JP2009128620A - ズームレンズおよびカメラ装置および携帯情報端末装置 - Google Patents
ズームレンズおよびカメラ装置および携帯情報端末装置 Download PDFInfo
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Abstract
【課題】短焦点端における半画角：３８°以上の広画角、変倍比：５倍以上を実現でき、なおかつ十分に小型であるズームレンズを実現する。
【解決手段】物体側から像側へ向かって順に、正の第１群Ｉ、負の第２群ＩＩ、正の第３群ＩＩＩ、負の第４群ＩＶを有し、第２、第３群間に絞りを有し、短焦点端から長焦点端への変倍に際して、第１群Ｉと第２群ＩＩの間隔が増大し、第２群ＩＩと第３群ＩＩＩの間隔が減少し、第３群ＩＩＩと第４群ＩＶの間隔が増大するズームレンズであって、第１群Ｉが、物体側から像側へ向かって順に、負レンズ、負レンズ、反射光学素子Ｐ、少なくとも１枚の正レンズを有し、反射光学素子Ｐにより第１群Ｉ内において結像光束の光路を屈曲させる。
【選択図】図１
【解決手段】物体側から像側へ向かって順に、正の第１群Ｉ、負の第２群ＩＩ、正の第３群ＩＩＩ、負の第４群ＩＶを有し、第２、第３群間に絞りを有し、短焦点端から長焦点端への変倍に際して、第１群Ｉと第２群ＩＩの間隔が増大し、第２群ＩＩと第３群ＩＩＩの間隔が減少し、第３群ＩＩＩと第４群ＩＶの間隔が増大するズームレンズであって、第１群Ｉが、物体側から像側へ向かって順に、負レンズ、負レンズ、反射光学素子Ｐ、少なくとも１枚の正レンズを有し、反射光学素子Ｐにより第１群Ｉ内において結像光束の光路を屈曲させる。
【選択図】図１
Description
この発明は、ズームレンズおよびカメラ装置および携帯情報端末装置に関する。
この発明のズームレンズは、デジタルカメラや携帯情報端末装置、あるいはビデオカメラ、さらには銀塩カメラに用いるズーム撮影レンズとして実施することができる。
この発明のズームレンズは、デジタルカメラや携帯情報端末装置、あるいはビデオカメラ、さらには銀塩カメラに用いるズーム撮影レンズとして実施することができる。
デジタルカメラに対する高画質化・小型化・広角化・高倍率等の要請がますます強くなり、撮影レンズとしては変倍比：５倍以上で、短焦点端における半画角：３８度以上の広画角、１０００万画素を超えるような撮像素子に対応できる高画質化、さらなる小型化、大口径化が求められてきている。
デジタルカメラのコンパクト化の１態様として、「レンズ系内に反射光光学素子を配置して結像光路を屈曲させる」ことによりカメラケースの薄型化を測るとともに、第１群を固定群とすることにより、ズーム動作によりカメラの外形形状が変化しないようにすることも提案されている。
物体側から像側へ向かって順に、正の焦点距離を持つ第１群、負の焦点距離を持つ第２群、正の焦点距離を持つ第３群、負の焦点距離を持つ第４群を有し、第１群内に結像光路を屈曲させる反射光学素子を有するズームレンズは、従来から特許文献１〜４等に記載されたものが知られている。
特許文献１の第２実施例にはズーム比：７倍程度の「高変倍ズームズームレンズ」が記載されているが、短焦点端における半画角は３８°以上の広角化を実現できていない。
特許文献２の第３実施例にはズーム比：３５倍程度で、短焦点端の半画角：３８°以上の「広角・高変倍ズームレンズ」が記載されているが、コンパクト性の面で十分とは言いがたく、また歪曲収差が非常に大きく性能面でも十分とはいい難い。
特許文献３の第３実施例にはズーム比：７倍で、短焦点端における半画角：３８°以上の「広角・高変倍ズームレンズ」が記載されているが、反射光学素子による結像光路の屈曲が「撮像素子の短辺方向」となっているためカメラレイアウトが容易でない。
特許文献４の実施例は、短焦点端における半画角：３８度以上、変倍比：５倍以上を実現できていない。
特許文献２の第３実施例にはズーム比：３５倍程度で、短焦点端の半画角：３８°以上の「広角・高変倍ズームレンズ」が記載されているが、コンパクト性の面で十分とは言いがたく、また歪曲収差が非常に大きく性能面でも十分とはいい難い。
特許文献３の第３実施例にはズーム比：７倍で、短焦点端における半画角：３８°以上の「広角・高変倍ズームレンズ」が記載されているが、反射光学素子による結像光路の屈曲が「撮像素子の短辺方向」となっているためカメラレイアウトが容易でない。
特許文献４の実施例は、短焦点端における半画角：３８度以上、変倍比：５倍以上を実現できていない。
この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、短焦点端における半画角：３８°以上の広画角でありながら変倍比：５倍以上を実現でき、なおかつ十分に小型であるズームレンズの実現、さらには、このズームレンズを用いるカメラ装置および携帯情報端末装置の実現を課題としている。
この発明のズームレンズは、レンズ構成を図１に例示するように、物体側（図の左方）から像側へ向かって順に、正の焦点距離を持つ第１群Ｉ、負の焦点距離を持つ第２群ＩＩ、正の焦点距離を持つ第３群ＩＩＩ、負の焦点距離を持つ第４群ＩＶを有し、第２、第３群間に「絞り」を有する。
図１の最上段は「短焦点端における群配置」を示し、中段は「中間焦点距離における群配置」、最下段は「長焦点端（望遠端）における群配置」を示す。矢印は、短焦点端から長焦点端への変倍に際しての各群の変位を示す。
図１の最上段は「短焦点端における群配置」を示し、中段は「中間焦点距離における群配置」、最下段は「長焦点端（望遠端）における群配置」を示す。矢印は、短焦点端から長焦点端への変倍に際しての各群の変位を示す。
