JP2009276622A - ズームレンズ及びそれを備えた撮像装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】小型化や変倍比を確保し、光学性能を確保しやすいズームレンズを提供すること。
【解決手段】負の物体側レンズ群(第1レンズ群G1)と、正の像側レンズ群(第3レンズ群G3)と、正の中間レンズ群(第2レンズ群G2)と、明るさ絞りSを有し、
物体側レンズ群と中間レンズ群との距離は広角端よりも望遠端で小さくなり、
中間レンズ群と像側レンズ群との距離は広角端よりも望遠端で大きくなり、
中間レンズ群は広角端よりも望遠端で物体側に位置するように移動し、
像側レンズ群は広角端よりも望遠端で像側に位置するように移動し、
明るさ絞りは中間レンズ群と一体で移動し、
像側レンズ群は、物体側から順に、前側レンズ成分、正後側レンズ成分の2つのレンズ成分からなり、前側レンズ成分の像側レンズ面の近軸曲率半径の絶対値が像側レンズ成分の物体側レンズ面の近軸曲率半径の絶対値よりも小さい。
【選択図】図1

Description

本発明はズームレンズに関するものである。更には、ズームレンズを備えた撮像装置に関するものである。
従来より、デジタルカメラに用いられ、サイズの小さいズームレンズとして、最も物体側に負屈折力のレンズ群を配置し、最も像側に正屈折力のレンズ群を配置し、それらのレンズ群の間に正屈折力の中間レンズ群を配置した3群もしくはそれ以上のレンズ群構成のズームレンズが特許文献1、2等により知られている。
このようなタイプのズームレンズは、負屈折力のレンズ群を最も物体側に配置することで広角端での画角の確保とズームレンズの径方向の小型化に有利となる。そして、最も像側のレンズ群を正屈折力とすることで、射出瞳を像面から離しやすくし、色シェーディングを抑えやすくしている。
そして、中間レンズ群を広角端よりも望遠端で物体側に位置するように移動させ、最も像側のレンズ群を広角端よりも望遠端で像側に位置するように移動させている。このような移動方式により、中間レンズ群と最も像側のレンズ群に増倍作用を分担し、変倍比の確保に有利となる。
また、明るさ絞りを中間レンズ群と一体で移動させ、中間レンズ群のサイズの小型化や変倍のための駆動機構を簡易にしやすくしている。
特開2001−343587号公報 特開2005−338344号公報
しかしながら、上述のズームレンズの構成では、最も像側のレンズ群と明るさ絞りとの距離が広角端と望遠端とで大きく異なる。この場合、最も像側のレンズ群の直線のレンズ群から射出する軸外光束の光軸に対する角度や、最も像側のレンズ群に入射する軸外光束の光軸からの距離が変化しやすくなる。そのため、最も像側のレンズ群での収差変動が生じやすくなり、収差変動を抑えながら変倍比を確保することが難しくなる。また、レンズ枚数を極端に増やすことはコストや小型化の点で不利となる。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、小型化や変倍比の確保に有利としながらも光学性能を確保しやすいズームレンズを提供することを目的とするものである。
上述の課題に鑑み、本発明のズームレンズは、
最も物体側に配置されたレンズ群であって負の屈折力をもつ物体側レンズ群と、
最も像側に配置されたレンズ群であって正の屈折力をもつ像側レンズ群と、
物体側レンズ群と像側レンズ群との間に配置され正の屈折力をもつ中間レンズ群と、
物体側レンズ群よりも像側且つ像側レンズ群よりも物体側に配置された明るさ絞りを有し、
物体側レンズ群と中間レンズ群との間の距離は広角端よりも望遠端で小さくなり、
中間レンズ群と像側レンズ群との間の距離は広角端よりも望遠端で大きくなり、
中間レンズ群は広角端よりも望遠端で物体側に位置するように移動し、
像側レンズ群は広角端よりも望遠端で像側に位置するように移動し、
明るさ絞りは広角端から望遠端への変倍時に中間レンズ群と一体で移動し、
さらに、
レンズ成分を空気と接触するレンズ面が物体側レンズ面と像側レンズ面の2面のみのレンズ体とするとき、
像側レンズ群は、物体側から順に、
凹面の物体側レンズ面を有しメニスカス形状である前側レンズ成分、
凹面の物体側レンズ面を有しメニスカス形状である正の屈折力の後側レンズ成分、
の2つのレンズ成分からなり、
前側レンズ成分の像側レンズ面の近軸曲率半径の絶対値を像側レンズ成分の物体側レンズ面の近軸曲率半径の絶対値よりも小さくしたものである。
前述の通り、本発明のズームレンズは負レンズ群が最も物体側のレンズ群となり、正レンズ群が最も像側のレンズ群となり、それらのレンズ群の間に正屈折力の中間レンズ群を配置し、上述の位置に明るさ絞りを配置し、上述の変倍時の移動方式とすることで、小型化や高変倍比化、色シェーディングの軽減等に有利なズームレンズとなる。
一方、像側レンズ群と明るさ絞りとの距離の変化が変倍比の増大に伴い大きくなる。
そのため、少ないレンズ成分で像側レンズ群での変倍時の収差変動を軽減することが高変倍比化に伴う収差変動を抑えかつ小型化や低コスト化をはかる上で重要となる。
本発明においては、
像側レンズ群における前側レンズ成分と正屈折力の後側レンズ成分を共に物体側に凹面を向けたメニスカス形状とし、
前側レンズ成分の像側レンズ面の近軸曲率半径の絶対値を後側レンズ成分の物体側レンズ面の近軸曲率半径の絶対値よりも小さくしている。
このような構成とすることで、像側レンズ群中の各レンズ面での軸外光束の入射角を小さくすると共に、前側レンズ成分に像面湾曲を補正する機能を持たせられる。そのため、広角側での諸収差の補正や、変倍時における収差変動を抑えやすくなり、ズームレンズの広画角化、高変倍比化に有利となる。
更には、以下の条件を満足することが好ましい。
−0.45<f/fIF <0.20 (1)
−10.0<(RIFR+RIRF)/(RIFR−RIRF)<−1.1 (2)
−90.0<D/D<−3.0 (3)
ただし、
IFは、像側レンズ群中の前側レンズ成分の焦点距離、
は、像側レンズ群の焦点距離、
IFRは、像側レンズ群中の前側レンズ成分の像側レンズ面の近軸曲率半径、
IRFは、像側レンズ群中の後側レンズ成分の物体側レンズ面の近軸曲率半径、
は、明るさ絞りと一体で移動する中間レンズ群の広角端と望遠端での位置の差、
は、像側レンズ群の広角端と望遠端での位置の差、
であり、
レンズ群が物体側に移動する場合は正符号、像側に移動する場合は負符号とする。
条件式(1)は像側レンズ群中の前側レンズ成分の好ましい屈折力を特定するものである。
前側レンズ成分は曲率半径の絶対値が小さい面となるので、このレンズの屈折力の絶対値が大きくなりすぎないようにすることで、前側レンズ群の収差を抑えつつ、像面湾曲を低減する機能を発揮しやすくなる。
条件式(1)の下限を下回らないようにして、前側レンズ成分の屈折力が大きい負屈折力にならないようにすることで、相対的に像側レンズ成分の正屈折力を抑えやすくなり、収差補正しやすくなる。
また、条件式(1)の上限を上回らないようにして、前側レンズ成分の屈折力が大きい正屈折力にならないようにすることで、物体側レンズ成分での収差を抑えやすくなる。
条件式(2)は、像側レンズ群中の前側レンズ成分の像側面と後側レンズ成分の物体側面に挟まれる空気レンズの好ましい形状を特定するものである。
条件式(2)の下限を下回らないようにすることで、像側レンズ群中の各レンズ面の曲率絶対値を抑えやすくなり、球面収差等の低減に有利となる。
条件式(2)の上限を上回らないようにすることで、後側レンズ成分の物体側レンズ面に入射する光束の入射角を抑えやすくなり、望遠端での軸外収差を低減しやすくなる。
条件式(3)は、明るさ絞りと一体で移動する中間レンズ群と像側レンズ群との好ましい移動量の比を特定するものである。
条件式(3)の下限を下回らないようにして、望遠端でのズームレンズ全長を抑えながら像側レンズ群に変倍作用を持たせることで、変倍時の収差変動を抑えながらの高変倍比化に有利となる。
条件式(3)の上限を上回らないようにすることで、中間レンズ群の変倍作用を確保し、像側レンズ群の移動量を適度に抑えることで、像側レンズ群における変倍時の収差変動を抑えやすくなる。
また、以下の条件を満足することが好ましい。
1.0<(RIRF+RIRR)/(RIRF−RIRR)<3.0 (4)
ただし、
IRFは、像側レンズ群中の後側レンズ成分の物体側レンズ面の近軸曲率半径、
IRRは、像側レンズ群中の後側レンズ成分の像側レンズ面の近軸曲率半径、
である。
条件式(4)は像側レンズ群中の後側レンズ成分の好ましい形状を特定するものである。
条件式(4)の下限を下回らないようにして後側レンズ成分の物体側の凹面を確保することで変倍に伴う収差変動を抑えやすくなる。
条件式(4)の上限を上回らないようにすることで後側レンズ成分の像側レンズ面の曲率絶対値を抑えやすくなり、球面収差やコマ収差を抑えやすくなる。
また、像側レンズ群中の前側レンズ成分が以下の条件を満足するメニスカス形状であることが好ましい。
−1.3<fIFF/fIFR<−0.5 …(5)
ただし、
IFFは、像側レンズ群中の前側レンズ成分の物体側レンズ面の屈折力の逆数、
IFRは、像側レンズ群中の前側レンズ成分の像側レンズ面の屈折力の逆数、
である。
像側レンズ群の前側レンズ成分をメニスカス形状とすると、変倍全域で発生しやすいマイナス方向の像面湾曲を補正しやすくなる。これにともない、物体側レンズ群の像面湾曲補正の負担も軽減され、各レンズ群のパワーを最適化しやすくなる。この結果、広角化、高変倍比化に伴う収差の発生を抑えやすくなる。
条件式(5)は像面湾曲の補正作用を得るための好ましい面の屈折力を特定するものである。
条件式(5)の下限を下回らないようにすることで、像面湾曲、非点格差がオーバーとなることを防ぎやすくなる。
条件式(5)の上限を上回らないようにすることで、像面湾曲を補正する効果を確保し、物体側レンズ群での収差補正負担を軽減でき、適切なパワー配置による高変倍化に有利となる。
また、明るさ絞りが中間レンズ群の直前に配置されることが好ましい。これにより、物体側レンズ群のサイズをいっそう小さくしやすくなる。また、像面に対する軸外光束の入射角を小さくしやすくなる。
また、中間レンズ群が物体側レンズ群の像側直後に配置されたレンズ群であり、ズームレンズが広角端にて以下の条件を満足することが好ましい。
1<DOM/f<4 …(6)
ただし、
OMは広角端における物体側レンズ群の最も像側のレンズ面から中間レンズ群の最も物体側のレンズ面までの軸上距離、
は広角端におけるズームレンズ全系の焦点距離、
である。
明るさ絞りと一体で変倍時に移動する中間レンズ群を物体側レンズ群の像側直後に配置することで、ズームレンズの径方向の小型化に有利となる。
条件式(6)は、変倍比の確保、光学性能、小型化に有利とするために、物体側レンズ群と中間レンズ群との好ましい距離を特定するものである。
条件式(6)の下限を下回らないように物体側レンズ群と、中間レンズ群との距離を確保することで、各レンズ群の屈折力を抑えながら変倍比を確保することに有利となり、各レンズ群での収差発生量が抑えやすくなるので全変倍領域の光学性能確保に有利となる。
条件式(6)の上限を上回らないようにすることで、物体側レンズ群が明るさ絞りから離れすぎることを抑え、物体側レンズ群の径方向の小型化に有利となる。
また、像側レンズ群中の全レンズが、以下の条件を満足することが好ましい。
