JP2013061679A - 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
【解決手段】物体側から像側に順に、正屈折力をもつ第1レンズ群と、負屈折力をもつ第2レンズ群と、正屈折力をもつ第3レンズ群と、を有し、広角端から望遠端への変倍の際に、第1レンズ群と第2レンズ群との間隔は拡大し、第2レンズ群と第3レンズ群との間隔は縮小し、第2レンズ群は、物体側から像側に順に、像側面が凹面であり負屈折力の負レンズ成分と、物体側面が凹面で像側面が凸面である正メニスカスレンズと、物体側面が凹面である負レンズと、からなり、第2レンズ群中の正メニスカスレンズと負レンズとが接合され、第2レンズ群中の正メニスカスレンズの物体側面と、負レンズの像側面が所定の条件式を満足し、第2レンズ群中の負レンズ成分が、所定の条件式を満足する。
【選択図】図1
Description
−3.0<(r2GPO−r2GNI)/(r2GPO+r2GNI)<0.33 ・・・(1)
0.92<(r2GFO+r2GFI)/(r2GFO−r2GFI)<1.1 ・・・(6’)
ただし、
r2GPOは、第2レンズ群中の正メニスカスレンズの物体側面の近軸曲率半径、
r2GNIは、第2レンズ群中の負レンズの像側面の近軸曲率半径、
r2GFOは、第2レンズ群の負レンズ成分の物体側面の近軸曲率半径、
r2GFIは、第2レンズ群の負レンズ成分の像側面の近軸曲率半径、
である。
0.005<n2GP−n2GN<0.7 ・・・(2)
ただし、
n2GPは、第2レンズ群中の正メニスカスレンズのd線の屈折率、
n2GNは、第2レンズ群中の負レンズのd線の屈折率、
である。
−0.10<r2GFI/(r2GPO+r2GNI)<0 ・・・(3)
ただし、
r2GFIは、第2レンズ群中の負レンズ成分の像側面の近軸曲率半径である。
−0.4<r2GPO/r2GNI<4.0 ・・・(4)
また、この非球面が光軸からの距離によらず常に凸状であるので製造面でも有利となる。
0.2<D2GR/D2G<0.5 ・・・(7)
ただし、
D2GRは、第2レンズ群中の接合レンズ成分の光軸上での厚み、
D2Gは、第2レンズ群の光軸上での厚み、
である。
−3.0<(r2GPO−r2GNI)/(r2GPO+r2GNI)<0 ・・・(1’)
0.92<(r2GFO+r2GFI)/(r2GFO−r2GFI)<1.1 ・・・(6’)
ただし、
r2GPOは、第2レンズ群中の正メニスカスレンズの物体側面の近軸曲率半径、
r2GNIは、第2レンズ群中の負レンズの像側面の近軸曲率半径、
r2GFOは、第2レンズ群の負レンズ成分の物体側面の近軸曲率半径、
r2GFIは、第2レンズ群の負レンズ成分の像側面の近軸曲率半径、
である。
−3.0<(r2GPO−r2GNI)/(r2GPO+r2GNI)<0.33 ・・・(1)
−0.10<r2GFI/(r2GPO+r2GNI)<0 ・・・(3)
0.92<(r2GFO+r2GFI)/(r2GFO−r2GFI)<1.1 ・・・(6’)
ただし、
r2GPOは、第2レンズ群中の正メニスカスレンズの物体側面の近軸曲率半径、
r2GNIは、第2レンズ群中の負レンズの像側面の近軸曲率半径、
r2GFIは、第2レンズ群の負レンズ成分の像側面の近軸曲率半径、
r2GFOは、第2レンズ群の負レンズ成分の物体側面の近軸曲率半径、
である。
また、各条件式について以下のようにすることで機能をいっそう確実に出来る。
条件式(1’)については、下限値を−2.0、さらには−1.0とすることがより好ましい。上限値を−0.3とすることがより好ましい。
但し、光軸方向の座標をZ、光軸と垂直な方向の座標をYとする。
Z=(Y2/r)/[1+{1−(1+K)・(Y/r)2}1/2]
+A4×Y4+A6×Y6+A8×Y8+A10×Y10+A12×Y12・・・(I)
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。
単位mm
面データ
面番号 r d nd νd
物面 ∞ ∞
1 26.057 0.90 1.92286 20.88
2 20.324 3.80 1.58913 61.14
3* -90.043 可変
4* -228.052 0.80 1.85135 40.10
5* 6.471 3.38
6* -49.444 1.78 1.94595 17.98
7 -13.033 0.70 1.74320 49.34
8* -200.000 可変
9 絞り 0.00
10* 6.084 3.32 1.59201 67.02
11* -14.229 0.14
12 8.776 1.88 1.49700 81.54
13 -6.821 0.39 1.61293 37.00
14 4.070 可変
15* 22.340 2.72 1.52542 55.78
16* -16.652 可変
17 ∞ 0.40 1.51633 64.14
18 ∞ 0.50
19 ∞ 0.50 1.51633 64.14
20 ∞ 0.40
像面(撮像面) ∞
非球面データ
第3面
k=0.000
A4=7.76723e-06,A6=-5.17775e-09,A8=-3.05628e-11,A10=3.05364e-13,
