JP2012088618A - ズームレンズおよび撮像装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】ズーム全域で1.0°程度の十分な手ブレ角を補正するとともに、駆動機構を含めた鏡筒サイズを小型化する。
【解決手段】ズームレンズは、第1乃至第5のレンズ群GR1乃至GR5が物体側から像側へ順に配置されることにより構成される。広角端状態から望遠端状態までレンズの位置状態が変化する際には、第2レンズ群GR2が光軸方向における像側へ移動するとともに、第4レンズ群GR4が光軸上を移動する。被写体位置が変化する際には、第4レンズ群GR4の光軸方向への移動により近距離合焦を行う。最終レンズ群である第5レンズ群GR5は、強い負の屈折力を有するレンズ部分群GFと、強い正の屈折力を有するレンズ部分群GSと、正の屈折力を有するレンズ部分群GRとが物体側より像側へ順に配置されて構成される。レンズ部分群GSを光軸に略垂直な方向にシフトさせることにより像ブレを補正する。
【選択図】図1
【解決手段】ズームレンズは、第1乃至第5のレンズ群GR1乃至GR5が物体側から像側へ順に配置されることにより構成される。広角端状態から望遠端状態までレンズの位置状態が変化する際には、第2レンズ群GR2が光軸方向における像側へ移動するとともに、第4レンズ群GR4が光軸上を移動する。被写体位置が変化する際には、第4レンズ群GR4の光軸方向への移動により近距離合焦を行う。最終レンズ群である第5レンズ群GR5は、強い負の屈折力を有するレンズ部分群GFと、強い正の屈折力を有するレンズ部分群GSと、正の屈折力を有するレンズ部分群GRとが物体側より像側へ順に配置されて構成される。レンズ部分群GSを光軸に略垂直な方向にシフトさせることにより像ブレを補正する。
【選択図】図1
Description
本発明は、ズームレンズおよび撮像装置に関し、特に撮影時の手ブレなどによる像ブレを光学的に補正するズームレンズおよびそのズームレンズを備えた撮像装置に関する。
撮影時の手ブレや、車などの移動物体上から撮影した場合の撮影系に伝わる振動により、撮影画像にはブレが生じる。特に変倍比が大きな光学系では、望遠端状態における画角が狭くなるため、微小な手ブレによっても大きな像のブレが発生してしまう。このような像ブレを補正するために、レンズ系を構成する一部のレンズ群を光軸に略垂直な方向にシフトさせることにより像位置をシフトさせて像ブレを補正し、また、像位置をシフトさせた際に発生する収差変動を補正する、手ブレ補正光学系が知られている。
手ブレ補正光学系では、ブレ補正係数に基づき、手ブレ等による像のシフトを補正している。レンズ系全体の焦点距離をf、手ブレ角をθとすると、手ブレによる像シフト量ybは次式により算出される。
yb=f・tanθ
この像シフト量ybを補正するために必要なレンズシフト量SLは、シフトさせるレンズ群のブレ補正係数をBとすると、次式により得られる。
SL=−f・tanθ/B
このため、ブレ補正係数Bが大きいほど、少ないレンズシフト量SLで手ブレを補正することができることになる。
yb=f・tanθ
この像シフト量ybを補正するために必要なレンズシフト量SLは、シフトさせるレンズ群のブレ補正係数をBとすると、次式により得られる。
SL=−f・tanθ/B
このため、ブレ補正係数Bが大きいほど、少ないレンズシフト量SLで手ブレを補正することができることになる。
手ブレ補正光学系は、例えば、検出系、制御系および駆動系を組み合わせることにより、光学式手ブレ補正システムとして機能させることが可能である。ここで、検出系は、手ブレに伴うカメラのブレを検出するものである。制御系は、検出系から出力される信号に基づきレンズ位置に補正量を与えるものである。駆動系は、制御系からの出力に基づき所定のレンズをシフトさせるものである。
手ブレ補正光学系の駆動系においては、第3レンズ群の一部または第3レンズ群全体をシフトさせて像ブレを補正するものが提案されている(例えば、特許文献1および2参照。)。しかしながら、第3レンズ群は開口絞りの近傍に位置し、光束径は広がった状態で通過するため、シフトレンズ群のシフトによって発生するコマ収差等の収差変動が大きく、補正可能な手ブレ角としては0.5°程度が限界であった。また、シフトレンズ群をシフトさせる駆動機構と開口絞りを駆動させる機構との干渉や、第2レンズ群や第4レンズ群のように光軸方向に可動のレンズ群を駆動させる機構との干渉が起こりやすいという問題があった。
これに対し、最も像側に位置する最終レンズ群の全体または一部をシフトさせるものが提案されている(例えば、特許文献3乃至5参照。)。この場合、最終レンズ群では光束径は狭まった状態で通過するため、シフトレンズ群の偏芯に対する敏感度を低くできる等、シフトレンズ群として数々の利点を有する。
しかしながら、最終レンズ群の全体または一部をシフトさせる場合においても、1.0°程度の手ブレ角を補正するためには、特に望遠端状態においてシフト量が極端に大きくなるため、その収差変動の補正は困難であった。また、シフトレンズの有効径を確保するにはその外径および肉厚が極端に大きくなり、その駆動機構も大型化してしまうという問題があった。
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、ズーム全域で十分な手ブレを補正するとともに、駆動機構を含めた鏡筒サイズを小型化することを目的とする。
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その第1の側面は、複数のレンズ群を備えて上記複数のレンズ群同士の間隔を変えることにより変倍を行うズームレンズであって、最も像側に位置する最終レンズ群は、負の屈折力を有する第1のレンズ部分群GFと、正の屈折力を有する第2のレンズ部分群GSと、正の屈折力を有する第3のレンズ部分群GRとが物体側より像側へ順に配置されて構成され、上記第2のレンズ部分群GSを光軸に略垂直な方向にシフトさせることにより像ブレを補正するものであり、上記第1のレンズ部分群GFの焦点距離をfGF、上記第2のレンズ部分群GSの焦点距離をfGS、上記複数のレンズ群の望遠端状態におけるレンズ系全体での焦点距離をftとして、条件式(1)−0.24<fGF/ft<−0.09および条件式(2)0.12<fGS/ft<0.32を満足するズームレンズおよびそれを用いた撮像装置である。これにより、ズーム全域で1.0°程度の手ブレ角の補正を行うとともに、駆動機構を含めた鏡筒サイズを小型化するという作用をもたらす。
また、この第1の側面において、上記第3のレンズ部分群GRの焦点距離をfGR、上記最終レンズ群GLの焦点距離をfGLとして、条件式(3)1.0<fGR/fGL<3.5を満足するようにしてもよい。これにより、画面周辺部に至るまで良好な結像性能を確保し、像ブレ補正時に発生しやすいピンボケを防止するという作用をもたらす。
また、この第1の側面において、上記第2のレンズ部分群GSは少なくとも1面の非球面を有するものであってもよい。これにより、第2のレンズ部分群GSのシフトによって発生する収差変動を良好に補正するという作用をもたらす。
また、この第1の側面において、上記第1のレンズ部分群GFは少なくとも1面の非球面を有するものであってもよい。これにより、第2のレンズ部分群GSのブレ補正係数を向上させるとともに、球面収差や非点収差を良好に補正するという作用をもたらす。
また、この第1の側面において、上記第2のレンズ部分群GSは少なくとも1枚のプラスチックレンズを有するものであってもよい。プラスティックはガラスよりも比重が軽いため、シフトレンズ群を軽量化し、駆動機構を小型化するという作用をもたらす。
また、この第1の側面において、上記複数のレンズ群の広角端状態におけるレンズ系全体での焦点距離をfwとして、条件式(4)0.5<fGL/(fw・ft)1/2<2.5を満足するようにしてもよい。これにより、ズーム領域の全体に亘って良好な結像性能を維持しながら広角化および高倍率化するという作用をもたらす。
