JP2009282199A - ズームレンズ及びそれを有する撮像装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 物体側より像側へ順に、ズーミングのためには不動で正の屈折力の第1レンズ群、ズーミングに際して移動する負の屈折力の第2レンズ群、ズーミングに際して移動する負の屈折力の第3レンズ群、ズーミングのためには不動の正の屈折力の第4レンズ群を有するズームレンズにおいて、該第1レンズ群は、少なくとも1つのレンズエレメントよりも像側にプリズム頂角が可変の可変頂角プリズムを有し、広角端における全系の焦点距離fw、該第1レンズ群の焦点距離f1、該第2レンズ群の広角端における結像倍率βvw、該第4レンズ群の結像倍率βrを各々適切に設定すること。
【選択図】 図1
Description
該第1レンズ群は、少なくとも1つのレンズエレメントよりも像側にプリズム頂角が可変の可変頂角プリズムを有し、広角端における全系の焦点距離をfw、該第1レンズ群の焦点距離をf1、該第2レンズ群の広角端における結像倍率をβvw、該第4レンズ群の結像倍率をβrとするとき、
4.3<f1/fw<10
-0.8<βvw<-0.2
-1.9<βr<-1.4
なる条件を満足することを特徴としている。
NA:光学系の開口数
φR:物体側主平面上での光線のアジムス角
φω:偏心方向とY軸のなすアジムス角
Y’:理想像高
また、各防振収差係数は以下の式で表される。
αv:第ν面における軸上光線入射換算傾角
αv’:第ν面における軸上光線射出換算傾角
N:第ν面の物体側の媒質の屈折率
N’: 第ν面の媒質の屈折率
p、p’: 第ν面の倒れ中心から入射、射出瞳位置までの距離
q、q’: 第ν面の倒れ中心から物体面、像面までの距離
このうち、倒れ偏心による像移動を表すのが1次の原点移動(Δε)であり、結像性能に影響するのは各種の収差計数(IIε)、(IIIε)、(Pε)、(Vε)、(Δcε)である。
fz=fw×Z1/2
Z=ft/fw
である。
4.3<f1/fw<10 ・・・(1)
-0.8<βvw<-0.2 ・・・(2)
-1.9<βr<-1.4 ・・・(3)
なる条件を満足している。
ft=f1×βvt×βct×βr (o−2)
Z=ft/fw=βvw/βvt×βcw/βct (o−3)
但し、
fw:広角端における全系の焦点距離
ft:望遠端における全系の焦点距離
f1:第1レンズ群Fの焦点距離
βvw:広角端における第2レンズ群Vの結像倍率
βcw:広角端における第3レンズ群Cの結像倍率
βvt:望遠端における第2レンズ群Vの結像倍率
βct:望遠端における第3レンズ群Cの結像倍率
βr:第4レンズ群Rの結像倍率
変倍に寄与する第2レンズ群Vの結像倍率は以下の式で表される。
βvt=f2/(f1−e1−mv+f2) (p−2)
但し、
f2:第2レンズ群Vの焦点距離
e1:第1レンズ群Fと第2レンズ群Vの主点間隔
mv:第2レンズ群Vの広角端から望遠端までの移動量
また、第4レンズ群Rの結像倍率は以下の式で表される。
但し、
S:第4レンズ群Rの物点から第4レンズ群Rの前側主点位置までの距離
S’:第4レンズ群Rの像点から第4レンズ群Rの後側主点位置までの距離
ズームレンズの広画角化、大口径化、高性能化、小型軽量化を図るためには、(o−1)式における前記各パラメータf1及び、βvw、βcw、βrを適切に設定する必要がある。
1.2<β1b<6.8 ・・・(5)
0.2<f1/ft<0.5 ・・・(6)
0.4<Fno・f1/ff<3.0 ・・・(7)
1.3<Nx<2 ・・・(8)
30<νx<200 ・・・(9)
0.01<dx/Dx<0.5 ・・・(10)
次に前述した各条件式の技術的意味について説明する。
f1=f1a×β1b×β1c (r)
但し、
f1a:前方部分系F1aの焦点距離
β1b:移動部分系F1bの結像倍率
β1c:後方部分系F1cの結像倍率
条件式(4)の上限を超えると、前方部分系F1aを構成するレンズエレメントの面の曲率が大きくなって、基準状態における広角端における歪曲収差、非点収差の補正が困難となってくる。また、1次の防振コマ収差をはじめとした防振諸収差を良好に補正することが困難となってくる。
−0.35<βvw<−0.26 ・・・(2a)
−1.9<βr<−1.6 ・・・(3a)
−1.6<f1a/f1<−1.3 ・・・(4a)
1.5<β1b<6.3 ・・・(5a)
0.27<f1/ft<0.42 ・・・(6a)
0.40<Fno・f1/ft<2.10 ・・・(7a)
1.4<Nx<1.8 ・・・(8a)
50<νx<80 ・・・(9a)
0.05<dx/Dx<0.25 ・・・(10a)