短焦点端から長焦点端への変倍に際して、第１群Ｉと第２群ＩＩの間隔が増大し、第２群ＩＩと第３群ＩＩＩの間隔が減少し、第３群ＩＩＩと第４群ＩＶの間隔が増大する。
第１群Ｉは、物体側から像側へ向かって順に、負レンズ、負レンズ、反射光学素子、少なくとも１枚の正レンズを有し、反射光学素子により第１群Ｉ内において結像光束の光路を屈曲させる（請求項１）。
なお、フォーカシングは第４群ＩＶの変位により行うことが好ましい。
なお、フォーカシングは第４群ＩＶの変位により行うことが好ましい。
請求項２記載のズームレンズは、請求項１記載のズームレンズにおいて、変倍比が５倍以上で、短焦点端における半画角が３８度以上であり、第４群の像側に「正の屈折力を持つ第５群Ｖ」を有することを特徴とする。
請求項１または２記載のズームレンズは、第１群における最も物体側の負レンズが、凸面を物体側に向けた負メニスカスレンズであることが好ましい」（請求項３）。
請求項１または２記載のズームレンズは、第１群における最も物体側の負レンズが、凸面を物体側に向けた負メニスカスレンズであることが好ましい」（請求項３）。
請求項３記載のズームレンズは、第１群における最も物体側の負レンズである「負メニスカスレンズ」の、物体側面の曲率半径：ｒ１１、像側面の曲率半径：ｒ１２が、条件：
（１） ０．２＜ｒ１２／ｒ１１＜０．８
を満足することが好ましい（請求項４）。
請求項１〜４の任意の１に記載のズームレンズは、第１群が「反射光学素子の像側に２枚の正レンズを有する」ことが好ましい（請求項５）。
（１） ０．２＜ｒ１２／ｒ１１＜０．８
を満足することが好ましい（請求項４）。
請求項１〜４の任意の１に記載のズームレンズは、第１群が「反射光学素子の像側に２枚の正レンズを有する」ことが好ましい（請求項５）。
請求項１〜５の任意の１に記載のズームレンズは、第１群の「反射光学素子の物体側に配された２枚の負レンズ」の合成焦点距離：ｆＩ１２、短焦点端における全系の焦点距離：ｆｗが、条件：
（２） ２．０＜｜ｆＩ１２｜／ｆｗ＜６．０
を満足することが好ましい（請求項６）。
請求項１〜６の任意の１に記載のズームレンズは、第１群の反射光学素子の物体側における２枚の負レンズのうち、物体側のものの焦点距離：ｆＩ１、像側のものの焦点距離：ｆＩ２が、条件：
（３） ０．０５＜ｆＩ１／ｆＩ２＜０．８
を満足することが好ましい（請求項７）。
請求項１〜７の任意の１に記載のズームレンズは、第１群の「反射光学素子の物体側における２枚の負レンズ」のうち、像側のものが「物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズ」であることが好ましい（請求項８）
請求項１〜８の任意の１に記載のズームレンズが、第４群の像側に「正の屈折力を持つ第５群Ｖ」をもつ場合、この第５群を「変倍に際して固定」することが好ましい（請求項９）。第５群を変倍の際に固定することで群移動の駆動機構が簡単な構成となるからである。
（２） ２．０＜｜ｆＩ１２｜／ｆｗ＜６．０
を満足することが好ましい（請求項６）。
請求項１〜６の任意の１に記載のズームレンズは、第１群の反射光学素子の物体側における２枚の負レンズのうち、物体側のものの焦点距離：ｆＩ１、像側のものの焦点距離：ｆＩ２が、条件：
（３） ０．０５＜ｆＩ１／ｆＩ２＜０．８
を満足することが好ましい（請求項７）。
請求項１〜７の任意の１に記載のズームレンズは、第１群の「反射光学素子の物体側における２枚の負レンズ」のうち、像側のものが「物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズ」であることが好ましい（請求項８）
請求項１〜８の任意の１に記載のズームレンズが、第４群の像側に「正の屈折力を持つ第５群Ｖ」をもつ場合、この第５群を「変倍に際して固定」することが好ましい（請求項９）。第５群を変倍の際に固定することで群移動の駆動機構が簡単な構成となるからである。
この発明のカメラ装置は、上記請求項１〜８の任意の１に記載のズームレンズを撮影用ズームレンズとして有するものである（請求項９）。この請求項９記載のカメラ装置は「撮影画像をデジタル情報とする機能」を有するものであることができ（請求項１０）、この請求項１０記載のカメラ装置を撮影部として用いることにより「携帯情報端末装置（請求項１１）」を実現できる。
この発明のズームレンズのように、物体側から像側に向かって、正・負・正・負あるいは正・負・正・負・正の屈折力配分で、第２、第３群間に絞りが配置されるものである場合、広角化を行うと「絞りより物体側の群」が大型化するので、第１群中に反射光学素子を有する場合は「反射光学素子が大型化」し易い。
また、変倍比を高めるためには長い結像光路が必要となるが、カメラデザイン等の観点から「撮像素子の長辺方向」において折り曲げることが好ましく、この点も反射光学素子の大型化に繋がる。変倍比を高めると「反射光学素子と絞りとの距離」が長くなるため、このことも反射光学素子の大型化を齎しやすい。
このように、上記の如き構成のズームレンズで広角化・高変倍を図ろうとすると、反射光学素子の大型化の問題がある。
このように、上記の如き構成のズームレンズで広角化・高変倍を図ろうとすると、反射光学素子の大型化の問題がある。
従来は、第１群に含まれる反射光学素子の大型化を抑制するために「反射光学素子より物体側に１枚の負レンズを配置」している。
広角・高変倍を性能良好に実現するには「反射光学素子の物体側に配置される負レンズ」により「短焦点端において高い位置を通る軸外光線と、長焦点端において高い位置を通る軸上マージナル光線とをバランス良く収差補正」しなければならない。
