θgF(LA)は前記レンズLAの部分分散比(ng−nF)/(nF−nC)、θgF(LB)は前記接合される相手のレンズLBの部分分散比(ng−nF)/(nF−nC)である。
また、本発明の好ましい態様によれば、近軸焦点距離が正の値のレンズを正レンズとしたとき、前記レンズLAが接合される相手のレンズLBは正レンズであり、以下の条件を満足するのが好ましい。
−0.25≦θhg(LA)−θhg(LB)≦0.15 …(5)
ここで、θhg(LA)は前記レンズLAの部分分散比(nh−ng)/(nF−nC)、θhg(LB)は前記接合される相手のレンズLBの部分分散比(nh−ng)/(nF−nC)である。
また、本発明の好ましい態様によれば、近軸焦点距離が正の値のレンズを正レンズとしたとき、前記レンズLAが接合される相手のレンズLBは正レンズであり、以下の条件を満足するのが好ましい。
νd(LA)−νd(LB)≦−10 …(6)
ここで、νd(LA)は前記レンズLAのアッベ数(nd−1)/(nF−nC)、νd(LB)は前記接合される相手のレンズLBのアッベ数(nd−1)/(nF−nC)である。
また、本発明の好ましい態様によれば、前記結像光学系はズームレンズであり、変倍時には前記各レンズ群同士の光軸上における相対的間隔が変化するのが好ましい。
また、本発明の電子撮像装置は、上述した本発明のいずれかの結像光学系と、電子撮像素子と、前記結像光学系を通じて結像した像を前記電子撮像素子で撮像することによって得られた画像データを加工して像の形状を変化させた画像データとして出力する画像処理手段とを有し、前記結像光学系がズームレンズであり、該ズームレンズが、無限遠物点合焦時に次の条件式を満足する。
0.7<y07/(fw・tanω07w)<0.97 …(9)
ここで、y07は前記電子撮像素子の有効撮像面内(撮像可能な面内)で中心から最も遠い点までの距離(最大像高)をy10としたときy07=0.7・y10として表され、ω07wは広角端における前記撮像面上の中心からy07の位置に結ぶ像点に対応する物点方向の光軸に対する角度、fwは前記ズームレンズの広角端における全系の焦点距離である。
本発明によれば、光学系の小型化・薄型化と、色収差を中心とした諸収差が良好に補正された結像光学系を獲得することができる。また、電子撮像装置にこのような結像光学系を用いることで、画像の鮮鋭化、色にじみの発生の防止が図れる。
実施例の説明に先立ち、本実施形態の結像光学系の作用効果について説明する。なお、近軸焦点距離が正の値のレンズを正レンズ、近軸焦点距離が負の値のレンズを負レンズとする。
本実施形態の結像光学系では、絞りより物体側の正のレンズ群に接合レンズを用いている。そのため、特にズームレンズにおいて、変倍時の軸上および倍率色収差の変動を容易に抑えることができる。また、枚数が少なくかつ薄いレンズ構成にしても、ズーム全域にわたり色にじみの発生を十分に抑制することが可能である。
また、絞りよりも物体側の正のレンズ群は厚くなりがちになるが、本実施形態の結像光学系では、絞りよりも物体側の正のレンズ群を薄く出来る。このため、最も物体側の面頂から入射瞳までの距離を浅く(短く)出来ることに加え、絞りよりも物体側の他のレンズ群についても薄くできるという相乗効果もある。
そして、本実施形態の結像光学系では、横軸をνd、及び縦軸をθgFとする直交座標系において、
θgF=α×νd+β(但し、α=−0.00163)
で表される直線を設定したときに、以下の条件式(1)の範囲の下限値であるときの直線、及び上限値であるときの直線で定まる領域と、以下の条件式(2)で定まる領域との両方の領域に、接合レンズを構成する少なくとも一つのレンズLAのθgF及びνdが含まれる。
0.2500<β<0.6450 …(1)
3<νd<50 …(2)
ここで、θgFは部分分散比(ng−nF)/(nF−nC)、νdはアッベ数(nd−1)/(nF−nC)、nd、nC、nF、ngは各々d線、C線、F線、g線の屈折率である。
条件式(1)の上限値を上回る硝材を用いた場合について述べる。この硝材を正レンズに用いた場合、二次スペクトルによる倍率色収差、つまりF線とC線で色消しをしたときのg線の倍率色収差補正が十分でなくなる。そのため、撮像で得た画像において、画像周辺部の鮮鋭さを確保しづらい。
また、この硝材を負レンズに用いた場合、二次スペクトルによる軸上色収差、つまりF線とC線で色消しをしたときのg線の軸上色収差補正が十分でなくなる。そのため、特に望遠側での撮像で得た画像において、画面全体に亘り鮮鋭さを確保しづらい。
条件式(1)の下限値を下回る硝材を用いた場合について述べる。この硝材を正レンズに用いた場合、二次スペクトルによる軸上色収差、つまりF線とC線で色消しをしたときのg線の軸上色収差補正が十分でなくなる。そのため、特に望遠側での撮像で得た画像において、画面全体に亘り鮮鋭さを確保しづらい。
また、この硝材を負レンズに用いた場合、二次スペクトルによる倍率色収差、つまりF線とC線で色消しをしたときのg線の倍率色収差補正が十分でなくなる。そのため、撮像で得た画像において、画像周辺部の鮮鋭さを確保しづらい。
条件式(2)の上限値を上回る硝材を用いた場合について述べる。この硝材を正レンズに用いた場合、F線とC線との色消しが出来たとしても、ザイデルの5収差に対する補正効果が少なくなる。
また、この硝材を負レンズに用いた場合、F線とC線との色消し自体が困難となる。
条件式(2)の下限値を下回る硝材を用いた場合について述べる。この硝材を正レンズに用いた場合、F線とC線との色消し自体が困難となる。
また、この硝材を負レンズに用いた場合、F線とC線との色消しが出来たとしても、ザイデルの5収差に対する補正効果が少なくなる。
なお、条件式(1)に代えて、次の条件式(1’)を満足すると、より好ましい。
0.4700<β<0.6400 …(1’)
さらに、条件式(1)に代えて、次の条件式(1”)を満足すると、より一層好ましい。
0.5925<β<0.6400 …(1”)
なお、条件式(2)に代えて、次の条件式(2’)を満足すると、より好ましい。
3<νd<25 …(2’)
さらに、条件式(2)に代えて、次の条件式(2”)を満足すると、より一層好ましい。
14.8<νd<25 …(2”)
また、本実施形態の結像光学系では、上記の直交座標(横軸をνd、及び縦軸をθgFとする直交座標)とは別の、横軸をνd、及び縦軸をθhgとする直交座標系において、
θhg=αhg×νd+βhg(但し、αhg=−0.00225)
で表される直線を設定したときに、以下の条件式(3)の範囲の下限値であるときの直線、及び上限値であるときの直線で定まる領域と、以下の条件式(2)で定まる領域との両方の領域に、接合レンズを構成する少なくとも一つのレンズLAのθhg及びνdが含まれる。
0.2000<βhg<0.6000 …(3)
3<νd<50 …(2)
ここで、θhgは部分分散比(nh−ng)/(nF−nC)、nhはh線の屈折率である。
条件式(3)の上限値を上回る硝材を用いた場合について述べる。この硝材を正レンズに用いた場合、二次スペクトルによる倍率色収差、つまりF線とC線で色消しをしたときのh線の倍率色収差補正が十分でなくなる。そのため、撮像で得た画像において、画像周辺部に紫の色フレア、色にじみが発生しやすい。
また、この硝材を負レンズに用いた場合、二次スペクトルによる軸上色収差、つまりF線とC線で色消しをしたときのh線の軸上色収差補正が十分でなくなる。そのため、特に望遠側での撮像で得た画像において、画面全体に亘り紫の色フレア、色にじみが発生しやすい。
条件式(3)の下限値を下回る硝材を用いた場合について述べる。この硝材を正レンズに用いた場合、二次スペクトルによる軸上色収差、つまりF線とC線で色消しをしたときのh線の軸上色収差補正が十分でなくなる。そのため、特に望遠側での撮像で得た画像において、画面全体に亘り紫の色フレア、色にじみが発生しやすい。
また、この硝材を負レンズに用いた場合、二次スペクトルによる倍率色収差、つまりF線とC線で色消しをしたときのh線の倍率色収差補正が十分でなくなる。そのため、撮像で得た画像において、画像周辺部に紫の色フレア、色にじみが発生しやすい。
なお、条件式(3)に代えて、次の条件式(3’)を満足すると、より好ましい。
0.3000<βhg<0.5900 …(3’)
さらに、条件式(3)に代えて、次の条件式(3”)を満足すると、より一層好ましい。
0.3000<βhg<0.5650 …(3”)
ところで、レンズLAは負レンズである方が好ましい。このレンズLAは、絞りよりも物体側の正のレンズ群に設けられている。レンズLAが負レンズであると、この正のレンズ群自体が発生する軸上色収差および倍率色収差を打ち消しやすくなる。その結果、光学系全体で発生する色収差を補正しやすくなる。
また、レンズLAは他のレンズと接合されて、接合レンズを構成する。この他のレンズをレンズLBとしたとき、レンズLBは正レンズであり、以下の条件式(4)を満足するのが好ましい。
−0.20≦θgF(LA)−θgF(LB)≦0.10 …(4)
ここで、θgF(LA)、θgF(LB)は、それぞれレンズLA、LBの部分分散比(ng−nF)/(nF−nC)である。
この場合、負レンズ(レンズLA)と正レンズ(レンズLB)の組み合わせとなるので、色収差の補正が良好に行える。特に、この組み合わせで上記条件を満足すると、二次スペクトル(色収差)に対する補正効果が大きくなる。その結果、撮像で得た画像において鮮鋭性が増す。
また、上記条件式(4)に代えて、(4’)を満足するのがより望ましい。
−0.10≦θgF(LA)−θgF(LB)≦0.07 …(4’)
さらに、上記条件式(4)に代えて、(4”)を満足すると最も良い。
−0.05≦θgF(LA)−θgF(LB)≦0.05 …(4”)
また、レンズLBは正レンズであり、以下の条件式(5)を満足するのが好ましい。
−0.25≦θhg(LA)−θhg(LB)≦0.15 …(5)
ここで、θhg(LA)、θhg(LB)は、それぞれレンズLA、LBの部分分散比(nh−ng)/(nF−nC)である。
この場合、負レンズ(レンズLA)と正レンズ(レンズLB)の組み合わせとなるので、色収差の補正が良好に行える。特に、この組み合わせで上記条件を満足すると、撮像で得た画像において、色フレア、色にじみを軽減できる。
また、上記条件式(5)に代えて、(5’)を満足するのがより望ましい。
−0.15≦θhg(LA)−θhg(LB)≦0.04 …(5’)
さらに、上記条件式(5)に代えて、(5”)を満足すると最も良い。
−0.15≦θhg(LA)−θhg(LB)≦−0.03 …(5”)
また、レンズLBは正レンズであり、以下の条件式(6)を満足するのが好ましい。
νd(LA)−νd(LB)≦−10 …(6)
ここで、νd(LA)、νd(LB)は、それぞれレンズLA、LBのアッベ数(nd−1)/(nF−nC)である。
この場合、負レンズ(レンズLA)と正レンズ(レンズLB)の組み合わせとなるので、色収差の補正が良好に行える。特に、この組み合わせで上記条件を満足すると、軸上色収差、倍率色収差のうちのC線とF線の色消しがしやすい。
また、上記条件式(6)に代えて、(6’)を満足するのがより望ましい。
νd(LA)−νd(LB)≦−20 …(6’)
さらに、上記条件式(6)に代えて、(6”)を満足すると最も良い。
νd(LA)−νd(LB)≦−30 …(6”)
なお、接合レンズが3枚以上のレンズで構成されている場合は、負レンズのうちθgFの値が最も小さい負レンズをレンズLAとし、正レンズのうちθgFの値が最も大きい正レンズをレンズLBとする。
ここで、硝材とは、ガラス、樹脂等のレンズ材料のことをいう。また、接合レンズには、これらの硝材から適宜選択されたレンズが用いられる。
また、接合レンズは、光軸中心厚の薄い第一のレンズと第二のレンズとを有し、第一のレンズが条件式(1)、及び(2)、あるいは(3)及び(2)を満足することが好ましい。このようにすると、各収差の更なる補正効果の向上や、レンズ群の更なる薄型化が期待できる。
また、接合レンズは、複合レンズであることが望ましい。複合レンズは、第二のレンズ表面に第一のレンズとして樹脂を密着硬化させることで実現できる。接合レンズを複合レンズにすることで、製造精度を向上させることができる。複合レンズ製造方法としては成形がある。成形では、第二のレンズに対して第一のレンズ材料(例えばエネルギー硬化型透明樹脂など)を接触させて、第一のレンズ材料を第二のレンズにじかに密着させる方法がある。この方法は、レンズ要素を薄くするのには極めて有効な方法である。
また、接合レンズを複合レンズにする場合、第二のレンズ表面に第一のレンズとしてガラスを密着硬化させてもよい。ガラスは樹脂比べて、耐光性、耐薬品性等の耐性の面で有利である。この場合、第一のレンズ材料の特性としては、第二のレンズ材料よりも融点、転移点が低いことが必要である。複合レンズ製造方法としては成形がある。成形では、第二のレンズに対して第一のレンズ材料を接触させて、第一のレンズ材料を第二のレンズにじかに密着させる方法がある。この方法は、レンズ要素を薄くするのには極めて有効な方法である。
なお、エネルギー硬化型透明樹脂の例として、紫外線硬化型樹脂がある。また、第一のレンズが樹脂の場合とガラスの場合のいずれにおいても、基材となる側のレンズにはあらかじめコーティングなど表面処理がなされていてもかまわない。また、第二のレンズの方が薄い場合には、第二のレンズのほうを第一のレンズに対して密着させても良い。
また、結像光学系内にプリズムを配置するのが好ましい。このプリズムは、光学系の光路を屈曲するために用いられる。特に結像光学系がズームレンズの場合、光学系の奥行き寸法を薄くする(全長を短くする)ことができる。このプリズムは、特に物体側から最初の正のレンズ群、もしくは負のレンズ群に配置することが好ましい。
ところで、ここで無限遠物体を歪曲収差がない光学系で結像したとする。この場合、結像した像に歪曲がないので、
f=y/tanω ・・・(7)
が成立する。
ここで、yは像点の光軸からの高さ、fは結像系の焦点距離、ωは撮像面上の中心からyの位置に結ぶ像点に対応する物点方向の光軸に対する角度である。
一方、光学系に樽型の歪曲収差がある場合は、
f>y/tanω ・・・(8)
となる。つまり、fとyとを一定の値とするならば、ωは大きな値となる。
そこで、電子撮像装置には、特に広角端近傍の焦点距離において、意図的に大きな樽型の歪曲収差を有した光学系を用いるのが良い。この場合、歪曲収差を補正しなくて済む分だけ、光学系の広画角化が達成できる。
ただし、物体の像は、樽型の歪曲収差を有した状態で電子撮像素子上に結像する。そこで、電子撮像装置では、電子撮像素子で得られた画像データを、画像処理で加工するようにしている。この加工では、樽型の歪曲収差を補正するように、画像データ(画像の形状)を変化させる。
このようにすれば、最終的に得られた画像データは、物体とほぼ相似の形状を持つ画像データとなる。よって、この画像データに基づいて、物体の画像をCRTやプリンターに出力すればよい。
そこで、結像光学系には、ほぼ無限遠物点合焦時に次の条件式(9)を満足するものを採用するのがよい。
0.7<y07/(fw・tanω07w)<0.97 …(9)
ここで、y07は電子撮像素子の有効撮像面内(撮像可能な面内)で中心から最も遠い点までの距離(最大像高)をy10としたときy07=0.7・y10として表され、ω07wは広角端における撮像面上の中心からy07の位置に結ぶ像点に対応する物点方向の光軸に対する角度、fwはズームレンズの広角端における全系の焦点距離である。