また、この第1の側面において、上記複数のレンズ群は、正の屈折力を有し光軸方向に対して固定された第1レンズ群GR1と、負の屈折力を有し光軸上を移動することによって変倍を行う第2レンズ群GR2と、正の屈折力を有し光軸方向に対して固定された第3レンズ群GR3と、正の屈折力を有し光軸上を移動することによって結像位置の変動を補正するとともに物体距離の変化に伴う結像位置の変化を補正する第4レンズ群GR4と、上記最終レンズ群GLとしての正の屈折力を有して光軸方向に対して固定された第5レンズ群GR5とを物体側より像側へ順に配置したものであってもよい。これにより、広角端における焦点距離を広角化し、高倍率化するとともに、駆動機構を小型化するという作用をもたらす。
本発明によれば、ズーム全域で1.0°程度の十分な手ブレ角を補正することができるとともに、駆動機構を含めた鏡筒サイズを小型化することができるという優れた効果を奏し得る。また、広角端における焦点距離の広角化および高変倍化を図りながら、広角端から望遠端および無限遠から近距離撮影時に至る全域において良好な結像性能を確保することができる。
本発明のズームレンズは、複数のレンズ群から成り、各レンズ群間隔を変えることにより変倍を行うズームレンズである。最も像側に位置する最終レンズ群GLは、負の屈折力を有するレンズ部分群GFと、正の屈折力を有するレンズ部分群GSと、正の屈折力を有するレンズ部分群GRとが物体側より像側へ順に配置されて構成される。レンズ部分群GSを光軸に略垂直な方向にシフトさせることにより像ブレを補正することが可能である。fGFをレンズ部分群GFの焦点距離、fGSをレンズ部分群GSの焦点距離、ftを望遠端状態におけるレンズ系全体での焦点距離とすると、条件式(1)−0.24<fGF/ft<−0.09、条件式(2)0.12<fGS/ft<0.32を満足する。
条件式(1)は、レンズ系全体の望遠端での焦点距離に対するレンズ部分群GFの焦点距離の大きさを規定したものである。
レンズ部分群GSがシフトしたときの収差変動を抑制するとともに、レンズ部分群GSのブレ補正係数を十分高めるためには、レンズ部分群GSに入射する軸上光線がほぼテレセントリックな状態になっていることが望ましい。すなわち、最終レンズ群GLに入射する光線をレンズ部分群GFの強い負の屈折力によってほぼテレセントリックな状態になるまで跳ね上げる構成が望ましい。条件式(1)の下限値を下回ると、レンズ部分群GFによって光線を跳ね上げるパワーが弱くなり、レンズ部分群GSのブレ補正係数が小さくなる。そのため、1.0°程度の手ブレを補正する場合、レンズ部分群GS内のレンズの外径及び厚みが大きくなるとともに、レンズ部分群GSのシフトによって発生する収差変動も大きくなってしまう。反対に条件式(1)の上限値を上回ると、レンズ部分群GFによって光線を跳ね上げるパワーが強くなり過ぎるため、レンズ部分群GSのブレ補正係数は大きくなるが、最終レンズ群で発生する球面収差や非点収差が補正しきれなくなってしまう。
条件式(2)は、レンズ系全体の望遠端での焦点距離に対するレンズ部分群GSの焦点距離の大きさを規定したものである。条件式(2)の下限値を下回ると、レンズ部分群GSの正の屈折力が強くなり過ぎるため、レンズ部分群GSのブレ補正係数は大きくなるが、最終レンズ群で発生する球面収差や非点収差が補正しきれなくなってしまう。反対に条件式(2)の上限値を上回ると、レンズ部分群GSの正の屈折力が弱くなり、レンズ部分群GSのブレ補正係数が小さくなる。そのため、1.0°程度の手ブレを補正する場合、レンズ部分群GS内のレンズの外径および厚みが大きくなるとともに、レンズ部分群GSのシフトによって発生する収差変動も大きくなってしまう。
従って、ズームレンズが条件式(1)および条件式(2)を満足することにより、1.0°程度の手ブレを補正した場合でも、良好に収差が補正された高い結像性能を得るとともに、レンズ部分群GSの駆動機構を含めた小型化を図ることができる。なお、条件式(1)において、下限値を−0.18、上限値を−0.12とすると、さらにその効果を高めることができる。また、条件式(2)において、下限値を0.16、上限値を0.26とすると、さらにその効果を高めることができる。
本発明のズームレンズは、最終レンズ群GLの焦点距離に対するレンズ部分群GRの焦点距離の大きさを規定した条件式(3)1.0<fGR/fGL<3.5を満足することが望ましい。条件式(3)の下限値を下回ると、レンズ部分群GRの正の屈折力が強くなりすぎるため、最終レンズ群を通過する軸外光束が光軸から離れ、画面周辺部で発生するコマ収差を補正しきれなくなってしまう。反対に条件式(3)の上限値を上回ると、レンズ部分群GRの正の屈折力が弱くなるため、レンズ部分群GSをシフトさせる際、機構の構成上生じる光軸方向への微小な移動により、像面位置が光軸方向に変位してしまい、所謂ピンボケが発生しやすくなってしまう。したがって、ズームレンズが条件式(3)を満足することにより、画面周辺に至るまで良好に収差が補正された高い結像性能を得るとともに、像ブレ補正状態においてもピンボケの発生を防止し、高画質な像を得ることができる。なお、条件式(3)において、下限値を1.1、上限値を2.7とすると、さらにその効果を高めることができる。
本発明のズームレンズは、レンズ部分群GSが少なくとも1面の非球面を有することが望ましい。最終レンズ群の全体または一部をシフトさせて像ブレを補正する場合、レンズシフト量は焦点距離に比例するため、ズーム全域で1.0°程度の手ブレを補正しようとすると望遠端状態において最もシフト量が大きくなる。そのため、正の屈折力をもつレンズ部分群GSは、光軸付近は強い正パワーでありながら、光軸から離れるほど正の屈折力が徐々に弱くなるような非球面形状を設けることが望ましい。これにより、最もシフト量の大きい望遠端状態の手ブレ補正状態においても良好にコマ収差を補正することができる。
また、レンズ部分群GSの材料は、正の屈折力を有する低分散のレンズのみ、または、強い正の屈折力を有する低分散のレンズと弱い負の屈折力を有する高分散のレンズを組み合わせた色消しレンズによって構成することが望ましい。これは、レンズシフト時の色収差変動を抑制するためである。
本発明のズームレンズは、レンズ部分群GFが少なくとも1面の非球面を有することが望ましい。これにより、レンズ部分群GSに入射する軸上光線がほぼテレセントリックな状態になるまで、レンズ部分群GFの強い負の屈折力によって光線を跳ね上げることができる。レンズ部分群GSがシフトしたときの収差変動を抑制し、また、レンズ部分群GSのブレ補正係数を十分高めるためである。負の屈折力をもつレンズ部分群GFは、光軸付近は強い負パワーでありながら、光軸から離れるほど負の屈折力が徐々に弱くなるような非球面形状を設けることにより、最終レンズ群で発生する球面収差や非点収差を良好に補正することができる。
本発明のズームレンズは、レンズ部分群GSが少なくとも1枚のプラスチックレンズを有することが望ましい。ズーム全域で1.0°程度の手ブレを補正する場合、最もシフト量が大きくなる望遠端状態においても有効径を確保しようとすると、レンズ部分群GS内のレンズの外径および厚みは大きくなり、レンズ玉の重量が増大しやすい。レンズ部分群GSの重量が増大すると、その駆動機構の駆動力も大きくする必要が生じ、駆動機構が大型化してしまう。そのため、駆動機構の小型化を図るためには、レンズ部分群GSはガラスに比べて比重の小さいプラスチックレンズで構成することが望ましい。また、コストの観点からもプラスチックレンズを用いることは効果的である。
本発明のズームレンズは、レンズ系全体の広角端状態の焦点距離と望遠端状態の焦点距離の積の平方根に対する最終レンズ群GLの焦点距離の大きさを規定した条件式(4)0.5<fGL/(fw・ft)1/2<2.5を満足することが望ましい。条件式(4)の下限値を下回ると、レンズ全長を短縮できるため、広角化と高変倍化する上では有利であるが、ズーム全域に渡って良好な収差補正を行うことが困難になる。反対に条件式(4)の上限値を上回ると、レンズ全長が増大し、十分な広角化と高変倍化が図れなくなってしまう。したがって、ズームレンズが条件式(4)を満足することにより、十分な小型化を保持しながら、広角化と高変倍化を達成することができる。なお、条件式(4)においてそれぞれ、下限値を0.8、上限値を2.0とすると、さらにその効果を高めることができる。
