JP2011203387A - 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】小型であることと高変倍比であることを両立させつつ、高変倍比、小型化において特に厳しく求められる像面湾曲を良好に補正した結像光学系およびそれを有する電子撮像装置を提供する。
【解決手段】物体側より順に、正の屈折力の第1レンズ群G1と、負の屈折力の第2レンズ群G2と、正の屈折力の第3レンズ群G3と、正の屈折力の第4レンズ群G4とからなる結像光学系において、前記第2レンズ群を構成する最も屈折力の強い正単レンズL3のd線に対する屈折率を、前記第2レンズ群を構成するレンズの屈折率のうちで最も小さく設定する。
【選択図】図1

Description

本発明は、結像光学系、特に電子撮像光学系に適した薄型でありながら高変倍比でかつ結像性能に優れた結像光学系及びそれを有する電子撮像装置に関するものである。
デジタルカメラは、高画素数化(高画素化)や小型薄型化において実用レベルを達成し、機能的にも市場的にも銀塩35mmフィルムカメラにとって代わっている。そこで、次なる進化の方向の1つとして、そのままの小ささ、薄さ、で高変倍比とともにさらなる高画素数化が強く求められている。
これまで、高変倍に強いとして4群以上のいわゆるポジティブリードタイプが一般に用いられている。しかし望遠比が1を超えるものがほとんどであり、十分小型とはいえない。
ポジティブリードタイプの光学系を小型化する際には、望遠端の全長短縮が必須である。しかしながら、光学系の全長を望遠端において短縮すると、負の像面湾曲が発生する。このため結像性能を満足することが出来なくなる。
小型化と像面湾曲補正とを両立する手段としてポジティブリードタイプ光学系の第2レンズ群に低屈折率の凸レンズを導入することが考えられる。
例えば、特許文献1の実施例1では、第2レンズ群内のレンズのうち凸レンズの屈折率が最も小さい構成である。
また、例えば、特許文献2では、第2レンズ群内のレンズのうち屈折率が最も低い正レンズが配置された構成である。
特開2008−203453号公報 特開2009−9121号公報
特許文献1に開示されている光学系では、凸レンズは、接合レンズとして配置されている。このため、非点収差やコマ収差等の軸外収差への補正能力が低下する。また変倍比は5倍程度しかない。
また、特許文献2に開示されている光学系では、第2レンズ群の構成枚数は5〜6枚であり、光軸方向の全長が長く、小型化されていない。このため、レンズ鏡筒ユニットをカメラ筐体の厚み(奥行き)方向に収納するいわゆる沈胴式鏡筒を採用しても、カメラ筐体を薄くすることは困難である。なお、沈胴式鏡筒とは、レンズ鏡筒ユニットをカメラ筐体の厚み(奥行き)方向に収納する方式の鏡筒のことである。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、小型であることと高変倍比であることを両立させつつ、例えば、高変倍比、小型化等の場合において特に厳しく求められる、像面湾曲を良好に補正した結像光学系およびそれを有する電子撮像装置を提供することを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の結像光学系は、
物体側より順に、正の屈折力の第1レンズ群と、負の屈折力の第2レンズ群と、正の屈折力の第3レンズ群と、正の屈折力の第4レンズ群とからなる結像光学系において、
前記第2レンズ群を構成する最も屈折力の強い正単レンズのd線に対する屈折率は、前記第2レンズ群を構成するレンズの屈折率のうちで最も小さいことを特徴とする。
また、本発明の好ましい態様によれば、前記第2レンズ群内に、前記正単レンズよりも中心肉厚が小さい凹レンズを少なくとも1つ有することが望ましい。
また、本発明の好ましい態様によれば、前記第2レンズ群内の最も屈折力の強い前記正単レンズは、前記第2レンズ群中の最も像面側に位置することが望ましい。
また、本発明の好ましい態様によれば、前記第2レンズ群内の最も屈折力の強い前記正単レンズが以下の条件を満足することが望ましい。
1.45≦ndp≦1.75 ・・・(1)
10≦νdp≦35 ・・・(2)
ここで、
ndpは前記第2レンズ群内の前記正単レンズのd線(波長λ=587.6 nm)の屈折率、
νdpは前記第2レンズ群内の前記正単レンズのd線(波長λ=587.6 nm)のアッベ数(ndp−1)/(nFp−nCp)、
ndp、nCp、nFpは、各々前記正単レンズのd線、C線、F線に対する屈折率、
である。
また、本発明の好ましい態様によれば、前記第2レンズ群内の最も屈折力の強い前記正単レンズが以下の条件を満足することが望ましい。
0.6≦θgF≦0.75 ・・・(3)
ここで、
θgFは前記第2レンズ群内の前記正単レンズの部分分散比θgF=(ng-nF)/(nF-nC)、 ngは前記正単レンズのg線(波長λ= nm)の屈折率、nFは前記正単レンズのF線(波長λ= nm)の屈折率、nCは前記正単レンズのC線(波長λ= nm)の屈折率、
である。
また、本発明の好ましい態様によれば、前記第2レンズ群内の最も屈折力の強い前記正単レンズが以下の条件を満足することが望ましい。
0.20≦fp/(fw・ft)1/2≦1.00 ・・・(4)
ここで、
fpは前記第2レンズ群の前記正単レンズの焦点距離、
fwは広角端における光学系全系の焦点距離、
ftは望遠端における光学系全系の焦点距離、
である。
また、本発明の好ましい態様によれば、前記第2レンズ群内の最も屈折力の強い前記正単レンズが以下の条件を満足することが望ましい。
−0.5≦(R1+R2)/(R1−R2)<1.0 ・・・(5)
ここで、
R1は前記第2レンズ群の最も物体側の面の曲率半径、
R2は前記第2レンズ群の最も像面側の面の曲率半径、
である。
また、本発明の電子撮像装置によれば、
上述の結像光学系と、
光電変換素子とを有し、
結像光学系が、光電変換素子上に像を形成することを特徴とする。
本発明によれば、小型であることと高変倍比であることを両立させつつ、高変倍比、小型化において特に厳しく求められる像面湾曲を良好に補正した結像光学系およびそれを有する電子撮像装置を提供することができるという効果を奏する。
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。 本発明による結像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。
以下に、本発明にかかる結像光学系をズームレンズに適用した実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。なお、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。
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。
本実施形態の結像光学系は、
物体側より順に、正の屈折力の第1レンズ群と、負の屈折力の第2レンズ群と、正の屈折力の第3レンズ群と、正の屈折力の第4レンズ群とからなる結像光学系において、
前記第2レンズ群を構成する最も屈折力の強い正単レンズのd線に対する屈折率は、前記第2レンズ群を構成するレンズの屈折率のうちで最も小さいことを特徴とする。