上記条件式(9)はズーム広角端における樽型歪曲の度合いを規定したものである。条件式(9)を満足すれば、光学系を肥大化させずに、広い画角の情報を取り込むことが可能となる。なお、樽型に歪んだ像は撮像素子にて光電変換されて、樽型に歪んだ画像データとなる。
樽型に歪んだ画像データは、電子撮像装置の信号処理系である画像処理手段にて、電気的に、像の形状変化に相当する加工が施される。このようにすれば、最終的に画像処理手段から出力された画像データを表示装置にて再生したとしても、歪曲が補正されて被写体形状にほぼ相似した画像が得られる。
ここで、条件式(9)の上限値を上回る場合であって、特に、1に近い値をとると、歪曲収差が光学的に良く補正された画像が得られる。そのため、画像処理手段で行う補正が小さくてすむ。しかしながら、光学系の小型化を維持しながら、光学系を広画角化することが困難となる。
一方、条件式(9)の下限値を下回ると、光学系の歪曲収差による画像歪みを画像処理手段で補正した場合に、画角周辺部の放射方向への引き伸ばし率が高くなりすぎる。その結果、撮像で得た画像において、画像周辺部の鮮鋭度の劣化が目立つようになってしまう。
このように、条件式(9)を満足することにより、光学系の小型化と広角化(歪曲込みの垂直方向の画角を38°以上にする)とが可能となる。
なお、条件式(9)に代えて、次の条件式(9’)を満足すると、より好ましい。
0.7<y07/(fw・tanω07w)<0.94 …(9’)
さらに、条件式(9)に代えて、次の条件式(9”)を満足すると、より一層好ましい。
0.75<y07/(fw・tanω07w)<0.92 …(9”)
本実施形態の結像光学系においては、レンズLBのθgF及びνdは、横軸をνd、及び縦軸をθgFとする直交座標系において、
θgF=α×νd+β(但し、α=−0.00163)
で表される直線を設定したときに、以下の条件式(10)の範囲の下限値であるときの直線、及び上限値であるときの直線で定まる領域と、以下の条件式(11)で定まる領域との両方の領域に含まれるようにすると良い。
0.6421<β<0.8000 …(10)
3<νd<50 …(11)
この場合、特に条件式(1)、(2)を満たすものは負レンズ、条件式(10)、(11)を満たすものは正レンズとするのが良い。これにより2次スペクトル(F線とC線にて色消しをした場合のg線の残存色収差)の補正がより効果的に行なえる。
あるいは、レンズLBのθgF及びνdは、横軸をνd、及び縦軸をθgFとする直交座標系において、
θgF=α×νd+β(但し、α=−0.00163)
で表される直線を設定したときに、以下の条件式(12)の範囲の下限値であるときの直線、及び上限値であるときの直線で定まる領域と、以下の条件式(13)で定まる領域との両方の領域に含まれるようにすると良い。
0.6421<β<0.8000 …(12)
50<νd<120 …(13)
この場合、特に条件式(1)、(2)を満たすものは負レンズ、条件式(12)、(13)を満たすものは正レンズとするのが良い。これにより軸上・倍率色収差の補正(F線とC線との軸上・倍率の色消し)と2次スペクトル(F線とC線にて色消しをした場合のg線の残存色収差)の補正がより効果的に行なえる。
あるいは、レンズLBのθgF及びνdは、横軸をνd、及び縦軸をθgFとする直交座標系において、
θgF=α×νd+β(但し、α=−0.00163)
で表される直線を設定したときに、以下の条件式(14)の範囲の下限値であるときの直線、及び上限値であるときの直線で定まる領域と、以下の条件式(15)で定まる領域との両方の領域に含まれるようにすると良い。
0.4000<β<0.6421 …(14)
50<νd<120 …(15)
この場合、特に条件式(1)、(2)を満たすものは負レンズ、条件式(14)、(15)を満たすものは正レンズとするのが良い。これにより軸上・倍率色収差の補正(F線とC線との軸上・倍率の色消し)がより効果的に行なえる。
また、レンズLAは以下の条件式(16)を満足するとよい。
1.58<nd<1.84 …(16)
ここで、ndはレンズLAの媒質の屈折率である。
条件(16)を満足すると、球面収差の補正や非点収差の補正が良好に行える。
なお、条件式(16)に代えて、次の条件式(16')を満足すると、より好ましい。
1.58<nd<1.78 …(16')
さらに、条件式(16)に代えて、次の条件式(16”)を満足すると、より一層好ましい。
1.58<nd<1.72 …(16”)
また、結像光学系(特にズームレンズ)の最も物体側が正のレンズ群の場合、上記の接合レンズは、この最も物体側の正のレンズ群に用いることが好ましい。一方、結像光学系(特にズームレンズ)の最も物体側が負のレンズ群の場合、上記の接合レンズは、この負のレンズ群の隣でかつ絞りよりも前にある正のレンズ群に用いることが好ましい。
また、結像光学系はズームレンズであり、変倍時には各レンズ群同士の光軸上における相対的間隔が変化するのが好ましい。なお、上記の接合レンズは、このような結像光学系(ズームレンズ)に適用したほうが良い。
次に、本実施形態の結像光学系について述べる。
本実施形態の結像光学系としては、4群構成の結像光学系と、5群構成の結像光学系とがある。4群構成の結像光学系における屈折力配置は、以下の2つである。
正・負・(S)・正・正
負・正・(S)・負・正
また、5群構成の結像光学系における屈折力配置は、以下の2つである。
正・負・(S)・正・負・正
正・負・(S)・正・正・正
なお、(S)は開口絞りを示している。開口絞りは、レンズ群とは独立である場合もあれば、そうでない場合もある。
本実施形態の結像光学系は、群数に関係なく、物体側から負・正・正のレンズ群を順に有する。よって、負・正・正の構成を共通としている。さらに、開口絞りに着目すると、(1)開口絞りよりも像側に正のレンズ群を2つ備えている構成と、(2) 開口絞りよりも物体側に負のレンズ群と正のレンズ群を備えている構成に分かれる。また、開口絞りよりも物体側に負のレンズ群を備えている点でも共通する。よって、本実施形態の結像光学系は、負・(S)・正・正、または負・正・(S)・正の構成を基本構成としているということができる。
そして、この基本構成において、絞りよりも物体側に配置された正のレンズ群に、下記のレンズLAを用いている。なお、負・(S)・正・正の場合は、絞りよりも物体側に、レンズLAを有する正のレンズ群を配置する。
なお、開口絞りよりも像側に、更に別のレンズ群を備えている場合は、上記2つの正のレンズ群の間、あるいは絞りと正のレンズ群の間に、この別のレンズ群が配置されているとみなすことができる。
本実施形態の結像光学系は、負・正・正の3群構成を根源とした4群構成、つまり、正・負・正・正の構成を共通にするか、あるいは負・正・負・正の構成を共通にしている。また、例えば、5群構成の結像光学系は、正・負・正・正の4群構成の結像光学系を変形した光学系とみなすことができる。すなわち、4群構成の結像光学系の構成を、物体側の3群(正・負・正)と最終群(正)とする。すると、5群構成の結像光学系は、物体側の3群と最終群の間に、正または負のレンズ群を配置したとみなすことができる。
また、負・正・負・正・の4群構成に関しては、最も物体側に正のレンズ群を加えることにより、結果的に、屈折力配置が正・負・正・負・正の5群構成の結像光学系になる。ただし、屈折力配置が正・負・正・負・正の5群構成は、上述の正・負・正・正の屈折力配置が基本構成と考えたほうが好ましい。
共通構成が正・負・正・正の場合、開口絞りよりも物体側にある正のレンズ群に接合レンズが配置されている。この正のレンズ群は、最も物体側に配置された正のレンズ群である。そして、この接合レンズに、条件式(1)(2)を満足するレンズLAが用いられている。なお、レンズLAは、(1)に代わって(1’)もしくは(1”)、また(2)に代わって(2’)もしくは(2”)を満たすレンズであっても良い。
1番目の正のレンズ群、すなわち、最も物体側の正のレンズ群は1つのレンズ成分を有する。このレンズ成分は、正レンズと負レンズの接合レンズで構成されている。そして、上述のように、この接合レンズに、条件式(1)(2)を満足するレンズLAが用いられている。なお、レンズLAは、(1)に代わって(1’)もしくは(1”)、また(2)に代わって(2’)もしくは(2”)を満たすレンズであっても良い。
また、1番目の正のレンズ群は、更に別のレンズ成分を備えていても良い。この別のレンズ成分は、接合レンズを有するレンズ成分よりも物体側に配置されているのが良い。また、1番目の正のレンズ群は、プリズムを備えていても良い。このプリズムは、2つのレンズ成分の間に配置されているのが好ましい。
負のレンズ群は1つのレンズ成分を有する。このレンズ成分は、正レンズと負レンズを有する。正レンズと負レンズは接合されていても良いが、接合されていなくても(各々が分離していても)良い。いずれにせよ、負レンズが物体側に位置するのが良い。なお、正レンズと負レンズが分離して配置されている場合、正レンズと負レンズのそれぞれを、1つのレンズ成分と見なすことができる。この場合、負のレンズ群は2つのレンズ成分で構成されているといえる。
また、負のレンズ群は、更に別のレンズ成分を備えていても良い。この別のレンズ成分は、正レンズと負レンズを有するレンズ成分よりも物体側に配置されているのが良い。また、負のレンズ群は、プリズムを備えていても良い。このプリズムは、別のレンズ成分と正レンズと負レンズを有するレンズ成分の間に配置されているのが好ましい。
2番目の正のレンズ群は1つのレンズ成分を有する。このレンズ成分は、正レンズと負レンズの接合レンズで構成されている。また、この接合レンズの最も像側は負レンズであるのが好ましい。なお、接合レンズは、2つの負レンズを有していても良い。
また、2番目の正のレンズ群は、更に別のレンズ成分を備えていても良い。この別のレンズ成分は、接合レンズを有するレンズ成分よりも物体側に配置されているのが良い。なお、2番目の正のレンズ群は、最も像側に負レンズがある構成が好ましい。
3番目の正のレンズ群は1つのレンズ成分を有する。このレンズ成分は単レンズでも構わない。
この結像光学系では、負のレンズ群に続いて2つの正のレンズ群が配置されている。上述のように、変形例の光学系は、2番目と3番目の正のレンズ群の間に、別のレンズ群が配置されている。この別のレンズ群は、1つのレンズ成分を有する。このレンズ成分は正レンズと負レンズの接合レンズ、あるいは単レンズで構成すればよい。なお、この別のレンズ群は、負の屈折力を有すると光学系を小型化しやすいが、正の屈折力にすると収差補正がしやすい。
また、共通構成が負・正・負・正の場合も、開口絞りよりも物体側にある正のレンズ群に接合レンズが配置されている。この正のレンズ群は、最も物体側に配置された負のレンズ群の隣に位置する正のレンズ群である。そして、この接合レンズに、条件式(1)(2)を満足するレンズLAが用いられている。なお、レンズLAは、(1)に代わって(1’)もしくは(1”)、また(2)に代わって(2’)もしくは(2”)を満たすレンズであっても良い。
1番目の負のレンズ群、すなわち、最も物体側の負のレンズ群は1つのレンズ成分を有する。このレンズ成分は、正レンズと負レンズの接合レンズで構成されている。
また、1番目の負のレンズ群は、更に別のレンズ成分を備えていても良い。この別のレンズ成分は、接合レンズを有するレンズ成分よりも物体側に配置されているのが良い。また、1番目の負のレンズ群は、プリズムを備えていても良い。このプリズムは、2つのレンズ成分の間に配置されているのが好ましい。
1番目の正のレンズ群、すなわち、開口絞りよりも物体側にある正のレンズ群は1つのレンズ成分を有する。このレンズ成分は、正レンズと負レンズの接合レンズで構成されている。また、この接合レンズの最も像側は負レンズであるのが好ましい。そして、上述のように、この接合レンズに、条件式(1)(2)を満足するレンズLAが用いられている。なお、レンズLAは、(1)に代わって(1’)もしくは(1”)、また(2)に代わって(2’)もしくは(2”)を満たすレンズであっても良い。
また、1番目の正のレンズ群は、更に別のレンズ成分を備えていても良い。この別のレンズ成分は、接合レンズを有するレンズ成分よりも物体側に配置されているのが良い。なお、1番目の正のレンズ群は、最も像側に負レンズがある構成が好ましい。
2番目の負のレンズ群は1つのレンズ成分を有する。このレンズ成分は正レンズと負レンズの接合レンズで構成されている。あるいは、このレンズ成分は単レンズでも構わない。
なお、この2番目の負のレンズ群は、正・負・正・正の基本構成で説明した別のレンズ群に該当するといえる。よって、この2番目の負のレンズ群は、正の屈折力にすることができる。上述のように、負の屈折力を有すると光学系を小型化しやすいが、正の屈折力にすると収差補正がしやすい
2番目の正のレンズ群は1つのレンズ成分を有する。このレンズ成分は正レンズと負レンズの接合レンズで構成されている。あるいは、このレンズ成分は単レンズでも構わない。
以上、基本構成の光学系について説明した。なお、別の見方をした場合、共通構成として、負・正・正(または負)・正という構成が考えられる。この構成に該当するのは、4群構成のうちの負・正・(S)・負・正の光学系と、5群構成の2つの光学系になる。
また、これまで述べてきた共通構成において、最も物体側のレンズ群がプリズムを含んでいる場合は、広角端から望遠端までの変倍時に、最も物体側のレンズ群は位置が固定である。最も物体側のレンズ群以外のレンズ群がプリズムを含んでいる場合は、広角端から望遠端までの変倍時に、最も物体側のレンズ群は光軸に沿って物体側へ単調に移動する。また、結像光学系がプリズムを含まない場合は、広角端から望遠端までの変倍時に、最も物体側のレンズ群は像側に凸状の軌跡で移動する。
また、基本構成が正・負・正・正の場合の2番目の正のレンズ群、基本構成が負・正・負・正の場合の1番目の正のレンズ群は、広角端から望遠端までの変倍時に、物体側に単調に移動する。
続いて、群構成ごとに説明する。まず、4群構成の結像光学系について説明する。4群構成の結像光学系としては、2つのタイプがある。1つ目のタイプの結像光学系は、物体側から順に、正の第1レンズ群G1、負の第2レンズ群G2、開口絞り、正の第3レンズ群G3、正の第4レンズ群G4という4つのレンズ群からなる。
正の第1レンズ群G1は1つの正のレンズ成分を有する。このレンズ成分は、正レンズと負レンズの接合レンズで構成されている。接合レンズは、物体側から正レンズ、負レンズの順となるように構成するのが好ましい。
また、接合レンズの負レンズには、条件(1)、(2)を満足するレンズLAが用いられている。なお、レンズLAは、(1)に代わって(1’)もしくは(1”)、また(2)に代わって(2’)もしくは(2”)を満たすレンズであっても良い。なお、正の第1レンズ群G1は、2つのレンズ成分で構成してもよい。
負の第2レンズ群G2は複数のレンズ成分を有する。1つ目のレンズ成分は、負のレンズ成分である。また、2つ目のレンズ成分は、正レンズと負レンズで構成されている。このとき、1つ目のレンズ成分が2つ目の他方のレンズ成分よりも物体側に位置するのが良い。