本発明のズームレンズは、第1乃至第5レンズ群を物体側より像側へ順に配置されて構成してもよい。第1レンズ群は、正の屈折力を有し光軸方向に対して固定されたレンズ群である。第2レンズ群は、負の屈折力を有し光軸上を移動することによって変倍作用を行うレンズ群である。第3レンズ群は、正の屈折力を有し光軸方向に対して固定されたレンズ群である。第4レンズ群は、正の屈折力を有し光軸上を移動することによって結像位置の変動を補正すると共に物体距離の変化に伴う結像位置の変化を補正するレンズ群である。第5レンズ群は、正の屈折力を有し光軸方向に対して固定されたレンズ群である。これにより、広角端における焦点距離の広角化と高変倍化を図りながら小型化を達成することができる。
また、光量の調整のために絞り径を変化させる代わりに、ND(Neutral Density)フィルターや液晶調光素子を用いることが小型化および小絞り回折の劣化防止のためには好ましい。
さらに、電気的な画像処理を行うことにより、第1レンズ群のレンズ径を小型化し、ズームレンズをさらに小型化することができる。
以下、本発明を実施するための形態(以下、実施の形態と称する)について図面を参照して説明する。説明は以下の順序により行う。
1.第1の実施の形態
2.第2の実施の形態
3.第3の実施の形態
4.第4の実施の形態
5.第5の実施の形態
6.第6の実施の形態
7.適用例(撮像装置)
1.第1の実施の形態
2.第2の実施の形態
3.第3の実施の形態
4.第4の実施の形態
5.第5の実施の形態
6.第6の実施の形態
7.適用例(撮像装置)
なお、以下の各表や説明において示した記号の意味等については、下記に示す通りである。すなわち、「si」は物体側から数えて第i番目の面を示す。「ri」は物体側から数えて第i番目の面の曲率半径を示す。「di」は第i番目の面と第i+1番目の面との間の軸上面間隔を示す。「ni」は第i番目の面を有するレンズの材質のd線(波長587.6nm)における屈折率を示す。「νi」は第i番目の面を有するレンズの材質のd線におけるアッベ数を示す。「ri」に関して、「INFINITY」は当該面が平面であることを示す。また、「di」に関して、「可変」は当該間隔が可変間隔であることを示す。「Fno」はFナンバーを示す。「ω」は半画角を示す。
各数値実施例において用いられたレンズには、レンズ面が非球面に形成されたものがある。非球面形状は、面の頂点を原点とし、光軸方向をX軸とし、光軸に垂直な方向の高さをhとすると、次式により表される。
ここで、Aiは第i次の非球面係数、Rは曲率半径、Kは円錐定数をそれぞれ示す。
以下に示す第1乃至第6の実施の形態におけるズームレンズは、何れも第1乃至第5レンズ群(GR1乃至GR5)が物体側から像側へ順に配置されることにより構成される。第1レンズ群GR1は、正の屈折力を有するレンズ群である。第2レンズ群GR2は、負の屈折力を有するレンズ群である。第3レンズ群GR3は、正の屈折力を有するレンズ群である。第4レンズ群GR4は、正の屈折力を有するレンズ群GR4である。最終レンズ群である第5レンズ群GR5は、正の屈折力を有するレンズ群である。
また、第1乃至第6の実施の形態におけるズームレンズは、広角端状態から望遠端状態までレンズの位置状態が変化する際に、第2レンズ群GR2が光軸方向における像側へ移動するとともに、第4レンズ群GR4が光軸上を移動する。さらに、第1乃至第6の実施の形態におけるズームレンズは、被写体位置が変化する際に第4レンズ群GR4の光軸方向への移動により近距離合焦を行う。
これら第1乃至第6の実施の形態において、第5レンズ群GR5は、強い負の屈折力を有するレンズ部分群GFと、強い正の屈折力を有するレンズ部分群GSと、弱い正の屈折力を有するレンズ部分群GRとが物体側より像側へ順に配置されて構成される。これらレンズの屈折力は、レンズの曲率半径、中心厚および材料自身の屈折率に依存するものである。レンズ部分群GFが強い負の屈折力を有することにより、レンズ部分群GSに入射する光線をほぼアフォーカルな状態にすることができ、ブレ補正時の収差を小さくすることができる。
ここで、第1乃至第6の実施の形態におけるズームレンズのブレ補正係数Bは、次式により表される。
B=(1−βS)×βR
ただし、βSはレンズ部分群GSの横倍率、βRはレンズ部分群GRの横倍率である。ブレ補正係数Bを大きくするには、βSは小さく、βRは大きくなるような構成をとることが望ましい。すなわち、レンズ部分群GSの正の屈折力を強くして、レンズ部分群GRの正の屈折力を弱くすることにより、ブレ補正係数Bを大きくすることができる。また、レンズ部分群GSに入射する光線をほぼアフォーカルにするためには、レンズ部分群GFの負の屈折力も強くする必要がある。
B=(1−βS)×βR
ただし、βSはレンズ部分群GSの横倍率、βRはレンズ部分群GRの横倍率である。ブレ補正係数Bを大きくするには、βSは小さく、βRは大きくなるような構成をとることが望ましい。すなわち、レンズ部分群GSの正の屈折力を強くして、レンズ部分群GRの正の屈折力を弱くすることにより、ブレ補正係数Bを大きくすることができる。また、レンズ部分群GSに入射する光線をほぼアフォーカルにするためには、レンズ部分群GFの負の屈折力も強くする必要がある。
すなわち、このような構成を採用することにより、ブレ補正係数を向上させて、十分な防振角度を確保することができる。なお、レンズ部分群GFは両凹形状を有する1枚のレンズを有し、レンズ部分群GSは両凸形状を有する1枚のレンズを有することにより、十分な小型化を図ることができる。
そして、これら第1乃至第6の実施の形態におけるズームレンズでは、レンズ部分群GSを光軸に略垂直な方向にシフトさせることにより像ブレを補正する。最終レンズ群である第5レンズ群GR5におけるレンズ部分群GSによって像ブレ補正を行うことにより、防振駆動機構の配置を容易にするとともに、像ブレ補正の際にも高い結像性能を得ることができる。
<1.第1の実施の形態>
[ズームレンズの構成]
図1は、本発明の第1の実施の形態におけるズームレンズの構成例を示す図である。同図下部の点線矢印は、広角端から望遠端へ移行する際の各レンズ群の位置を上から下に示したものである。他の実施の形態においても同様である。
[ズームレンズの構成]
図1は、本発明の第1の実施の形態におけるズームレンズの構成例を示す図である。同図下部の点線矢印は、広角端から望遠端へ移行する際の各レンズ群の位置を上から下に示したものである。他の実施の形態においても同様である。
第1レンズ群GR1は、負レンズG1と、正レンズG2、負レンズG3および正レンズG4が接合されて成る接合レンズと、像側の片面が非球面に形成された正レンズG5とが、物体側から像側へ順に配置されて構成される。
第2レンズ群GR2は、両面が非球面に形成された負レンズG6と、負レンズG7および正レンズG8が接合されて成る接合レンズとが、物体側から像側へ順に配置されて構成される。
第3レンズ群GR3は、両面が非球面に形成された正レンズG9と、正レンズG10および負レンズG11が接合されて成る接合レンズとが、物体側から像側へ順に配置されて構成される。
第4レンズ群GR4は、両面が非球面に形成された正レンズG12によって構成される。
第5レンズ群GR5は、両面が非球面に形成された負レンズG13と、両面が非球面に形成された正レンズG14と、像側の片面が非球面に形成された正レンズG15とが、物体側から像側へ順に配置されて構成される。負レンズG13は、強い負の屈折力を有するレンズ部分群GFに相当する。正レンズG14は、強い正の屈折力を有するレンズ部分群GSに相当する。正レンズG15は、弱い正の屈折力を有するレンズ部分群GRに相当する。
第3レンズ群GR3の物体側には、第3レンズ群GR3に近接した位置に開口絞りIRが配置される。この開口絞りIRの位置が絞り面s14となる。第5レンズ群GR5と像面IMGとの間にはローパスフィルターLPFが配置される。
[ズームレンズの緒元]
表1に、第1の実施の形態におけるズームレンズに具体的数値を適用した数値実施例1のレンズデーターを示す。この数値実施例1では、レンズ部分群GSの材料としてプラスティックを想定している。プラスティックはガラスに比べて比重が軽いため、重さの面で有利である。