ポジティブリード(正先行型)の結像光学系においては、ペッツバール和が負になりやすく、像面湾曲の補正が不足するという特徴がある。さらに全長を短縮化すると、特に第2レンズ群の負の屈折力が増大するため、ますます像面湾曲の補正が困難となる。このため、第2レンズ群内の正単レンズの屈折率を小さくすることで、ペッツバール和を小さくすることができ、像面湾曲のズーム変動を低減することが可能となる。
また、凸レンズの前後を空気界面とすることで、凸レンズに屈折力をつけやすくなる。このため、よりペッツバール和を小さくすることができ、像面補正が可能となる。さらに非球面の導入も容易となる。このため軸外の諸収差も良好に補正することができるため好ましい。
また、本実施形態によれば、前記第2レンズ群内に、前記正単レンズよりも中心肉厚が小さい凹レンズを少なくとも1つ有することが望ましい。
第2レンズ群内において正単レンズ(凸レンズ)よりも中心肉厚の小さい凹レンズを配することにより、凹レンズの形状自由度を増大することができる。その結果、第2レンズ群の屈折力を増大しやすくなり入射瞳位置を物体側へ配置させることが可能となる。つまり、第1レンズ群への入射光線高を抑えることができ、第1レンズ群の屈折力を上げることが出来る。
このため、負の像面湾曲補正が可能になると共に全長短縮化が容易となるため好ましい。さらに、そのときに発生する広角端での非点収差や、望遠端での球面収差やコマ収差の変動を、正単レンズ(凸レンズ)の光路長を適切に確保することで低減することが可能となり好ましい。
また、本実施形態によれば、前記第2レンズ群内の最も屈折力の強い前記正単レンズは、前記第2レンズ群中の最も像面側に位置することが望ましい。
第2レンズ群内の凸レンズを、最も像面側に配置することで、第2レンズ群の主点位置を物体側に配置させることができる。この結果、入射瞳位置が物体側へ配置できるので、良好な光学性能を維持しつつ、レンズの前玉径の小型化が可能である。
また、本発明実施形態によれば、前記第2レンズ群内の最も屈折力の強い前記正単レンズが以下の条件を満足することが望ましい。
1.45≦ndp≦1.75 ・・・(1)
10≦νdp≦35 ・・・(2)
ここで、
ndpは前記第2レンズ群内の前記正単レンズのd線(波長λ=587.6 nm)の屈折率、
νdpは前記第2レンズ群内の前記正単レンズのd線(波長λ=587.6 nm)のアッベ数(ndp−1)/(nFp−nCp)、
ndp、nCp、nFpは、各々前記正単レンズのd線、C線、F線に対する屈折率、
である。
条件式(1)は、第2レンズ群を構成する凸レンズの屈折率の条件を規定している。
条件式(2)は、第2レンズ群を構成する凸レンズのアッベ数の条件を規定している。
条件式(1)を満たすことで、第2レンズ群内のペッツバール和を低減することができる。換言すると、第2レンズ群の屈折力が増大してもズーム時の像面湾曲変動を最小限に留めることが可能となり全長短縮が可能である。
条件式(1)の下限値を下回ると、実在する硝材がない為、所望の光学系が達成できない。
条件式(1)の上限値を上回ると、像面湾曲が補正不足となる。
更に、条件式(2)を満たすことで、第2レンズ群の像面湾曲補正を達成した上で、第2レンズ群内の色収差を良好に補正できる。
条件式(2)の下限値を下回ると、色収差が補正不足になってしまう。
条件式(2)の上限値を上回ると、色収差が補正過剰になってしまう。
即ち、条件式(1)、(2)を同時に満たすことで、全長が短く色収差が良好に補正された変倍光学系が達成できる。
また、条件式(1)に代えて、条件式(1−1)を満足すると良い。
1.60≦ndp≦1.75 ・・・(1−1)
さらに、条件式(1)に代えて、条件式(1−2)を満足するといっそう良い。
1.60≦ndp≦1.70 ・・・(1−2)
また、条件式(2)に代えて、条件式(2−1)を満足すると良い。
10≦νdp≦30 ・・・(2−1)
また、条件式(2)に代えて、条件式(2−2)を満足するといっそう良い。
15≦νdp≦25 ・・・(2−2)
これにより効果的に全長が短く色収差が良好に補正されたズームレンズを達成できる。
また、本発明の好ましい態様によれば、前記第2レンズ群内の最も屈折力の強い前記正単レンズが以下の条件を満足することが望ましい。
0.6≦θgF≦0.75 ・・・(3)
ここで、
θgFは前記第2レンズ群内の前記正単レンズの部分分散比θgF=(ng-nF)/(nF-nC)、 ng、nF、nCは、それぞれ正単レンズのg線(波長λ=435.84nm)の屈折率、F線(波長λ=486.13nm)の屈折率、C線(波長λ=656.27nm)の屈折率、
である。
条件式(3)は、第2レンズ群を構成する正単レンズの部分分散比の条件を規定している。
条件式(3)を満たすことで、2次スペクトルを十分に補正しながら全長短縮が可能である。条件式(3)の下限を下回ると、2次スペクトルが補正不足となる。条件式(3)の上限を上回ると、2次スペクトルが補正過剰となる。
また、本発明の好ましい態様によれば、前記第2レンズ群内の最も屈折力の強い前記正単レンズが以下の条件を満足することが望ましい。
0.20≦fp/(fw・ft)1/2≦1.00 ・・・(4)
ここで、
fpは前記第2レンズ群の前記正単レンズの焦点距離、
fwは広角端における光学系全系の焦点距離、
ftは望遠端における光学系全系の焦点距離、
である。
条件式(4)は、第2レンズ群を構成する正単レンズの屈折力の条件を規定している。
条件式(4)を満たすことで、第2レンズ群を構成する正単レンズの屈折力を強くすることができる。言い換えると、第2レンズ群のペッツバール和を小さくすることが可能となり光学系全体の像面湾曲を小さくすることが出来る。
条件式(4)の下限を下回ると、正単レンズの屈折力が大きくなりすぎ像面湾曲が補正過剰となる。
条件式(4)の上限を上回ると、正単レンズの屈折力が小さくなりすぎ像面湾曲が補正不足となる。
また、条件式(4)に代えて、条件式(4−1)を満足すると良い。
0.40≦fp/(fw・ft)1/2≦0.90 ・・・(4−1)
さらに、条件式(4)に代えて、条件式(4−2)を満足するといっそう良い。
0.45≦fp/(fw・ft)1/2≦0.85 ・・・(4−2)
これにより、効果的に像面湾曲を補正でき全長が短いズームレンズを達成できる。
また、本発明の好ましい態様によれば、前記第2レンズ群内の最も屈折力の強い前記正単レンズが以下の条件を満足することが望ましい。
−0.5≦(R1+R2)/(R1−R2)<1.0 ・・・(5)
ここで、
R1は前記第2レンズ群の最も物体側の面の曲率半径、
R2は前記第2レンズ群の最も像面側の面の曲率半径、
である。
第2レンズ群の正単レンズは物体側に凸のメニスカス形状とすることで第2レンズ群全体の主点位置をより物体側へ配置することができる。これにより、少ない移動量で大きな変倍を行うことが容易となり、良好な光学性能を維持しつつ光学系の小型化が可能である。
条件式(5)は、上限を上回って増大すると、正単レンズ(凸レンズ)の最も物体側の面で発生する広角端での非点収差や望遠端での球面収差やコマ収差の補正が困難となり望ましくない。