ここで、1つ目のレンズ成分は、1つの負レンズで構成されている。この1つ目のレンズ成分は、負の単レンズでも構わない。また、2つ目のレンズ成分における正レンズと負レンズは、各々が分離して配置されている(接合されていない)。よって、正レンズと負レンズのそれぞれを1つのレンズ成分と見なすと、2つ目のレンズ成分は2つのレンズ成分で構成されているといえる。この場合、負の第2レンズ群G2は3つのレンズ成分で構成されているといえる。なお、この2つ目のレンズ成分は、物体側から負レンズ、正レンズの順となるように構成するのが好ましい。
正の第3レンズ群G3は2つのレンズ成分を有する。2つのレンズ成分のうち、一方のレンズ成分は正のレンズ成分である。また、他方のレンズ成分は正レンズと負レンズの接合レンズで構成されている。また、一方のレンズ成分が他方のレンズ成分よりも物体側に位置するのが良い。また、正の第3レンズ群G3の最も像側は負レンズとするのが良い。
ここで、一方のレンズ成分は、1つの正レンズで構成されている。この一方のレンズ成分は、正の単レンズでも構わない。また、他方のレンズ成分における接合レンズは、物体側から正レンズ、負レンズの順となるように構成するのが好ましい。このように、接合レンズの最も像側は負レンズであるのが好ましい。なお、一方のレンズ成分を省略することもできる。
このように、正の第3レンズ群G3は、正のレンズ成分(一方のレンズ成分)、接合レンズを有するレンズ成分(他方のレンズ成分)の順に配置されたレンズ成分を有し、接合レンズの最も像側が負レンズになっている。
あるいは、一方のレンズ成分は両凸形状にし、他方のレンズ成分は物体側に凸のメニスカス形状にするのが好ましい。そして、一方のレンズ成分が他方のレンズ成分よりも物体側に位置するのが良い。また、接合レンズの最も像側は負レンズになっている。
正の第4レンズ群G4は1つのレンズ成分を有する。このレンズ成分は、1つの正レンズで構成されている。このレンズ成分は正の単レンズでもかまわない。
2つ目のタイプの結像光学系は、物体側から順に、負の第1レンズ群G1、正の第2レンズ群G2、開口絞り、負の第3レンズ群G3、正の第4レンズ群G4という4つのレンズ群からなる。
負の第1レンズ群G1は1つのレンズ成分か2つのレンズ成分を有する。レンズ成分が1つの場合、このレンズ成分は、正レンズと負レンズの接合レンズで構成されている。接合レンズは、物体側から負レンズ、正レンズの順となるように構成するのが好ましい。
レンズ成分が2つの場合、2つのレンズ成分のうち、一方のレンズ成分は負のレンズ成分である。また、他方のレンズ成分は正レンズと負レンズの接合レンズで構成されている。
ここで、一方のレンズ成分は、1つの負レンズで構成されている。この一方のレンズ成分は、負の単レンズでも構わない。また、他方のレンズ成分における接合レンズは、物体側から正レンズ、負レンズの順となるように構成するのが好ましい。
また、レンズ成分が2つの場合、負の第1レンズ群G1は更にプリズムを備えていても良い。プリズムは2つのレンズ成分の間に配置されている。このプリズムは、光路を屈曲するために用いられる。なお、一方のレンズ成分はプリズムに接合するか、あるいはプリズムと一体化(プリズムの1面が負レンズになっているように)してもよい。
正の第2レンズ群G2は1つのレンズ成分か2つのレンズ成分を有する。負の第1レンズ群G1にプリズムが配置されている場合、正の第2レンズ群G2は1つのレンズ成分を有する。このレンズ成分は、正レンズと負レンズの接合レンズで構成されている。接合レンズは、物体側から正レンズ、負レンズの順となるように構成するのが好ましい。
また、負の第1レンズ群G1にプリズムが配置されていない場合、正の第2レンズ群G2は2つのレンズ成分を有する。2つのレンズ成分のうち、一方のレンズ成分は正のレンズ成分である。また、他方のレンズ成分は正レンズと負レンズの接合レンズで構成されている。このとき、一方のレンズ成分が他方のレンズ成分よりも物体側に位置するのが良い。なお、一方のレンズ成分がなくても良い。
ここで、一方のレンズ成分は、1つの正レンズで構成されている。この一方のレンズ成分は、正の単レンズでも構わない。また、他方のレンズ成分における接合レンズは、物体側から正レンズ、負レンズの順となるように構成するのが好ましい。
また、接合レンズの負レンズには、条件式(1)(2)を満足するレンズLAが用いられている。なお、レンズLAは、(1)に代わって(1’)もしくは(1”)、また(2)に代わって(2’)もしくは(2”)、を満たすレンズであっても良い。
負の第3レンズ群G3は1つのレンズ成分を有する。このレンズ成分は1つの負レンズで構成されている。このレンズ成分は、負の単レンズでも構わない。あるいは、このレンズ成分は、正レンズと負レンズの接合レンズで構成されている。このとき、接合レンズは、物体側から負レンズ、正レンズの順となるように構成するのが好ましい。
なお、負の第3レンズ群G3の屈折力を正の屈折力にしてもよい。このようにすると、収差補正が容易になる。ただし、負の屈折力であれば、光学系を小型化しやすい。
正の第4レンズ群G4は1つのレンズ成分を有する。このレンズ成分は1つの正レンズで構成されている。このレンズ成分は、正の単レンズでも構わない。あるいは、このレンズ成分は、正レンズと負レンズの接合レンズで構成されている。このとき、接合レンズは、物体側から正レンズ、負レンズの順となるように構成するのが好ましい。このように、接合レンズの最も像側は負レンズであるのが好ましい。また、正の第4レンズ群G4の最も像側は負レンズとするのが良い。また、レンズは両凸形状になっている
開口絞りは、正の第2レンズ群G2と負の第3レンズ群G3の間に設けられている。ただし、正の第2レンズ群G2と正の第4レンズ群G4の間であれば、どの位置に設けても良い。
次に、5群構成の結像光学系について説明する。この結像光学系は、物体側から順に、正の第1レンズ群G1、負の第2レンズ群G2、開口絞り、正の第3レンズ群G3、正又は負の第4レンズ群G4、正の第5レンズ群G5という5つのレンズ群からなる。
正の第1レンズ群G1は1つのレンズ成分か2つのレンズ成分を有する。レンズ成分が1つの場合、このレンズ成分は、正レンズと負レンズの接合レンズで構成されている。接合レンズは、物体側から正レンズ、負レンズの順となるように構成するのが好ましい。
レンズ成分が2つの場合、2つのレンズ成分のうち、一方のレンズ成分は負のレンズ成分である。また、他方のレンズ成分は正レンズと負レンズの接合レンズで構成されている。
ここで、一方のレンズ成分は、1つの負レンズで構成されている。この一方のレンズ成分は、負の単レンズでも構わない。また、他方のレンズ成分における接合レンズは、物体側から負レンズ、正レンズの順となるように構成するのが好ましい。
また、レンズ成分が2つの場合、正の第1レンズ群G1は更にプリズムを備えていても良い。プリズムは2つのレンズ成分の間に配置されている。このプリズムは、光路を屈曲するために用いられる。なお、一方のレンズ成分はプリズムに接合するか、あるいはプリズムと一体化(プリズムの1面が負レンズになっているように)してもよい。
また、接合レンズの負レンズには、条件(1)、(2)を満足するレンズLAが用いられている。なお、レンズLAは、(1)に代わって(1’)もしくは(1”)、また(2)に代わって(2’)もしくは(2”)を満たすレンズであっても良い。
負の第2レンズ群G2は1つのレンズ成分か複数のレンズ成分を有する。正の第1レンズ群G1にプリズムが配置されている場合、負の第2レンズ群G2は1つのレンズ成分を有する。このレンズ成分は、正レンズと負レンズの接合レンズで構成されている。接合レンズは、物体側から負レンズ、正レンズの順となるように構成するのが好ましい。
正の第1レンズ群G1にプリズムが配置されていない場合、負の第2レンズ群G2は複数のレンズ成分を有する。複数のレンズ成分は、例えば、1つの正のレンズ成分と、2つの負のレンズ成分とすることができる。また、この構成において、物体側から、負のレンズ成分、負のレンズ成分、正のレンズ成分の順に配置するのが好ましい。
正のレンズ成分は、1つの正レンズで構成されている。正のレンズ成分は、正の単レンズでも構わない。また、負のレンズ成分は、1つの負レンズで構成されている。負のレンズ成分は、負の単レンズでも構わない。
また、正の第1レンズ群G1にプリズムが配置されていない場合、負の第2レンズ群G2はプリズムを有しても良い。プリズムは2つの負のレンズ成分の間に配置されているのが好ましい。このプリズムは、光路を屈曲するために用いられる。なお、負のレンズ成分はプリズムに接合するか、あるいはプリズムと一体化(プリズムの1面が負レンズになっているように)してもよい。
正の第3レンズ群G3は1つのレンズ成分か2つのレンズ成分を有する。正の第1レンズ群G1にプリズムが配置されている場合、正の第3レンズ群G3は1つのレンズ成分を有する。このレンズ成分は、正レンズと負レンズの接合レンズで構成されている。接合レンズは、物体側から、正レンズ、負レンズの順となるように構成するのが好ましい
また、正の第1レンズ群G1にプリズムが配置されていない場合、正の第3レンズ群G3は2つのレンズ成分を有する。2つのレンズ成分のうち、一方のレンズ成分は正のレンズ成分である。また、他方のレンズ成分は正レンズと負レンズの接合レンズで構成されている。このとき、一方のレンズ成分が他方のレンズ成分よりも物体側に位置するのが良い。なお、一方のレンズ成分がなくても良い。
ここで、一方のレンズ成分は、1つの正レンズで構成されている。この一方のレンズ成分は、正の単レンズでも構わない。また、他方のレンズ成分における接合レンズは、物体側から正レンズ、負レンズの順となるように構成するのが好ましい。
また、1つのレンズ成分と2つのレンズ成分のいずれにおいても、レンズ成分の1つは両凸形状であるのが好ましい。また、接合レンズの最も像側は負レンズであるのが好ましい。また、正の第3レンズ群G3の最も像側は負レンズとするのが良い。
なお、正の第3レンズ群G3が2つのレンズ成分を有する場合、正の第3レンズ群G3は、正のレンズ成分(一方のレンズ成分)、接合レンズを有するレンズ成分(他方のレンズ成分)の順に配置されたレンズ成分を有し、接合レンズの最も像側が負レンズにするのが好ましい。
あるいは、一方のレンズ成分は両凸形状にし、他方のレンズ成分は物体側に凸のメニスカス形状にするのが好ましい。そして、一方のレンズ成分が他方のレンズ成分よりも物体側に位置するのが良い。また、接合レンズの最も像側は負レンズになっている。
正又は負の第4レンズ群G4は1つのレンズ成分を有する。このレンズ成分は1つの正レンズまたは1つの負レンズで構成されている。このレンズ成分は、正の単レンズまたは負のレンズでも構わない。
ここで、正又は負の第4レンズ群G4は、負の屈折力を有するほうが光学系を小型化しやすい。ただし、正又は負の第4レンズ群G4は、正の屈折力にする方が収差補正はしやすい。
正の第5レンズ群G5は1つのレンズ成分を有する。このレンズ成分は、1つの正レンズで構成されている。このレンズ成分は、単正のレンズでもかまわない。
上記の説明では、結像光学系として、屈折力配置が負・正・負・正の4群構成の光学系を例示した。この構成において、最も物体側に正の屈折力のレンズ群を配置すると、ズームレンズとしたときの高倍率化に有利である。その場合は、物体側に正レンズを配した場合の2番目の正のレンズ群は、広角端から望遠端へズーミングする際に物体側にのみ移動する。
また、上述したように、結像光学系で発生した歪曲収差を電子撮像装置の画像処理機能にて補正すれば、さらに他の収差を良好に補正できると同時に、さらに広角化することも可能である。
なお、これまで述べてきた各結像光学系において、条件式(1)、(2)を満たすレンズは、上述のように負レンズであるのが好ましい。なお、この負レンズは、(1)に代わって(1’)もしくは(1”)、また(2)に代わって(2’)もしくは(2”)を満たすのが好ましい。
また、これまで述べてきた各結像光学系はズームレンズである。このようなズームレンズでは、変倍時には各々のレンズ群の相対的間隔が変化する光学系であるのが好ましい。
但し、各結像光学系のうち、最も物体側のレンズ群がプリズムを含んでいる場合は、角端から望遠端までの変倍時に、最も物体側のレンズ群は位置が固定であるのが好ましい。また、プリズムを含むレンズ群がない場合は、広角端から望遠端までの変倍時に、最も物体側のレンズ群は光軸に沿って像側に凸状の軌跡を描く。また、プリズムよりも物体側にレンズ群がある場合には、そのレンズ群は物体側へ単調に移動する軌跡を描く。
また、広角端から望遠端への変倍に伴って、第1レンズ群G1が正の場合は第3レンズ群G3が、第1レンズ群G1が負の場合は第2レンズ群G2が物体側に単調に移動する。
なお、1つのレンズの屈折力を、複数のレンズに負担させることができる。よって、上記の各レンズ群において、例えば、1つのレンズを2つのレンズに置き換えることもできる。ただし、小型化・薄型化の観点から、置き換えるレンズの個数は2つとするのが好ましい。なお、置き換えは各レンズ群において行っても良いが、小型化・薄型化の観点から、置き換えを行うレンズ群の数は少ないほうが良い。
また、接合レンズにレンズLAを用いる場合、レンズLAはレンズLBと接合することになる。このとき、レンズLAの光軸中心厚は、レンズLBに比べて薄くするのが好ましい。そして、レンズLAの光軸中心厚t1が、次の条件式(17)を満足することが好ましい。
0.01<t1<0.6 …(17)
上記条件を満足することで、光学系の小型化が実現できる。また、このレンズLAを成形によって得る場合、安定した成形が行える。
なお、条件式(17)に代えて、次の条件式(17’)を満足すると、より好ましい。
0.01<t1<0.4 …(17’)
さらに、条件式(17)に代えて、次の条件式(17”)を満足すると、より一層好ましい。
0.01<t1<0.2 …(17”)
なお、レンズLAは、少なくとも一方の面が非球面であるのがよい。
ところで、2次スペクトルによる色収差には、軸上色収差(焦点位置の色収差)と倍率色収差がある。このうち、上記の条件や構成は、軸上色収差の補正には大変有効である。一方、2次スペクトルによる倍率色収差に関しては、収差が発生しやすいことがある。しかしながら、倍率色収差のような像高に関する高次成分の収差については、別の手段によって改善することができる。一例としては、画像処理によって収差を改善する手段がある。
ここで、電子撮像装置には、上記の結像光学系、電子撮像素子、画像処理ユニットが搭載されているとする。そして、画像処理ユニットは、画像データを加工して、形状を変化させた画像データとして出力することが可能になっている。このような電子撮像装置を用いて、被写体の像を撮像する。撮像によって得られた画像データは、画像処理ユニットによって色分解され、色ごとの画像データになる。続いて、各々の画像データごとに、形状(被写体の像の大きさ)を変化させた後、これらの画像データを合成する。そのことにより、倍率色収差による画像周辺部の鮮鋭度劣化や、色にじみ発生を防ぐことが出来る。この方法は、特に色分解用モザイクフィルターを設けた電子撮像素子を有する電子撮像装置に対して有効である。なお、電子撮像装置が複数の(色ごとに)電子撮像素子を有する場合は、得られた画像データに対して色分解を行う必要はなくなる。