表1に、第1の実施の形態におけるズームレンズに具体的数値を適用した数値実施例1のレンズデーターを示す。この数値実施例1では、レンズ部分群GSの材料としてプラスティックを想定している。プラスティックはガラスに比べて比重が軽いため、重さの面で有利である。
この第1の実施の形態によるズームレンズにおいて、面s8乃至s10、s15、s16、s20乃至s25およびs27は、非球面に形成される。面s8は、第1レンズ群GR1の正レンズG5の像側の面である。面s9は、第2レンズ群GR2の負レンズG6の物体側の面である。面s10は、第2レンズ群GR2の負レンズG6の像側の面である。面s15は、第3レンズ群GR3の正レンズG9の物体側の面である。面s16は、第3レンズ群GR3の正レンズG9の像側の面である。面s20は、第4レンズ群GR4の正レンズG12の物体側の面である。面s21は、第4レンズ群GR4の正レンズG12の像側の面である。面s22は、第5レンズ群GR5の負レンズG13の物体側の面である。面s23は、第5レンズ群GR5の負レンズG13の像側の面である。面s24は、第5レンズ群GR5の正レンズG14の物体側の面である。面s25は、第5レンズ群GR5の正レンズG14の像側の面である。面s27は、第5レンズ群GR5の正レンズG15の像側の面である。
この第1の実施の形態によるズームレンズの数値実施例1における非球面の4次、6次、8次および10次の非球面係数A4、A6、A8およびA10を、円錐定数Kとともに表2に示す。
なお、表2および後述する非球面係数を示す各表において、「E−i」は10を底とする指数表現、すなわち、「10−i」を表しており、例えば、「0.12345E−05」は「0.12345×10−5」を表している。
この第1の実施の形態におけるズームレンズでは、広角端状態と望遠端状態との間の変倍に際して、面間隔d8、d13、d19およびd21が変化する。面間隔d8は、第1レンズ群GR1と第2レンズ群GR2との間の面間隔である。面間隔d13は、第2レンズ群GR2と開口絞りIRとの間の面間隔である。面間隔d19は、第3レンズ群GR3と第4レンズ群GR4との間の面間隔である。面間隔d21は、第4レンズ群GR4と第5レンズ群GR5との間の面間隔d21である。数値実施例1における各面間隔の広角端状態(焦点距離=1.00)、中間焦点位置状態(焦点距離=3.53)および望遠端状態(焦点距離=12.44)における可変間隔を、FナンバーFnoおよび半画角ωとともに表3に示す。
[ズームレンズの収差]
図2乃至図7に数値実施例1の諸収差図を示す。図2は、広角端状態(焦点距離=1.00)における無限遠合焦時の球面収差、非点収差および歪曲収差を示す図である。図3は、広角端状態(焦点距離=1.00)における無限遠合焦時の横収差を示す図である。図4は、中間焦点位置状態(焦点距離=3.53)における無限遠合焦時の球面収差、非点収差および歪曲収差を示す図である。図5は、中間焦点位置状態(焦点距離=3.53)における無限遠合焦時の横収差を示す図である。図6は、望遠端状態(焦点距離=12.44)における無限遠合焦時の球面収差、非点収差および歪曲収差を示す図である。図7は、望遠端状態(焦点距離=12.44)における無限遠合焦時の横収差を示す図である。
図2乃至図7に数値実施例1の諸収差図を示す。図2は、広角端状態(焦点距離=1.00)における無限遠合焦時の球面収差、非点収差および歪曲収差を示す図である。図3は、広角端状態(焦点距離=1.00)における無限遠合焦時の横収差を示す図である。図4は、中間焦点位置状態(焦点距離=3.53)における無限遠合焦時の球面収差、非点収差および歪曲収差を示す図である。図5は、中間焦点位置状態(焦点距離=3.53)における無限遠合焦時の横収差を示す図である。図6は、望遠端状態(焦点距離=12.44)における無限遠合焦時の球面収差、非点収差および歪曲収差を示す図である。図7は、望遠端状態(焦点距離=12.44)における無限遠合焦時の横収差を示す図である。
図2(a)、図4(a)および図6(a)の球面収差図では、縦軸が開放F値との割合を示し、横軸がデフォーカスを示し、実線でd線(波長587.6nm)、一点鎖線でg線(波長435.8nm)、点線でC線(波長656.3nm)における値をそれぞれ示す。図2(b)、図4(b)および図6(b)の非点収差図では、縦軸が画角を示し、横軸がデフォーカスを示し、実線でサジタル像面における値を示し、破線でメリディオナル像面における値を示す。図2(c)、図4(c)および図6(c)の歪曲収差図では、縦軸が画角を示し、横軸が%を示す。図3、5および7の横収差図では、ωは半画角を示す。なお、後述する諸収差図においても同様である。
図8乃至図10に数値実施例1の無限遠合焦状態における1.0°相当のレンズシフト状態での横収差図をそれぞれ示す。ここで、図8は広角端状態(焦点距離=1.00)、図9は中間焦点距離状態(焦点距離=3.53)、図10は望遠端状態(焦点距離=12.44)における横収差を示している。これら横収差図において、ωは半画角を示す。なお、後述する諸収差図においても同様である。
このように、各収差図から、数値実施例1において諸収差が良好に補正され、1.0°程度の手ブレ補正状態においても優れた結像性能を有していることが明らかである。
<2.第2の実施の形態>
[ズームレンズの構成]
図11は、本発明の第2の実施の形態におけるズームレンズの構成例を示す図である。
[ズームレンズの構成]
図11は、本発明の第2の実施の形態におけるズームレンズの構成例を示す図である。
第1レンズ群GR1は、負レンズG1と、正レンズG2、負レンズG3および正レンズG4が接合されて成る接合レンズと、像側の片面が非球面に形成された正レンズG5とが、物体側から像側へ順に配置されて構成される。
第2レンズ群GR2は、両面が非球面に形成された負レンズG6と、負レンズG7および正レンズG8が接合されて成る接合レンズとが、物体側から像側へ順に配置されて構成される。
第3レンズ群GR3は、両面が非球面に形成された正レンズG9と、正レンズG10および負レンズG11が接合されて成る接合レンズとが、物体側から像側へ順に配置されて構成される。
第4レンズ群GR4は、両面が非球面に形成された正レンズG12によって構成される。
第5レンズ群GR5は、両面が非球面に形成された負レンズG13と、両面が非球面に形成された正レンズG14と、像側の片面が非球面に形成された正レンズG15とが、物体側から像側へ順に配置されて構成される。負レンズG13は、強い負の屈折力を有するレンズ部分群GFに相当する。正レンズG14は、強い正の屈折力を有するレンズ部分群GSに相当する。正レンズG15は、弱い正の屈折力を有するレンズ部分群GRに相当する。
第3レンズ群GR3の物体側には、第3レンズ群GR3に近接した位置に開口絞りIRが配置される。この開口絞りIRの位置が絞り面s14となる。第5レンズ群GR5と像面IMGとの間にはローパスフィルターLPFが配置される。
この第2の実施の形態によるズームレンズにおいて、面s8乃至s10、s15、s16、s20乃至s25およびs27は、非球面に形成される。面s8は、第1レンズ群GR1の正レンズG5の像側の面である。面s9は、第2レンズ群GR2の負レンズG6の物体側の面である。面s10は、第2レンズ群GR2の負レンズG6の像側の面である。面s15は、第3レンズ群GR3の正レンズG9の物体側の面である。面s16は、第3レンズ群GR3の正レンズG9の像側の面である。面s20は、第4レンズ群GR4の正レンズG12の物体側の面である。面s21は、第4レンズ群GR4の正レンズG12の像側の面である。面s22は、第5レンズ群GR5の負レンズG13の物体側の面である。面s23は、第5レンズ群GR5の負レンズG13の像側の面である。面s24は、第5レンズ群GR5の正レンズG14の物体側の面である。面s25は、第5レンズ群GR5の正レンズG14の像側の面である。面s27は、第5レンズ群GR5の正レンズG15の像側の面である。