また、条件式(5)の下限を下回って低減すると、第2レンズ群の主点位置を物体側に寄せることができず、小型化が困難となる。
また、条件式(5)に代えて、条件式(5−1)を満足することで、より効果的に小型化を実現することが可能である。
-0.7≦(R1+R2)/(R1−R2)<1.0 ・・・(5−1)
また、本発明の電子撮像装置によれば、
上述の結像光学系と、
光電変換素子とを有し、
結像光学系が、光電変換素子上に像を形成することを特徴とする。
これにより、小型で高変倍比な電子撮像装置を得ることができる。
以下、各実施例について順に詳細に説明する。
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、正屈折力の第1レンズ群G1と、負屈折力の第2レンズ群G2と、開口絞りSと、正屈折力の第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。なお、以下全ての実施例において、レンズ断面図中、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。
本ズームレンズは、広角端から望遠端への変倍比は7.0倍であり、光学全長は望遠端で最長となり40.1mmである。
第1レンズ群G1は、物体側より順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズ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、全体で正の屈折力を有している。
第2レンズ群G2は、物体側より順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL3と、両凹負レンズL4と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL5とから構成されており、全体で負の屈折力を有している。
正メニスカスレンズL5は、第2レンズ群G2の中で最も屈折率の低い媒質で構成され、全体のペッツバール和を良好に補正している。
第3レンズ群G3は、物体側より順に、両凸正レンズL6と、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との接合レンズから構成されており、全体で正の屈折力を有している。
第4レンズ群G4は、両凸正レンズL9の1枚で構成されている。
至近物点の撮影時には、第4レンズ群G4を光軸方向に移動することで合焦を行う。
広角端から望遠端へと変倍する際には、第1レンズ群G1は物体側へ移動する。第2レンズ群G2は、像側へ移動する。第3レンズ群G3は、物体側へ移動する。第4レンズ群G4は、物体側へ移動した後に像側へ移動する。
非球面は、第1レンズ群G1の正メニスカスレンズL2の像側の面と、第2レンズ群G2の正メニスカスレンズL5の両面と、第3レンズ群G3の両凸正レンズL6の両面と、第4レンズ群G4の両凸正レンズL9の物体側の面と、の6面に設けられている。
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(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。
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、正屈折力の第1レンズ群G1と、負屈折力の第2レンズ群G2と、開口絞りSと、正屈折力の第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。
広角端から望遠端への変倍比は9.6倍であり、光学全長は望遠端で最長となり48.0mmである。
第1レンズ群G1は、物体側より順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL1と物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL2と両凸レンズL3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L2は、異常分散性を有するエネルギー硬化型樹脂で構成されている。これにより、第1レンズ群G1の厚みを増大させることなく望遠端での倍率色収差、特に2次スペクトルによる倍率色収差を良好に補正している。
第2レンズ群G2は、物体側より順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL4と、両凹負レンズL5と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL6とから構成されており、全体で負の屈折力を有している。
正メニスカスレンズL6は、第2レンズ群G2の中で最も屈折率の低い媒質で構成され、全体のペッツバール和を良好に補正している。
第3レンズ群G3は、物体側より順に、両凸正レンズ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との接合レンズから構成されており、全体で正の屈折力を有している。
第4レンズ群G4は、両凸正レンズL10の1枚で構成されている。
至近物点の撮影時には、第4レンズ群を光軸方向に移動することで合焦を行う。
広角端から望遠端へと変倍する際には、第1レンズ群G1は物体側へ移動する。第2レンズ群G2は、像側へ移動する。第3レンズ群G3は、物体側へ移動する。第4レンズ群G4は、物体側へ移動した後に像側へ移動する。
非球面は、第1レンズ群G1の両凸レンズL3の像側の面と、第2レンズ群G2の両凹負レンズL5の像側の面と、正メニスカスレンズL6の物体側の面と、第3レンズ群G3の両凸正レンズL7の両面と、第4レンズ群G4の両凸正レンズL10の両面と、の7面に設けられている。
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(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。
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、正屈折力の第1レンズ群G1と、負屈折力の第2レンズ群G2と、開口絞りSと、正屈折力の第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。
広角端から望遠端への変倍比は9.6倍であり、光学全長は望遠端で最長となり47.5mmである。
第1レンズ群G1は、物体側より順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL1と両凸正レンズ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。
第2レンズ群G2は、物体側より順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL3と、両凹負レンズL4と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL5とから構成されており、全体で負の屈折力を有している。
正メニスカスレンズL5は、第2レンズ群G2の中で最も屈折率の低い媒質で構成され、全体のペッツバール和を良好に補正している。