本発明の結像光学系は、以上述べた条件式や構成上の特徴を、個々に、満足あるいは備えることにより、結像光学系の小型化・薄型化をともに達成することが可能となると共に、良好な収差補正が実現できる。また、本発明の結像光学系は、上記条件式や構成上の特徴を、組み合わせて備える(満足する)こともできる。この場合、結像光学系の一層の小型化・薄型化、あるいは、より良好な収差補正と光学系の広角化を達成できる。
また、本発明の結像光学系を有する電子撮像装置は、このような結像光学系を備えることにより、撮像された画像において、画像の鮮鋭化、色にじみの防止が図れる。
次に、本発明の実施例1にかかるズームレンズについて説明する。図1は本発明の実施例1にかかるズームレンズの無限遠物点合焦時の光学構成を示す光軸に沿う断面図であり、(a)は広角端、(b)は中間焦点距離状態、(c)は望遠端での断面図である。
図2は実施例1にかかるズームレンズの無限遠物点合焦時における球面収差(SA)、非点収差(AS)、歪曲収差(DT)、倍率色収差(CC)を示す図であり、(a)は広角端、(b)は中間焦点距離状態、(c)は望遠端での状態を示している。また、FIYは像高を示している。なお、収差図における記号は、後述の実施例においても共通である。
実施例1のズームレンズは、図1に示すように、物体側より順に、第1レンズ群G1と、第2レンズ群G2と、開口絞りSと、第3レンズ群G3と、第4レンズ群G4を有している。なお、以下全ての実施例において、レンズ断面図中、LPFはローパスフィルター、CGはカバーガラス、Iは電子撮像素子の撮像面を示している。
第1レンズ群G1は、正両凸レンズL1と像側に凸面を向けた正メニスカスレンズL2との接合レンズで構成されており、全体で正の屈折力を有している。正両凸レンズL1はレンズLB、正メニスカスレンズL2はレンズLAに対応する。
第2レンズ群G2は、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL3、負両凹レンズL4、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL5で構成されており、全体で負の屈折力を有している。
第3レンズ群G3は、正両凸レンズL6、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL7と物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL8との接合レンズで構成されており、全体で正の屈折力を有している。
第4レンズ群G4は、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL9で構成されており、全体で負の屈折力を有している。
広角端から望遠端へと変倍する際には、第1レンズ群G1は一旦像側に移動したあと移動方向が反転して物体側に移動し、第2レンズ群G2は像側へ移動し、第3レンズ群G3は開口絞りSと一体に物体側へ移動し、第4レンズ群G4は一旦物体側に移動したあと移動方向が反転して像面側に移動する。
非球面は、第1レンズ群G1中の像側に凸面を向けた正メニスカスレンズL2の像側の面、第2レンズ群G2中の負両凹レンズL4の物体側の面、第3レンズ群G3中の正両凸レンズL6の両面、第4レンズ群G4中の物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL9の物体側の面に設けられている。
次に、本発明の実施例2にかかるズームレンズについて説明する。図3は本発明の実施例2にかかるズームレンズの無限遠物点合焦時の光学構成を示す光軸に沿う断面図であり、(a)は広角端、(b)は中間焦点距離状態、(c)は望遠端での断面図である。
図4は実施例2にかかるズームレンズの無限遠物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図であり、(a)は広角端、(b)は中間焦点距離状態、(c)は望遠端での状態を示している。
実施例2のズームレンズは、図3に示すように、物体側より順に、第1レンズ群G1と、第2レンズ群G2と、開口絞りSと、第3レンズ群G3と、第4レンズ群G4と、第5レンズ群G5を有している。
第1レンズ群G1は、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL1、プリズムL2、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL3と正両凸レンズL4との接合レンズで構成されており、全体で正の屈折力を有している。負メニスカスレンズL3はレンズLA、正両凸レンズL4はレンズLBに対応する。
第2レンズ群G2は、両凹レンズL5と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL6との接合レンズで構成されており、全体で負の屈折力を有している。
第3レンズ群G3は、正両凸レンズL7と像面側に凸面を向けた負メニスカスレンズL8との接合レンズで構成されており、全体で正の屈折力を有している。
第4レンズ群G4は、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL9で構成されており、全体で負の屈折力を有している。
第5レンズ群G5は、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL10で構成されており、全体で正の屈折力を有している。
広角端から望遠端へと変倍する際には、第1レンズ群G1は固定、第2レンズ群G2は像側へ移動し、開口絞りSは固定、第3レンズ群G3は物体側へ移動し、第4レンズ群G4は物体側へ移動し、第5レンズ群G5は一旦物体側に移動したあと移動方向が反転して像側へ移動する。
非球面は、第1レンズ群G1中の物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL1の像側の面、第1レンズ群G1中の物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL3の物体側の面、第2レンズ群G2中の負両凹レンズL5の物体側の面、第3レンズ群G3中の正両凸レンズL7の物体側の面、第5レンズ群G5中の物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL10の物体側の面に設けられている。
次に、本発明の実施例3にかかるズームレンズについて説明する。図5は本発明の実施例3にかかるズームレンズの無限遠物点合焦時の光学構成を示す光軸に沿う断面図であり、(a)は広角端、(b)は中間焦点距離状態、(c)は望遠端での断面図である。
図6は実施例3にかかるズームレンズの無限遠物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図であり、(a)は広角端、(b)は中間焦点距離状態、(c)は望遠端での状態を示している。
実施例3のズームレンズは、図5に示すように、物体側より順に、第1レンズ群G1と、第2レンズ群G2と、開口絞りSと、第3レンズ群G3と、第4レンズ群G4を有している。
第1レンズ群G1は、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL1、プリズムL2、正両凸レンズL3と負両凹レンズL4との接合レンズで構成されており、全体で負の屈折力を有している。
第2レンズ群G2は、正両凸レンズL5と、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズL6との接合レンズで構成されており、全体で正の屈折力を有している。正両凸レンズL5はレンズLB、負メニスカスレンズL6はレンズLAに対応する。
第3レンズ群G3は、負両凹レンズL7と物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL8との接合レンズで構成されており、全体で負の屈折力を有している。
第4レンズ群G4は、正両凸レンズL9と像側に凸面を向けた負メニスカスレンズL10との接合レンズで構成されており、全体で正の屈折力を有している。
広角端から望遠端へと変倍する際には、第1レンズ群G1は固定、第2レンズ群G2は物体側へ移動し、開口絞りSは固定、第3レンズ群G3は像側へ移動し、第4レンズ群G4は像側へ移動する。
非球面は、第1レンズ群G1中の物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL1の像側の面、第2レンズ群G2中の正両凸レンズL5の物体側の面、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズL6の像側の面、第4レンズ群G4中の正両凸レンズL9の物体側の面に設けられている。
次に、本発明の実施例4にかかるズームレンズについて説明する。図7は本発明の実施例4にかかるズームレンズの無限遠物点合焦時の光学構成を示す光軸に沿う断面図であり、(a)は広角端、(b)は中間焦点距離状態、(c)は望遠端での断面図である。
図8は実施例4にかかるズームレンズの無限遠物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図であり、(a)は広角端、(b)は中間焦点距離状態、(c)は望遠端での状態を示している。
実施例4のズームレンズは、図7に示すように、物体側より順に、第1レンズ群G1と、第2レンズ群G2と、開口絞りSと、第3レンズ群G3と、第4レンズ群G4を有している。
第1レンズ群G1は、負両凹レンズL1と物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL2との接合レンズで構成されており、全体で負の屈折力を有している。
第2レンズ群G2は、正両凸レンズL3、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL4と物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL5との接合レンズで構成されており、全体で正の屈折力を有している。正メニスカスレンズL4はレンズLB、負メニスカスレンズL5はレンズLAに対応する。
第3レンズ群G3は、負両凹レンズL6で構成されており、全体で負の屈折力を有している。
第4レンズ群G4は、正両凸レンズL7で構成されており、全体で正の屈折力を有している。
広角端から望遠端へと変倍する際には、第1レンズ群G1は一旦像側に移動したあと移動方向が反転して物体側に移動し、第2レンズ群G2は開口絞りSと一体的に物体側へ移動し、第3レンズ群G3は像側へ移動し、第4レンズ群G4は一旦物体側に移動したあと移動方向が反転して像側へ移動する。なお、第4レンズ群G4の移動量はわずかである。
非球面は、第1レンズ群G1中の正両凸レンズL1の物体側の面、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL2の像側の面、第2レンズ群G2中の正両凸レンズL3の両面、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL5の像側の面、第3レンズ群G3の負両凹レンズL6の物体側の面、第4レンズ群G4の正両凸レンズL7の像側の面に設けられている。
次に、本発明の実施例5にかかるズームレンズについて説明する。図9は本発明の実施例5にかかるズームレンズの無限遠物点合焦時の光学構成を示す光軸に沿う断面図であり、(a)は広角端、(b)は中間焦点距離状態、(c)は望遠端での断面図である。
図10は実施例5にかかるズームレンズの無限遠物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図であり、(a)は広角端、(b)は中間焦点距離状態、(c)は望遠端での状態を示している。
実施例5のズームレンズは、図9に示すように、物体側より順に、第1レンズ群G1と、第2レンズ群G2と、開口絞りSと、第3レンズ群G3と、第4レンズ群G4と、第5レンズ群G5とを有している。
第1レンズ群G1は、正両凸レンズL1と像側に凸面を向けた負メニスカスレンズL2との接合レンズで構成されており、全体で正の屈折力を有している。正両凸レンズL1はレンズLB、負メニスカスレンズL2はレンズLAに対応する。
第2レンズ群G2は、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL3と、プリズムL4と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL5と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL6で構成されており、全体で負の屈折力を有している。
第3レンズ群G3は、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL7と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL8と物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL9との接合レンズで構成されており、全体で正の屈折力を有している。
第4レンズ群G4は、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL10で構成されており、全体で正の屈折力を有している。
第5レンズ群G5は、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL11で構成されており、全体で正の屈折力を有している。
広角端から望遠端へと変倍する際には、第1レンズ群G1は物体側へ移動し、第2レンズ群G2は固定、第3レンズ群G3は開口絞りSと一体的に物体側へ移動し、第4レンズ群G4は物体側へ移動し、第5レンズ群G5は固定である。
非球面は、第1レンズ群G1中の像側に凸面を向けた負メニスカスレンズL2の像側の面、第2レンズ群G2中の物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL3の像側の面、第3レンズ群G3中の物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL7の物体側の面、第5レンズ群G5中の物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL11の像側の面に設けられている。
次に、上記各実施例のズームレンズを構成する光学部材の数値データを掲げる。なお、各実施例の数値データにおいて、r1、r2、…は各レンズ面の曲率半径、d1、d2、…は各レンズの肉厚または空気間隔、nd1、nd2、…は各レンズのd線での屈折率、νd1、νd2、…は各レンズのアッべ数、Fno.はFナンバー、fは全系焦点距離、D0は物体から第1面までの距離をそれぞれ表している。また、aspは非球面、STOは絞りをそれぞれ示している。
また、非球面形状は、光軸方向をz、光軸に直交する方向をyにとり、円錐係数をK、非球面係数をA4、A6、A8、A10としたとき、次の式で表される。
z=(y2/r)/[1+{1−(1+K)(y/r)21/2
+A4y4+A6y6+A8y8+A10y10
また、Eは10のべき乗を表している。なお、これら諸元値の記号は後述の実施例の数値データにおいても共通である。
(実施例1)