A12=-1.22198e-15
第4面
k=0.000
A4=5.91800e-05,A6=-2.71411e-06,A8=2.98672e-08,A10=-2.27323e-10
第5面
k=0.000
A4=2.01000e-04,A6=7.54437e-06,A8=-3.08734e-07,A10=1.56410e-08,
A12=-8.56105e-10
第8面
k=0.000
A4=-2.82631e-04,A6=-6.23538e-06,A8=4.00871e-07,A10=-1.47767e-08,
A12=2.95296e-10
第10面
k=0.000
A4=-4.86039e-04,A6=-8.24264e-06,A8=6.61180e-07,A10=-7.89566e-08,
A12=2.77593e-09
第11面
k=0.000
A4=3.02859e-04,A6=-7.10097e-06,A8=1.24832e-06,A10=-1.31994e-07,
A12=5.25802e-09
第15面
k=0.000
A4=5.85000e-05,A6=-1.20206e-06,A8=-7.74180e-28
第16面
k=0.000
A4=2.70961e-05,A6=-2.27806e-06,A8=3.88946e-28
ズームデータ
WE ST1 ST2 ST3 TE
焦点距離 5.10 8.85 15.44 28.03 49.05
FNO. 3.24 4.30 5.17 5.65 6.02
画角2ω 80.81 47.46 27.61 15.38 8.90
D3 0.30 3.56 9.14 16.53 21.35
D8 15.75 11.28 7.52 4.79 1.64
D14 3.01 9.27 13.43 15.84 17.63
D16 4.62 3.46 4.03 4.26 3.96
fb (in air) 6.11 4.96 5.51 5.75 5.45
全長 (in air) 44.98 48.89 55.41 62.72 65.87
群焦点距離
f1=39.37 f2=-7.56 f3=11.52 f4=18.60
単位:mm
面データ
面番号 r d nd νd
物面 ∞ ∞
1 25.426 1.00 1.92286 20.88
2 19.907 3.80 1.58913 61.14
3* -102.288 可変
4* -402.206 0.81 1.85135 40.10
5* 6.604 3.51
6 -49.800 1.78 1.94595 17.98
7 -13.033 0.71 1.74320 49.34
8* -602.284 可変
9 絞り 0.00
10* 5.774 3.12 1.59201 67.02
11* -17.713 0.15
12 9.420 1.90 1.49700 81.54
13 -5.860 0.39 1.59276 37.48
14 4.165 可変
15* 22.181 2.74 1.52542 55.78
16* -16.480 可変
17 ∞ 0.40 1.51633 64.14
18 ∞ 0.50
19 ∞ 0.50 1.51633 64.14
20 ∞ 0.40
像面(撮像面) ∞
非球面データ
第3面
k=0.000
A4=7.44327e-06,A6=-6.88530e-09,A8=-1.12372e-11,A10=2.06551e-13,
A12=-1.00000e-15
第4面
k=0.000
A4=4.64544e-05,A6=-2.36922e-06,A8=-9.01530e-09,A10=1.21557e-09,
A12=-1.36256e-11
第5面
k=0.000
A4=1.93733e-04,A6=6.93971e-06,A8=-8.10872e-08,A10=-1.06670e-08,
A12=-3.71534e-12
第8面
k=0.000
A4=-2.68285e-04,A6=-6.07424e-06,A8=3.16807e-07,A10=-2.02148e-09,
A12=-6.37613e-11
第10面
k=0.000
A4=-2.90717e-04,A6=2.38352e-06,A8=1.13169e-06,A10=-4.00317e-08,
A12=4.36568e-09
第11面
k=0.000
A4=6.34731e-04,A6=9.57225e-06,A8=2.14702e-06,A10=-7.56560e-08,
A12=1.03866e-08
第15面
k=0.000
A4=5.85000e-05,A6=-1.36284e-06,A8=-7.74180e-28
第16面
k=0.000
A4=3.98546e-05,A6=-2.83412e-06,A8=1.10000e-08
ズームデータ
WE ST1 ST2 ST3 TE
焦点距離 5.10 8.83 15.30 28.09 48.97
FNO. 3.26 4.23 5.15 5.67 6.00
画角2ω 81.35 47.31 27.94 15.43 8.92
D3 0.30 4.38 9.14 16.45 21.40
D8 15.75 11.57 7.55 4.64 1.61
D14 2.86 8.70 13.10 15.78 17.33