第3レンズ群G3は、物体側より順に、両凸正レンズL6と、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との接合レンズから構成されており、全体で正の屈折力を有している。
第4レンズ群G4は、両凸正レンズL9の1枚で構成されている。
至近物点の撮影時には、第4レンズ群を光軸方向に移動することで合焦を行う。
広角端から望遠端へと変倍する際には、第1レンズ群G1は物体側へ移動する。第2レンズ群G2は、像側へ移動する。第3レンズ群G3は、物体側へ移動する。第4レンズ群G4は、物体側へ移動した後に像側へ移動する。
非球面は、第1レンズ群G1の両凸正レンズL2の像側の面と、第2レンズ群G2の両凹負レンズL4の像側の面と、正メニスカスレンズL5の物体側の面と、第3レンズ群G3の両凸正レンズL6の両面と、第4レンズ群G4の両凸正レンズL9の両面と、の7面に設けられている。
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(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。
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、正屈折力の第1レンズ群G1と、負屈折力の第2レンズ群G2と、開口絞りSと、正屈折力の第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。
広角端から望遠端への変倍比は9.6倍であり、光学全長は望遠端で最長となり41.2mmである。
第1レンズ群G1は、物体側より順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL1と物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL2と両凸正レンズL3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L2は、異常分散性を有するエネルギー硬化型樹脂で構成されている。これにより、第1レンズ群G1の厚みを増大させることなく、望遠端での倍率色収差、特に2次スペクトルによる倍率色収差を良好に補正している。
第2レンズ群G2は、物体側より順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL4と、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズL5と両凹負レンズL6との接合レンズと、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL7とから構成されており、全体で負の屈折力を有している。
正メニスカスレンズL5は、異常分散性を有するエネルギー硬化型樹脂で構成されている。これにより、第2レンズ群G2の厚みを増大させることなく広角端での倍率色収差、特に2次スペクトルによる倍率色収差を良好に補正している。
正メニスカスレンズL7は、第2レンズG2の中で最も屈折率の低い媒質で構成され、全体のペッツバール和を良好に補正している。
第3レンズ群G3は、物体側より順に、両凸正レンズL8と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL9と物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL10との接合レンズとから構成されており、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L11の1枚で構成されている。
至近物点の撮影時には、第4レンズ群G4を光軸方向に移動することで合焦を行う。
非球面は、第1レンズ群G1の両凸正レンズL3の両面と、第2レンズ群G2の正メニスカスレンズL5の物体側の面と、両凹負レンズL6の像面側の面と、正メニスカスレンズL7の物体側の面と、第3レンズ群G3の両凸正レンズL8の両面と、正メニスカスレンズL9の物体側の面と、第4レンズ群G4の両凸正レンズL11の両面と、の10面に設けられている。
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(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。
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、正屈折力の第1レンズ群G1と、負屈折力の第2レンズ群G2と、開口絞りSと、正屈折力の第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。
広角端から望遠端への変倍比は14.4倍であり、光学全長は望遠端で最長となり58.0mmである。
第1レンズ群G1は、物体側より順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL1と両凸正レンズL2との接合レンズと、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL3とで構成されており、全体で正の屈折力を有している。
第2レンズ群G2は、物体側より順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL4と、両凹負レンズL5と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL6とから構成されており、全体で負の屈折力を有している。
正メニスカスレンズL6は、第2レンズG2の中で最も屈折率の低い媒質で構成され、全体のペッツバール和を良好に補正している。
第3レンズ群G3は、物体側より順に、両凸正レンズ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との接合レンズから構成されており、全体で正の屈折力を有している。
第4レンズ群G4は、両凸正レンズL10の1枚で構成されている。
至近物点の撮影時には、第4レンズ群G4を光軸方向に移動することで合焦を行う。
非球面は、第1レンズ群G1の凸メニスカスレンズL3の像面側の面と、第2レンズ群G2の両凹負レンズL5の物体側の面と、正メニスカスレンズL6の物体側の面と、第3レンズ群G3の両凸正レンズL7の両面と、正メニスカスレンズL8の物体側の面と、第4レンズ群G4の両凸正レンズL10の両面と、の8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、をそれぞれ表している。また、*は非球面を示している。ERは有効径を示す。
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(I)で表される。
z=(y2/r)/[1+{1−(1+K)(y/r)21/2
+A4y4+A6y6+A8y8+A10y10 …(I)
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。
数値実施例1
単位mm