Iave≧1.4 …(7)
νIave≧50 …(8)
ただし、
Iaveは像側レンズ群中の全てのレンズの屈折率の平均値、
νIaveは像側レンズ群中の全てのレンズのアッベ数の平均値、
である。
像側レンズ群中の全レンズを条件式(7)を満足する高屈折率材料とすることで非点収差補正が行いやすくなる。また、条件式(8)を満足する低分散材料とすることで色収差の軽減に有利となる。
また、像側レンズ群に含まれるレンズの総枚数が2であり、そのうちのいずれかのレンズが非球面を有することが好ましい。これにより、像側レンズ群の小型化、低コスト化に有利となる。非球面を用いることで、至近撮影の際の非点収差補正に有利となる。
像側レンズ群の後側レンズ成分の片面又は両面を非球面とすることが光学性能を確保する上で好ましい。特に、像側のレンズ面は正の屈折力が大きいので、この像側レンズ面を光軸から離れるに従い正の屈折力が弱くなる非球面とすることが好ましい。
また、像側レンズ群は少なくとも1枚の樹脂レンズを有することが好ましい。像側レンズ群は少なくとも1枚の樹脂で構成することにより、コストを抑え、レンズ成型が容易となる。
また、ズームレンズ中のレンズの総枚数をNと表すとき、以下の条件式を満足することが好ましい。
6≦N≦8 …(9)
条件式(9)の下限を下回らないようにすることで、ズームレンズの各レンズ群の屈折力の確保、収差の低減を行いやすくなる。上限を上回らないようにし、レンズの構成枚数を少なくすることで、コンパクト化に有利となる。
また、ズームレンズ中のレンズ群が、物体側レンズ群、像側レンズ群、中間レンズ群の3つのみとすれば、小型化や低コスト化にいっそう有利となる。
一方、中間レンズ群と像側レンズ群との間に配置され且つ広角端から望遠端への変倍の際に中間レンズ群と像側レンズと独立して移動するレンズ群を有する構成としてもよい。これにより、収差変動をいっそう低減しやすくなる。
このとき、ズームレンズ中のレンズ群を4つのみとして4群ズームレンズとしてもよい。
また、広角端から望遠端への変倍に際して、物体側レンズ群は先ず像側に移動し次いで物体側に移動する方式とすれば、広角端と望遠端との双方にてズームレンズの全長を抑えやすくなる。
また、広角端から望遠端へのズームレンズ全系の変倍比が以下の条件を満足することが好ましい。
3.2<f/f<7.0 …(10)
ただし、
は望遠端におけるズームレンズ全系の焦点距離、
は広角端におけるズームレンズ全系の焦点距離、
である。
条件式(10)の下限を下回らないように変倍比を確保すれば、汎用性の高いズームレンズとなる。
条件式(10)の上限を上回らないようにすれば、各レンズ群の屈折力を抑えやすくなり、光学性能の確保に有利となる。
また、本発明に係る撮像装置は、ズームレンズと、その像側に配置された撮像面をもち前記ズームレンズにより形成された前記撮像面上の光学像を電気信号に変換する撮像素子とを備え、前記ズームレンズが上述のズームレンズであることが好ましい。
これにより、コンパクトでありながら変倍比や画角の確保、光学性能の確保に有利なズームレンズを備えた撮像装置を提供できる。
また、撮像素子にて撮像して得られた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信号処理回路を備え、
そのズームレンズが広角端且つ最も遠距離に合焦した状態にて、以下の条件を満足することが好ましい。
0.7<y07/(f・tanω07w)<1.0 …(11)
ただし、
撮像素子の有効撮像面内で中心から最も遠い点までの距離をy10としたとき、
07=0.7×y10で定義され、
有効撮像領域が広角端から望遠端で変化する場合は、y10はとり得る値の最大値とし、ω07wは広角端における撮像面上の中心から像高がy07となる像位置に入射する主光線の物空間における入射光線と光軸とのなす角である。
本発明のようなズームレンズの場合、非点収差補正と樽型歪曲補正とがトレードオフの関係になりやすい点に着目して、歪曲収差の発生をある程度許容して、本発明のズーム光学系を用いる電子撮像装置に含まれる画像処理機能によって画像形状の歪みを補正することが出来る。この件について、以下詳述する。
ここで、無限遠物体を仮に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 …(A)
が成立する。
但し、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、光学系に広角端近傍の状態のときのみ樽型歪曲収差を許容した場合は、
f>y/tanω …(B)
となる。つまり、ωとyとを一定の値とするならば、広角端の焦点距離fは長くてよいこととなり、その分、収差を抑えた設計を行いやすくなる。
また、物体側レンズ群に相当するレンズ群を通常2つ以上のレンズ成分で構成している理由は、歪曲収差と非点収差を両立させるためである。本発明では、これを行う必要がない。このため、非点収差の補正に有利となる。
そこで、本発明の撮像装置では、撮像素子にて得られた画像データを、画像処理により加工している。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。
このような画像データの補正を行う場合、広角端における有効撮像領域は樽型となる。そして樽型の有効撮像領域の画像データを矩形の画像データに変更する。
条件式(11)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(11)を満足することで、無理なく非点収差の補正が可能となる。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。しかしながら、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(10)の下限を下回らないようにズームレンズによる歪曲収差の発生を抑えることで、ズームレンズの歪曲収差による画像歪みを信号処理回路で補正した場合に修正後の画像の周辺部の放射方向への引き伸ばし率を抑え、画像周辺部の鮮鋭度の劣化を抑えやすくなる。
また、条件式(10)の上限を上回らないようにしてズームレンズの歪曲収差を許容することで、ズームレンズの非点収差の補正に有利となり、ズームレンズの薄型化に有利となる。
なお、歪曲収差を完全に補正するように広角端での有効撮像領域を定めてもよいが、パースペクティブの影響や周辺の画像劣化を考慮して−3%前後、もしくは−5%前後など、適度に樽型の歪曲収差を残して画像データの変更を行ってもよい。
また、以下のように上述の条件を変更することで、より好ましい構成となる。
条件式(1)の下限値を−0.40、更には−0.36とすることがより好ましい。
条件式(1)の上限値を0.10、更には0.07とすることがより好ましい。
更には、条件式(1)の上限値を−0.01とし、像側レンズ群の前側レンズ成分を負屈折力とすると、像側レンズ群の色収差の補正に有利となる。
条件式(2)の下限値を−8.0、更には−4.0とすることがより好ましい。
条件式(2)の上限値を−1.3、更には−1.5とすることがより好ましい。
条件式(3)の下限値を−50.0、更には−20.0とすることがより好ましい。
条件式(3)の上限値を−5.0、更には−7.0とすることがより好ましい。
条件式(4)の下限値を1.05、更には1.1とすることがより好ましい。
条件式(4)の上限値を2.7、更には2.3とすることがより好ましい。
条件式(5)の下限値を−1.25、更には−1.2とすることがより好ましい。
条件式(5)の上限値を−0.55、更には−0.6とすることがより好ましい。
条件式(6)の下限値を2.0、更には2.4とすることがより好ましい。
条件式(6)の上限値を3.5、更には3.0とすることがより好ましい。
条件式(7)の下限値を1.50、更には1.52とすることがより好ましい。
条件式(8)の下限値を58、更には80とすることがより好ましい。
条件式(10)の下限値を3.4とすることがより好ましい。
条件式(10)の上限値を5.0とすることがより好ましい。
条件式(11)の下限値を0.75、更には0.80とすることがより好ましい。
条件式(11)の上限値を0.99、更には0.97とすることがより好ましい。
像側レンズ群中の各レンズのコスト低減に有利とするためにnIaveに上限を設け、以下の条件を満足する材料を用いることがより好ましい。
Iave≦2.2 …(7A)
更には nIave≦1.8 …(7A’)
を満足することが好ましい。
像側レンズ群中の各レンズのコスト低減に有利とするためにνIaveに上限を設け、以下の条件を満足する材料を用いることがより好ましい。
νIave≦95 …(12A)
更には νIave≦82 …(12A’)
更には νIave≦58 …(12A”)
を満足することが好ましい。
また、上述の各ズームレンズの発明は、ズームレンズがフォーカシングの機能を備える場合は、最も遠い物体に合焦した状態での構成とする。
遠距離の物体から近距離への物体へのフォーカシングは、ズームレンズ全体の物体側への繰り出し、物体側レンズ群のみの物体側への繰り出し、像側レンズ群のみの物体側への繰り出しのいずれかで行うことが好ましい。
上述の各発明は、任意に複数を同時に満足することがより好ましい。
本発明によれば、小型化や変倍比の確保に有利としながらも光学性能を確保しやすいズームレンズを提供できる。更には、そのようなズームレンズを備えた撮像装置を提供できる。
以下、本発明のズームレンズの実施例1〜8について説明する。実施例1〜8の無限遠物点合焦時の広角端(a)、中間焦点距離状態(b)、望遠端(c)のレンズ断面図をそれぞれ図1〜図8に示す。図1〜図8中、第1レンズ群はG1、第2レンズ群はG2、明るさ絞りはS、第3レンズ群はG3、第4レンズ群はG4、赤外光を制限する波長域制限コートを施したローパスフィルタを構成する平行平板はF、電子撮像素子のカバーガラスの平行平板はC、像面はIで示してある。なお、カバーガラスCの表面に波長域制限用の多層膜を施してもよい。また、そのカバーガラスCにローパスフィルタ作用を持たせるようにしてもよい。
また、第1レンズ群G1は物体側レンズ群に、第2レンズ群G2は中間レンズ群に、実施例1から実施例7では第3レンズ群G3、実施例8においては第4レンズ群G4が像側レンズ群にそれぞれ対応する。
また、各実施例において、明るさ絞りSは第3レンズ群G3と一体で移動する。数値データはいずれも無限遠の被写体に合焦した状態でのデータである。各数値の長さの単位はmm、角度の単位は°(度)である。さらに、ズームデータは広角端(WE)、本発明で定義する中間ズーム状態(ST)、望遠端(TE)での値である。
実施例1のズームレンズは、図1に示すように、物体側から順に、負屈折力の第1レンズ群G1と、明るさ絞りSと、正屈折力の第2レンズ群G2と、正屈折力の第3レンズ群G3とを有している。
広角端から望遠端にかけての変倍時、第1レンズ群G1は像側に移動後物体側に移動し、第2レンズ群G2は物体側のみに移動し、第3レンズG3は物体側に移動後像側に移動し広角端よりも望遠端で像側に位置する。