広角・高変倍を性能良好に実現するには「反射光学素子の物体側に配置される負レンズ」により「短焦点端において高い位置を通る軸外光線と、長焦点端において高い位置を通る軸上マージナル光線とをバランス良く収差補正」しなければならない。
また、小型化を実現するためには、反射光学素子の物体側に配置される負レンズは強いパワーを持つ必要がある。
反射光学素子の物体側に負レンズを１枚配置する構成では、強い負のパワーと「短焦点端において高い位置を通る軸外光線と、長焦点端において高い位置を通る軸上マージナル光線とをバランス良く収差補正する。」ことを両立させることが、変倍比・半画角の増大とともに極めて困難になる。
請求項１記載の発明では、反射光学素子の物体側に２枚の負レンズを配置し、「反射光学素子の物体側に必要とされる強い負のパワー」を２枚の負レンズに割り振ることにより、反射光学素子の大型化を有効に抑制して小型化・広角化・高変倍を実現する。このように「反射光学素子の物体側を２枚の負レンズで構成する」ことは、製造誤差に対しても有利である。
このようにして、５倍以上の変倍比、短焦点端における半画角が３８度以上を実現できる。なお、後述する実施例では、第４群の像側に「正の屈折力を持つ第５群」を有するが、この第５群を用いることにより、射出瞳位置を像面から遠ざけることができる。
また，第１〜第４群で補正しきれない収差、特に像面の曲がりを良好に補正することができる。
ズームレンズの光学性能をより高めるには、反射光学素子の物体側における２枚の負レンズのうち「物体側の負レンズ」は、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズとするのが良い。この負レンズの物体側が凹面であると、短焦点端において「軸外光線が該負レンズの物体側面に対する入射角」が非常に大きくなり、短焦点端における軸外収差の補正が困難になる。
また，第１〜第４群で補正しきれない収差、特に像面の曲がりを良好に補正することができる。
ズームレンズの光学性能をより高めるには、反射光学素子の物体側における２枚の負レンズのうち「物体側の負レンズ」は、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズとするのが良い。この負レンズの物体側が凹面であると、短焦点端において「軸外光線が該負レンズの物体側面に対する入射角」が非常に大きくなり、短焦点端における軸外収差の補正が困難になる。
条件（１）のパラメータが下限値を超えると、短焦点端における軸外光線が「最も物体側にある負レンズ（上記「負メニスカスレンズ」）」の物体側面の凸の曲率が大きくなるため、この物体側面への入射角が非常に大きくなり、短焦点端における軸外収差の補正が困難になる。条件（１）の上限を超えると、該負レンズの「負のパワー」が弱くなり、反射光学素子の物体側に配置される２枚の負レンズの大型化につながる。また、反射光学素子の物体側における２枚の負レンズのうちで「反射光学素子側に配される負レンズ」のパワーを非常に強くすることが必要となり「短焦点端において高い位置を通る軸外光線と、長焦点端において高い位置を通る軸上マージナル光線」をバランス良く収差補正することが困難になる。
第１群は群として「正の焦点距離」を有するものであり、反射光学素子の像側に配される正レンズにより、この正の焦点距離を実現している。第１群の「反射光学素子の像側に配される正レンズ」を１枚で構成するとこの１枚の正レンズが「非常に強い正のパワー」を持つ必要があり、短焦点端における高い位置を通る軸外光線と、長焦点端において高い位置を通る軸上マージナル光線をバランス良く収差補正することが困難になるので、反射光学素子の像側の正レンズは、請求項５のように２枚あるいはそれ以上の枚数で構成するのが良い。
条件（２）のパラメータが下限を超えると、反射光学素子の物体側に配置される２枚の負レンズのうち「物体側のもの」の負のパワーが強くなりすぎ、短焦点端における高い位置を通る軸外光線と、長焦点端におけるの高い位置を通る軸上マージナル光線をバランス良く収差補正することが困難になる。
また、反射光学素子を小型化するためには「反射光学素子のすぐ物体側に配置される負レンズの反射光学素子からの距離」を大きくとる必要があるが、条件（２）の上限を超えると、反射光学素子の「すぐ物体側」に配置される負レンズが大型化し、さらに短焦点端における軸外光線が高くなって収差補正が困難になる。
条件（３）のパラメータが下限を超えると、反射光学素子の物体側における２枚の負レンズのうち、反射光学素子側の負レンズのパワーが弱くなりすぎ、最も物体側の負レンズと分担して収差補正することが困難になり、短焦点端において高い位置を通る軸外光線と、長焦点端において高い位置を通る軸上マージナル光線をバランス良く収差補正することが困難になる。
また、条件（３）の上限を超えると、短焦点端において「最も物体側にある負レンズを通る軸外光線」が高くなり、軸外収差の補正が困難になるとともに、この負レンズが大型化する。
請求項８のように、反射光学素子の物体側における２枚の負レンズのうちで、反射光学素子側にある負レンズも「物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズ」にすることが高性能化に有効である。物体側面が凹面であると、短焦点端における軸外光線が「この負レンズの物体側面に対する入射角」が非常に大きくなり、短焦点端における軸外収差の補正が困難になる。
以上に説明したように、この発明によれば、新規なズームレンズを実現できる。
このズームレンズは後述する実施例に示すように、高性能で、半画角３８°以上の広画角でありながら十分に小型であり、５倍以上の変倍比を有するズームレンズとして実現できる。従って、このようなズームレンズを用いて、高画質で小型のカメラ装置・携帯情報端末装置を実現できる。