面データ
面番号 r d nd νd ER
物面 ∞ ∞
1 12.2051 0.7000 1.94595 17.98 7.522
2 9.9298 3.5162 1.62263 58.16 7.020
3* 20365.6694 可変 6.800
4 54.0994 0.7500 1.88300 40.76 5.122
5 4.8062 2.1000 3.655
6 -22.6962 0.6000 1.69350 53.21 3.800
7* 9.5974 0.2000 3.429
8* 6.4751 1.2654 1.62980 19.20 3.447
9 39.0927 可変 3.400
10(絞り) ∞ -0.3000 1.900
11* 4.9906 1.5000 1.51633 64.14 1.948
12* -11.7157 0.1000 1.875
13 3.9602 1.2035 1.69350 53.21 1.773
14 126.7199 0.4000 1.90366 31.31 1.545
15 2.9820 可変 1.563
16* 10.8265 1.4500 1.53110 55.91 4.002
17 72.3763 可変 4.000
18 ∞ 0.3000 1.51633 64.14 4.110
19 ∞ 0.5000 4.115
20 ∞ 0.6790 1.51633 64.14 4.127
像面(撮像面)∞

非球面データ

第3面
K=0.000
A4=4.02872e-05,A6=-1.74846e-07,A8= 2.73292e-09,A10=-2.09410e-11

第7面
K=0.124
A4=-3.96733e-04,A6=2.25803e-05,A8=-7.63555e-07

第8面
K=-0.937
A4=-1.98542e-04,A6=1.13819e-05,A8=-3.41417e-07

第11 面
K=0.000
A4=-7.61090e-04,A6=9.17926e-05

第12 面
K=-10.084
A4=-9.59804e-05,A6=1.36092e-04,A8=-1.30419e-05,A10=2.46559e-06

第16 面
K=0.000
A4=-6.17458e-05,A6=1.59931e-05,A8=-3.32680e-07

各種データ
ズーム比 6.978
広角 中間 望遠 広角(至近) 中間(至近) 望遠(至近)
焦点距離 5.509 14.478 38.437
FNO. 3.737 4.762 5.203
画角2ω 0.000 0.000 0.000
像高 3.830 3.830 3.830
BF 3.574 9.276 5.846
レンズ全長 36.264 36.355 40.075
物点距離 ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ 200.00
d3 0.248 4.332 9.731 1.218 6.839 0.248
d9 12.452 4.649 0.800 7.927 2.729 12.452
d15 6.505 4.613 10.214 8.209 7.000 6.116
d17 2.367 7.915 4.535 4.005 8.288 2.756
絞り径 1.900 1.900 1.900
入射瞳位置 11.286 21.329 51.783
射出瞳位置 -12.143 -8.511 -22.449
前側主点位置 14.864 24.022 38.005
後側主点位置 -5.329 -14.145 -38.154

レンズ 始面 焦点距離
L1 1 -66.210
L2 2 15.955
L3 4 -6.017
L4 6 -9.653
L5 8 12.140
L6 11 6.992
L7 13 5.871
L8 14 -3.385

ズームレンズ群データ
群 始面 群焦点距離 群構成長 前側主点位置 後側主点位置
G1 1 21.822 4.216 -0.257 -2.777
G2 4 -5.217 4.915 0.615 -3.165
G3 10 8.751 3.403 -2.979 -3.922
G4 16 23.776 1.450 -0.165 -1.105

数値実施例2
単位mm

面データ
面番号 r d nd νd ER
物面 ∞ ∞
1 14.0382 0.6899 1.94595 17.98 7.673
2 10.6023 0.3665 1.63387 23.38 7.074
3 11.5697 2.8624 1.67790 55.34 7.048
4* -75793.8403 可変 6.800
5 93.9163 0.6363 1.88300 40.76 5.233
6 5.1552 2.1734 3.862
7 -41.1036 0.6274 1.74320 49.34 3.800
8* 8.9549 0.4048 3.631
9* 6.7108 1.1933 1.62980 19.20 3.662
10 54.8892 可変 3.600
11(絞り) ∞ -0.3500 2.110
12* 5.5910 1.1695 1.51633 64.14 2.122
13* -13.7671 0.1000 2.121
14 4.4565 1.4788 1.67790 50.72 2.066
15 15.3688 0.3944 2.00330 28.27 1.807
16 3.3863 可変 1.650
17* 12.2879 2.0078 1.49700 81.54 4.221
18* -595.0683 可変 4.237
19 ∞ 0.3000 1.51633 64.14 4.150
20 ∞ 0.5000 4.146
21 ∞ 0.5000 1.51633 64.14 4.137
22 ∞ 0.5010 4.132
像面(撮像面)∞