物体側から順に、第1レンズ群G1は、両凹負レンズと、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズとからなる。第2レンズ群G2は、両凸正レンズと、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズからなる。第3レンズ群G3は、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズ(樹脂レンズ)、像側に凸面を向けた正メニスカスレンズ(樹脂レンズ)とからなる。
非球面は、第1レンズ群G1の両凹負レンズの両面と、第2レンズ群G2の両凸正レンズの両面と、第3レンズ群G3の像側に凸面を向けた正メニスカスレンズの像側の面との5面に用いている。
実施例2のズームレンズは、図2に示すように、物体側から順に、負屈折力の第1レンズ群G1と、明るさ絞りSと、正屈折力の第2レンズ群G2と、正屈折力の第3レンズ群G3とを有している。
広角端から望遠端にかけての変倍時、第1レンズ群G1は像側に移動後物体側に移動し、第2レンズ群G2は物体側のみに移動し、第3レンズG3は像側のみに移動する。
物体側から順に、第1レンズ群G1は、両凹負レンズと、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズとからなる。第2レンズ群G2は、両凸正レンズと、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズと物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズとの接合レンズからなる。第3レンズ群G3は、像側に凸面を向けた第1の正メニスカスレンズ(樹脂レンズ)、像側に凸面を向けた第2の正メニスカスレンズ(樹脂レンズ)とからなる。
非球面は、第1レンズ群G1の両凹負レンズの両面と、第2レンズ群G2の両凸正レンズの両面と、第3レンズ群G3の像側に凸面を向けた第1の正メニスカスレンズの物体側の面と像側に凸面を向けた第1の正メニスカスレンズの像側の面との6面に用いている。
実施例3のズームレンズは、図3に示すように、物体側から順に、負屈折力の第1レンズ群G1と、明るさ絞りSと、正屈折力の第2レンズ群G2と、正屈折力の第3レンズ群G3とを有している。
広角端から望遠端にかけての変倍時、第1レンズ群G1は像側に移動後物体側に移動し、第2レンズ群G2は物体側のみに移動し、第3レンズG3は物体側に移動後像側に移動し広角端よりも望遠端で像側に位置する。
物体側から順に、第1レンズ群G1は、両凹負レンズと、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズとからなる。第2レンズ群G2は、両凸正レンズと、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズとからなる。第3レンズ群G3は、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズ(樹脂レンズ)、像側に凸面を向けた正メニスカスレンズとからなる。
非球面は、第1レンズ群G1の両凹負レンズの両面と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズの物体側の面と、第2レンズ群G2の両凸正レンズの両面と、第3レンズ群G3の像側に凸面を向けた正メニスカスレンズの像側の面との6面に用いている。
実施例4のズームレンズは、図4に示すように、物体側から順に、負屈折力の第1レンズ群G1と、明るさ絞りSと、正屈折力の第2レンズ群G2と、正屈折力の第3レンズ群G3とを有している。
広角端から望遠端にかけての変倍時、第1レンズ群G1は像側に移動後物体側に移動し、第2レンズ群G2は物体側のみに移動し、第3レンズG3は像側のみに移動する。
物体側から順に、第1レンズ群G1は、両凹負レンズと、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズとからなる。第2レンズ群G2は、両凸正レンズと、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズとからなる。第3レンズ群G3は、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズ(樹脂レンズ)、像側に凸面を向けた正メニスカスレンズ(樹脂レンズ)とからなる。
非球面は、第1レンズ群G1の両凹負レンズの両面と、第2レンズ群G2の両凸正レンズの両面と物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズの像面側の面と、第3レンズ群G3の像側に凸面を向けた負メニスカスレンズの物体側の面と像側に凸面を向けた正メニスカスレンズの像側の面との7面に用いている。
実施例5のズームレンズは、図5に示すように、物体側から順に、負屈折力の第1レンズ群G1と、明るさ絞りSと、正屈折力の第2レンズ群G2と、正屈折力の第3レンズ群G3とを有している。
広角端から望遠端にかけての変倍時、第1レンズ群G1は像側に移動後物体側に移動し、第2レンズ群G2は物体側のみに移動し、第3レンズG3は像側のみに移動する。
物体側から順に、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と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズからなる。第2レンズ群G2は、両凸正レンズと、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズとからなる。第3レンズ群G3は、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズ(樹脂レンズ)、像側に凸面を向けた正メニスカスレンズ(樹脂レンズ)とからなる。
非球面は、第1レンズ群G1の物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズの像側の面と、第2レンズ群G2の両凸正レンズの両面と、第3レンズ群G3の像側に凸面を向けた正メニスカスレンズの像側の面との4面に用いている。
実施例6のズームレンズは、図6に示すように、物体側から順に、負屈折力の第1レンズ群G1と、明るさ絞りSと、正屈折力の第2レンズ群G2と、正屈折力の第3レンズ群G3とを有している。
広角端から望遠端にかけての変倍時、第1レンズ群G1は像側に移動後物体側に移動し、第2レンズ群G2は物体側のみに移動し、第3レンズG3は像側のみに移動する。
物体側から順に、第1レンズ群G1は、両凹負レンズと、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズからなる。第2レンズ群G2は、両凸正レンズと、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズとからなる。第3レンズ群G3は、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズ、像側に凸面を向けた正メニスカスレンズとからなる。
非球面は、第1レンズ群G1の両凹負レンズの両面と、第2レンズ群G2の両凸正レンズの両面と、第3レンズ群G3の像側に凸面を向けた正メニスカスレンズの像側の面との5面に用いている。
実施例7のズームレンズは、図7に示すように、物体側から順に、負屈折力の第1レンズ群G1と、明るさ絞りSと、正屈折力の第2レンズ群G2と、正屈折力の第3レンズ群G3とを有している。
広角端から望遠端にかけての変倍時、第1レンズ群G1は像側に移動後物体側に移動し、第2レンズ群G2は物体側のみに移動し、第3レンズG3は像側のみに移動する。
物体側から順に、第1レンズ群G1は、両凹負レンズと、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズからなる。第2レンズ群G2は、第1の両凸正レンズと、第2の両凸正レンと両凹負レンズとの接合レンズとからなる。第3レンズ群G3は、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズ(樹脂レンズ)、像側に凸面を向けた正メニスカスレンズ(樹脂レンズ)とからなる。
非球面は、第1レンズ群G1の両凹負レンズの両面と、第2レンズ群G2の両凸正レンズの両面と両凹負レンズの像側の面と、第3レンズ群G3の像側に凸面を向けた負メニスカスレンズの物体側の面と像側に凸面を向けた正メニスカスレンズの像側の面との7面に用いている。
実施例8のズームレンズは、図8に示すように、物体側から順に、負屈折力の第1レンズ群G1と、明るさ絞りSと、正屈折力の第2レンズ群G2と、負屈折力の第3レンズ群G3と、正屈折力の第4レンズ群G4と、を有している。
広角端から望遠端にかけての変倍時、第1レンズ群G1は像側に移動後物体側に移動し、第2レンズ群G2は物体側のみに移動し、第3レンズ群G3は物体側のみに移動し、第4レンズG4は像側のみに移動する。
物体側から順に、第1レンズ群G1は、両凹負レンズと、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズからなる。第2レンズ群G2は、両凸正レンズと、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズとからなる。第3レンズ群G3は、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズからなる。第4レンズ群G4は、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズ(樹脂レンズ)と、像側に凸面を向けた正メニスカスレンズ(樹脂レンズ)とからなる。
非球面は、第1レンズ群G1の両凹負レンズの両面と、第2レンズ群G2の両凸正レンズの両面と物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズの像側の面と、第3レンズ群G3の物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズの像側の面と、第4レンズ群G4の像側に凸面を向けた正メニスカスレンズの像側の面との7面に用いている。
以下に、上記各実施例の数値データを示す。記号は上記の外、fは全系焦点距離、BFはバックフォーカス、f1、f2…は各レンズ群の焦点距離、IHは像高、FNOはFナンバー、ωは半画角、WEは広角端、STは中間焦点距離状態、TEは望遠端、r1、r2…は各レンズ面の曲率半径、d1、d2…は各レンズ面間の間隔、nd1、nd2…は各レンズのd線の屈折率、νd1、νd2…は各レンズのアッベ数である。後述するレンズ全長は、レンズ最前面からレンズ最終面までの距離にバックフォーカスを加えたものである。BF(バックフォーカス)は、レンズ最終面から近軸像面までの距離を空気換算して表したものである。
なお、非球面形状は、xを光の進行方向を正とした光軸とし、yを光軸と直交する方向にとると、下記の式にて表される。
x=(y2 /r)/[1+{1−(K+1)(y/r)2 1/2
+A4 4 +A6 6 +A8 8 +A10y10+A12y12
ただし、rは近軸曲率半径、Kは円錐係数、A4 、A6 、A8 、A10、A12はそれぞれ4次、6次、8次、10次、12次の非球面係数である。また、非球面係数において、「e−n」(nは整数)は、「10−n」を示している。
数値実施例1
単位:mm