このズームレンズは後述する実施例に示すように、高性能で、半画角３８°以上の広画角でありながら十分に小型であり、５倍以上の変倍比を有するズームレンズとして実現できる。従って、このようなズームレンズを用いて、高画質で小型のカメラ装置・携帯情報端末装置を実現できる。
以下、実施の形態を説明する。
図１はズームレンズの実施の１形態を示す図である。この実施の形態は後述する実施例１に関するものである。
この実施の形態のズームレンズは、物体側（図の左方）から像側へ向かって順に、正の焦点距離を持つ第１群Ｉ、負の焦点距離を持つ第２群ＩＩ、正の焦点距離を持つ第３群ＩＩＩ、負の焦点距離を持つ第４群ＩＶを有し、第２、第３群間に「絞り」を有し、短焦点端（最上段図）から長焦点端（最下段図）への変倍に際して、第１群Ｉと第２群ＩＩの間隔が増大し、第２群ＩＩと第３群ＩＩＩの間隔が減少し、第３群ＩＩＩと第４群ＩＶの間隔が増大する。
図１はズームレンズの実施の１形態を示す図である。この実施の形態は後述する実施例１に関するものである。
この実施の形態のズームレンズは、物体側（図の左方）から像側へ向かって順に、正の焦点距離を持つ第１群Ｉ、負の焦点距離を持つ第２群ＩＩ、正の焦点距離を持つ第３群ＩＩＩ、負の焦点距離を持つ第４群ＩＶを有し、第２、第３群間に「絞り」を有し、短焦点端（最上段図）から長焦点端（最下段図）への変倍に際して、第１群Ｉと第２群ＩＩの間隔が増大し、第２群ＩＩと第３群ＩＩＩの間隔が減少し、第３群ＩＩＩと第４群ＩＶの間隔が増大する。
第１群Ｉは、物体側から像側へ向かって順に、負レンズ、負レンズ、反射光学素子、少なくとも１枚の正レンズを有し、反射光学素子により第１群内において結像光束の光路を屈曲させる。図１において、符号Ｐが「反射光学素子」としてのプリズムを示している。
また、第４群ＩＶの像側に「変倍に際して固定される、正の屈折力を持つ第５群Ｖ」を有する。第１群Ｉはまた、反射光学素子Ｐの像側に「２枚の正レンズ」を有し、第１群Ｉの最も物体側の負レンズは「凸面を物体側に向けた負メニスカスレンズ」であり、第１群Ｉの反射光学素子の物体側における２枚の負レンズのうち、像側のものは「物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズ」である。
図２はズームレンズの実施の１形態を示す図である。この実施の形態は、後述する実施例２に関するものである。
この実施の形態のズームレンズは、物体側（図の左方）から像側へ向かって順に、正の焦点距離を持つ第１群Ｉ、負の焦点距離を持つ第２群ＩＩ、正の焦点距離を持つ第３群ＩＩＩ、負の焦点距離を持つ第４群ＩＶを有し、第２、第３群間に「絞り」を有し、短焦点端（最上段図）から長焦点端（最下段図）への変倍に際して、第１群Ｉと第２群ＩＩの間隔が増大し、第２群ＩＩと第３群ＩＩＩの間隔が減少し、第３群ＩＩＩと第４群ＩＶの間隔が増大する。
この実施の形態のズームレンズは、物体側（図の左方）から像側へ向かって順に、正の焦点距離を持つ第１群Ｉ、負の焦点距離を持つ第２群ＩＩ、正の焦点距離を持つ第３群ＩＩＩ、負の焦点距離を持つ第４群ＩＶを有し、第２、第３群間に「絞り」を有し、短焦点端（最上段図）から長焦点端（最下段図）への変倍に際して、第１群Ｉと第２群ＩＩの間隔が増大し、第２群ＩＩと第３群ＩＩＩの間隔が減少し、第３群ＩＩＩと第４群ＩＶの間隔が増大する。
第１群Ｉは、物体側から像側へ向かって順に、負レンズ、負レンズ、反射光学素子、少なくとも１枚の正レンズを有し、反射光学素子により第１群内において結像光束の光路を屈曲させる。図２において、符号Ｐが「反射光学素子」としてのプリズムを示している。
また、第４群ＩＶの像側に「変倍に際して固定される、正の屈折力を持つ第５群Ｖ」を有する。第１群Ｉはまた、反射光学素子Ｐの像側に「２枚の正レンズ」を有し、第１群Ｉの最も物体側の負レンズは「凸面を物体側に向けた負メニスカスレンズ」であり、第１群Ｉの反射光学素子の物体側における２枚の負レンズのうち、像側のものは「物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズ」である。
図３はズームレンズの実施の１形態を示す図である。この実施の形態は、後述する実施例３に関するものである。
この実施の形態のズームレンズは、物体側（図の左方）から像側へ向かって順に、正の焦点距離を持つ第１群Ｉ、負の焦点距離を持つ第２群ＩＩ、正の焦点距離を持つ第３群ＩＩＩ、負の焦点距離を持つ第４群ＩＶを有し、第２、第３群間に「絞り」を有し、短焦点端（最上段図）から長焦点端（最下段図）への変倍に際して、第１群Ｉと第２群ＩＩの間隔が増大し、第２群ＩＩと第３群ＩＩＩの間隔が減少し、第３群ＩＩＩと第４群ＩＶの間隔が増大する。
この実施の形態のズームレンズは、物体側（図の左方）から像側へ向かって順に、正の焦点距離を持つ第１群Ｉ、負の焦点距離を持つ第２群ＩＩ、正の焦点距離を持つ第３群ＩＩＩ、負の焦点距離を持つ第４群ＩＶを有し、第２、第３群間に「絞り」を有し、短焦点端（最上段図）から長焦点端（最下段図）への変倍に際して、第１群Ｉと第２群ＩＩの間隔が増大し、第２群ＩＩと第３群ＩＩＩの間隔が減少し、第３群ＩＩＩと第４群ＩＶの間隔が増大する。
第１群Ｉは、物体側から像側へ向かって順に、負レンズ、負レンズ、反射光学素子、少なくとも１枚の正レンズを有し、反射光学素子により第１群内において結像光束の光路を屈曲させる。図３において、符号Ｐが「反射光学素子」としてのプリズムを示している。