非球面データ

第4面
K=0.000
A4=2.05540e-05,A6=1.98219e-09,A8=-1.16761e-09,A10=1.19838e-11

第8面
K=1.028
A4=-1.31693e-03,A6=3.93380e-05,A8=-1.05662e-06

第9面
K=-1.206
A4=-7.82471e-04,A6=4.29259e-05,A8=-7.87816e-07

第12面
K=0.000
A4=-7.35163e-04,A6=2.89169e-05

第13面
K=0.000
A4=2.35783e-04,A6=3.97826e-05,A8=-2.48480e-06,A10=4.25092e-07

第17面
K=0.000
A4=-1.26342e-04,A6=2.85270e-06,A8=-3.03124e-07

第18面
K=-4.196
A4=-7.68705e-06,A6=-2.95930e-06,A8=-1.99269e-07

各種データ
ズーム比 9.630
広角 中間 望遠 広角(至近) 中間(至近) 望遠(至近)
焦点距離 5.410 16.790 52.100
FNO. 3.918 5.239 6.027
画角2ω 0.000 0.000 0.000
像高 3.830 3.830 3.830
BF 4.615 11.296 6.552
レンズ全長 41.703 42.740 47.723
物点距離 ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ 200.00
d4 0.361 5.729 11.848 3.167 9.543 0.361
d10 15.968 5.820 0.800 9.727 3.118 15.968
d16 7.004 6.140 14.768 5.639 6.026 6.688
d18 3.086 9.769 5.005 6.718 10.383 3.402
絞り径 2.110 2.110 2.110
入射瞳位置 11.025 24.759 63.277
射出瞳位置 -13.630 -11.767 -47.759
前側主点位置 14.831 29.326 65.397
後側主点位置 -4.909 -16.290 -51.581

レンズ 始面 焦点距離
L1 1 -50.746
L2 2 174.408
L3 3 17.065
L4 5 -6.198
L5 7 -9.841
L6 9 12.025
L7 12 7.863
L8 14 8.778

ズームレンズ群データ
群 始面 群焦点距離 群構成長 前側主点位置 後側主点位置
G1 1 23.617 3.919 -0.194 -2.475
G2 5 -5.624 5.035 0.398 -3.674
G3 11 10.468 2.793 -3.786 -3.917
G4 17 24.251 2.008 0.027 -1.316

数値実施例3
単位mm

面データ
面番号 r d nd νd ER
物面 ∞ ∞
1 14.2782 0.6502 1.94595 17.98 7.587
2 11.2423 3.0229 1.67790 55.34 7.074
3* -73816.9294 可変 6.800
4 82.6376 0.6393 1.88300 40.76 5.220
5 5.1180 2.1872 3.853
6 -38.9398 0.5643 1.74320 49.34 3.800
7* 9.3716 0.3633 3.644
8* 6.6523 1.2348 1.62980 19.20 3.672
9 48.8218 可変 3.600
10(絞り) ∞ -0.3500 2.100
11* 5.6770 1.5000 1.51633 64.14 2.109
12* -13.6326 0.1000 2.110
13 4.3843 1.4155 1.67790 50.72 2.055
14 13.8824 0.3961 2.00330 28.27 1.808
15 3.3901 可変 1.650
16* 13.8743 1.6000 1.49700 81.54 4.078
17* -908.1765 可変 4.186
18 ∞ 0.3000 1.51633 64.14 4.120
19 ∞ 0.5000 4.117
20 ∞ 0.5000 1.51633 64.14 4.111
21 ∞ 0.5040 4.107
像面(撮像面)∞

非球面データ

第3面
K=0.000
A4=2.14759e-05,A6=2.21108e-08,A8=-1.31981e-09,A10=1.18716e-11

第7面
K=1.861
A4=-1.49755e-03,A6=3.72890e-05,A8=-9.74767e-07

第8面
K=-1.680
A4=-6.84639e-04,A6=4.18018e-05,A8=-5.50154e-07

第11面
K=0.000
A4=-7.39357e-04,A6=2.58199e-05

第12面
K=0.000
A4=2.67649e-04,A6=-5.51889e-06,A8=1.17249e-05,A10=-1.05257e-06

第16面
K=0.000
A4=-6.64758e-04,A6=3.07346e-05,A8=-2.37901e-06

第17面
K=0.000
A4=-5.81441e-04,A6=2.07326e-05,A8=-1.99372e-06

各種データ
ズーム比 9.630
広角 中間 望遠 広角(至近) 中間(至近) 望遠(至近)
焦点距離 5.410 16.789 52.098
FNO. 3.954 5.381 6.271
画角2ω 0.000 0.000 0.000
像高 3.830 3.830 3.830
BF 4.664 11.555 6.559
レンズ全長 41.377 42.321 47.253
物点距離 ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ 200.00
d3 0.251 5.387 11.468 2.904 9.214 0.251
d9 16.156 5.931 0.800 9.872 3.209 16.156
d15 6.983 6.124 15.104 5.668 6.027 6.621
d17 3.132 10.028 5.015 6.902 10.714 3.494
絞り径 2.100 2.100 2.100
入射瞳位置 10.630 23.210 58.524
射出瞳位置 -12.833 -11.157 -41.469
前側主点位置 14.367 27.589 54.108
後側主点位置 -4.906 -16.290 -51.582

レンズ 始面 焦点距離
L1 1 -62.390
L2 2 16.582
L3 4 -6.203
L4 6 -10.113
L5 8 12.092
L6 11 7.973
L7 13 8.916
L8 14 -4.557

ズームレンズ群データ
群 始面 群焦点距離 群構成長 前側主点位置 後側主点位置
G1 1 23.286 3.673 -0.185 -2.317
G2 4 -5.678 4.989 0.407 -3.608
G3 10 10.338 3.062 -3.630 -3.936
G4 16 27.512 1.600 0.016 -1.053