面データ
面番号 r d nd νd
1* -31.515 0.80 1.80610 40.92
2* 7.000 2.03
3 9.346 1.28 1.92286 18.90
4 16.817 可変
5(絞り) ∞ 0.50
6* 4.597 1.74 1.58313 59.38
7* -10.331 0.10
8 7.257 1.06 1.80400 46.57
9 13.104 0.50 1.80518 25.42
10 3.117 可変
11 -10.000 0.80 1.52542 55.78
12 -15.879 0.10
13 -61.608 1.61 1.52542 55.78
14* -7.052 可変
15 ∞ 0.50 1.54771 62.84
16 ∞ 0.50
17 ∞ 0.50 1.51633 64.14
18 ∞ 0.50
像面(撮像面)

非球面データ
第1面
K=0.000,A4=1.28825e-03,A6=-2.87635e-05,A8=1.43822e-08,A10=5.28531e-09
第2面
K=0.968,A4=7.51526e-04,A6=1.29461e-05,A8=-2.77211e-06,A10=-7.88860e-11
第6面
K=-2.315,A4=6.32399e-04,A6=-7.60844e-05,A8=-1.44293e-05,A10=-2.09939e-06
第7面
K=0.000,A4=-3.71450e-04,A6=-1.28789e-05,A8=-3.03992e-05
第14面
K=-3.360,A4=-3.71759e-04,A6=4.76797e-06,A8=-1.08593e-07

群焦点距離
f1=-11.69 f2=9.00 f3=19.40

各種データ
WE ST TE
像高 3.6 3.6 3.6
焦点距離 4.75 7.51 16.62
FNO. 2.88 3.53 5.85
画角2ω 78.82 51.47 23.93
BF(in air) 5.23 5.29 4.15
全長(in air) 31.38 27.60 30.32
d4 13.33 6.87 1.20
d10 2.30 4.92 14.45
d14 3.58 3.64 2.50

ズームデータ(ディストーション電気補正時)
WE ST TE
焦点距離 4.75 7.51 16.62
FNO. 2.88 3.53 5.85
画角2ω 77.16 51.47 23.93
像高 3.51 3.6 3.6
数値実施例2
単位:mm

面データ
面番号 r d nd νd
1* -28.624 0.80 1.80610 40.92
2* 7.102 1.51
3 8.465 1.25 1.92286 18.90
4 15.000 可変
5(絞り) ∞ 0.50
6* 4.584 1.68 1.58313 59.38
7* -15.102 0.10
8 6.386 1.20 1.80610 40.92
9 22.010 0.50 1.80518 25.42
10 3.040 可変
11* -13.000 0.80 1.52542 55.78
12 -12.693 0.10
13 -23.585 2.02 1.52542 55.78
14* -6.191 可変
15 ∞ 0.50 1.54771 62.84
16 ∞ 0.50
17 ∞ 0.50 1.51633 64.14
18 ∞ 0.32
像面(撮像面)

非球面データ
第1面
K=0.000,A4=9.65210e-04,A6=-1.84232e-05,A8=1.54796e-07
第2面
K=0.775,A4=6.83359e-04,A6=-1.28637e-05,A8=2.06468e-07,A10=-3.45662e-08
第6面
K=-1.904,A4=1.02323e-03,A6=5.25597e-07,A8=-4.66818e-06,A10=-7.03594e-08
第7面
K=0.000,A4=2.16799e-04,A6=2.80625e-05,A8=-7.06696e-06
第11面
K=0.000,A4=-1.21144e-03,A6=4.31564e-05
第14面
K=-1.253,A4=-7.50374e-04,A6=2.86564e-05,A8=-3.30381e-09

群焦点距離
f1=-11.75 f2=9.13 f3=14.68

各種データ
WE ST TE
像高 3.6 3.6 3.6
焦点距離 5.08 8.03 19.71
FNO. 2.69 3.49 6.22
画角2ω 78.29 51.65 21.69
BF(in air) 4.90 4.11 3.97
全長(in air) 30.11 28.53 34.15
d4 12.17 7.34 1.30
d10 2.60 6.63 18.43
d14 3.43 2.64 2.50