各実施例のズームレンズでは、以上の諸条件を満足させることにより、全ズーム範囲、全合焦範囲にわたり基準状態及び防振時における収差を良好に補正し、高い光学性能を得ている。
図1は本発明の数値実施例1の広角端におけるレンズ断面図である。
図2は数値実施例2の広角端におけるレンズ断面図である。
数値実施例2は、15倍のズーム比を有し、広角端における画角2ω=69.02°、Fナンバーは2.5〜4.6である。
図3は数値実施例3の広角端におけるレンズ断面図である。
図4は本発明の数値実施例4の広角端におけるレンズ断面図である。
<数値実施例1>
面番号 r d nd νd 有効径
1 94.650 2.10 1.77250 49.6 65.22
2 36.752 15.97 55.44
3 -190.229 1.85 1.77250 49.6 54.91
4 102.000 0.09 54.26
5 61.224 6.01 1.92286 18.9 55.10
6 168.668 5.02 54.53
7 -660.854 4.92 1.50137 56.4 53.75
8 -101.149 9.99 53.38
9 -143.427 8.15 1.49700 81.5 46.06
10 -38.290 1.60 1.71736 29.5 46.02
11 -59.116 3.50 46.86
12 ∞ 2.50 1.51633 64.1 52.00
13 ∞ 5.80 1.41650 52.2 52.00
14 ∞ 2.50 1.51633 64.1 52.00
15 ∞ 3.50 52.00
16 176.361 1.50 1.68893 31.1 44.53
17 40.567 7.54 1.49700 81.5 43.46
18 520.175 0.15 43.42
19 83.655 5.26 1.48749 70.2 43.42
20 -390.810 0.15 43.28
21 56.725 6.02 1.60311 60.6 42.85
22 -537.545 (可変) 42.35
23 98.506 1.00 1.83481 42.7 16.42
24 14.784 2.97 14.53
25 -36.707 0.75 1.83481 42.7 14.37
26 34.012 0.84 14.28
27 24.947 3.73 1.80518 25.4 14.61
28 -26.633 0.41 14.41
29 -20.435 0.75 1.83481 42.7 14.33
30 50.127 0.99 14.28
31 54.860 1.70 1.64769 33.8 14.49
32 -93.515 (可変) 14.51
33 -31.241 0.75 1.74320 49.3 20.39
34 45.029 2.88 1.80515 25.5 22.11
35 -684.725 (可変) 22.68
36(絞り) ∞ 1.50 26.20
37 100.728 5.74 1.51633 64.1 28.05
38 -34.413 0.20 28.65
39 164.840 4.21 1.50127 56.5 29.00
40 -57.087 0.20 29.00
41 54.714 7.48 1.50127 56.5 27.95
42 -30.663 1.00 2.00330 28.3 27.05
43 -217.188 40.28 27.04
44 63.829 0.80 1.83481 42.7 21.60
45 25.036 6.47 1.54814 45.8 21.09
46 -29.016 3.21 20.87
47 -88.578 3.21 1.48749 70.2 17.82
48 -19.574 0.80 1.88300 40.8 17.24
49 -52.436 5.19 17.12
50 ∞ 33.00 1.60859 46.4 36.00
51 ∞ 13.20 1.51633 64.2 36.00
52 ∞ 36.00
各種データ
ズーム比 15.00
広角 中間 望遠
焦点距離 8.00 30.98 120.00
Fナンバー 2.50 2.50 4.60
画角 34.51 10.07 2.62
像高 5.50 5.50 5.50
レンズ全長 282.85 282.85 282.85
BF 41.50 41.50 41.50
d22 0.68 33.39 47.86
d32 50.05 11.16 5.30
d35 4.60 10.78 2.18
入射瞳位置 47.90 95.68 210.44
射出瞳位置 -217.82 -217.82 -217.82
前側主点位置 55.62 122.40 266.43