r1 =24.6708 d1 =4.5035 Nd1 =1.60311 νd1 =60.64
r2 =-54.6584 d2 =0.1000 Nd2 =1.63494 νd2 =22.00
r3 =3841.8322(asp) d3 =D3
r4 =49.2876 d4 =0.8000 Nd4 =1.88300 νd4 =40.76
r5 =7.9694 d5 =3.7724
r6 =-28.7087(asp) d6 =0.9000 Nd6 =1.77377 νd6 =47.18
r7 =43.8402 d7 =0.2000
r8 =16.2635 d8 =2.0009 Nd8 =1.94595 νd8 =17.98
r9 =57.3872 d9 =D9
r10= STO d10=0.4000
r11=11.3688(asp) d11=1.7683 Nd11=1.69350 νd11=53.18
r12=-49.9476(asp) d12=0.2000
r13=6.4852 d13=2.3553 Nd13=1.49700 νd13=81.54
r14=13.0225 d14=1.1169 Nd14=1.84666 νd14=23.78
r15=4.9715 d15=D15
r16=18.3856(asp) d16=1.5168 Nd16=1.69350 νd16=53.18
r17=152.7758 d17=D17
r18= ∞ d18=0.9010 Nd18=1.54771 νd18=62.84
r19= ∞ d19=0.5300
r20= ∞ d20=0.5300 Nd20=1.51633 νd20=64.14
r21= ∞ d21=D21
非球面係数
第3面
K=0
A4=3.9128E-06
A6=0.0000E+00
A8=0.0000E+00