ズームデータ (ディストーション電気補正時)
WE ST TE
焦点距離 5.08 8.03 19.71
FNO. 2.69 3.49 6.22
画角2ω 77.16 51.65 21.69
像高 3.53 3.6 3.6
数値実施例3
単位:mm

面データ
面番号 r d nd νd
1* -57.999 0.80 1.85135 40.10
2* 6.200 2.50
3* 11.815 1.19 2.10225 16.80
4 18.266 可変
5(絞り) ∞ 0.00
6* 4.296 2.27 1.54969 71.75
7* -9.050 0.10
8 5.495 1.35 1.92286 20.88
9 2.856 可変
10 -10.000 0.80 1.52542 55.78
11 -11.124 0.16
12 -15.000 1.68 1.58313 59.38
13* -5.592 可変
14 ∞ 0.50 1.54771 62.84
15 ∞ 0.50
16 ∞ 0.50 1.51633 64.14
17 ∞ 0.50
像面(撮像面)

非球面データ
第1面
K=0.000,A4=1.48620e-03,A6=-3.26084e-05,A8=-1.55682e-07,A10=7.46342e-09
第2面
K=0.392,A4=1.55710e-03,A6=1.17426e-05,A8=-2.92298e-07,A10=-1.27276e-07
第3面
K=0.000,A4=2.81277e-04,A6=2.02191e-07, A8=0.000,A10=2.1004e-08,A12=2.0141e-09,
A10=A14=-1.39554e-10
第6面
K=-2.195,A4=1.00603e-03,A6=-1.08685e-04,A8=1.06757e-06,A10=-1.49012e-06
第7面
K=0.000,A4=1.64463e-04,A6=-4.05406e-05,A8=-1.34042e-05
第13面
K=-1.481,A4=1.97334e-04,A6=-1.36749e-05,A8=1.20016e-07

各群焦点距離
f1=-9.27 f2=8.04 f3=14.68

各種データ
WE ST TE
像高 3.85 3.85 3.85
焦点距離 4.07 6.43 14.25
FNO. 2.96 3.68 6.17
画角2ω 87.82 58.31 27.79
BF(in air) 4.39 4.50 4.15
全長(in air) 29.18 26.52 30.31
d4 11.65 6.36 1.60
d9 2.30 4.83 13.74
d13 2.74 2.85 2.49

ズームデータ(ディストーション電気補正時)
WE ST TE
焦点距離 4.07 6.43 14.25
FNO. 2.96 3.68 6.17
画角2ω 85.92 58.31 27.79
像高 3.75 3.85 3.85
数値実施例4
単位:mm

面データ
面番号 r d nd νd
1* -40.267 0.75 1.80610 40.92
2* 6.106 1.88
3 8.717 1.35 1.92286 18.90
4 16.000 可変
5(絞り) ∞ 0.00
6* 3.893 1.77 1.55606 64.53
7* -21.375 0.10
8 6.044 1.50 2.10225 16.80
9* 3.352 可変
10* -10.000 0.80 1.52542 55.78
11 -12.572 0.10
12 -34.726 1.57 1.52542 55.78
13* -7.254 可変
14 ∞ 0.50 1.54771 62.84
15 ∞ 0.50
16 ∞ 0.50 1.51633 64.14
17 ∞ 0.50
像面(撮像面)

非球面データ
第1面
K=0.000,A4=9.53870e-04A6=-1.82491e-05,A8=9.03444e-09,A10=2.97648e-09
第2面
K=0.480,A4=4.91521e-04,A6=-3.93247e-06,A8=-7.50240e-07,A10=-4.68586e-08
第6面
K=-1.448,A4=1.68446e-03,A6=5.28303e-06,A8=-1.50101e-05,A10=1.40900e-06
第7面
K=0.000,A4=-7.33600e-04,A6=1.21720e-05,A8=1.45238e-06
第9面
K=0.000,A4=3.00679e-03,A6=3.47555e-04
第10面
K=0.000,A4=-3.33530e-04,A6=5.44978e-05
第13面
K=-0.522,A4=8.89558e-05,A6=3.35121e-05,A8=2.97775e-07

群焦点距離
f1=-10.95 f2=8.46 f3=19.53

各種データ
WE ST TE
像高 3.6 3.6 3.6
焦点距離 4.75 7.51 16.63
FNO. 2.96 3.72 6.16
画角2ω 78.16 51.71 24.00
BF(in air) 4.89 4.45 4.15
全長(in air) 29.60 26.79 29.65
d4 12.60 7.11 1.60
d9 2.30 5.41 14.09
d13 3.24 2.80 2.50

ズームデータ(ディストーション電気補正時)
WE ST TE
焦点距離 4.75 7.51 16.63
FNO. 2.96 3.72 6.16
画角2ω 77.17 51.71 24.00
像高 3.54 3.6 3.6
数値実施例5
単位:mm

面データ
面番号 r d nd νd
1 363.766 0.75 1.80610 40.92
2* 6.000 2.04
3 8.428 1.28 1.92286 18.90
4 13.000 可変
5(絞り) ∞ 0.00
6* 4.091 1.54 1.58313 59.38
7* -13.846 0.10
8 5.213 1.34 1.92286 18.90
9 2.640 可変
10 -9.034 0.80 1.52542 55.78
11 -11.000 0.10
12 -28.356 1.69 1.52542 55.78
13* -6.084 可変
14 ∞ 0.50 1.54771 62.84
15 ∞ 0.50
16 ∞ 0.50 1.51633 64.14
17 ∞ 0.50
像面(撮像面)

非球面データ
第2面
K=-0.312,A4=-9.90285e-05,A6=-3.85629e-06,A8=7.70198e-08,A10=-3.18495e-09
第6面
K=-1.917,A4=7.66948e-04,A6=-1.21977e-04,A8=-1.62327e-05,A10=-6.92312e-06
第7面
K=0.000,A4=-9.09506e-04,A6=-1.35015e-05,A8=-6.43215e-05
第13面
K=-3.163,A4=-6.05348e-04,A6=7.34462e-06,A8=-1.16607e-07

群焦点距離
f1=-12.07 f2=8.82 f3=15.70

各種データ
WE ST TE
像高 3.6 3.6 3.6
焦点距離 4.75 7.50 16.61
FNO. 2.89 3.66 5.99
画角2ω 78.98 51.17 23.94
BF(in air) 4.88 4.30 4.15
全長(in air) 30.15 27.23 29.51
d4 13.33 7.67 1.60
d9 2.30 5.62 14.12
d13 3.23 2.65 2.50

ズームデータ(ディストーション電気補正時)
WE ST TE
焦点距離 4.75 7.51 16.63
FNO. 2.96 3.72 6.16
画角2ω 77.20 51.71 24.00
像高 3.50 3.6 3.6
数値実施例6
単位:mm

面データ
面番号 r d nd νd
1* -101.960 0.80 1.80610 40.92
2* 6.026 2.24
3 7.927 1.25 1.92286 18.90
4 11.714 可変
5(絞り) ∞ 0.00
6* 4.320 1.61 1.58313 59.38
7* -11.280 0.10
8 5.926 1.50 1.92286 18.90
9 2.876 可変
10 -10.000 0.80 1.49700 81.61
11 -11.321 0.10
12 -44.614 1.56 1.49700 81.61
13* -7.436 可変
14 ∞ 0.50 1.54771 62.84
15 ∞ 0.50
16 ∞ 0.50 1.51633 64.14
17 ∞ 0.50
像面(撮像面)

非球面データ
第1面
K=0.000,A4=9.19304e-04,A6=-1.59914e-05,A8=-2.00653e-07,A10=7.26801e-09
第2面
K=0.576,A4=4.20396e-04,A6=1.23717e-05,A8=-1.88963e-06,A10=-4.69727e-08
第6面
K=-2.144,A4=8.73053e-04,A6=-4.28150e-05,A8=-1.50232e-05,A10=-2.57889e-06
第7面
K=0.000,A4=-3.19558e-04,A6=5.83092e-05,A8=-3.97480e-05
第13面
K=-6.150,A4=-1.04910e-03,A6=4.05974e-05,A8=-8.82329e-07

各群焦点距離
f1=-10.90 f2=8.47 f3=18.63

各種データ
WE ST TE
像高 3.6 3.6 3.6
焦点距離 4.61 7.29 16.14
FNO. 2.89 3.60 6.01
画角2ω 80.24 52.78 24.62
BF(in air) 4.74 4.74 4.15
全長(in air) 29.73 26.56 29.68
d4 12.71 6.91 1.60
d9 2.30 4.94 13.95
d13 3.09 3.08 2.50


ズームデータ(ディストーション電気補正時)
WE ST TE
焦点距離 4.75 7.51 16.63
FNO. 2.96 3.72 6.16
画角2ω 78.83 51.71 24.00
像高 3.52 3.6 3.6
数値実施例7
単位:mm