後側主点位置 -0.86 -23.84 -112.86
ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離 レンズ構成長 前側主点位置 後側主点位置
1 22 42.25 94.11 56.19 23.74
2 32 -14.00 13.15 1.25 -8.50
3 35 -47.20 3.63 -0.14 -2.17
4 52 42.40 126.51 30.40 -110.39
合焦可変間隔 無限遠 至近(R1面より0.8m)
d6 5.02 12.99
d8 9.99 2.01
<数値実施例2>
面データ
面番号 r d nd νd 有効径
1 626.617 2.10 1.69680 55.5 63.65
2 43.369 18.11 55.01
3 -164.881 1.85 1.77250 49.6 53.42
4 99.926 0.13 53.42
5 67.819 5.32 1.92286 18.9 54.41
6 173.326 5.04 54.06
7 331.002 9.87 1.50137 56.4 53.68
8 -55.526 5.00 53.45
9 -61.482 7.15 1.49700 81.5 46.93
10 -33.919 1.60 1.71736 29.5 46.31
11 -55.046 3.50 46.60
12 ∞ 2.50 1.51633 64.1 52.00
13 ∞ 5.80 1.41650 52.2 52.00
14 ∞ 2.50 1.51633 64.1 52.00
15 ∞ 3.50 52.00
16 158.721 1.50 1.68893 31.1 46.33
17 44.817 9.45 1.43875 95.0 46.12
18 -241.117 0.15 46.47
19 76.382 5.47 1.49700 81.5 47.33
20 2673.266 0.15 47.14
21 53.747 6.90 1.60311 60.6 46.36
22 -1332.876 (可変) 45.72
23 42.431 1.00 1.83481 42.7 17.46
24 14.175 2.99 15.40
25 -78.462 0.75 1.83481 42.7 15.20
26 25.460 0.72 14.76
27 19.320 4.00 1.80518 25.4 14.91
28 -32.165 0.53 14.41
29 -21.274 0.75 1.83481 42.7 14.28
30 30.511 0.95 13.87
31 29.362 1.57 1.64769 33.8 14.00
32 112.539 (可変) 13.88
33 -26.486 0.75 1.74320 49.3 17.09
34 31.988 3.28 1.80515 25.5 18.64
35 4236.863 (可変) 19.39
36(絞り) ∞ 1.50 25.89
37 101.596 5.79 1.51633 64.1 27.74
38 -34.478 0.20 28.40
39 238.120 4.45 1.50127 56.5 28.80
40 -52.150 0.20 28.86
41 50.308 7.92 1.50127 56.5 27.81
42 -30.017 1.00 2.00330 28.3 26.80
43 -189.622 36.95 26.81
44 70.854 0.80 1.83481 42.7 21.36
45 24.071 6.99 1.54814 45.8 20.85
46 -27.976 2.35 20.63
47 2059.912 3.49 1.48749 70.2 17.90
48 -21.315 0.80 1.88300 40.8 17.22
49 -89.095 5.28 16.95
50 ∞ 33.00 1.60859 46.4 36.00
51 ∞ 13.20 1.51633 64.2 36.00
52 ∞ 36.00
各種データ
ズーム比 15.00
広角 中間 望遠
焦点距離 8.00 30.98 120.00
Fナンバー 2.50 2.50 4.60
画角 34.51 10.07 2.62
像高 5.50 5.50 5.50
レンズ全長 278.98 278.98 278.98
BF 41.41 41.41 41.41
d22 0.72 29.25 41.80
d32 40.93 8.71 7.20
d35 8.60 12.29 1.25
入射瞳位置 44.58 84.14 178.73
射出瞳位置 -184.27 -184.27 -184.27
前側主点位置 52.25 110.11 223.43