また、第４群ＩＶの像側に「変倍に際して固定される正の屈折力を持つ第５群Ｖ」を有する。第１群Ｉはまた、反射光学素子Ｐの像側に「２枚の正レンズ」を有し、第１群Ｉの最も物体側の負レンズは「凸面を物体側に向けた負メニスカスレンズ」であり、第１群Ｉの反射光学素子の物体側における２枚の負レンズのうち、像側のものは「物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズ」である。
図４はズームレンズの実施の１形態を示す図である。この実施の形態は、後述する実施例４に関するものである。
この実施の形態のズームレンズは、物体側（図の左方）から像側へ向かって順に、正の焦点距離を持つ第１群Ｉ、負の焦点距離を持つ第２群ＩＩ、正の焦点距離を持つ第３群ＩＩＩ、負の焦点距離を持つ第４群ＩＶを有し、第２、第３群間に「絞り」を有し、短焦点端（最上段図）から長焦点端（最下段図）への変倍に際して、第１群Ｉと第２群ＩＩの間隔が増大し、第２群ＩＩと第３群ＩＩＩの間隔が減少し、第３群ＩＩＩと第４群ＩＶの間隔が増大する。第１群Ｉはまた、反射光学素子Ｐの像側に２枚の正レンズを有し、第１群Ｉの最も物体側の負レンズは「凸面を物体側に向けた負メニスカスレンズ」であり、第１群Ｉの反射光学素子の物体側における２枚の負レンズのうち、像側のものは「物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズ」である。
この実施の形態のズームレンズは、物体側（図の左方）から像側へ向かって順に、正の焦点距離を持つ第１群Ｉ、負の焦点距離を持つ第２群ＩＩ、正の焦点距離を持つ第３群ＩＩＩ、負の焦点距離を持つ第４群ＩＶを有し、第２、第３群間に「絞り」を有し、短焦点端（最上段図）から長焦点端（最下段図）への変倍に際して、第１群Ｉと第２群ＩＩの間隔が増大し、第２群ＩＩと第３群ＩＩＩの間隔が減少し、第３群ＩＩＩと第４群ＩＶの間隔が増大する。第１群Ｉはまた、反射光学素子Ｐの像側に２枚の正レンズを有し、第１群Ｉの最も物体側の負レンズは「凸面を物体側に向けた負メニスカスレンズ」であり、第１群Ｉの反射光学素子の物体側における２枚の負レンズのうち、像側のものは「物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズ」である。
第１群Ｉは、物体側から像側へ向かって順に、負レンズ、負レンズ、反射光学素子、少なくとも１枚の正レンズを有し、反射光学素子により第１群内において結像光束の光路を屈曲させる。図４において、符号Ｐが「反射光学素子」としてのプリズムを示している。
また、第４群ＩＶの像側に「変倍に際して固定される正の屈折力を持つ第５群Ｖ」を有する。第１群Ｉはまた、反射光学素子Ｐの像側に「２枚の正レンズ」を有し、第１群Ｉの最も物体側の負レンズは「凸面を物体側に向けた負メニスカスレンズ」であり、第１群Ｉの反射光学素子の物体側における２枚の負レンズのうち、像側のものは「物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズ」である。
また、後述の実施例１〜４に示すように、上記実施の各形態のズームレンズは、変倍比が５倍以上で、短焦点端における半画角が３８度以上である。
図１７に「携帯情報端末装置」の実施の１形態を説明図として示す。
図１７（Ａ）は「装置正面側と上部面」とを示す図、同（Ｂ）は「装置背面側」を示す図である。
図１７（Ａ）は「装置正面側と上部面」とを示す図、同（Ｂ）は「装置背面側」を示す図である。
撮影レンズ１としては請求項１〜８の任意の１に記載のズームレンズ、具体的には後述する実施例１〜４の適宜のものが用いられる。符合２はファインダ、符号３はフラッシュランプ、符号４はシャッタボタン、符号６は電源スイッチ、符号７は液晶モニタ、符号８は操作ボタン、符号９はスロット、符号１０はズームレバーを示している。
図１８は、図１７の携帯情報端末装置のシステム図を示している。
携帯情報端末装置は、撮影レンズ１と、撮像素子である受光素子（エリアセンサ）１３を有し、撮影レンズ１による「撮影対象物の像」を受光素子１３上に結像させて受光素子１３により読み取るように構成されている。
図１８は、図１７の携帯情報端末装置のシステム図を示している。
携帯情報端末装置は、撮影レンズ１と、撮像素子である受光素子（エリアセンサ）１３を有し、撮影レンズ１による「撮影対象物の像」を受光素子１３上に結像させて受光素子１３により読み取るように構成されている。
受光素子１３は「カラー撮像素子」である。
受光素子１３としては画素数：１０００万画素以上のもの、例えば、受光領域の対角長：９．１ｍｍ、画素ピッチ：２μｍ、画素数：略１０００万画素のＣＣＤエリアセンサ等を使用できる。
受光素子１３としては画素数：１０００万画素以上のもの、例えば、受光領域の対角長：９．１ｍｍ、画素ピッチ：２μｍ、画素数：略１０００万画素のＣＣＤエリアセンサ等を使用できる。
図１８に示すように、受光素子１３からの出力は、中央演算装置１１の制御を受ける信号処理装置１４によって処理されてデジタル情報に変換される。信号処理装置１４によってデジタル化された画像情報は、中央演算装置１１の制御を受ける画像処理装置１２において所定の画像処理を受けた後、半導体メモリ１５に記録される。液晶モニタ７には「撮影中の画像」を表示することもできるし、「半導体メモリ１５に記録されている画像」を表示することもできる。また、半導体メモリ１５に記録した画像は、通信カード１６等を使用して外部へ送信することも可能である。
撮影レンズ１として用いられるこの発明のズームレンズは、第１群内に配設されたプリズムにより光路を折り曲げられるので、レンズ配置はデジタルカメラのケーシング内で、光路が折り曲げられている。また、後述する各実施例のズームレンズでは「変倍の際に第１レンズ群は固定される」ので、変倍動作でカメラの外形が変化することが無い。