この第2の実施の形態におけるズームレンズでは、広角端状態と望遠端状態との間の変倍に際して、面間隔d8、d13、d19およびd21が変化する。面間隔d8は、第1レンズ群GR1と第2レンズ群GR2との間の面間隔である。面間隔d13は、第2レンズ群GR2と開口絞りIRとの間の面間隔である。面間隔d19は、第3レンズ群GR3と第4レンズ群GR4との間の面間隔である。面間隔d21は、第4レンズ群GR4と第5レンズ群GR5との間の面間隔である。数値実施例2における各面間隔の広角端状態(焦点距離=1.00)、中間焦点位置状態(焦点距離=3.65)および望遠端状態(焦点距離=13.33)における可変間隔を、FナンバーFnoおよび半画角ωとともに表6に示す。
[ズームレンズの収差]
図12乃至図17に数値実施例2の諸収差図を示す。図12は、広角端状態(焦点距離=1.00)における無限遠合焦時の球面収差、非点収差および歪曲収差を示す図である。図13は、広角端状態(焦点距離=1.00)における無限遠合焦時の横収差を示す図である。図14は、中間焦点位置状態(焦点距離=3.65)における無限遠合焦時の球面収差、非点収差および歪曲収差を示す図である。図15は、中間焦点位置状態(焦点距離=3.65)における無限遠合焦時の横収差を示す図である。図16は、望遠端状態(焦点距離=13.33)における無限遠合焦時の球面収差、非点収差および歪曲収差を示す図である。図17は、望遠端状態(焦点距離=13.33)における無限遠合焦時の横収差を示す図である。
図12乃至図17に数値実施例2の諸収差図を示す。図12は、広角端状態(焦点距離=1.00)における無限遠合焦時の球面収差、非点収差および歪曲収差を示す図である。図13は、広角端状態(焦点距離=1.00)における無限遠合焦時の横収差を示す図である。図14は、中間焦点位置状態(焦点距離=3.65)における無限遠合焦時の球面収差、非点収差および歪曲収差を示す図である。図15は、中間焦点位置状態(焦点距離=3.65)における無限遠合焦時の横収差を示す図である。図16は、望遠端状態(焦点距離=13.33)における無限遠合焦時の球面収差、非点収差および歪曲収差を示す図である。図17は、望遠端状態(焦点距離=13.33)における無限遠合焦時の横収差を示す図である。
図18乃至図20に数値実施例2の無限遠合焦状態における1.0°相当のレンズシフト状態での横収差図をそれぞれ示す。ここで、図18は広角端状態(焦点距離=1.00)、図19は中間焦点距離状態(焦点距離=3.65)、図20は望遠端状態(焦点距離=13.33)における横収差図を示している。
このように、各収差図から、数値実施例2は諸収差が良好に補正され、1.0°程度の手ブレ補正状態においても優れた結像性能を有していることが明らかである。
<3.第3の実施の形態>
[ズームレンズの構成]
図21は、本発明の第3の実施の形態におけるズームレンズの構成例を示す図である。
[ズームレンズの構成]
図21は、本発明の第3の実施の形態におけるズームレンズの構成例を示す図である。
第1レンズ群GR1は、負レンズG1と、正レンズG2、負レンズG3および正レンズG4が接合されて成る接合レンズと、像側の片面が非球面に形成された正レンズG5とが、物体側から像側へ順に配置されて構成される。
第2レンズ群GR2は、両面が非球面に形成された負レンズG6と、負レンズG7および正レンズG8が接合されて成る接合レンズとが、物体側から像側へ順に配置されて構成される。
第3レンズ群GR3は、両面が非球面に形成された正レンズG9と、正レンズG10および負レンズG11が接合されて成る接合レンズとが、物体側から像側へ順に配置されて構成される。
第4レンズ群GR4は、両面が非球面に形成された正レンズG12によって構成される。
第5レンズ群GR5は、両面が非球面に形成された負レンズG13と、物体側の片面が非球面に形成された正レンズG14および負レンズG15が接合されて成る接合レンズと、像側の片面が非球面に形成された正レンズG16とが、物体側から像側へ順に配置されて構成される。負レンズG13は、強い負の屈折力を有するレンズ部分群GFに相当する。接合レンズG14およびG15は、強い正の屈折力を有するレンズ部分群GSに相当する。この第3の実施の形態では、レンズ部分群GSとして接合レンズG14およびG15を用いることにより、色収差を小さくすることができる。正レンズG16は、弱い正の屈折力を有するレンズ部分群GRに相当する。
第3レンズ群GR3の物体側には、第3レンズ群GR3に近接した位置に開口絞りIRが配置される。この開口絞りIRの位置が絞り面s14となる。第5レンズ群GR5と像面IMGとの間にはローパスフィルターLPFが配置される。
この第3の実施の形態によるズームレンズにおいて、面s8乃至s10、s15、s16、s20乃至s24およびs28は、非球面に形成される。面s8は、第1レンズ群GR1の正レンズG5の像側の面である。面s9は、第2レンズ群GR2の負レンズG6の物体側の面である。面s10は、第2レンズ群GR2の負レンズG6の像側の面である。面s15は、第3レンズ群GR3の正レンズG9の物体側の面である。面s16は、第3レンズ群GR3の正レンズG9の像側の面である。面s20は、第4レンズ群GR4の正レンズG12の物体側の面である。面s21は、第4レンズ群GR4の正レンズG12の像側の面である。面s22は、第5レンズ群GR5の負レンズG13の物体側の面である。面s23は、第5レンズ群GR5の負レンズG13の像側の面である。面s24は、第5レンズ群GR5の正レンズG14の物体側の面である。面s28は、第5レンズ群GR5の正レンズG16の像側の面である。
この第3の実施の形態におけるズームレンズでは、広角端状態と望遠端状態との間の変倍に際して、面間隔d8、d13、d19およびd21が変化する。面間隔d8は、第1レンズ群GR1と第2レンズ群GR2の間の面間隔である。面間隔d13は、第2レンズ群GR2と開口絞りIRの間の面間隔である。面間隔d19は、第3レンズ群GR3と第4レンズ群GR4の間の面間隔である。面間隔d21は、第4レンズ群GR4と第5レンズ群GR5の間の面間隔である。数値実施例3における各面間隔の広角端状態(焦点距離=1.00)、中間焦点位置状態(焦点距離=3.65)および望遠端状態(焦点距離=13.33)における可変間隔を、FナンバーFnoおよび半画角ωとともに表9に示す。
[ズームレンズの収差]
図22乃至図27に数値実施例3の諸収差図を示す。図22は、広角端状態(焦点距離=1.00)における無限遠合焦時の球面収差、非点収差および歪曲収差を示す図である。図23は、広角端状態(焦点距離=1.00)における無限遠合焦時の横収差を示す図である。図24は、中間焦点位置状態(焦点距離=3.65)における無限遠合焦時の球面収差、非点収差および歪曲収差を示す図である。図25は、中間焦点位置状態(焦点距離=3.65)における無限遠合焦時の横収差を示す図である。図26は、望遠端状態(焦点距離=13.33)における無限遠合焦時の球面収差、非点収差および歪曲収差を示す図である。図27は、望遠端状態(焦点距離=13.33)における無限遠合焦時の横収差を示す図である。
図22乃至図27に数値実施例3の諸収差図を示す。図22は、広角端状態(焦点距離=1.00)における無限遠合焦時の球面収差、非点収差および歪曲収差を示す図である。図23は、広角端状態(焦点距離=1.00)における無限遠合焦時の横収差を示す図である。図24は、中間焦点位置状態(焦点距離=3.65)における無限遠合焦時の球面収差、非点収差および歪曲収差を示す図である。図25は、中間焦点位置状態(焦点距離=3.65)における無限遠合焦時の横収差を示す図である。図26は、望遠端状態(焦点距離=13.33)における無限遠合焦時の球面収差、非点収差および歪曲収差を示す図である。図27は、望遠端状態(焦点距離=13.33)における無限遠合焦時の横収差を示す図である。
図28乃至図30に数値実施例3の無限遠合焦状態における1.0°相当のレンズシフト状態での横収差図をそれぞれ示す。ここで、図28は広角端状態(焦点距離=1.00)、図29は中間焦点距離状態(焦点距離=3.65)、図30は望遠端状態(焦点距離=13.33)における横収差図を示している。
このように、各収差図から、数値実施例3は諸収差が良好に補正され、1.0°程度の手ブレ補正状態においても優れた結像性能を有していることが明らかである。
<4.第4の実施の形態>
[ズームレンズの構成]
図31は、本発明の第4の実施の形態におけるズームレンズの構成例を示す図である。