後側主点位置 -1.03 -24.02 -113.03
ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離 レンズ構成長 前側主点位置 後側主点位置
1 22 36.10 97.58 51.96 24.22
2 32 -14.45 13.27 2.75 -6.41
3 35 -38.00 4.03 -0.02 -2.25
4 52 39.54 123.92 26.56 -103.42
合焦可変間隔 無限遠 至近(R1面より0.8m)
d6 5.04 5.00
d8 7.98 2.05
<数値実施例3>
面データ
面番号 r d nd νd 有効径
1 350.757 2.15 1.58913 61.1 66.10
2 40.598 16.60 56.09
3 -82.360 1.85 1.58913 61.1 55.93
4 199.428 0.15 56.54
5 80.645 4.62 1.92286 18.9 57.53
6 182.066 5.15 57.17
7 -459.835 6.17 1.58144 40.8 56.90
8 -78.171 8.39 56.84
9 ∞ 2.50 1.51633 64.1 60.00
10 ∞ 5.80 1.41650 52.2 60.00
11 ∞ 2.50 1.51633 64.1 60.00
12 ∞ 4.50 60.00
13 21209.039 7.16 1.49700 81.5 48.89
14 -61.436 1.60 1.72047 34.7 48.66
15 -111.094 0.20 49.19
16 557.031 1.60 1.71736 29.5 49.57
17 50.140 9.71 1.49700 81.5 49.77
18 -212.859 0.20 50.10
19 66.094 8.39 1.49700 81.5 51.44
20 -202.020 0.20 51.20
21 73.707 4.30 1.69680 55.5 49.00
22 235.694 (可変) 48.33
23 33.153 1.00 1.83481 42.7 21.21
24 14.823 4.28 18.59
25 -62.166 0.75 1.83481 42.7 18.39
26 34.636 0.24 17.92
27 20.894 4.45 1.78472 25.7 18.04
28 -52.654 0.92 17.45
29 -25.006 0.75 1.88300 40.8 17.35
30 37.057 1.02 17.04
31 41.002 1.68 1.78472 25.7 17.27
32 236.457 (可変) 17.22
33 -29.356 0.75 1.75700 47.8 21.91
34 41.901 3.00 1.84666 23.8 24.31
35 -4590.352 (可変) 24.84
36(絞り) ∞ 2.00 30.94
37 331.250 4.68 1.67003 47.2 33.07
38 -54.688 0.20 33.79
39 188.726 5.84 1.53172 48.8 34.98
40 -47.948 0.20 35.22
41 78.561 9.07 1.50127 56.5 34.10
42 -31.884 1.40 2.00330 28.3 33.39
43 287.046 0.47 34.10
44 41.291 6.35 1.64850 53.0 35.46
45 -280.296 20.29 35.14
46 30.205 4.88 1.48749 70.2 26.09
47 926.124 1.20 1.88300 40.8 24.97
48 23.826 6.18 23.14
49 84.732 3.61 1.59270 35.3 23.64
50 -99.572 5.63 23.58
51 40.366 4.15 1.50127 56.5 23.76
52 -335.242 5.00 23.39
53 ∞ 33.00 1.60859 46.4 36.00
54 ∞ 13.20 1.51633 64.2 36.00
55 ∞ (可変) 36.00
各種データ
ズーム比 14.00
広角 中間 望遠
焦点距離 8.50 31.81 119.00
Fナンバー 2.00 2.00 4.00
画角 32.91 9.81 2.65
像高 5.50 5.50 5.50
レンズ全長 285.03 285.03 285.03
BF 41.67 41.67 41.67
d22 0.74 32.18 46.57
d32 47.00 11.04 6.97