D16 4.69 3.56 4.15 4.53 4.02
fb (in air) 6.18 5.05 5.64 6.03 5.51
全長 (in air) 45.01 49.64 55.36 62.82 65.77
群焦点距離
f1=39.64 f2=-7.58 f3=11.55 f4=18.45
実施例1 実施例2
(1) (r2GPO−r2GNI)/(r2GPO+r2GNI) -0.6036 -0.8473
(2) n2GP−n2GN 0.2028 0.2028
(3) r2GFI/(r2GPO+r2GNI) -0.0259 -0.0101
(4) r2GPO/r2GNI 0.2472 0.0827
(5) f2G/f2GR -0.00366 0.01449
(6) (r2GFO+r2GFI)/(r2GFO-r2GFI) 0.9448 0.9677
(7) D2GR/D2G 0.3727 0.3660
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。
r'(ω)=α・f・tanω
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、
αは0以上1以下である。
α=R/Y=R/(f・tanω)
となる。
)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。
ただし、Lsは有効撮像面の短辺の長さである。
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、広画角化しても小型化にするための効果は確保できる。
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。
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係数を一律に掛けて最終的な補正量にしてもよい。
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。
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。
図6〜図8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6はデジタルカメラ140の外観を示す前方斜視図、図7は同後方正面図、図8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6と図8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8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。
図9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。
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 (11)
- 物体側から像側に順に、
正屈折力をもつ第1レンズ群と、
負屈折力をもつ第2レンズ群と、
正屈折力をもつ第3レンズ群と、を有し、
広角端から望遠端への変倍の際に、前記第1レンズ群と前記第2レンズ群との間隔は拡大し、前記第2レンズ群と前記第3レンズ群との間隔は縮小し、
前記第2レンズ群は、物体側から像側に順に、
像側面が凹面であり負屈折力の負レンズ成分と、
物体側面が凹面で像側面が凸面である正メニスカスレンズと、
物体側面が凹面である負レンズと、
からなり、
前記第2レンズ群中の前記正メニスカスレンズと前記負レンズとが接合され、
前記第2レンズ群中の前記正メニスカスレンズの物体側面と、前記負レンズの像側面が以下の条件式(1)を満足し、
前記第2レンズ群中の前記負レンズ成分が、以下の条件式(6’)を満足することを特徴とするズームレンズ。
−3.0<(r2GPO−r2GNI)/(r2GPO+r2GNI)<0.33 ・・・(1)
0.92<(r2GFO+r2GFI)/(r2GFO−r2GFI)<1.1 ・・・(6’)
ただし、
r2GPOは、前記第2レンズ群中の前記正メニスカスレンズの物体側面の近軸曲率半径、
r2GNIは、前記第2レンズ群中の前記負レンズの像側面の近軸曲率半径、
r2GFOは、前記第2レンズ群の前記負レンズ成分の物体側面の近軸曲率半径、
r2GFIは、前記第2レンズ群の前記負レンズ成分の像側面の近軸曲率半径、
である。 - 前記第2レンズ群中の前記正メニスカスレンズと前記負レンズが、以下の条件式(2)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。
0.005<n2GP−n2GN<0.7 ・・・(2)
ただし、
n2GPは、前記第2レンズ群中の前記正メニスカスレンズのd線の屈折率、
n2GNは、前記第2レンズ群中の前記負レンズのd線の屈折率、
である。 - 前記第2レンズ群中の前記負レンズが、像側面が凸面である負メニスカスレンズであることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のズームレンズ。