第6面
K=0
A4=-8.7213E-06
A6=-2.5912E-07
A8=0.0000E+00

第11面
K=-0.7003
A4=3.9515E-05
A6=4.3601E-06
A8=1.9220E-07
0.0000E+00

第12面
K=0
A4=9.7498E-05
A6=4.9898E-06
A8=1.9933E-07

第16面
K=0
A4=1.6770E-05
A6=-2.7818E-07
A8=4.9273E-08
ズームデータ
WE ST TE
FL 6.69470 20.87811 65.60810
FNO 3.1522 3.9455 4.9321
D3 0.20000 10.15056 21.62290
D9 30.50397 9.17559 1.59000
D15 8.69705 7.70392 21.07950
D17 4.52380 11.53900 3.11258
D21 0.51826 0.51826 0.51826
〔硝材屈折率テーブル〕・・・ 本実施例にて使用した媒質の波長別屈折率一覧
レンズ 587.56 656.27 486.13 435.84 404.66
LPF 1.547710 1.545046 1.553762 1.558427 1.562261
L2 1.634937 1.626943 1.655801 1.672827 1.687670
L5 1.945950 1.931230 1.983830 2.018247 2.051056
L6,L9 1.693500 1.689551 1.702591 1.709739 1.715701
L4 1.773770 1.768840 1.785240 1.794357 1.802019
CG 1.516330 1.513855 1.521905 1.526213 1.529768
L1 1.603112 1.600079 1.610024 1.615408 1.619870
L7 1.496999 1.495136 1.501231 1.504506 1.507205
L3 1.882997 1.876560 1.898221 1.910495 1.920919
L8 1.846660 1.836488 1.872096 1.894186 1.914294
(実施例2)

r1 =31.4845 d1 =1.0000 Nd1 =1.80810 νd1 =22.76
r2 =10.1632(asp) d2 =2.8000
r3 = ∞ d3 =12.0000 Nd3 =1.80610 νd3 =40.92
r4 = ∞ d4 =0.3000
r5 =84.4811(asp) d5 =0.1000 Nd5 =1.64000 νd5 =15.50
r6 =15.4031 d6 =3.1000 Nd6 =1.76182 νd6 =26.52
r7 =-17.3590 d7 =D7
r8 =-15.6709(asp) d8 =0.6000 Nd8 =1.69350 νd8 =53.18
r9 =10.8735 d9 =1.3000 Nd9 =1.84666 νd9 =23.78
r10=29.1233 d10=D10
r11= STO d11=D11
r12=10.1700(asp) d12=4.0000 Nd12=1.74320 νd12=49.34
r13=-7.4264 d13=0.7000 Nd13=1.84666 νd13=23.78
r14=-15.1719 d14=D14
r15=12.3108 d15=1.0000 Nd15=1.84666 νd15=23.78
r16=5.8779 d16=D16
r17=9.4036(asp) d17=2.0000 Nd17=1.49700 νd17=81.54
r18=16.5976 d18=D18
r19= ∞ d19=1.5000 Nd19=1.54771 νd19=62.84
r20= ∞ d20=0.8000
r21= ∞ d21=0.7500 Nd21=1.51633 νd21=64.14
r22= ∞ d22=D22
非球面係数
第2面
K=-0.0604
A4=-3.6812E-06
A6=7.9535E-07
A8=0.0000E+00

第5面
K=0
A4=-2.6417E-05
A6=1.7996E-07
A8=0.0000E+00

第8面
K=-0.1869
A4=9.3334E-05
A6=-1.8872E-06
A8=0.0000E+00

第12面
K=0
A4=-2.9514E-04
A6=3.7553E-07
A8=0.0000E+00

第17面
K=-1.6546
A4=2.0112E-04
A6=8.0526E-06
A8=0.0000E+00
ズームデータ
WE ST TE
FL 6.00058 10.40037 17.99898
FNO 2.8002 3.2819 4.4528
D7 0.99892 7.74373 11.75972
D10 12.15986 5.41581 1.39913
D11 7.79186 5.70887 1.20065
D14 2.46065 1.75615 0.79828
D16 1.49886 3.89259 10.15090
D18 2.39997 2.79285 2.00141
D22 1.36085 1.36085 1.36085
〔硝材屈折率テーブル〕・・・ 本実施例にて使用した媒質の波長別屈折率一覧
レンズ 587.56 656.27 486.13 435.84 404.66
LPF 1.547710 1.545046 1.553762 1.558427 1.562261
L3 1.639996 1.629139 1.670424 1.694156 1.714551
L5 1.693500 1.689551 1.702591 1.709739 1.715701
CG 1.516330 1.513855 1.521905 1.526213 1.529768
L10 1.496999 1.495136 1.501231 1.504506 1.507205
L2 1.806098 1.800248 1.819945 1.831173 1.840781
L7 1.743198 1.738653 1.753716 1.762046 1.769040
L1 1.808095 1.798009 1.833513 1.855902 1.876580
L4 1.761821 1.753567 1.782296 1.799920 1.815840
L6,L8,L9 1.846660 1.836488 1.872096 1.894186 1.914294
(実施例3)

r1 =64.6460 d1 =0.9000 Nd1 =1.74320 νd1 =49.34
r2 =11.6382(asp) d2 =2.7000
r3 = ∞ d3 =12.5000 Nd3 =1.80610 νd3 =40.92
r4 = ∞ d4 =0.2000
r5 =45.8258 d5 =3.0000 Nd5 =1.80610 νd5 =40.92
r6 =-18.3866 d6 =0.7000 Nd6 =1.51823 νd6 =58.90
r7 =20.5058 d7 =D7
r8 =18.2851(asp) d8 =3.0000 Nd8 =1.83481 νd8 =42.71
r9 =-24.7467 d9 =0.3500 Nd9 =1.70000 νd9 =15.00
r10=-660.3106(asp) d10=D10
r11= STO d11=D11
r12=-11.3162 d12=0.7000 Nd12=1.51633 νd12=64.14
r13=8.6173 d13=1.6000 Nd13=1.81600 νd13=46.62
r14=28.1275 d14=D14
r15=12.5831(asp) d15=4.0000 Nd15=1.74320 νd15=49.34
r16=-7.4225 d16=0.7000 Nd16=1.92286 νd16=18.90
r17=-14.3393 d17=D17
r18= ∞ d18=1.4400 Nd18=1.54771 νd18=62.84
r19= ∞ d19=0.8000
r20= ∞ d20=0.6000 Nd20=1.51633 νd20=64.14
r21= ∞ d21=D21
非球面係数
第2面
K=-0.3460
A4=1.4673E-05
A6=-2.3747E-07
A8=0.0000E+00