d35 6.87 11.39 1.07
入射瞳位置 48.45 95.54 199.60
射出瞳位置 -305.00 -305.00 -305.00
前側主点位置 56.72 124.11 273.29
後側主点位置 -1.00 -24.30 -111.50
ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離 レンズ構成長 前側主点位置 後側主点位置
1 22 43.02 93.74 55.33 25.56
2 32 -15.68 15.09 4.18 -6.28
3 35 -42.65 3.75 -0.06 -2.10
4 55 45.31 127.37 36.67 -112.74
合焦可変間隔 無限遠 至近(R1面より0.8m)
d6 5.15 8.39
d8 10.16 3.39
<数値実施例4>
面データ
面番号 r d nd νd 有効径
1 144.917 2.15 1.72916 54.7 67.45
2 38.198 16.45 56.55
3 -119.059 1.85 1.77250 49.5 56.36
4 91.948 0.15 56.58
5 68.573 8.09 1.92286 18.9 57.82
6 4302.800 2.90 57.51
7 -596.230 5.53 1.51742 52.4 56.83
8 -92.067 7.38 56.51
9 -131.349 10.07 1.48749 70.2 50.24
10 -35.656 1.60 1.75520 27.5 49.51
11 -53.175 2.96 50.31
12 ∞ 2.50 1.51633 64.1 52.00
13 ∞ 5.80 1.41650 52.2 52.00
14 ∞ 2.50 1.51633 64.1 52.00
15 ∞ 7.11 52.00
16 -192.114 1.60 1.71736 29.5 44.14
17 52.816 8.65 1.49700 81.5 44.26
18 -152.185 0.15 44.60
19 90.067 6.88 1.60311 60.6 46.11
20 -138.543 0.15 46.11
21 59.940 5.35 1.60311 60.6 44.76
22 611.753 (可変) 44.16
23 98.729 1.00 1.83481 42.7 17.36
24 15.324 3.28 15.40
25 -38.335 0.75 1.83481 42.7 15.22
26 70.246 1.51 15.17
27 36.479 3.88 1.75520 27.5 15.43
28 -21.437 0.06 15.25
29 -21.266 0.75 1.83481 42.7 15.19
30 30.678 2.29 14.97
31 33.527 1.76 1.71736 29.5 15.66
32 1268.673 (可変) 15.64
33 -30.664 0.75 1.75700 47.8 20.88
34 50.523 2.35 1.84666 23.8 22.65
35 -422.602 (可変) 23.02
36(絞り) ∞ 1.50 26.82
37 64.652 5.74 1.51633 64.1 29.15
38 -45.207 0.20 29.61
39 6128.545 1.00 1.83400 37.2 29.83
40 41.257 6.98 1.50127 56.5 29.98
41 -49.211 0.20 30.39
42 66.545 8.62 1.50127 56.5 30.50
43 -27.715 1.00 1.83400 37.2 30.17
44 -178.317 0.13 30.76
45 31.915 5.12 1.48749 70.2 31.15
46 168.460 29.05 30.62
47 108.388 0.80 1.83481 42.7 20.11
48 17.619 6.67 1.54814 45.8 19.21
49 -30.067 2.09 18.97
50 -28.191 2.21 1.49700 81.5 17.71
51 -19.798 0.80 1.83481 42.7 17.62
52 -71.571 2.43 18.11
53 107.190 3.06 1.54814 45.8 18.70
54 -41.438 5.00 18.78
55 ∞ 33.00 1.60859 46.4 36.00
56 ∞ 13.20 1.51633 64.2 36.00
57 ∞ 36.00
各種データ
ズーム比 16.00
広角 中間 望遠