[ズームレンズの構成]
図31は、本発明の第4の実施の形態におけるズームレンズの構成例を示す図である。
第1レンズ群GR1は、両面が非球面に形成された負レンズG1と、正レンズG2と、負レンズG3および正レンズG4が接合されて成る接合レンズと、正レンズG5とが、物体側から像側へ順に配置されて構成される。
第2レンズ群GR2は、両面が非球面に形成された負レンズG6と、負レンズG7および像側の片面が非球面に形成された正レンズG8が接合されて成る接合レンズとが、物体側から像側へ順に配置されて構成される。
第3レンズ群GR3は、両面が非球面に形成された正レンズG9と、正レンズG10および負レンズG11が接合されて成る接合レンズとが、物体側から像側へ順に配置されて構成される。
第4レンズ群GR4は、両面が非球面に形成された正レンズG12によって構成される。
第5レンズ群GR5は、両面が非球面に形成された負レンズG13と、両面が非球面に形成された正レンズG14と、像側の片面が非球面に形成された正レンズG15とが、物体側から像側へ順に配置されて構成される。負レンズG13は、強い負の屈折力を有するレンズ部分群GFに相当する。正レンズG14は、強い正の屈折力を有するレンズ部分群GSに相当する。正レンズG15は、弱い正の屈折力を有するレンズ部分群GRに相当する。
第3レンズ群GR3の物体側には、第3レンズ群GR3に近接した位置に開口絞りIRが配置される。この開口絞りIRの位置が絞り面s15となる。第5レンズ群GR5と像面IMGとの間にはローパスフィルターLPFが配置される。
この第4の実施の形態によるズームレンズにおいて、面s1、s2、s10、s11、s14、s16、s17、s21乃至s26およびs28は非球面に形成される。面s1は、第1レンズ群GR1の負レンズG1の物体側の面である。面s2は、第1レンズ群GR1の負レンズG1の像側の面である。面s10は、第2レンズ群GR2の負レンズG6の物体側の面である。面s11は、第2レンズ群GR2の負レンズG6の像側の面である。面s14は、第2レンズ群GR2の正レンズG8の像側の面である。面s16は、第3レンズ群GR3の正レンズG9の物体側の面である。面s17は、第3レンズ群GR3の正レンズG9の像側の面である。面s21は、第4レンズ群GR4の正レンズG12の物体側の面である。面s22は、第4レンズ群GR4の正レンズG12の像側の面である。面s23は、第5レンズ群GR5の負レンズG13の物体側の面である。面s24は、第5レンズ群GR5の負レンズG13の像側の面である。面s25は、第5レンズ群GR5の正レンズG14の物体側の面である。面s26は、第5レンズ群GR5の正レンズG14の像側の面である。面s28は、第5レンズ群GR5の正レンズG15の像側の面である。
この第4の実施の形態におけるズームレンズでは、広角端状態と望遠端状態の間の変倍に際して、面間隔d9、d14、d20およびd22が変化する。面間隔d9は、第1レンズ群GR1と第2レンズ群GR2の間の面間隔である。面間隔d14は、第2レンズ群GR2と開口絞りIRの間の面間隔である。面間隔d20は、第3レンズ群GR3と第4レンズ群GR4の間の面間隔である。面間隔d22は、第4レンズ群GR4と第5レンズ群GR5の間の面間隔である。数値実施例4における各面間隔の広角端状態(焦点距離=1.00)、中間焦点位置状態(焦点距離=3.23)および望遠端状態(焦点距離=10.41)における可変間隔を、FナンバーFnoおよび半画角ωとともに表12に示す。
[ズームレンズの収差]
図32乃至図37に数値実施例4の諸収差図を示す。図32は、広角端状態(焦点距離=1.00)における無限遠合焦時の球面収差、非点収差および歪曲収差を示す図である。図33は、広角端状態(焦点距離=1.00)における無限遠合焦時の横収差を示す図である。図34は、中間焦点位置状態(焦点距離=3.23)における無限遠合焦時の球面収差、非点収差および歪曲収差を示す図である。図35は、中間焦点位置状態(焦点距離=3.23)における無限遠合焦時の横収差を示す図である。図36は、望遠端状態(焦点距離=10.41)における無限遠合焦時の球面収差、非点収差および歪曲収差を示す図である。図37は、望遠端状態(焦点距離=10.41)における無限遠合焦時の横収差を示す図である。
図32乃至図37に数値実施例4の諸収差図を示す。図32は、広角端状態(焦点距離=1.00)における無限遠合焦時の球面収差、非点収差および歪曲収差を示す図である。図33は、広角端状態(焦点距離=1.00)における無限遠合焦時の横収差を示す図である。図34は、中間焦点位置状態(焦点距離=3.23)における無限遠合焦時の球面収差、非点収差および歪曲収差を示す図である。図35は、中間焦点位置状態(焦点距離=3.23)における無限遠合焦時の横収差を示す図である。図36は、望遠端状態(焦点距離=10.41)における無限遠合焦時の球面収差、非点収差および歪曲収差を示す図である。図37は、望遠端状態(焦点距離=10.41)における無限遠合焦時の横収差を示す図である。
図38乃至図40に数値実施例4の無限遠合焦状態における1.0°相当のレンズシフト状態での横収差図をそれぞれ示す。ここで、図38は広角端状態(焦点距離=1.00)、図39は中間焦点距離状態(焦点距離=3.23)、図40は望遠端状態(焦点距離=10.41)における横収差図を示す。
このように、各収差図から、数値実施例4は諸収差が良好に補正され、1.0°程度の手ブレ補正状態においても優れた結像性能を有していることが明らかである。
<5.第5の実施の形態>
[ズームレンズの構成]
図41は、本発明の第5の実施の形態におけるズームレンズの構成例を示す図である。
[ズームレンズの構成]
図41は、本発明の第5の実施の形態におけるズームレンズの構成例を示す図である。
第1レンズ群GR1は、像側の片面が複合非球面に形成された負レンズG1と、正レンズG2と、負レンズG3および正レンズG4が接合されて成る接合レンズと、正レンズG5とが、物体側から像側へ順に配置されて構成される。
第2レンズ群GR2は、両面が非球面に形成された負レンズG6と、負レンズG7および像側の片面が非球面に形成された正レンズG8が接合されて成る接合レンズとが、物体側から像側へ順に配置されて構成される。
第3レンズ群GR3は、両面が非球面に形成された正レンズG9と、正レンズG10および負レンズG11が接合されて成る接合レンズとが、物体側から像側へ順に配置されて構成される。
第4レンズ群GR4は、両面が非球面に形成された正レンズG12によって構成される。
第5レンズ群GR5は、両面が非球面に形成された負レンズG13と、両面が非球面に形成された正レンズG14と、像側の片面が非球面に形成された正レンズG15とが、物体側から像側へ順に配置されて構成される。負レンズG13は、強い負の屈折力を有するレンズ部分群GFに相当する。正レンズG14は、強い正の屈折力を有するレンズ部分群GSに相当する。正レンズG15は、弱い正の屈折力を有するレンズ部分群GRに相当する。
第3レンズ群GR3の物体側には、第3レンズ群GR3に近接した位置に開口絞りIRが配置される。この開口絞りIRの位置が絞り面s16となる。第5レンズ群GR5と像面IMGとの間にはローパスフィルターLPFが配置される。
この第5の実施の形態によるズームレンズにおいて、面s3、s11、s12、s15、s17、s18、s22乃至s27およびs29は非球面に形成される。面s3は、第1レンズ群GR1の負レンズG1の像側の複合面である。面s11は、第2レンズ群GR2の負レンズG6の物体側の面である。面s12は、第2レンズ群GR2の負レンズG6の像側の面である。面s15は、第2レンズ群GR2の正レンズG8の像側の面である。面s17は、第3レンズ群GR3の正レンズG9の物体側の面である。面s18は、第3レンズ群GR3の正レンズG9の像側の面である。面s22は、第4レンズ群GR4の正レンズG12の物体側の面である。面s23は、第4レンズ群GR4の正レンズG12の像側の面である。面s24は、第5レンズ群GR5の負レンズG13の物体側の面である。面s25は、第5レンズ群GR5の負レンズG13の像側の面である。面s26は、第5レンズ群GR5の正レンズG14の物体側の面である。面s27は、第5レンズ群GR5の正レンズG14の像側の面である。面s29は、第5レンズ群GR5の正レンズG15の像側の面である。