第8面
K=-0.1183
A4=-3.3476E-06
A6=-6.2543E-08
A8=0.0000E+00

第10面
K=3.9046
A4=-1.4304E-06
A6=-3.6174E-08
A8=0.0000E+00

第15面
K=2.2157
A4=-3.4768E-04
A6=-3.5610E-06
A8=0.0000E+00
ズームデータ
WE ST TE
FL 6.00176 10.39525 17.99805
FNO 2.8000 3.1634 3.7199
D7 15.12419 7.62250 0.79959
D10 1.60020 9.09896 15.92482
D11 1.39885 4.85520 8.82159
D14 5.94258 4.45780 2.99787
D17 5.68529 3.71414 1.20720
D21 1.36041 1.36041 1.36041
〔硝材屈折率テーブル〕・・・ 本実施例にて使用した媒質の波長別屈折率一覧
レンズ 587.56 656.27 486.13 435.83 404.66
LPF 1.547710 1.545046 1.553762 1.558428 1.562261
L6 1.700000 1.687680 1.734340 1.762800 1.788370
L7,CG 1.516330 1.513855 1.521905 1.526214 1.529768
L2,L3 1.806098 1.800248 1.819945 1.831174 1.840781
L5 1.834807 1.828975 1.848520 1.859548 1.868911
L8 1.816000 1.810749 1.828252 1.837997 1.846185
L1,L9 1.743198 1.738653 1.753716 1.762047 1.769040
L10 1.922860 1.909158 1.957996 1.989717 2.019763
L4 1.518229 1.515556 1.524354 1.529155 1.533151
(実施例4)

r1 =-15.6950(asp) d1 =0.8000 Nd1 =1.49700 νd1 =81.54
r2 =9.8169 d2 =0.7113 Nd2 =1.63494 νd2 =23.22
r3 =14.7082(asp) d3 =D3
r4 =13.9531(asp) d4 =1.6791 Nd4 =1.83481 νd4 =42.71
r5 =-21.6540(asp) d5 =0.0791
r6 =5.8150 d6 =1.8253 Nd6 =1.74320 νd6 =49.34
r7 =30.0000 d7 =0.1000 Nd7 =1.63494 νd7 =22.50
r8 =3.8559(asp) d8 =1.3640
r9 = STO d9 =D9
r10=-10.4243(asp) d10=0.5000 Nd10=1.68893 νd10=31.08
r11=27.6160 d11=D11
r12=10.6379 d12=1.8000 Nd12=1.88300 νd12=40.76
r13=-13.0800(asp) d13=D13
r14= ∞ d14=0.5000 Nd14=1.54771 νd14=62.84
r15= ∞ d15=0.5000
r16= ∞ d16=0.5000 Nd16=1.51633 νd16=64.14
r17= ∞ d17=D17
非球面係数
第1面
K=-1.8063
A4=0.0000E+00
A6=1.6241E-06
A8=-9.3838E-09

第3面
K=-11.9837
A4=3.6296E-04
A6=-4.4708E-06
A8=7.8862E-08

第4面
K=-10.2327
A4=8.0777E-05
A6=0.0000E+00
A8=0.0000E+00

第5面
K=-8.4655
A4=-1.1069E-05
A6=0.0000E+00
A8=0.0000E+00

第8面
K=0
A4=-1.1086E-03
A6=-1.7028E-05
A8=-3.2586E-06

第10面
K=0
A4=3.9975E-04
A6=4.8633E-05
A8=-1.3360E-06

第13面
K=1.7257
A4=8.3115E-04
A6=1.2905E-05
A8=-6.9225E-07
A10=1.1336E-08
ズームデータ
WE ST TE
FL 6.42000 11.01029 18.48941
FNO 1.8571 2.4055 3.4377
D3 13.59558 5.22134 1.19121
D9 2.54664 6.32333 13.40205
D11 1.82934 0.76745 0.40000
D13 3.66958 4.10161 3.98651
D17 0.49991 0.49991 0.49991
〔硝材屈折率テーブル〕・・・ 本実施例にて使用した媒質の波長別屈折率一覧
レンズ 587.56 656.27 486.13 435.84 404.66
LPF 1.547710 1.545046 1.553762 1.558427 1.562261
L5 1.634937 1.627097 1.655313 1.671678 1.685786
L6 1.688931 1.682490 1.704658 1.717925 1.729700
L2 1.634940 1.627290 1.654640 1.672908 1.689873
CG 1.516330 1.513855 1.521905 1.526213 1.529768
L1 1.496999 1.495136 1.501231 1.504506 1.507205
L3 1.834807 1.828975 1.848520 1.859547 1.868911
L7 1.882997 1.876560 1.898221 1.910495 1.920919
L4 1.743198 1.738653 1.753716 1.762046 1.769040
(実施例5)

r1 =51.0315 d1 =4.5000 Nd1 =1.61800 νd1 =63.33
r2 =-99.2031 d2 =0.1000 Nd2 =1.63500 νd2 =23.00
r3 =-387.3111(asp) d3 =D3
r4 =1137.7237 d4 =0.8000 Nd4 =1.69350 νd4 =53.21
r5 =11.2086(asp) d5 =3.1000
r6 = ∞ d6 =13.6000 Nd6 =1.77250 νd6 =49.60
r7 = ∞ d7 =0.3000
r8 =312.7524 d8 =0.7000 Nd8 =1.69350 νd8 =53.21
r9 =16.7987 d9 =1.2000
r10=16.0035 d10=1.8000 Nd10=1.92286 νd10=18.90
r11=25.4068 d11=D11
r12= STO d12=0.5000
r13=12.9113(asp) d13=2.7000 Nd13=1.83481 νd13=42.71
r14=141.7229 d14=0.1500
r15=7.9756 d15=2.7000 Nd15=1.77250 νd15=49.60
r16=20.7888 d16=0.5000 Nd16=1.80810 νd16=22.76
r17=5.4091 d17=D17
r18=14.7898 d18=2.0000 Nd18=1.69680 νd18=55.53
r19=33.1823 d19=D19
r20=12.9360 d20=2.0000 Nd20=1.69350 νd20=53.21
r21=22.3548(asp) d21=1.4000
r22= ∞ d22=1.2000 Nd22=1.51633 νd22=64.14
r23= ∞ d23=D23
非球面係数
第3面
K=-0.6551
A4=4.3224E-06
A6=-1.8967E-08
A8=0.0000E+00