面データ
面番号 r d nd νd
1* -58.855 0.80 1.80610 40.92
2* 6.277 2.16
3 9.471 1.17 1.92286 18.90
4 17.000 可変
5(絞り) ∞ 0.60
6* 4.351 1.82 1.58313 59.38
7* -20.893 0.10
8 7.239 1.49 1.81600 46.62
9 -9.912 0.51 1.90366 31.31
10* 3.664 可変
11* -13.918 0.80 1.52542 55.78
12 -14.157 0.10
13 -28.285 1.75 1.52542 55.78
14* -7.381 可変
15 ∞ 0.50 1.54771 62.84
16 ∞ 0.50
17 ∞ 0.50 1.51633 64.14
18 ∞ 0.32
像面(撮像面)

非球面データ
第1面
K=0.000,A4=4.44012e-04,A6=-6.81498e-06,A8=5.22166e-08
第2面
K=-1.079,A4=7.59676e-04,A6=3.19513e-06
第6面
K=-1.617,A4=1.55861e-03,A6=-3.53530e-06
第7面
K=0.000,A4=-8.59697e-05,A6=3.53598e-05,A8=-1.81923e-06
第10面
K=0.000,A4=2.43339e-03,A6=9.59757e-05,A8=3.89963e-05
第11面
K=0.000,A4=-4.22139e-04,A6=1.92221e-05
第14面
K=-1.578,A4=-1.73317e-04,A6=8.80572e-06,A8=7.74930e-08

各種データ
WE ST TE
像高 3.6 3.6 3.6
焦点距離 5.08 8.03 19.71
FNO. 2.71 3.46 6.23
画角2ω 78.36 51.44 21.73
BF(in air) 4.94 4.42 3.97
全長(in air) 31.86 29.41 34.65
d4 13.00 7.46 1.30
d10 2.60 6.23 18.07
d14 3.47 2.94 2.50

群焦点距離
f1=-11.54 f2=9.26 f3=18.09

ズームデータ(ディストーション電気補正時)
WE ST TE
焦点距離 4.75 7.51 16.63
FNO. 2.96 3.72 6.16
画角2ω 77.16 51.71 24.00
像高 3.52 3.6 3.6
数値実施例8
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd
1* -170.588 0.80 1.80610 40.92
2* 5.417 2.50
3 11.124 1.17 1.94595 17.98
4 26.213 可変
5(絞り) ∞ 0.30
6* 4.583 1.86 1.59201 67.02
7* -23.511 0.10
8 7.514 1.42 2.10225 16.80
9* 4.164 可変
10 36.252 1.00 1.68893 31.07
11* 33.205 可変
12 -20.000 0.80 1.52542 55.78
13 -23.250 0.10
14 -100.000 1.68 1.52542 55.78
15* -9.013 可変
16 ∞ 0.50 1.54771 62.84
17 ∞ 0.50
18 ∞ 0.50 1.51633 64.14
19 ∞ 0.32
20 ∞像面(撮像面)

非球面データ
第1面
K=0.000,A4=1.63940e-04,A6=-1.77404e-06,A8=1.10850e-08
第2面
K=-1.104,A4=4.71310e-04,A6=4.05687e-06
第6面
K=-1.640,A4=1.57660e-03,A6=-8.51162e-06
第7面
K=0.000,A4=2.75909e-04,A6=-1.55051e-05,A8=1.07061e-06
第9面
K=0.401,A4=4.74056e-04,A6=7.93782e-05
第11面
K=0.000,A4=3.16241e-04,A6=2.13256e-05
第15面
K=-1.481,A4=3.76868e-04,A6=-1.35515e-05,A8=1.26799e-07

各群焦点距離
f1=-11.53 f3=9.90 f3=-662.08 f4=19.61

各種データ
WE ST TE
焦点距離 5.08 8.03 20.32
FNO. 2.62 3.32 6.11
画角2ω 78.35 51.00 21.09
像高IH 3.82 3.82 3.82
BF 4.91 4.31 3.47
全長 33.53 30.86 36.54

d4 13.39 7.44 0.80
d9 1.50 3.30 5.00
d11 2.00 4.08 15.54
d15 3.44 2.84 2.00
d20 -0.00 -0.00 -0.00

ズームデータ (ディストーション電気補正時)
焦点距離 5.08 8.03 20.32
FNO. 2.62 3.32 6.11
画角2ω 73.88 51.00 21.09
像高 3.71 3.82 3.82
以上の実施例1〜8の無限遠物点合焦時の収差図をそれぞれ図9〜図16に示す。これらの収差図において、(a)は広角端、(b)は中間焦点距離状態、(c)は望遠端における球面収差(SA)、非点収差(AS)、歪曲収差(DT)、倍率色収差(CC)を示す。各図中、 “ω”は半画角を示す。
次に、各実施例における条件式(1)〜(11)の値を掲げる。
実施例1 実施例2 実施例3 実施例4
(1)f/fIF -0.3597 0.027231 -0.05883 -0.18744
(2)(RIFR+RIRF)/(RIFR−RIRF
-1.69447 -3.3308 -6.73898 -2.13502
(3)D/D -10.25 -16.0215 -44.76 -14.9324
(4)(RIRF+RIRR
/(RIRF−RIRR) 1.258504 1.711769 2.188748 1.528111
(5)fIFF/fIFR -1.02415 -0.62977 -0.899 -0.7954
(6)DOM/f 2.49317 2.911911 2.862238 2.652638
(7)nIave 1.52542 1.52542 1.554275 1.52542
(8)νIave 55.7771 55.7771 57.57855 55.7771
(10)f/f 3.5 3.88 3.5 3.5
(11)y07
(f・tanω07w) 0.942645 0.930925 0.960465 0.951067