半導体メモリ１５に記録した画像を液晶モニタ７に表示したり、通信カード１６等を使用して外部へ送信したりする際は、操作ボタン８（図１７）の操作で行うことができる。半導体メモリ１５および通信カード等１６は、それぞれ専用または汎用のスロット９に挿入して使用される。
以下、ズームレンズの具体的な実施例を４例挙げる。
実施例における各記号の意味は以下の通りである。
実施例における各記号の意味は以下の通りである。
ｆ ：全系の焦点距離
Ｆ ：Ｆナンバ
ω ：半画角
Ｒ ：曲率半径
Ｄ ：面間隔
Ｎｄ ：屈折率
νｄ ：アッベ数
Ｋ ：非球面の円錐定数
Ａ４ ：４次の非球面係数
Ａ６ ：６次の非球面係数
Ａ８ ：８次の非球面係数
Ａ１０ ：１０次の非球面係数
非球面は、近軸曲率半径の逆数（近軸曲率）：Ｃ、光軸からの高さ：Ｈ、上記円錐定数、高次の非球面係数を用いて、周知の次式で表す。
Ｆ ：Ｆナンバ
ω ：半画角
Ｒ ：曲率半径
Ｄ ：面間隔
Ｎｄ ：屈折率
νｄ ：アッベ数
Ｋ ：非球面の円錐定数
Ａ４ ：４次の非球面係数
Ａ６ ：６次の非球面係数
Ａ８ ：８次の非球面係数
Ａ１０ ：１０次の非球面係数
非球面は、近軸曲率半径の逆数（近軸曲率）：Ｃ、光軸からの高さ：Ｈ、上記円錐定数、高次の非球面係数を用いて、周知の次式で表す。
Ｘ＝ＣＨ２／［１＋√（１−（１＋Ｋ）Ｃ２Ｈ２）］
＋Ａ４・Ｈ４＋Ａ６・Ｈ６＋Ａ８・Ｈ８＋Ａ１０・Ｈ１０ 。
＋Ａ４・Ｈ４＋Ａ６・Ｈ６＋Ａ８・Ｈ８＋Ａ１０・Ｈ１０ 。
「実施例１」
実施例１における「レンズ構成と変倍に伴う各群の変位の様子」を図１に示す。
実施例１における「レンズ構成と変倍に伴う各群の変位の様子」を図１に示す。
実施例１のデータを表１に示す。
「非球面」
2 A4=-1.96504E-05 A6=-1.76184E-07 A8=1.20812E-09 A10=-1.64015E-11
13 A4=-5.19414E-05 A6=8.98645E-07 A8=-5.82646E-08 A10=2.25839E-09
18 A4=1.06267E-05 A6=1.09962E-06 A8=-1.35515E-08 A10=5.15100E-10
24 A4=2.13222E-04 A6=-2.44438E-06 A8=7.08665E-08 A10=-3.75169E-09
25 A4=-1.24035E-04 A6=-3.25343E-05 A8=1.44226E-06 A10=-5.95727E-08
27 A4=-1.31582E-04 A6=1.12946E-05 A8=4.64622E-07 A10=-1.01121E-08
上の表記において、例えば「-1.01121E-08」は、「-1.01121×10-8」を意味する。以下においても同様である。
2 A4=-1.96504E-05 A6=-1.76184E-07 A8=1.20812E-09 A10=-1.64015E-11
13 A4=-5.19414E-05 A6=8.98645E-07 A8=-5.82646E-08 A10=2.25839E-09
18 A4=1.06267E-05 A6=1.09962E-06 A8=-1.35515E-08 A10=5.15100E-10
24 A4=2.13222E-04 A6=-2.44438E-06 A8=7.08665E-08 A10=-3.75169E-09
25 A4=-1.24035E-04 A6=-3.25343E-05 A8=1.44226E-06 A10=-5.95727E-08
27 A4=-1.31582E-04 A6=1.12946E-05 A8=4.64622E-07 A10=-1.01121E-08
上の表記において、例えば「-1.01121E-08」は、「-1.01121×10-8」を意味する。以下においても同様である。
「可変量」
可変量のデータを表２に示す。
可変量のデータを表２に示す。
絞り径 Wide：2.5 Mean：2.5 Tele：3.8
「Wide」は短焦点端、「Mean」は中間焦点距離、「Tele」は長焦点端を示す。また、単位は「ｍｍ」である。以下の実施例においても同様である。
「Wide」は短焦点端、「Mean」は中間焦点距離、「Tele」は長焦点端を示す。また、単位は「ｍｍ」である。以下の実施例においても同様である。
条件のパラメータに用いられる量
ｆＩ１２＝−２０．６４９
ｆＩ１＝ −２６．０５９
ｆＩ２＝−１１７．３０３
条件のパラメータの値
ｒＩ２／ｒＩ１＝０．３１９
｜ｆＩ１２｜／ｆｗ＝３．８４８
ｆＩ１／ｆＩ２＝０．２７６
図５〜図７に順次、実施例１のズームレンズの、短焦点端、中間焦点距離、長焦点端における収差図を示す。「球面収差」の図における破線は正弦条件、「非点収差」の図中の実線はサジタル、破線はメリディオナルを表す。「ｄ」はｄ線、「ｇ」はｇ線を表す。以下の実施例に関する収差図においても同様である。
ｆＩ１２＝−２０．６４９
ｆＩ１＝ −２６．０５９
ｆＩ２＝−１１７．３０３
条件のパラメータの値
ｒＩ２／ｒＩ１＝０．３１９
｜ｆＩ１２｜／ｆｗ＝３．８４８
ｆＩ１／ｆＩ２＝０．２７６
図５〜図７に順次、実施例１のズームレンズの、短焦点端、中間焦点距離、長焦点端における収差図を示す。「球面収差」の図における破線は正弦条件、「非点収差」の図中の実線はサジタル、破線はメリディオナルを表す。「ｄ」はｄ線、「ｇ」はｇ線を表す。以下の実施例に関する収差図においても同様である。
「実施例２」
実施例２における「レンズ構成と変倍に伴う各群の変位の様子」を図２に示す。
実施例２における「レンズ構成と変倍に伴う各群の変位の様子」を図２に示す。
実施例２のデータを表３に示す。
「非球面」
2 A4=-2.44351E-05 A6=-1.70264E-07 A8=5.80282E-10 A10=-1.06209E-11