- 前記第2レンズ群が以下の条件式(3)を満足することを特徴とする請求項3に記載のズームレンズ。
−0.10<r2GFI/(r2GPO+r2GNI)<0 ・・・(3)
ただし、
r2GFIは、前記第2レンズ群中の前記負レンズ成分の像側面の近軸曲率半径、
である。 - 前記第2レンズ群が以下の条件式(4)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1項に記載のズームレンズ。
−0.4<r2GPO/r2GNI<4.0 ・・・(4) - 前記第2レンズ群中の前記負レンズの像側面が、光軸から離れるに従い正の屈折力が大きくなる凸形状の非球面であることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか1項に記載のズームレンズ。
- 前記第2レンズ群中の前記正メニスカスレンズと前記負レンズが接合され、それら2つのレンズにより構成される接合レンズ成分の光軸上での厚さが、以下の条件式(7)を満足することを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか1項に記載のズームレンズ。
0.2<D2GR/D2G<0.5 ・・・(7)
ただし、
D2GRは、前記第2レンズ群中の前記接合レンズ成分の光軸上での厚み、
D2Gは、前記第2レンズ群の光軸上での厚み、
である。 - 前記ズームレンズは、物体側から像側に順に、
正屈折力をもつ前記第1レンズ群と、
負屈折力をもつ前記第2レンズ群と、
正屈折力をもつ前記第3レンズ群と、
正屈折力をもつ第4レンズ群と、
からなり、
広角端から望遠端への変倍の際に、前記第3レンズ群と前記第4レンズ群との間隔は変化することを特徴とする請求項1から請求項7のいずれか1項に記載のズームレンズ。 - 請求項1から請求項8のいずれか1項に記載のズームレンズと、
前記ズームレンズの像側に配置され、撮像面を有し且つ前記ズームレンズにより前記撮像面上に形成された像を電気信号に変換する撮像素子と、を備え、
前記撮像面上に形成され前記ズームレンズのディストーションを含む信号を前記ディストーションを補正した信号に変換する処理回路を有することを特徴とする撮像装置。 - 物体側から像側に順に、
正屈折力をもつ第1レンズ群と、
負屈折力をもつ第2レンズ群と、
正屈折力をもつ第3レンズ群と、を有し、
広角端から望遠端への変倍の際に、前記第1レンズ群と前記第2レンズ群との間隔は拡大し、前記第2レンズ群と前記第3レンズ群との間隔は縮小し、
前記第2レンズ群は、物体側から像側に順に、
像側面が凹面であり負屈折力の負レンズ成分と、
物体側面が凹面で像側面が凸面である正メニスカスレンズと、
物体側面が凹面である負レンズと、
からなり、
前記第2レンズ群中の前記正メニスカスレンズの物体側面と、前記負レンズの像側面が以下の条件式(1’)を満足し、
前記第2レンズ群中の前記負レンズ成分が、以下の条件式(6’)を満足することを特徴とするズームレンズ。
−3.0<(r2GPO−r2GNI)/(r2GPO+r2GNI)<0 ・・・(1’)
0.92<(r2GFO+r2GFI)/(r2GFO−r2GFI)<1.1 ・・・(6’)
ただし、
r2GPOは、前記第2レンズ群中の前記正メニスカスレンズの物体側面の近軸曲率半径、
r2GNIは、前記第2レンズ群中の前記負レンズの像側面の近軸曲率半径、
r2GFOは、前記第2レンズ群の前記負レンズ成分の物体側面の近軸曲率半径、
r2GFIは、前記第2レンズ群の前記負レンズ成分の像側面の近軸曲率半径、
である。 - 物体側から像側に順に、
正屈折力をもつ第1レンズ群と、
負屈折力をもつ第2レンズ群と、
正屈折力をもつ第3レンズ群と、を有し、
広角端から望遠端への変倍の際に、前記第1レンズ群と前記第2レンズ群との間隔は拡大し、前記第2レンズ群と前記第3レンズ群との間隔は縮小し、
前記第2レンズ群は、物体側から像側に順に、
像側面が凹面であり負屈折力の負レンズ成分と、
物体側面が凹面で像側面が凸面である正メニスカスレンズと、
物体側面が凹面である負レンズと、
からなり、
前記第2レンズ群中の前記正メニスカスレンズの物体側面と、前記負レンズの像側面が以下の条件式(1)を満足し、
前記第2レンズ群中の前記負レンズが、像側面が凸面である負メニスカスレンズであり、
前記第2レンズ群が以下の条件式(3)を満足し、
前記第2レンズ群中の前記負レンズ成分が、以下の条件式(6’)を満足することを特徴とするズームレンズ。
−3.0<(r2GPO−r2GNI)/(r2GPO+r2GNI)<0.33 ・・・(1)
−0.10<r2GFI/(r2GPO+r2GNI)<0 ・・・(3)
0.92<(r2GFO+r2GFI)/(r2GFO−r2GFI)<1.1 ・・・(6’)
ただし、
r2GPOは、前記第2レンズ群中の前記正メニスカスレンズの物体側面の近軸曲率半径、
r2GNIは、前記第2レンズ群中の前記負レンズの像側面の近軸曲率半径、
r2GFIは、前記第2レンズ群の前記負レンズ成分の像側面の近軸曲率半径、
r2GFOは、前記第2レンズ群の前記負レンズ成分の物体側面の近軸曲率半径、
である。
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