JP2013125074A - ズームレンズ及び撮像装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 高変倍化と広角化の両立を図ると共に小径化を図る。
【解決手段】 物体側より像側へ順に、正の屈折力を有し位置が常時固定とされた第1レンズ群と、負の屈折力を有し変倍のために光軸方向へ移動可能とされた第2レンズ群と、正の屈折力を有する第3群レンズ群と、変倍による焦点位置の補正と合焦のために光軸方向へ移動可能とされた第4レンズ群とを備え、第1レンズ群は物体側より像側へ順に配列された負レンズと正レンズと正レンズの3枚のレンズによって構成され、以下の条件式(1)及び条件式(2)を満足する。
(1)7.0<ft/fw<13.0
(2)4.2<f1/fw<6.0
但し、fw:広角端におけるレンズ全系の焦点距離、ft:望遠端におけるレンズ全系の焦点距離、f1:第1レンズ群の焦点距離とする。
【選択図】 図1

Description

本技術はズームレンズ及び撮像装置の技術分野に関する。詳しくは、高変倍化と広角化が両立され小径化が図られたズームレンズ及び撮像装置の技術分野に関する。
近年、民生用ビデオカメラやデジタルカメラ等の小型の撮像装置が家庭用としても広く普及している。
このような小型の撮像装置に関しては、レンズ系全体が小型化され、高変倍化され高性能な広角ズームレンズが求められている。
一般に、ビデオカメラに用いられるズームレンズとして、最も物体側に配置された第1レンズ群以外のレンズ群を移動させてフォーカスを行う所謂インナーフォーカス式のズームレンズがある。このようなインナーフォーカス式のズームレンズにあっては、レンズ系全体の小型化が容易であり、かつ、画素数の多い撮像素子に適した結像性能が得られることが知られている。
インナーフォーカス式のズームレンズにおいては、第1レンズ群と第3レンズ群を固定とし、第2レンズ群を光軸方向へ移動させて主に変倍を行い、第4レンズ群を光軸方向へ移動させて変倍による焦点位置の補正と合焦を行うようにした4群タイプのインナーズームレンズ方式が用いられる場合が多い(例えば、特許文献1参照)。
特開2009−175648
ところが、特許文献1に記載されたようなインナーフォーカス式のズームレンズにあっては、第1レンズ群のレンズの径が他のレンズ群に比べ大口径化してしまうという問題がある。特に、広角化を図ろうとすると、広角端又は広角端より少し望遠側のズームポジションにおける最も周辺部の画角の光量及び性能を確保することが難しくなり、第1レンズ群の径が大きくなってしまう。
また、第1レンズ群の径が大きくなると、撮像装置全体の径方向における大型化を来たすことになる。
そこで、本技術ズームレンズ及び撮像装置は、上記した問題点を克服し、高変倍化と広角化の両立を図ると共に小径化を図ることを課題とする。
第1に、ズームレンズは、上記した課題を解決するために、物体側より像側へ順に、正の屈折力を有し位置が常時固定とされた第1レンズ群と、負の屈折力を有し変倍のために光軸方向へ移動可能とされた第2レンズ群と、正の屈折力を有する第3群レンズ群と、変倍による焦点位置の補正と合焦のために光軸方向へ移動可能とされた第4レンズ群とを備え、前記第1レンズ群は物体側より像側へ順に配列された負レンズと正レンズと正レンズの3枚のレンズによって構成され、以下の条件式(1)及び条件式(2)を満足するものである。
(1)7.0<ft/fw<13.0
(2)4.2<f1/fw<6.0
但し、
fw:広角端におけるレンズ全系の焦点距離
ft:望遠端におけるレンズ全系の焦点距離
f1:第1レンズ群の焦点距離
とする。
従って、ズームレンズにあっては、第1レンズ群の屈折力が適正化されると共に中間像高での光線のケラれの発生が抑制される。
第2に、上記したズームレンズにおいては、以下の条件式(3)を満足することが望ましい。
(3)−3.7<fL1/fw<−2.5
但し、
fL1:第1レンズ群の前記負レンズの焦点距離
とする。
ズームレンズが条件式(3)を満足することにより、光線高さを下げる作用が発揮されると共に第1レンズ群の負レンズの屈折力が適正化される。
第3に、上記したズームレンズにおいては、第1レンズ群のレンズの少なくとも1面が非球面に形成されることが望ましい。
第1レンズ群のレンズの少なくとも1面が非球面に形成されることにより、中間〜望遠端における収差の発生が抑制される。
第4に、上記したズームレンズにおいては、前記第4レンズ群が正の屈折力を有することが望ましい。
第4レンズ群が正の屈折力を有することにより、第1レンズ群から第3レンズ群までの広角端〜望遠端における収差の発生が抑制される。
第5に、上記したズームレンズにおいては、前記第4レンズ群の像側に正の屈折力を有する第5レンズ群が配置されることが望ましい。