13 A4=-4.81676E-05 A6=1.30940E-06 A8=-9.98353E-08 A10=3.05466E-09
18 A4=1.22175E-05 A6=1.12063E-06 A8=-1.60465E-08 A10=5.54309E-10
24 A4=2.05107E-04 A6=-1.58339E-06 A8=-1.43245E-08 A10=-3.00992E-09
25 A4=-1.94127E-04 A6=-4.18777E-05 A8=2.23761E-06 A10=-9.29713E-08
27 A4=5.40128E-05 A6=-6.39869E-06 A8=1.34992E-06 A10=-2.52983E-08 。
2 A4=-2.44351E-05 A6=-1.70264E-07 A8=5.80282E-10 A10=-1.06209E-11
13 A4=-4.81676E-05 A6=1.30940E-06 A8=-9.98353E-08 A10=3.05466E-09
18 A4=1.22175E-05 A6=1.12063E-06 A8=-1.60465E-08 A10=5.54309E-10
24 A4=2.05107E-04 A6=-1.58339E-06 A8=-1.43245E-08 A10=-3.00992E-09
25 A4=-1.94127E-04 A6=-4.18777E-05 A8=2.23761E-06 A10=-9.29713E-08
27 A4=5.40128E-05 A6=-6.39869E-06 A8=1.34992E-06 A10=-2.52983E-08 。
「可変量」
可変量のデータを表４に示す。
可変量のデータを表４に示す。
絞り径 Wide：2.5 Mean：2.5 Tele：3.8 。
条件のパラメータに用いられる量
ｆＩ１２＝−２０．２５８
ｆＩ１＝ −２２．７５８
ｆＩ２＝−２４１．３１０
条件のパラメータの値
ｒＩ２／ｒＩ１＝０．３３５
｜ｆＩ１２｜／ｆｗ＝３．８９６
ｆＩ１／ｆＩ２＝０．０９４
図８〜図１０に順次、実施例２のズームレンズの、短焦点端、中間焦点距離、長焦点端における収差図を示す。
ｆＩ１２＝−２０．２５８
ｆＩ１＝ −２２．７５８
ｆＩ２＝−２４１．３１０
条件のパラメータの値
ｒＩ２／ｒＩ１＝０．３３５
｜ｆＩ１２｜／ｆｗ＝３．８９６
ｆＩ１／ｆＩ２＝０．０９４
図８〜図１０に順次、実施例２のズームレンズの、短焦点端、中間焦点距離、長焦点端における収差図を示す。
「実施例３」
実施例３における「レンズ構成と変倍に伴う各群の変位の様子」を図３に示す。
実施例３における「レンズ構成と変倍に伴う各群の変位の様子」を図３に示す。
実施例３のデータを表５に示す。
「非球面」
2 A4=-7.16539E-06 A6=-7.37282E-08 A8=7.42508E-10 A10=-1.53844E-12
13 A4=-6.46477E-05 A6=-8.84609E-07 A8=2.76634E-08 A10=-1.30803E-09
18 A4=2.55354E-06 A6=9.80232E-07 A8=-1.16168E-08 A10=4.48234E-10
24 A4=3.28489E-04 A6=-1.24154E-06 A8=2.17789E-07 A10=-2.66825E-09
25 A4=-4.38533E-04 A6=-5.78256E-05 A8=4.07733E-06 A10=-7.10906E-08
27 A4=4.26696E-05 A6=1.25849E-05 A8=3.68455E-07 A10=-1.57350E-08 。
2 A4=-7.16539E-06 A6=-7.37282E-08 A8=7.42508E-10 A10=-1.53844E-12
13 A4=-6.46477E-05 A6=-8.84609E-07 A8=2.76634E-08 A10=-1.30803E-09
18 A4=2.55354E-06 A6=9.80232E-07 A8=-1.16168E-08 A10=4.48234E-10
24 A4=3.28489E-04 A6=-1.24154E-06 A8=2.17789E-07 A10=-2.66825E-09
25 A4=-4.38533E-04 A6=-5.78256E-05 A8=4.07733E-06 A10=-7.10906E-08
27 A4=4.26696E-05 A6=1.25849E-05 A8=3.68455E-07 A10=-1.57350E-08 。
「可変量」
可変量のデータを表６に示す。
可変量のデータを表６に示す。
絞り径 Wide：2.5 Mean：2.5 Tele：3.8 。
条件のパラメータに用いられる量
ｆＩ１２＝−２０．０３５
ｆＩ１＝ −２６．３１５
ｆＩ２＝ −９５．３５３
条件のパラメータの値
ｒＩ２／ｒＩ１＝０．３１９
｜ｆＩ１２｜／ｆｗ＝３．８４８
ｆＩ１／ｆＩ２＝０．２７６
図１１〜図１３に順次、実施例３のズームレンズの、短焦点端、中間焦点距離、長焦点端における収差図を示す。
ｆＩ１２＝−２０．０３５
ｆＩ１＝ −２６．３１５
ｆＩ２＝ −９５．３５３
条件のパラメータの値
ｒＩ２／ｒＩ１＝０．３１９
｜ｆＩ１２｜／ｆｗ＝３．８４８
ｆＩ１／ｆＩ２＝０．２７６
図１１〜図１３に順次、実施例３のズームレンズの、短焦点端、中間焦点距離、長焦点端における収差図を示す。
「実施例４」
実施例４のデータを表７に示す。
実施例４のデータを表７に示す。
「非球面」