第5面
K=0
A4=-6.4899E-05
A6=7.7422E-07
A8=-7.2147E-09

第13面
K=0
A4=-4.0840E-05
A6=1.9383E-07
A8=-7.5635E-09

第21面
K=-0.2004
A4=-2.0589E-05
A6=1.0478E-05
A8=0.0000E+00
ズームデータ
WE ST TE
FL 6.19836 13.86589 31.00103
FNO 2.8000 3.8109 5.0373
D3 0.79975 13.29229 21.17198
D11 23.83412 12.80655 1.80071
D17 4.05041 13.83824 10.02888
D19 6.80518 8.05142 22.85995
D23 1.50043 1.50043 1.50043
〔硝材屈折率テーブル〕・・・ 本実施例にて使用した媒質の波長別屈折率一覧
レンズ 587.56 656.27 486.13 435.83 404.66
L2 1.634997 1.627304 1.654909 1.668712 1.679560
CG 1.516330 1.513855 1.521905 1.526214 1.529768
L7 1.834807 1.828975 1.848520 1.859548 1.868911
L4,L8 1.772499 1.767798 1.783374 1.791972 1.799174
L3,L5,L11 1.693501 1.689548 1.702582 1.709715 1.715662
L10 1.696797 1.692974 1.705522 1.712340 1.718005
L9 1.808095 1.798009 1.833513 1.855904 1.876580
L6 1.922860 1.909158 1.957996 1.989717 2.019763
L1 1.618000 1.615036 1.624794 1.630103 1.634506
次に、各実施例におけるパラメータの値を掲げる。
実施例1 実施例2 実施例3 実施例4 実施例5
fw 6.69470 6.00058 6.00176 6.42000 6.19836
y10 3.8 3.32 3.32 3.6 3.6
nd(LA) 1.63494 1.64000 1.70000 1.63494 1.63500
νd(LA) 22.00 15.50 15.00 22.50 23.00
θgF(LA) 0.5900 0.5748 0.6099 0.5800 0.5000
β(LA) 0.6258 0.6001 0.6344 0.6167 0.5375
θhg(LA) 0.5143 0.4940 0.5480 0.5000 0.3930
βhg(LA) 0.5638 0.5289 0.5818 0.5506 0.4448
nd(LB) 1.60311 1.76182 1.83481 1.74320 1.61800
νd(LB) 60.64 26.52 42.71 49.34 63.33
θgF(LB) 0.5423 0.6133 0.5645 0.5528 0.5441
β(LB) 0.6411 0.6565 0.6341 0.6332 0.6473
θhg(LB) 0.4487 0.5541 0.4790 0.4638 0.4505
y07 2.66 2.324 2.324 2.52 2.52
tanω07 0.41544 0.40883 0.39958 0.41587 0.41708
t1 0.1 0.1 0.35 0.1 0.1
次に、各実施例における条件式の値を掲げる。なお、()は条件を満足しないことを示している。
実施例1 実施例2 実施例3 実施例4 実施例5
(1)β(LA) 0.6258 0.6001 0.6344 0.6167 0.5375
(2)νd(LA) 22.00 15.50 15.00 22.50 23.00
(3)βhg(LA) 0.5638 0.5289 0.5818 0.5506 0.4448
(4)θgF(LA)-θgF(LB) 0.0477 -0.0385 0.0454 0.0272 -0.0441
(5)θhg(LA)-θhg(LB) 0.0656 -0.0601 0.069 0.0362 -0.0575
(6)nd(LA)- νd(LB) -38.64 -11.02 -27.71 -26.84 -40.33
(9)y07/(fw・tanω07) 0.956 0.947 0.969 0.944 (0.975)
(10)β(LB) (0.6411) 0.6565 (0.6341) (0.6332) 0.6473
(11)νd(LB) (60.64) 26.52 42.71 49.34 (63.33)
(12)β(LB) (0.6411) 0.6565 (0.6341) (0.6332) 0.6473
(13)νd(LB) 60.64 (26.52) (42.71) (49.34) 63.33
(14)β(LB) 0.6411 (0.6565) 0.6341 0.6332 (0.6473)
(15)νd(LB) 60.64 (26.52) (42.71) (49.34) 63.33
(16)nd(LA) 1.63494 1.64000 1.70000 1.63494 1.63500
(17)t1 0.1 0.1 0.35 0.1 0.1
(実施例6)
さて、以上のような本発明の結像光学系は、物体の像をCCDやCMOSなどの電子撮像素子で撮影する撮影装置、とりわけデジタルカメラやビデオカメラ、情報処理装置の例であるパソコン、電話、携帯端末、特に持ち運びに便利な携帯電話等に用いることができる。以下に、その実施形態を例示する。
図11〜図13に本発明による結像光学系をデジタルカメラの撮影光学系41に組み込んだ構成の概念図を示す。図11はデジタルカメラ40の外観を示す前方斜視図、図12は同後方斜視図、図13はデジタルカメラ40の光学構成を示す断面図である。
デジタルカメラ40は、この例の場合、撮影用光路42を有する撮影光学系41、ファインダー用光路44を有するファインダー光学系43、シャッター45、フラッシュ46、液晶表示モニター47等を含む。そして、撮影者が、カメラ40の上部に配置されたシャッター45を押圧すると、それに連動して撮影光学系41、例えば実施例1のズームレンズ48を通して撮影が行われる。
撮影光学系41によって形成された物体像は、CCD49の撮像面上に形成される。このCCD49で受光された物体像は、画像処理手段51を介し、電子画像としてカメラ背面に設けられた液晶表示モニター47に表示される。また、この画像処理手段51にはメモリ等が配置され、撮影された電子画像を記録することもできる。なお、このメモリは画像処理手段51と別体に設けてもよいし、フレキシブルディスクやメモリーカード、MO等により電子的に記録書込を行うように構成してもよい。
さらに、ファインダー用光路44上には、ファインダー用対物光学系53が配置されている。このファインダー用対物光学系53は、カバーレンズ54、第1プリズム10、開口絞り2、第2プリズム20、フォーカス用レンズ66からなる。このファインダー用対物光学系53によって、結像面67上に物体像が形成される。この物体像は、像正立部材であるポロプリズム55の視野枠57上に形成される。このポロプリズム55の後方には、正立正像にされた像を観察者眼球Eに導く接眼光学系59が配置されている。
このように構成されたデジタルカメラ40によれば、撮影光学系41の構成枚数を少なくした小型化・薄型化のズームレンズを有する電子撮像装置が実現できる。なお、本発明は、上述した沈胴式のデジタルカメラに限られず、屈曲光学系を採用する折り曲げ式のデジタルカメラにも適用できる。
次に、本発明の結像光学系が対物光学系として内蔵された情報処理装置の一例であるパソコンを図14〜図16に示す。図14はパソコン300のカバーを開いた状態の前方斜視図、図15はパソコン300の撮影光学系303の断面図、図16は図14の側面図である。図14〜図16に示されるように、パソコン300は、キーボード301と、情報処理手段や記録手段と、モニター302と、撮影光学系303とを有している。
ここで、キーボード301は、外部から操作者が情報を入力するためのものである。情報処理手段や記録手段は、図示を省略している。モニター302は、情報を操作者に表示するためのものである。撮影光学系303は、操作者自身や周辺の像を撮影するためのものである。モニター302は、液晶表示素子やCRTディスプレイ等であってよい。液晶表示素子としては、図示しないバックライトにより背面から照明する透過型液晶表示素子や、前面からの光を反射して表示する反射型液晶表示素子がある。また、図中、撮影光学系303は、モニター302の右上に内蔵されているが、その場所に限らず、モニター302の周囲や、キーボード301の周囲のどこであってもよい。
この撮影光学系303は、撮影光路304上に、例えば実施例1のズームレンズからなる対物光学系100と、像を受光する電子撮像素子チップ162とを有している。これらはパソコン300に内蔵されている。
鏡枠の先端には、対物光学系100を保護するためのカバーガラス102が配置されている。
電子撮像素子チップ162で受光された物体像は、端子166を介して、パソコン300の処理手段に入力される。そして、最終的に、物体像は電子画像としてモニター302に表示される、図14には、その一例として、操作者が撮影した画像305が示されている。また、この画像305は、処理手段を介し、遠隔地から通信相手のパソコンに表示されることも可能である。遠隔地への画像伝達は、インターネットや電話を利用する。
次に、本発明の結像光学系が撮影光学系として内蔵された情報処理装置の一例である電話、特に持ち運びに便利な携帯電話を図17に示す。図17(a)は携帯電話400の正面図、図17(b)は側面図、図17(c)は撮影光学系405の断面図である。図17(a)〜(c)に示されるように、携帯電話400は、マイク部401と、スピーカ部402と、入力ダイアル403と、モニター404と、撮影光学系405と、アンテナ406と、処理手段とを有している。
ここで、マイク部401は、操作者の声を情報として入力するためのものである。スピーカ部402は、通話相手の声を出力するためのものである。入力ダイアル403は、操作者が情報を入力するためのものである。モニター404は、操作者自身や通話相手等の撮影像や、電話番号等の情報を表示するためのものである。アンテナ406は、通信電波の送信と受信を行うためのものである。処理手段(不図示)は、画像情報や通信情報、入力信号等の処理を行ためのものである。
ここで、モニター404は液晶表示素子である。また、図中、各構成の配置位置、特にこれらに限られない。この撮影光学系405は、撮影光路407上に配された対物光学系100と、物体像を受光する電子撮像素子チップ162とを有している。対物光学系100としては、例えば実施例1のズームレンズが用いられる。これらは、携帯電話400に内蔵されている。
鏡枠の先端には、対物光学系100を保護するためのカバーガラス102が配置されている。
電子撮影素子チップ162で受光された物体像は、端子166を介して、図示していない画像処理手段に入力される。そして、最終的に物体像は、電子画像としてモニター404に、又は、通信相手のモニターに、又は、両方に表示される。また、処理手段には信号処理機能が含まれている。通信相手に画像を送信する場合、この機能により、電子撮像素子チップ162で受光された物体像の情報を、送信可能な信号へと変換する。
なお、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変形例をとることができる。
本発明の実施例1にかかるズームレンズの(a)は広角端、(b)は中間、(c)は望遠端における無限遠物点合焦時の光学構成を示す光軸に沿う断面図である。 実施例1にかかるズームレンズの無限遠物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図であり、(a)は広角端、(b)は中間、(c)は望遠端での状態を示している。 本発明の実施例2にかかるズームレンズの(a)は広角端、(b)は中間、(c)は望遠端における無限遠物点合焦時の光学構成を示す光軸に沿う断面図である。 実施例2にかかるズームレンズの無限遠物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図であり、(a)は広角端、(b)は中間、(c)は望遠端での状態を示している。 本発明の実施例3にかかるズームレンズの(a)は広角端、(b)は中間、(c)は望遠端における無限遠物点合焦時の光学構成を示す光軸に沿う断面図である。 実施例3にかかるズームレンズの無限遠物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図であり、(a)は広角端、(b)は中間、(c)は望遠端での状態を示している。 本発明の実施例4にかかるズームレンズの(a)は広角端、(b)は中間、(c)は望遠端における無限遠物点合焦時の光学構成を示す光軸に沿う断面図である。 実施例4にかかるズームレンズの無限遠物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図であり、(a)は広角端、(b)は中間、(c)は望遠端での状態を示している。 本発明の実施例5にかかるズームレンズの(a)は広角端、(b)は中間、(c)は望遠端における無限遠物点合焦時の光学構成を示す光軸に沿う断面図である。 実施例5にかかるズームレンズの無限遠物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図であり、(a)は広角端、(b)は中間、(c)は望遠端での状態を示している。 本発明によるズーム光学系を組み込んだデジタルカメラ40の外観を示す前方斜視図である。 デジタルカメラ40の後方斜視図である。 デジタルカメラ40の光学構成を示す断面図である。 本発明のズーム光学系が対物光学系として内蔵された情報処理装置の一例であるパソコン300のカバーを開いた状態の前方斜視図である。 パソコン300の撮影光学系303の断面図である。 パソコン300の側面図である。 本発明のズーム光学系が撮影光学系として内蔵された情報処理装置の一例である携帯電話を示す図であり、(a)は携帯電話400の正面図、(b)は側面図、(c)は撮影光学系405の断面図である。
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
G5 第5レンズ群
L1〜L12 各レンズ
LPF ローパスフィルタ
CG カバーガラス
I 撮像面
E 観察者の眼球
40 デジタルカメラ
41 撮影光学系
42 撮影用光路
43 ファインダー光学系
44 ファインダー用光路
45 シャッター
46 フラッシュ
47 液晶表示モニター
48 ズームレンズ
49 CCD
50 撮像面
51 処理手段
53 ファインダー用対物光学系
55 ポロプリズム
57 視野枠
59 接眼光学系
66 フォーカス用レンズ
67 結像面
100 対物光学系
102 カバーガラス
162 電子撮像素子チップ
166 端子
300 パソコン
301 キーボード
302 モニター
303 撮影光学系
304 撮影光路
305 画像
400 携帯電話
401 マイク部
402 スピーカ部
403 入力ダイアル
404 モニター
405 撮影光学系
406 アンテナ
407 撮影光路

Claims (8)

  1. 正のレンズ群と、負のレンズ群と、絞りとを有する結像光学系において、
    前記絞りより物体側に前記正のレンズ群が配置され、
    前記正のレンズ群が複数のレンズを接合してなる接合レンズを有し、
    横軸をνd、及び縦軸をθgFとする直交座標系において、
    θgF=α×νd+β(但し、α=−0.00163)
    で表される直線を設定したときに、以下の条件式(1)の範囲の下限値であるときの直線、及び上限値であるときの直線で定まる領域と、以下の条件式(2)で定まる領域との両方の領域に、前記接合レンズを構成する少なくとも一つのレンズLAのθgF及びνdが含まれることを特徴とする結像光学系。
    0.2500<β<0.6450 …(1)
    3<νd<50 …(2)
    ここで、θgFは部分分散比(ng−nF)/(nF−nC)、νdはアッベ数(nd−1)/(nF−nC)、nd、nC、nF、ngは各々d線、C線、F線、g線の屈折率である。
  2. 前記直交座標とは別の、横軸をνd、及び縦軸をθhgとする直交座標系において、
    θhg=αhg×νd+βhg(但し、αhg=−0.00225)
    で表される直線を設定したときに、以下の条件式(3)の範囲の下限値であるときの直線、及び上限値であるときの直線で定まる領域と、以下の条件式(2)で定まる領域との両方の領域に、前記接合レンズを構成する少なくとも一つの前記レンズLAのθhg及びνdが含まれることを特徴とする請求項1に記載の結像光学系。
    0.2000<βhg<0.6000 …(3)
    3<νd<50 …(2)
    ここで、θhgは部分分散比(nh−ng)/(nF−nC)、nhはh線の屈折率である。
  3. 近軸焦点距離が負の値のレンズを負レンズとしたとき、前記レンズLAが負レンズであることを特徴とする請求項1または2に記載の結像光学系。
  4. 近軸焦点距離が正の値のレンズを正レンズとしたとき、前記レンズLAが接合される相手のレンズLBは正レンズであり、以下の条件を満足することを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の結像光学系。
    −0.20≦θgF(LA)−θgF(LB)≦0.10 …(4)
    ここで、θgF(LA)は前記レンズLAの部分分散比(ng−nF)/(nF−nC)、θgF(LB)は前記接合される相手のレンズLBの部分分散比(ng−nF)/(nF−nC)である。
  5. 近軸焦点距離が正の値のレンズを正レンズとしたとき、前記レンズLAが接合される相手のレンズLBは正レンズであり、以下の条件を満足することを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の結像光学系。
    −0.25≦θhg(LA)−θhg(LB)≦0.15 …(5)
    ここで、θhg(LA)は前記レンズLAの部分分散比(nh−ng)/(nF−nC)、θhg(LB)は前記接合される相手のレンズLBの部分分散比(nh−ng)/(nF−nC)である。
  6. 近軸焦点距離が正の値のレンズを正レンズとしたとき、前記レンズLAが接合される相手のレンズLBは正レンズであり、以下の条件を満足することを特徴とする請求項4または5に記載の結像光学系。
    νd(LA)−νd(LB)≦−10 …(6)
    ここで、νd(LA)は前記レンズLAのアッベ数(nd−1)/(nF−nC)、νd(LB)は前記接合される相手のレンズLBのアッベ数(nd−1)/(nF−nC)である。
  7. 前記結像光学系はズームレンズであり、変倍時には前記各レンズ群同士の光軸上における相対的間隔が変化することを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載の結像光学系。
  8. 請求項1〜7のいずれか一項に記載の結像光学系と、電子撮像素子と、前記結像光学系を通じて結像した像を前記電子撮像素子で撮像することによって得られた画像データを加工して像の形状を変化させた画像データとして出力する画像処理手段とを有し、前記結像光学系がズームレンズであり、該ズームレンズが、無限遠物点合焦時に次の条件式を満足することを特徴とする電子撮像装置。
    0.7<y07/(fw・tanω07w)<0.97 …(9)
    ここで、y07は前記電子撮像素子の有効撮像面内(撮像可能な面内)で中心から最も遠い点までの距離(最大像高)をy10としたときy07=0.7・y10として表され、ω07wは広角端における前記撮像面上の中心からy07の位置に結ぶ像点に対応する物点方向の光軸に対する角度、fwは前記ズームレンズの広角端における全系の焦点距離である。
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