この第5の実施の形態におけるズームレンズでは、広角端状態と望遠端状態の間の変倍に際して、面間隔d10、d15、d21およびd23が変化する。面間隔d10は、第1レンズ群GR1と第2レンズ群GR2との間の面間隔である。面間隔d15は、第2レンズ群GR2と開口絞りIRとの間の面間隔である。面間隔d21は、第3レンズ群GR3と第4レンズ群GR4との間の面間隔である。面間隔d23は、第4レンズ群GR4と第5レンズ群GR5との間の面間隔である。数値実施例5における各面間隔の広角端状態(焦点距離=1.00)、中間焦点位置状態(焦点距離=2.95)および望遠端状態(焦点距離=8.68)における可変間隔を、FナンバーFnoおよび半画角ωとともに表15に示す。
[ズームレンズの収差]
図42乃至図47に数値実施例5の諸収差図を示す。図42は、広角端状態(焦点距離=1.00)における無限遠合焦時の球面収差、非点収差および歪曲収差を示す図である。図43は、広角端状態(焦点距離=1.00)における無限遠合焦時の横収差を示す図である。図44は、中間焦点位置状態(焦点距離=2.95)における無限遠合焦時の球面収差、非点収差および歪曲収差を示す図である。図45は、中間焦点位置状態(焦点距離=2.95)における無限遠合焦時の横収差を示す図である。図46は、望遠端状態(焦点距離=8.68)における無限遠合焦時の球面収差、非点収差および歪曲収差を示す図である。図47は、望遠端状態(焦点距離=8.68)における無限遠合焦時の横収差を示す図である。
図42乃至図47に数値実施例5の諸収差図を示す。図42は、広角端状態(焦点距離=1.00)における無限遠合焦時の球面収差、非点収差および歪曲収差を示す図である。図43は、広角端状態(焦点距離=1.00)における無限遠合焦時の横収差を示す図である。図44は、中間焦点位置状態(焦点距離=2.95)における無限遠合焦時の球面収差、非点収差および歪曲収差を示す図である。図45は、中間焦点位置状態(焦点距離=2.95)における無限遠合焦時の横収差を示す図である。図46は、望遠端状態(焦点距離=8.68)における無限遠合焦時の球面収差、非点収差および歪曲収差を示す図である。図47は、望遠端状態(焦点距離=8.68)における無限遠合焦時の横収差を示す図である。
図48乃至図50は数値実施例5の無限遠合焦状態における1.0°相当のレンズシフト状態での横収差図をそれぞれ示す。ここで、図48は広角端状態(焦点距離=1.00)、図49は中間焦点距離状態(焦点距離=2.95)、図50は望遠端状態(焦点距離=8.68)における横収差図を示している。
このように、各収差図から、数値実施例5は諸収差が良好に補正され、1.0°程度の手ブレ補正状態においても優れた結像性能を有していることが明らかである。
<6.第6の実施の形態>
[ズームレンズの構成]
図51は、本発明の第6の実施の形態におけるズームレンズの構成例を示す図である。
[ズームレンズの構成]
図51は、本発明の第6の実施の形態におけるズームレンズの構成例を示す図である。
第1レンズ群GR1は、負レンズG1および正レンズG2が接合されて成る接合レンズと、正レンズG3とが、物体側から像側へ順に配置されて構成される。
第2レンズ群GR2は、像側の片面が非球面に形成された負レンズG4と、負レンズG5および正レンズG6が接合されて成る接合レンズとが、物体側から像側へ順に配置されて構成される。
第3レンズ群GR3は、両面が非球面に形成された正レンズG7と、正レンズG8および負レンズG9が接合されて成る接合レンズとが、物体側から像側へ順に配置されて構成される。
第4レンズ群GR4は、両面が非球面に形成された正レンズG10によって構成される。
第5レンズ群GR5は、像側の片面が非球面に形成された負レンズG11と、両面が非球面に形成された正レンズG12と、像側の片面が非球面に形成された正レンズG13とが、物体側から像側へ順に配置されて構成される。負レンズG11は、強い負の屈折力を有するレンズ部分群GFに相当する。正レンズG12は、強い正の屈折力を有するレンズ部分群GSに相当する。正レンズG13は、弱い正の屈折力を有するレンズ部分群GRに相当する。
第3レンズ群GR3の物体側には、第3レンズ群GR3に近接した位置に開口絞りIRが配置される。この開口絞りIRの位置が絞り面s11となる。
第5レンズ群GR5と像面IMGとの間にはローパスフィルターLPFが配置される。
この第6の実施の形態によるズームレンズにおいて、面s7、s12、s13、s17、s18、s20乃至s22およびs24は、非球面に形成される。面s7は、第2レンズ群GR2の負レンズG4の像側の面である。面s12は、第3レンズ群GR3の正レンズG7の物体側の面である。面s13は、第3レンズ群GR3の正レンズG7の像側の面である。面s17は、第4レンズ群GR4の正レンズG10の物体側の面である。面s18は、第4レンズ群GR4の正レンズG10の像側の面である。面s20は、第5レンズ群GR5の負レンズG11の像側の面である。面s21は、第5レンズ群GR5の正レンズG12の物体側の面である。面s22は、第5レンズ群GR5の正レンズG12の像側の面である。面s24は、第5レンズ群GR5の正レンズG13の像側の面である。
この第6の実施の形態におけるズームレンズでは、広角端状態と望遠端状態の間の変倍に際して、面間隔d5、d10、d16およびd18が変化する。面間隔d5は、第1レンズ群GR1と第2レンズ群GR2の間の面間隔である。面間隔d10は、第2レンズ群GR2と開口絞りIRの間の面間隔である。面間隔d16は、第3レンズ群GR3と第4レンズ群GR4の間の面間隔である。面間隔d18は、第4レンズ群GR4と第5レンズ群GR5の間の面間隔である。数値実施例6における各面間隔の広角端状態(焦点距離=1.00)、中間焦点位置状態(焦点距離=3.30)および望遠端状態(焦点距離=10.89)における可変間隔を、FナンバーFnoおよび半画角ωとともに表18に示す。
[ズームレンズの収差]
図52乃至図57に数値実施例6の諸収差図を示す。図52は、広角端状態(焦点距離=1.00)における無限遠合焦時の球面収差、非点収差および歪曲収差を示す図である。図53は、広角端状態(焦点距離=1.00)における無限遠合焦時の横収差を示す図である。図54は、中間焦点位置状態(焦点距離=3.30)における無限遠合焦時の球面収差、非点収差および歪曲収差を示す図である。図55は、中間焦点位置状態(焦点距離=3.30)における無限遠合焦時の横収差を示す図である。図56は、望遠端状態(焦点距離=10.89)における無限遠合焦時の球面収差、非点収差および歪曲収差を示す図である。図57は、望遠端状態(焦点距離=10.89)における無限遠合焦時の横収差を示す図である。
図52乃至図57に数値実施例6の諸収差図を示す。図52は、広角端状態(焦点距離=1.00)における無限遠合焦時の球面収差、非点収差および歪曲収差を示す図である。図53は、広角端状態(焦点距離=1.00)における無限遠合焦時の横収差を示す図である。図54は、中間焦点位置状態(焦点距離=3.30)における無限遠合焦時の球面収差、非点収差および歪曲収差を示す図である。図55は、中間焦点位置状態(焦点距離=3.30)における無限遠合焦時の横収差を示す図である。図56は、望遠端状態(焦点距離=10.89)における無限遠合焦時の球面収差、非点収差および歪曲収差を示す図である。図57は、望遠端状態(焦点距離=10.89)における無限遠合焦時の横収差を示す図である。
図58乃至図60に数値実施例6の無限遠合焦状態における1.0°相当のレンズシフト状態での横収差図をそれぞれ示す。ここで、図58は広角端状態(焦点距離=1.00)、図59は中間焦点距離状態(焦点距離=3.30)、図60は望遠端状態(焦点距離=10.89)における横収差図を示している。
このように、各収差図から、数値実施例6は諸収差が良好に補正され、1.0°程度の手ブレ補正状態においても優れた結像性能を有していることが明らかである。
表19から明らかなように、第1乃至第6の実施の形態によるズームレンズは条件式(1)乃至条件式(4)を満足することがわかる。