13 A4=-6.30716E-05 A6=-1.82831E-06 A8=1.17015E-07 A10=-2.94161E-09
18 A4=7.89812E-07 A6=1.01261E-06 A8=-1.29483E-08 A10=4.65629E-10
24 A4=3.21160E-04 A6=-4.86415E-06 A8=4.55191E-07 A10=-1.19329E-08
25 A4=-1.53264E-04 A6=-4.25817E-05 A8=2.85758E-06 A10=-6.61343E-08
27 A4=-1.30967E-04 A6=1.36879E-05 A8=1.55211E-07 A10=-5.04875E-09
「可変量」
可変量のデータを表８に示す。
13 A4=-6.30716E-05 A6=-1.82831E-06 A8=1.17015E-07 A10=-2.94161E-09
18 A4=7.89812E-07 A6=1.01261E-06 A8=-1.29483E-08 A10=4.65629E-10
24 A4=3.21160E-04 A6=-4.86415E-06 A8=4.55191E-07 A10=-1.19329E-08
25 A4=-1.53264E-04 A6=-4.25817E-05 A8=2.85758E-06 A10=-6.61343E-08
27 A4=-1.30967E-04 A6=1.36879E-05 A8=1.55211E-07 A10=-5.04875E-09
「可変量」
可変量のデータを表８に示す。
絞り径 Wid：2.5 Mean：2.5 Tele：3.7
条件のパラメータに用いられる量
ｆＩ１２＝−２３．４２７
ｆＩ１＝ −３３．６９５
ｆＩ２＝ −８８．１１１
条件のパラメータの値
ｒＩ２／ｒＩ１＝０．５４０
｜ｆＩ１２｜／ｆｗ＝４．５０６
ｆＩ１／ｆＩ２＝０．３８２
図１４〜図１６に順次、実施例４のズームレンズの、短焦点端、中間焦点距離、長焦点端における収差図を示す。
条件のパラメータに用いられる量
ｆＩ１２＝−２３．４２７
ｆＩ１＝ −３３．６９５
ｆＩ２＝ −８８．１１１
条件のパラメータの値
ｒＩ２／ｒＩ１＝０．５４０
｜ｆＩ１２｜／ｆｗ＝４．５０６
ｆＩ１／ｆＩ２＝０．３８２
図１４〜図１６に順次、実施例４のズームレンズの、短焦点端、中間焦点距離、長焦点端における収差図を示す。
各実施例とも性能良好であり、変倍比：５以上、短焦点端における半画角：３８度以上を達成している。各実施例とも条件（１）〜（３）を満足している。
Ｉ 第１群
ＩＩ 第２群
ＩＩＩ 第３群
ＩＶ 第４群
Ｖ 第５群
ＩＩ 第２群
ＩＩＩ 第３群
ＩＶ 第４群
Ｖ 第５群
Claims (12)
- 物体側から像側へ向かって順に、正の焦点距離を持つ第１群、負の焦点距離を持つ第２群、正の焦点距離を持つ第３群、負の焦点距離を持つ第４群を有し、第２、第３群間に絞りを有し、短焦点端から長焦点端への変倍に際して、第１群と第２群の間隔が増大し、第２群と第３群の間隔が減少し、第３群と第４群の間隔が増大するズームレンズであって、
第１群が、物体側から像側へ向かって順に、負レンズ、負レンズ、反射光学素子、少なくとも１枚の正レンズを有し、上記反射光学素子により第１群内において結像光束の光路を屈曲させることを特徴とするズームレンズ。 - 請求項１記載のズームレンズにおいて、
変倍比が５倍以上で、短焦点端における半画角が３８度以上であり、第４群の像側に、正の焦点距離を持つ第５群を有することを特徴とするズームレンズ。 - 請求項１または２記載のズームレンズにおいて、
第１群における最も物体側の負レンズが、凸面を物体側に向けた負メニスカスレンズであることを特徴とするズームレンズ。 - 請求項３記載のズームレンズにおいて、
第１群における最も物体側の負レンズである負メニスカスレンズの、物体側面の曲率半径：ｒ１１、像側面の曲率半径：ｒ１２が、条件：
（１） ０．２＜ｒ１２／ｒ１１＜０．８
を満足することを特徴とするズームレンズ。 - 請求項１〜４の任意の１に記載のズームレンズにおいて、
第１群が、反射光学素子の像側に２枚の正レンズを有することを特徴とするズームレンズ。 - 請求項１〜５の任意の１に記載のズームレンズにおいて、
第１群の反射光学素子の物体側に配された２枚の負レンズの合成焦点距離：ｆＩ１２、短焦点端における全系の焦点距離：ｆｗが、条件：
（２） ２．０＜｜ｆＩ１２｜／ｆｗ＜６．０
を満足することを特徴とするズームレンズ。 - 請求項１〜６の任意の１に記載のズームレンズにおいて、
第１群の反射光学素子の物体側における２枚の負レンズのうち、物体側のものの焦点距離：ｆＩ１、像側のものの焦点距離：ｆＩ２が、条件：
（３） ０．０５＜ｆＩ１／ｆＩ２＜０．８
を満足することを特徴とするズームレンズ。 - 請求項１〜７の任意の１に記載のズームレンズにおいて、
第１群の反射光学素子の物体側における２枚の負レンズのうち、像側のものが、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズであることを特徴とするズームレンズ。 - 請求項１〜８の任意の１に記載のズームレンズにおいて、
第４群の像側に、正の焦点距離を持つ第５群を有し、この第５群が変倍に際して固定されることを特徴とするズームレンズ。 - 請求項１〜９の任意の１に記載のズームレンズを撮影用ズームレンズとして有するカメラ装置。
- 請求項１０記載のカメラ装置において
撮影画像をデジタル情報とする機能を有することを特徴とするカメラ装置。 - 請求項１１記載のカメラ装置を撮影部として有する携帯情報端末装置。
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