実施例5 実施例6 実施例7 実施例8
(1)f/fIF -0.14032 -0.08632 0.001763 -0.065915
(2)(RIFR+RIRF)/(RIFR−RIRF
-2.2676 -1.68013 -3.00393 -1.605867
(3)D/D -15.1918 -18.7458 -14.9485 -10.866
(4)(RIRF+RIRR
/(RIRF−RIRR) 1.546348 1.400035 1.70614 1.1981058
(5)fIFF/fIFR -1.48493 -0.88328 -0.98317 -1.1625063
(6)DOM/f 2.807932 2.756339 2.908675 2.6348777
(7)nIave 1.52542 1.497 1.52542 1.52542
(8)νIave 55.7771 81.61 55.7771 55.7771
(10)f/f 3.5 3.88 3.5 3.5
(11)y07
(f・tanω07w) 0.961141 0.954629 0.953373 0.9593375
(歪曲収差の補正)
ところで、本発明のズームレンズを用いたときに、像の歪曲は電気的にデジタル補正する。以下に、像の歪曲をデジタル補正するための基本的概念について説明する。
例えば、図17に示すように、光軸と撮像面との交点を中心として有効撮像面の長辺に内接する半径Rの円周上(像高)での倍率を固定し、この円周を補正の基準とする。そして、それ以外の任意の半径r(ω)の円周上(像高)の各点を略放射方向に移動させて、半径r'(ω)となるように同心円状に移動させることで補正する。
例えば、図17において、半径Rの円の内側に位置する任意の半径r1(ω)の円周上の点P1は、円の中心に向けて補正すべき半径r1'(ω)円周上の点P2に移動させる。また、半径Rの円の外側に位置する任意の半径r2(ω)の円周上の点Q1は、円の中心から離れる方向に向けて補正すべき半径r2'(ω)円周上の点Q2に移動させる。
ここで、r'(ω)は次のように表わすことができる。
r'(ω)=α・f・tanω (0≦α≦1)
ただし、
ωは被写体半画角、fは結像光学系(本発明では、ズームレンズ)の焦点距離である。
ここで、前記半径Rの円上(像高)に対応する理想像高をYとすると、
α=R/Y=R/(f・tanω)
となる。
光学系は、理想的には、光軸に対して回転対称であり、すなわち歪曲収差も光軸に対して回転対称に発生する。したがって、上述のように、光学的に発生した歪曲収差を電気的に補正する場合には、再現画像上で光軸と撮像面との交点を中心とした有効撮像面の短辺に内接する半径Rの円の円周上(像高)の倍率を固定して、それ以外の半径r(ω)の円周上(像高)の各点を略放射方向に移動させて、半径r'(ω)となるように同心円状に移動させることで補正することができれば、データ量や演算量の点で有利と考えられる。
ところが、光学像は、電子撮像素子で撮像された時点で(サンプリングのため)連続量ではなくなる。したがって、厳密には光学像上に描かれる上記半径Rの円も、電子撮像素子上の画素が放射状に配列されていない限り正確な円ではなくなる。
つまり、離散的座標点毎に表わされる画像データの形状補正においては、上記倍率を固定できる円は存在しない。そこで、各画素(Xi,Yj)毎に、移動先の座標(Xi',Yj' )を決める方法を用いるのがよい。なお、座標(Xi',Yj')に(Xi,Yj)の2点以上が移動してきた場合には、各画素が有する値の平均値をとる。また、移動してくる点がない場合には、周囲のいくつかの画素の座標(Xi',Yj')の値を用いて補間すればよい。
このような方法は、特にズームレンズを有する電子撮像装置において光学系や電子撮像素子の製造誤差等のために光軸に対して歪みが著しく、前記光学像上に描かれる上記半径Rの円が非対称になった場合の補正に有効である。また、撮像素子あるいは各種出力装置において信号を画像に再現する際に幾何学的歪み等が発生する場合等の補正に有効である。
本発明の電子撮像装置では、補正量r’(ω)−r(ω)を計算するために、r(ω)すなわち半画角と像高との関係、あるいは、実像高rと理想像高r’/αとの関係が、電子撮像装置に内蔵された記録媒体に記録されている構成としてもよい。
なお、歪曲補正後の画像が短辺方向の両端において光量が極端に不足することのないようにするには、前記半径Rが、次の条件式を満足するのがよい。
0≦R≦0.6Ls
ただし、Lsは有効撮像面の短辺の長さである。
好ましくは、前記半径Rは、次の条件式を満足するのがよい。
0.3Ls≦R≦0.6Ls
さらには、半径Rは、略有効撮像面の短辺方向の内接円の半径に一致させるのが最も有利である。なお、半径R=0の近傍、すなわち、軸上近傍において倍率を固定した補正の場合は、画質の面で若干の不利があるが、広角化しても小型化にするための効果は確保できる。
なお、補正が必要な焦点距離区間については、いくつかの焦点ゾーンに分割する。そして、該分割された焦点ゾーン内の望遠端近傍で略、
r’(ω)=α・f・tanω
を満足する補正結果が得られる場合と同じ補正量で補正してもよい。
ただし、その場合、分割された焦点ゾーン内の広角端において樽型歪曲量がある程度残存してしまう。また、分割ゾーン数を増加させてしまうと、補正のために必要な固有データを記録媒体に余計に保有する必要が生じあまり好ましくない。そこで、分割された焦点ゾーン内の各焦点距離に関連した1つ又は数個の係数を予め算出しておく。この係数は、シミュレーションや実機による測定に基づいて決定しておけばよい。
そして、前記分割されたゾーン内の望遠端近傍で略、
r’(ω)=α・f・tanω
を満足する補正結果が得られる場合の補正量を算出し、この補正量に対して焦点距離毎に前記係数を一律に掛けて最終的な補正量にしてもよい。
ところで、無限遠物体を結像させて得られた像に歪曲がない場合は、
f=y/tanω
が成立する。
ただし、yは像点の光軸からの高さ(像高)、fは結像系(本発明ではズームレンズ)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(被写体半画角)である。
結像系に樽型の歪曲収差がある場合は、
f>y/tanω
となる。つまり、結像系の焦点距離fと、像高yとを一定とすると、ωの値は大きくなる。
(デジタルカメラ)
図18〜図20は、以上のようなズームレンズを撮影光学系141に組み込んだ本発明によるデジタルカメラの構成の概念図を示す。図18はデジタルカメラ140の外観を示す前方斜視図、図19は同後方正面図、図20はデジタルカメラ140の構成を示す模式的な断面図である。ただし、図18と図20においては、撮影光学系141の非沈胴時を示している。デジタルカメラ140は、この例の場合、撮影用光路142を有する撮影光学系141、ファインダー用光路144を有するファインダー光学系143、シャッターボタン145、フラッシュ146、液晶表示モニター147、焦点距離変更ボタン161、設定変更スイッチ162等を含み、撮影光学系141の沈胴時には、カバー160をスライドすることにより、撮影光学系141とファインダー光学系143とフラッシュ146はそのカバー160で覆われる。そして、カバー160を開いてカメラ140を撮影状態に設定すると、撮影光学系141は図18の非沈胴状態になり、カメラ140の上部に配置されたシャッターボタン145を押圧すると、それに連動して撮影光学系141、例えば実施例1のズームレンズを通して撮影が行われる。撮影光学系141によって形成された物体像が、波長域制限コートを施したローパスフィルタFとカバーガラスCを介してCCD149の撮像面上に形成される。このCCD149で受光された物体像は、処理手段151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147に表示される。また、この処理手段151には記録手段152が接続され、撮影された電子画像を記録することもできる。なお、この記録手段152は処理手段151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。また、CCD149に代わって銀塩フィルムを配置した銀塩カメラとして構成してもよい。
さらに、ファインダー用光路144上にはファインダー用対物光学系153が配置してある。ファインダー用対物光学系153は、複数のレンズ群(図の場合は3群)と2つのプリズムからなり、撮影光学系141のズームレンズに連動して焦点距離が変化するズーム光学系からなり、このファインダー用対物光学系153によって形成された物体像は、像正立部材である正立プリズム155の視野枠157上に形成される。この正立プリズム155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159が配置されている。なお、接眼光学系159の射出側にカバー部材150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140は、撮影光学系141が本発明により、沈胴時に厚みを極めて薄く、高変倍で全変倍域で結像性能を極めて安定的であるので、高性能・小型化・広角化が実現できる。
(内部回路構成)
図21は、上記デジタルカメラ140の主要部の内部回路の構成ブロック図である。なお、以下の説明では、上記の処理手段は、例えばCDS/ADC部124、一時記憶メモリ117、画像処理部118等からなり、記憶手段は、例えば記憶媒体部119等からなる。
図21に示すように、デジタルカメラ140は、操作部112と、この操作部112に接続された制御部113と、この制御部113の制御信号出力ポートにバス114及び115を介して接続された撮像駆動回路116並びに一時記憶メモリ117、画像処理部118、記憶媒体部119、表示部120、及び設定情報記憶メモリ部121を備えている。
上記の一時記憶メモリ117、画像処理部118、記憶媒体部119、表示部120、及び設定情報記憶メモリ部121は、バス122を介して相互にデータの入力又は出力が可能なように構成され、また、撮像駆動回路116には、CCD149とCDS/ADC部124が接続されている。
操作部112は各種の入力ボタンやスイッチを備え、これらの入力ボタンやスイッチを介して外部(カメラ使用者)から入力されるイベント情報を制御部に通知する回路である。
制御部113は、例えばCPU等からなる中央演算処理装置であり、不図示のプログラムメモリを内蔵し、そのプログラムメモリに格納されているプログラムにしたがって、操作部112を介してカメラ使用者から入力される指示命令を受けてデジタルカメラ140全体を制御する回路である。
CCD149は、本発明による撮影光学系141を介して形成された物体像を受光する。CCD149は、撮像駆動回路116により駆動制御され、その物体像の各画素ごとの光量を電気信号に変換してCDS/ADC部124に出力する撮像素子である。
CDS/ADC部124は、CCD149から入力する電気信号を増幅しかつアナログ/デジタル変換を行って、この増幅とデジタル変換を行っただけの映像生データ(ベイヤーデータ、以下RAWデータという。)を一時記憶メモリ117に出力する回路である。
一時記憶メモリ117は、例えばSDRAM等からなるバッファであり、CDS/ADC部124から出力される上記RAWデータを一時的に記憶するメモリ装置である。画像処理部118は、一時記憶メモリ117に記憶されたRAWデータ又は記憶媒体部119に記憶されているRAWデータを読み出して、制御部113から指定された画質パラメータに基づいて歪曲収差補正を含む各種画像処理を電気的に行う回路である。
記録媒体部119は、例えばフラッシュメモリ等からなるカード型又はスティック型の記録媒体を着脱自在に装着して、それらカード型又はスティック型のフラッシュメモリに、一時記憶メモリ117から転送されるRAWデータや画像処理部118で画像処理された画像データを記録して保持する装置の制御回路である。
表示部120は、液晶表示モニターを備え、その液晶表示モニターに画像や操作メニュー等を表示する回路である。設定情報記憶メモリ部121には、予め各種の画質パラメータが格納されているROM部と、そのROM部から読み出された画質パラメータの中から操作部112の入力操作によって選択された画質パラメータを記憶するRAM部が備えられている。設定情報記憶メモリ部121は、それらのメモリへの入出力を制御する回路である。
このように構成されたデジタルカメラ140は、撮影光学系141が、本発明により、十分な広角域を有し、コンパクトな構成としながら、高変倍で全変倍域で結像性能が極めて安定的であるので、高性能・小型化・広角化が実現できる。そして、広角側、望遠側での速い合焦動作が可能となる。
以上のように、本発明にかかる3群ズームレンズは、画角や変倍比の確保、光学性能の確保に有利なレンズに適している。
本発明のズームレンズの実施例1の無限遠物点合焦時の広角端(a)、中間状態(b)、望遠端(c)でのレンズ断面図である。 本発明のズームレンズの実施例2の図1と同様の図である。 本発明のズームレンズの実施例3の図1と同様の図である。 本発明のズームレンズの実施例4の図1と同様の図である。 本発明のズームレンズの実施例5の図1と同様の図である。 本発明のズームレンズの実施例6の図1と同様の図である。 本発明のズームレンズの実施例7の図1と同様の図である。 本発明のズームレンズの実施例8の図1と同様の図である。 実施例1の無限遠物点合焦時の収差図である。 実施例2の無限遠物点合焦時の収差図である。 実施例3の無限遠物点合焦時の収差図である。 実施例4の無限遠物点合焦時の収差図である。 実施例5の無限遠物点合焦時の収差図である。 実施例6の無限遠物点合焦時の収差図である。 実施例7の無限遠物点合焦時の収差図である。 実施例8の無限遠物点合焦時の収差図である。 歪曲収差の補正を説明する図である。 本発明によるズームレンズを組み込んだデジタルカメラの外観を示す前方斜視図である。 上記デジタルカメラの後方斜視図である。 上記デジタルカメラの断面図である。 デジタルカメラの主要部の内部回路の構成ブロック図である。
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
S…明るさ絞り
F…ローパスフィルタ
C…カバーガラス
I…像面
112…操作部
113…制御部
114…バス
115…バス
116…撮像駆動回路
117…一時記憶メモリ
118…画像処理部
119…記憶媒体部
120…表示部
121…設定情報記憶メモリ部
122…バス
124…CDS/ADC部
140…デジタルカメラ
141…撮影光学系
142…撮影用光路
143…ファインダー光学系
144…ファインダー用光路
145…シャッターボタン
146…フラッシュ
147…液晶表示モニター
149…CCD
150…カバー部材
151…処理手段
152…記録手段
153…ファインダー用対物光学系
155…正立プリズム
157…視野枠
159…接眼光学系
160…カバー
161…焦点距離変更ボタン
162…設定変更スイッチ