<7.適用例>
[撮像装置の構成]
図61は、本発明の第1乃至第6の実施の形態によるズームレンズを撮像装置100に適用した例を示す図である。この撮像装置100は、第1乃至第6の実施の形態によるズームレンズ120と、そのズームレンズ120により形成された光学像を電気的信号に変換する撮像素子130とを備える。撮像素子130としては、例えば、CCD(Charge Coupled Device)やCMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)等の光電変換素子を利用することができる。ズームレンズ120としては、ここでは、第1乃至第6の実施の形態のレンズ群を単レンズに簡略化して示している。
[撮像装置の構成]
図61は、本発明の第1乃至第6の実施の形態によるズームレンズを撮像装置100に適用した例を示す図である。この撮像装置100は、第1乃至第6の実施の形態によるズームレンズ120と、そのズームレンズ120により形成された光学像を電気的信号に変換する撮像素子130とを備える。撮像素子130としては、例えば、CCD(Charge Coupled Device)やCMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)等の光電変換素子を利用することができる。ズームレンズ120としては、ここでは、第1乃至第6の実施の形態のレンズ群を単レンズに簡略化して示している。
撮像素子130によって形成された電気信号は、映像分離回路140によってフォーカス制御用の信号が制御回路150に供給され、映像用の信号は後段の(図示しない)映像処理回路へ供給される。映像処理回路へ送られた信号は、その後の処理に適した形態に加工されて、表示、記録、転送等の処理に利用される。
制御回路150には、例えば、ズームボタンの操作等、外部からの操作信号が入力され、その操作信号に応じて種々の処理がなされる。例えば、ズームボタンによるズーミング指令が入力されると、指令に応じた焦点距離状態とすべく、ドライバ回路160および170を介して駆動部161および171を動作させて、各レンズ群GR2およびGR4を所定の位置へと移動させる。各センサ162および172によって得られた各レンズ群GR2およびGR4の位置情報は制御回路150に入力されて、ドライバ回路160および170へ指令信号を出力する際に参照される。また、制御回路150は映像分離回路140から送られた信号に基づいてフォーカス状態をチェックし、最適なフォーカス状態が得られるように、ドライバ回路170および駆動部171を介して第4レンズ群GR4を位置制御する。
撮像装置100は手ブレ補正機能を備えている。例えば、シャッターレリーズボタンの押下に伴う撮像素子130におけるブレを手ブレ検出回路180が検出する。この手ブレ検出回路180は、例えば、ジャイロセンサーにより実現される。手ブレ検出回路180からの信号が制御回路150に入力されると、制御回路150において画像のブレを補償するためのブレ補正角が算出される。その算出されたブレ補正角に基づいて、第5レンズ群GR5のレンズ部分群GSが、ドライバ回路190を介して駆動部191を動作させて、レンズ部分群GSを光軸に垂直な方向にシフトさせる。第5レンズ群GR5のレンズ部分群GSの位置はセンサ192によって検出されており、センサ192によって得られたレンズ部分群GSの位置情報は制御回路150に入力されて、ドライバ回路190へ指令信号を送出する際に参照される。
この撮像装置100が適用される具体的製品としては、各種の形態を採りうる。例えば、デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ、カメラが組み込まれた携帯電話、カメラが組み込まれたPDA(Personal Digital Assistant)等々のデジタル入出力機器のカメラ部等として、広く適用することができる。
なお、本発明の実施の形態は本発明を具現化するための一例を示したものであり、本発明の実施の形態において明示したように、本発明の実施の形態における事項と、特許請求の範囲における発明特定事項とはそれぞれ対応関係を有する。同様に、特許請求の範囲における発明特定事項と、これと同一名称を付した本発明の実施の形態における事項とはそれぞれ対応関係を有する。ただし、本発明は実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において実施の形態に種々の変形を施すことにより具現化することができる。
100 撮像装置
120 ズームレンズ
130 撮像素子
140 映像分離回路
150 制御回路
160、170、190 ドライバ回路
161、171、191 駆動部
162、172、192 センサ
180 手ブレ検出回路
120 ズームレンズ
130 撮像素子
140 映像分離回路
150 制御回路
160、170、190 ドライバ回路
161、171、191 駆動部
162、172、192 センサ
180 手ブレ検出回路
Claims (8)
- 複数のレンズ群を備えて前記複数のレンズ群同士の間隔を変えることにより変倍を行うズームレンズであって、
最も像側に位置する最終レンズ群は、負の屈折力を有する第1のレンズ部分群と、正の屈折力を有する第2のレンズ部分群と、正の屈折力を有する第3のレンズ部分群とが物体側より像側へ順に配置されて構成され、前記第2のレンズ部分群を光軸に略垂直な方向にシフトさせることにより像ブレを補正するものであり、
前記第1のレンズ部分群の焦点距離をfGF、前記第2のレンズ部分群の焦点距離をfGS、前記複数のレンズ群の望遠端状態におけるレンズ系全体での焦点距離をftとして、以下の条件式(1)および(2)を満足するズームレンズ。
(1)−0.24<fGF/ft<−0.09
(2)0.12<fGS/ft<0.32 - 前記第3のレンズ部分群の焦点距離をfGR、前記最終レンズ群の焦点距離をfGLとして、以下の条件式(3)を満足する請求項1記載のズームレンズ。
(3)1.0<fGR/fGL<3.5 - 前記第2のレンズ部分群は少なくとも1面の非球面を有する請求項1記載のズームレンズ。
- 前記第1のレンズ部分群は少なくとも1面の非球面を有する請求項1記載のズームレンズ。
- 前記第2のレンズ部分群は少なくとも1枚のプラスチックレンズを有する請求項1記載のズームレンズ。
- 前記複数のレンズ群の広角端状態におけるレンズ系全体での焦点距離をfwとして、以下の条件式(4)を満足する請求項1記載のズームレンズ。
(4)0.5<fGL/(fw・ft)1/2<2.5 - 前記複数のレンズ群は、
正の屈折力を有し光軸方向に対して固定された第1レンズ群と、
負の屈折力を有し光軸上を移動することによって変倍を行う第2レンズ群と、
正の屈折力を有し光軸方向に対して固定された第3レンズ群と、
正の屈折力を有し光軸上を移動することによって結像位置の変動を補正するとともに物体距離の変化に伴う結像位置の変化を補正する第4レンズ群と、
前記最終レンズ群としての正の屈折力を有して光軸方向に対して固定された第5レンズ群と
を物体側より像側へ順に配置したものである請求項1記載のズームレンズ。 - 複数のレンズ群を備えて前記複数のレンズ群同士の間隔を変えることにより変倍を行うズームレンズと、前記ズームレンズによって形成された光学像を電気的信号に変換する撮像素子とを備える撮像装置であって、
前記ズームレンズにおいて最も像側に位置する最終レンズ群は、負の屈折力を有する第1のレンズ部分群と、正の屈折力を有する第2のレンズ部分群と、正の屈折力を有する第3のレンズ部分群とが物体側より像側へ順に配置されて構成され、前記第2のレンズ部分群を光軸に略垂直な方向にシフトさせることにより像ブレを補正するものであり、
前記第1のレンズ部分群の焦点距離をfGF、前記第2のレンズ部分群の焦点距離をfGS、前記複数のレンズ群の望遠端状態におけるレンズ系全体での焦点距離をftとして、以下の条件式(1)および(2)を満足する撮像装置。
(1)−0.24<fGF/ft<−0.09
(2)0.12<fGS/ft<0.32
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