数値実施例4
単位mm

面データ
面番号 r d nd νd ER
物面 ∞ ∞
1 12.9837 0.6300 1.94595 17.98 6.615
2 10.3471 0.1500 1.63494 23.22 6.055
3* 10.7059 2.4395 1.61881 63.85 6.030
4* -171.0581 可変 5.650
5 329136.3206 0.4500 2.00330 28.27 4.589
6 6.1657 1.4211 3.678
7* -42.8104 0.4804 1.63494 23.22 3.684
8 -10.8625 0.5000 1.77377 47.18 3.675
9* 7.6760 0.2000 3.482
10* 6.1392 1.3000 1.62980 19.20 3.504
11 324.1097 可変 3.450
12(絞り) ∞ -0.2000 1.850
13* 5.5846 1.4000 1.58313 59.38 1.882
14* -14.0167 0.0446 1.861
15* 3.7068 2.3942 1.51633 64.14 1.821
16 279.7276 0.3523 2.00330 28.27 1.399
17 2.9742 可変 1.302
18* 8.7590 1.9227 1.58313 59.38 4.702
19* 46280.0000 可変 4.709
20 ∞ 0.3000 1.51633 64.14 4.366
21 ∞ 0.5000 4.336
22 ∞ 0.5000 1.51633 64.14 4.259
23 ∞ 0.4970 4.209
像面(撮像面)∞

非球面データ

第3面
K=0.000
A4=6.87586e-06,A6=-5.39937e-07

第4面
K=-1.000
A4=3.00789e-05,A6=-1.93704e-08,A8=-2.09144e-10

第7面
K=0.000
A4=-2.17420e-04,A6=-8.46972e-06,A8=5.72783e-09

第9面
K=0.000
A4=-4.16070e-04,A6=-4.08445e-05

第10 面
K=0.000
A4=-6.81102e-04,A6=-4.38347e-05

第13面
K=-0.178
A4=8.10235e-04,A6=1.47070e-04,A8=6.97154e-06,A10=2.84551e-06

第14面
K=-3.249
A4=1.68031e-03,A6=1.16330e-04,A8=3.00974e-05,A10=5.06249e-07

第15面
K=-0.163
A4=3.91452e-04,A6=-1.93288e-04,A8=7.80962e-05,A10=-1.12898e-05

第18面
K=0.000
A4=-5.13572e-04,A6=1.23209e-05,A8=-2.56619e-07

第19面
K=0.000
A4=-5.42480e-04,A6=3.34890e-06

各種データ
ズーム比 9.599
広角 中間 望遠 広角(至近) 中間(至近) 望遠(至近)
焦点距離 5.169 16.800 49.611
FNO. 3.910 5.612 6.262
画角2ω 0.000 0.000 0.000
像高 3.830 3.830 3.830
BF 3.093 9.557 3.190
レンズ全長 34.082 36.780 40.980
物点距離 ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ 200.00
d4 0.243 5.168 11.494 1.578 8.927 0.243
d11 12.519 4.120 0.696 6.152 2.124 12.519
d17 4.742 4.450 12.114 4.297 5.097 4.489
d19 1.568 8.002 1.665 6.166 8.000 1.821
絞り径 1.850 1.850 1.850
入射瞳位置 9.108 19.970 57.695
射出瞳位置 -11.567 -10.760 -134.431
前側主点位置 12.455 22.878 89.422
後側主点位置 -4.671 -16.272 -49.114

レンズ 始面 焦点距離
L1 1 -60.941
L2 2 418.237
L3 3 16.366
L4 5 -6.146
L5 7 22.792
L6 8 -5.745
L7 10 9.920
L8 13 7.033

ズームレンズ群データ
群 始面 群焦点距離 群構成長 前側主点位置 後側主点位置
G1 1 22.060 3.219 -0.074 -2.006
G2 5 -5.230 4.351 0.329 -2.911
G3 12 8.127 3.991 -5.372 -4.621
G4 18 15.023 1.923 -0.000 -1.215

数値実施例5
単位mm

面データ
面番号 r d nd νd ER
物面 ∞ ∞
1 29.6438 0.8000 1.94595 17.98 9.277
2 22.7582 2.5000 1.43875 94.93 8.873
3 -919.7113 0.2000 8.648
4 18.4752 1.8420 1.58913 61.14 7.654
5* 124.5971 可変 7.500
6 854.6114 0.6000 1.88300 40.76 5.135
7 6.2969 2.0000 4.003
8* -15.9456 0.6000 1.86400 40.58 4.000
9 11.3216 0.1824 3.801
10* 6.3382 1.5000 1.62980 19.20 3.890
11 1859.5060 可変 3.900
12(絞り) ∞ -0.0642 2.300
13* 6.4671 1.6937 1.51633 64.14 2.404
14* -16.3815 0.6243 2.313
15* 6.7315 1.7713 1.73310 48.91 2.217
16 29.3758 0.4546 2.00330 28.27 1.900
17 4.6579 可変 1.949
18* 12.8433 2.1364 1.53110 55.91 4.362
19* -8239.2978 可変 4.400
20 ∞ 0.6429 1.51633 64.14 4.178
21 ∞ 0.5000 4.159
22 ∞ 0.5000 1.51633 64.14 4.136
23 ∞ 0.2260 4.125
像面(撮像面)∞