Claims (18)

  1. 最も物体側に配置されたレンズ群であって負の屈折力をもつ物体側レンズ群と、
    最も像側に配置されたレンズ群であって正の屈折力をもつ像側レンズ群と、
    前記物体側レンズ群と前記像側レンズ群との間に配置され且つ正の屈折力をもつ中間レンズ群と、
    前記物体側レンズ群よりも像側且つ前記像側レンズ群よりも物体側に配置された明るさ絞りを有し、
    前記物体側レンズ群と前記中間レンズ群との間の距離は広角端よりも望遠端で小さくなり、
    前記中間レンズ群と前記像側レンズ群との間の距離は広角端よりも望遠端で大きくなり、
    前記中間レンズ群は広角端よりも望遠端で物体側に位置するように移動し、
    前記像側レンズ群は広角端よりも望遠端で像側に位置するように移動し、
    前記明るさ絞りは広角端から望遠端への変倍時に前記中間レンズ群と一体で移動し、
    さらに、
    レンズ成分を空気と接触するレンズ面が物体側レンズ面と像側レンズ面の2面のみのレンズ体とするとき、
    前記像側レンズ群は、物体側から順に、
    凹面の物体側レンズ面を有しメニスカス形状である前側レンズ成分、
    凹面の物体側レンズ面を有しメニスカス形状である正の屈折力の後側レンズ成分、
    の2つのレンズ成分からなり、
    前記前側レンズ成分の像側レンズ面の近軸曲率半径の絶対値が前記像側レンズ成分の物体側レンズ面の近軸曲率半径の絶対値よりも小さいことを特徴とするズームレンズ。
  2. 以下の条件を満足することを特徴とする請求項1に記載のズームレンズ。

    −0.45<f/fIF<0.20 (1)
    −10.0<(RIFR+RIRF)/(RIFR−RIRF)<−1.1 (2)
    −90.0<D/D<−3.0 (3)

    ただし、
    IFは、前記像側レンズ群中の前記前側レンズ成分の焦点距離、
    は、前記像側レンズ群の焦点距離、
    IFRは、前記像側レンズ群中の前記前側レンズ成分の像側レンズ面の近軸曲率半径、
    IRFは、前記像側レンズ群中の前記後側レンズ成分の物体側レンズ面の近軸曲率半径、
    は、前記明るさ絞りと一体で移動する前記中間レンズ群の広角端と望遠端での位置の差、
    は、前記像側レンズ群の広角端と望遠端での位置の差であり、
    レンズ群が物体側に移動する場合は正符号、像側に移動する場合は負符号とする。
  3. 前記像側レンズ群中の前記後側レンズ成分が以下の条件を満足することを特徴とする請求項1または2に記載のズームレンズ。
    1.0<(RIRF+RIRR)/(RIRF−RIRR)<3.0 (4)
    ただし、
    IRFは、前記像側レンズ群中の前記後側レンズ成分の物体側レンズ面の近軸曲率半径、
    IRRは、前記像側レンズ群中の前記後側レンズ成分の像側レンズ面の近軸曲率半径、である。
  4. 像側レンズ群中の前側レンズ成分が以下の条件を満足するメニスカス形状であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載のズームレンズ。
    −1.3<fIFF/fIFR<−0.5 …(5)
    ただし、
    IFFは、像側レンズ群中の前側レンズ成分の物体側レンズ面の屈折力の逆数、
    IFRは、像側レンズ群中の前側レンズ成分の像側レンズ面の屈折力の逆数である。
  5. 前記明るさ絞りが前記中間レンズ群の直前に配置されることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載のズームレンズ。
  6. 前記中間レンズ群が前記物体側レンズ群の像側直後に配置されたレンズ群であり、
    前記ズームレンズが広角端にて以下の条件を満足することを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載のズームレンズ。
    1<DOM/f<4 …(6)
    ただし、
    OMは広角端における前記物体側レンズ群の最も像側のレンズ面から前記中間レンズ群の最も物体側のレンズ面までの軸上距離、
    は広角端におけるズームレンズ全系の焦点距離、
    である。
  7. 前記像側レンズ群中の全レンズが、以下の条件を満足することを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載のズームレンズ。
    Iave≧1.4 …(7)
    νIave≧50 …(8)
    ただし、
    Iaveは像側レンズ群中の全てのレンズの屈折率の平均値、
    νIaveは像側レンズ群中の全てのレンズのアッベ数の平均値、
    である。
  8. 前記像側レンズ群に含まれるレンズの総枚数が2であり、そのうちのいずれかのレンズが非球面を有することを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載のズームレンズ。
  9. 前記像側レンズ群中の後側レンズ成分が非球面のレンズ面を有することを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載のズームレンズ。
  10. 前記像側レンズ群は少なくとも1枚の樹脂レンズを有することを特徴とする請求項1乃至9のいずれか1項に記載のズームレンズ。
  11. 以下の条件式を満足することを特徴とする請求項1乃至10のいずれか1項に記載のズームレンズ。
    6≦N≦8 …(9)
    ただし、Nは、前記ズームレンズ中のレンズの総枚数である。
  12. 前記ズームレンズ中のレンズ群が、前記物体側レンズ群、前記像側レンズ群、前記中間レンズ群の3つのみであることを特徴とする請求項1乃至11のいずれか1項に記載のズームレンズ。
  13. 前記ズームレンズは前記中間レンズ群と前記像側レンズ群との間に配置され且つ広角端から望遠端への変倍の際に前記中間レンズ群と前記像側レンズとは独立して移動するレンズ群を有することを特徴とする請求項1乃至11のいずれか1項に記載のズームレンズ。
  14. 前記ズームレンズ中のレンズ群が、4つのみであることを特徴とする請求項13に記載のズームレンズ。
  15. 広角端から望遠端への変倍に際して、前記物体側レンズ群は先ず像側に移動し次いで物体側に移動することを特徴とする請求項1乃至14のいずれか1項に記載のズームレンズ。
  16. ズームレンズと、
    その像側に配置された撮像面をもち前記ズームレンズにより形成された前記撮像面上の光学像を電気信号に変換する撮像素子とを備え、
    前記ズームレンズが請求項1乃至15の少なくともいずれか1項に記載のズームレンズであることを特徴とする撮像装置。
  17. 広角端から望遠端へのズームレンズ全系の変倍比が以下の条件を満足することを特徴とする請求項1乃至16の少なくともいずれか1項に記載のズームレンズ。
    3.2<f/f<7.0 …(10)
    ただし、
    は望遠端におけるズームレンズ全系の焦点距離、
    は広角端におけるズームレンズ全系の焦点距離、
    である。
  18. 前記撮像素子にて撮像して得られた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信号処理回路を備え、
    前記ズームレンズが広角端且つ最も遠距離に合焦した状態において、以下の条件を満足することを特徴とする請求項17に記載の撮像装置。
    0.7<y07/(f・tanω07w)<1.0 …(11)
    ただし、
    撮像素子の有効撮像面内で中心から最も遠い点までの距離をy10としたとき、
    07=0.7×y10で定義され、
    有効撮像領域が広角端から望遠端で変化する場合は、y10はとり得る値の最大値とし、ω07wは広角端における撮像面上の中心から像高がy07となる像位置に入射する主光線の物空間における入射光線と光軸とのなす角である。

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