焦点距離 7.50 30.00 120.00
Fナンバー 2.50 2.50 4.70
画角 36.25 10.39 2.62
像高 5.50 5.50 5.50
レンズ全長 294.35 294.35 294.35
BF 41.68 41.68 41.68
d22 0.65 35.02 49.56
d32 51.23 11.07 6.43
d35 5.01 10.80 0.91
入射瞳位置 45.66 90.37 201.39
射出瞳位置 -188.15 -188.15 -188.15
前側主点位置 52.87 115.77 247.79
後側主点位置 0.01 -22.49 -112.49
ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離 レンズ構成長 前側主点位置 後側主点位置
1 22 40.17 99.82 55.94 27.59
2 32 -14.72 15.27 1.01 -11.23
3 35 -48.03 3.10 -0.20 -1.90
4 57 41.09 128.79 27.43 -105.62
合焦可変間隔 無限遠 至近(R1面より0.8m)
d6 2.90 7.38
d8 9.69 0.60
V 第2レンズ群
C 第3レンズ群
R 第4レンズ群
F1a 前方部分系
F1b 移動部分系
F1c 後方部分系
X 可変頂角プリズム
F1c1 前方レンズ群
F1c2 後方レンズ群
SP 開口絞り
IP 像面
P ガラスブロック(プリズム)
e e線
g g線
ΔS サジタル像面
ΔM メリディオナル像面
Claims (9)
- 物体側より像側へ順に、ズーミングのためには不動で正の屈折力の第1レンズ群、ズーミングに際して移動する負の屈折力の第2レンズ群、ズーミングに際して移動する負の屈折力の第3レンズ群、ズーミングのためには不動の正の屈折力の第4レンズ群を有するズームレンズにおいて、
該第1レンズ群は、少なくとも1つのレンズエレメントよりも像側にプリズム頂角が可変の可変頂角プリズムを有し、広角端における全系の焦点距離をfw、該第1レンズ群の焦点距離をf1、該第2レンズ群の広角端における結像倍率をβvw、該第4レンズ群の結像倍率をβrとするとき、
4.3<f1/fw<10
-0.8<βvw<-0.2
-1.9<βr<-1.4
なる条件を満足することを特徴とするズームレンズ。 - 前記第1レンズ群は、物体側から像側へ順に、合焦の際に不動の負の屈折力の前方部分系、合焦のために移動する正の屈折力の移動部分系、合焦の際に不動の正の屈折力の後方部分系によって構成されていることを特徴とする請求項1に記載のズームレンズ。
- 前記可変頂角プリズムは移動部分系と後方部分系との間、又は後方部分系内に配置されていることを特徴とする請求項2に記載のズームレンズ。
- 前記f1は前記第1レンズ群の無限遠物体に合焦しているときの焦点距離であり、前記前方部分系の焦点距離をf1a、前記移動部分系の無限遠物体に合焦したときの結像倍率をβ1bとするとき、
-1.6<f1a/f1< -1.0
1.2 <β1b< 6.8
なる条件を満足することを特徴とする請求項2又は3に記載のズームレンズ。 - 前記第1レンズ群は前記可変頂角プリズムよりも物体側に少なくとも2枚の負レンズと少なくとも2枚の正レンズを有することを特徴とする請求項1乃至4いずれか1項に記載のズームレンズ。
- 前記f1は前記第1レンズ群の無限遠物体に合焦しているときの焦点距離であり、望遠端における全系の焦点距離をftとするとき、
0.2<f1/ft<0.5
なる条件を満足することを特徴とする請求項2乃至5のいずれか1項に記載のズームレンズ。 - 前記f1は前記第1レンズ群の無限遠物体に合焦しているときの焦点距離であり、望遠端におけるFナンバーをFno、望遠端における全系の焦点距離をftとするとき、
0.4<Fno・f1/ff<3.0
なる条件を満足することを特徴とする請求項2乃至6のいずれか1項に記載のズームレンズ。 - 前記可変頂角プリズムのプリズム頂角を可変とする媒質の屈折率をNx、アッベ数をνx、該プリズム頂角を可変とする媒質の基準状態での光軸方向の厚さをdx、該可変頂角プリズムの有効径をDxとするとき、
1.3<Nx<2
30<νx<200
0.01<dx/Dx<0.5
なる条件を満たす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。 - 請求項1乃至8のいずれか一項に記載のズームレンズと、該ズームレンズによって形成した像を受光する固体撮像素子を有していることを特徴とする撮像装置。
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