非球面データ

第5面
K=0.000
A4=3.72259e-06,A6=-2.07222e-09,A8=-1.91172e-11,A10=1.86542e-13

第8面
K=-62.178
A4=-3.56643e-04,A6=-1.18653e-07

第10面
K=-7.971
A4=1.34475e-03,A6=-2.98368e-05,A8=3.63953e-07

第13面
K=0.000
A4=5.20471e-04,A6=1.61643e-04,A8=-1.21576e-05,A10=2.04496e-06

第14面
K=0.000
A4=3.34744e-03,A6=-2.70328e-05,A8=-4.89982e-07,A10=2.93219e-06

第15面
K=0.998
A4=1.22876e-03,A6=-1.31583e-04,A8=3.18278e-06,A10=4.01703e-07

第18面
K=0.000
A4=-1.78516e-04,A6=8.62892e-07,A8=-5.24052e-07

第19面
K=0.000
A4=-8.59778e-05,A6=-4.95316e-07,A8=-5.01498e-07

各種データ
ズーム比 14.419
広角 中間 望遠 広角(至近) 中間(至近) 望遠(至近)
焦点距離 5.493 20.736 79.198
FNO. 4.335 5.452 6.059
画角2ω 0.000 0.000 0.000
像高 3.830 3.830 3.830
BF 4.999 15.070 6.341
レンズ全長 52.630 53.898 57.884
物点距離 ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ 200.00
d5 0.287 9.221 16.333 4.329 14.011 0.287
d11 20.652 7.593 0.700 11.733 4.550 20.652
d17 9.852 5.174 17.670 6.679 6.839 9.549
d19 3.519 13.366 4.790 9.688 12.198 3.822
絞り径 2.300 2.300 2.300
入射瞳位置 12.017 38.582 102.149
射出瞳位置 -24.596 -11.561 -106.938
前側主点位置 16.490 43.172 125.977
後側主点位置 -5.267 -20.286 -78.901

レンズ 始面 焦点距離
L1 1 -109.777
L2 2 50.659
L3 4 36.584
L4 6 -7.187
L5 8 -7.586
L6 10 10.095
L7 13 9.213
L8 15 11.530

ズームレンズ群データ
群 始面 群焦点距離 群構成長 前側主点位置 後側主点位置
G1 1 27.112 5.342 1.383 -2.175
G2 6 -5.804 4.882 0.506 -3.250
G3 12 12.686 4.980 -4.286 -5.682
G4 18 24.147 2.136 0.002 -1.393
以下、各実施例の条件式対応値を掲げる。

実施例1 実施例2 実施例3 実施例4 実施例5
(1) ndp 1.62980 1.62980 1.62980 1.62980 1.62980
(2) vdp 19.20 19.20 19.20 19.20 19.20
(3) θgF 0.695 0.695 0.695 0.695 0.695
(4) fp/(fw・ft)1/2
0.848 0.716 0.720 0.620 0.491
(5) (R1-R2)/(R1+R2)
-0.72 -0.78 -0.76 -0.96 -0.99

fp 12.1402 12.0246 12.092 9.9205 10.0952
fw 5.417 5.410 5.410 5.167 5.410
ft 37.873 52.100 52.100 49.596 78.099
R1 6.4751 6.7108 6.6523 6.1392 6.3382
R2 39.0927 54.8892 48.8218 324.1097 1859.506
さて、以上のような本発明の結像光学系(ズームレンズ)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37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。
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
L1〜L11 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. 物体側より順に、正の屈折力の第1レンズ群と、負の屈折力の第2レンズ群と、正の屈折力の第3レンズ群と、正の屈折力の第4レンズ群とからなる結像光学系において、
    前記第2レンズ群を構成する最も屈折力の強い正単レンズのd線に対する屈折率は、前記第2レンズ群を構成するレンズの屈折率のうちで最も小さいことを特徴とする結像光学系。
  2. 前記第2レンズ群内に、前記正単レンズよりも中心肉厚が小さい凹レンズを少なくとも1つ有することを特徴とする請求項1に記載の結像光学系。
  3. 前記第2レンズ群内の最も屈折力の強い前記正単レンズは、前記第2レンズ群中の最も像面側に位置することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の結像光学系。
  4. 前記第2レンズ群内の最も屈折力の強い前記正単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から請求項3のいずれか一項に記載の結像光学系。
    1.45≦ndp≦1.75 ・・・(1)
    10≦νdp≦35 ・・・(2)
    ここで、
    ndpは前記第2レンズ群内の前記正単レンズのd線(波長λ=587.6 nm)の屈折率、
    νdpは前記第2レンズ群内の前記正単レンズのd線(波長λ=587.6 nm)のアッベ数(ndp−1)/(nFp−nCp)、
    ndp、nCp、nFpは、各々前記正単レンズのd線、C線、F線に対する屈折率、
    である。
  5. 前記第2レンズ群内の最も屈折力の強い前記正単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から請求項4のいずれか一項に記載の結像光学系。
    0.6≦θgF≦0.75 ・・・(3)
    ここで、
    θgFは前記第2レンズ群内の前記正単レンズの部分分散比θgF=(ng-nF)/(nF-nC)、 ngは前記正単レンズのg線(波長λ= nm)の屈折率、nFは前記正単レンズのF線(波長λ= nm)の屈折率、nCは前記正単レンズのC線(波長λ= nm)の屈折率、
    である。
  6. 前記第2レンズ群内の最も屈折力の強い前記正単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から請求項5のいずれか一項に記載の結像光学系。
    0.20≦fp/(fw・ft)1/2≦1.00 ・・・(4)
    ここで、
    fpは前記第2レンズ群の前記正単レンズの焦点距離、
    fwは広角端における光学系全系の焦点距離、
    ftは望遠端における光学系全系の焦点距離、
    である。
  7. 前記第2レンズ群内の最も屈折力の強い前記正単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から請求項5のいずれか一項に記載の結像光学系。
    −0.5≦(R1+R2)/(R1−R2)<1.0 ・・・(5)
    ここで、
    R1は前記第2レンズ群の最も物体側の面の曲率半径、
    R2は前記第2レンズ群の最も像面側の面の曲率半径、
    である。
  8. 請求項1から請求項7のいずれか一項に記載の結像光学系と、
    光電変換素子と、を有し、
    前記結像光学系が、前記光電変換素子上に像を形成することを特徴とする電子撮像装置。
JP2010068921A 2010-03-24 2010-03-24 結像光学系及びそれを有する電子撮像装置 Pending JP2011203387A (ja)

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