第4レンズ群の像側に正の屈折力を有する第5レンズ群が配置されることにより、防振時の偏芯収差及び広角端における像面湾曲の発生が抑制される。
第1に、撮像装置は、上記した課題を解決するために、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、前記ズームレンズは、物体側より像側へ順に、正の屈折力を有し位置が常時固定とされた第1レンズ群と、負の屈折力を有し変倍のために光軸方向へ移動可能とされた第2レンズ群と、正の屈折力を有する第3群レンズ群と、変倍による焦点位置の補正と合焦のために移動可能とされた第4レンズ群とを備え、前記第1レンズ群は物体側より像側へ順に配列された負レンズと正レンズと正レンズの3枚のレンズによって構成され、以下の条件式(1)及び条件式(2)を満足するものである。
(1)7.0<ft/fw<13.0
(2)4.2<f1/fw<6.0
但し、
fw:広角端におけるレンズ全系の焦点距離
ft:望遠端におけるレンズ全系の焦点距離
f1:第1レンズ群の焦点距離
とする。
従って、撮像装置にあっては、第1レンズ群の屈折力が適正化されると共に中間像高での光線のケラれの発生が抑制される。
第2に、上記した撮像装置においては、以下の条件式(3)を満足することが望ましい。
(3)−3.7<fL1/fw<−2.5
但し、
fL1:第1レンズ群の前記負レンズの焦点距離
とする。
撮像装置が条件式(3)を満足することにより、光線高さを下げる作用が発揮されると共に第1レンズ群の負レンズの屈折力が適正化される。
第3に、上記した撮像装置においては、中間ズーム領域における所定のズーミング区間において、前記撮像素子の読出領域を変化させるようにすることが望ましい。
中間ズーム領域における所定のズーミング区間において、撮像素子の読出領域を変化させるようにすることにより、ズーミング中のズーム速度のいびつな変化が抑制される。
本技術ズームレンズ及び撮像装置は、高変倍化と広角化の両立を図ることができると共に小径化を図ることができる。
以下に、本技術ズームレンズ及び撮像装置を実施するための最良の形態について説明する。
本技術ズームレンズ及び撮像装置においては、35mm換算画角で33mm以下の広画角を確保し、10倍前後の変倍が可能であり、例えば、7倍から13倍の変倍比を確保することができる。
[ズームレンズの構成]
本技術ズームレンズは、物体側より像側へ順に、正の屈折力を有し位置が常時固定とされた第1レンズ群と、負の屈折力を有し変倍のために光軸方向へ移動可能とされた第2レンズ群と、正の屈折力を有する第3群レンズ群と、変倍による焦点位置の補正と合焦のために光軸方向へ移動可能とされた第4レンズ群とを備え、前記第1レンズ群は物体側より像側へ順に配列された負レンズと正レンズと正レンズの3枚のレンズによって構成され、以下の条件式(1)及び条件式(2)を満足する。
(1)7.0<ft/fw<13.0
(2)4.2<f1/fw<6.0
但し、
fw:広角端におけるレンズ全系の焦点距離
ft:望遠端におけるレンズ全系の焦点距離
f1:第1レンズ群の焦点距離
とする。
条件式(1)は広角端と望遠端におけるレンズ全系の焦点距離の比を規定した式である。
条件式(2)は第1レンズ群の焦点距離に関する式である。
条件式(2)の上限を越えると、第1レンズ群の屈折力が弱くなり過ぎて第1レンズ群の径方向の大きさが極端に大きくなってしまう。また、中間像高で大きく光線がケラれるという弊害が生じてしまう。
逆に、条件式(2)の下限を越えると、第1レンズ群の小径化は可能になるが、第1レンズ群の屈折力が強くなり過ぎて収差補正が困難になる。
従って、本技術ズームレンズは、35mm換算画角で33mm以下の広角化、10倍前後の高変倍化、HD(High Density)を十分に満足する高い解像度を有した上で小径化を図ることができる。
尚、本技術ズームレンズにおいては、以下の条件式(1)′、(2)′を満足することがより好ましい。
(1)′8.0<ft/fw<12.0
(2)′4.5<f1/fw<5.7
本技術ズームレンズが条件式(1)′、(2)′を満足することにより、広角化及び高変倍化を確保した上で一層の小径化を図ることができる。
本技術の一実施形態によるズームレンズにあっては、以下の条件式(3)を満足することが望ましい。
(3)−3.7<fL1/fw<−2.5
但し、
fL1:第1レンズ群の前記負レンズの焦点距離
とする。
条件式(3)は、第1レンズ群の負レンズの焦点距離と広角端におけるレンズ全系の焦点距離との比を規定する式である。
条件式(3)の下限を越えると、光線高さを下げる作用が弱まり、小径化を達成することが困難になる。
逆に、条件式(3)の上限を越えると、第1レンズ群の負レンズの屈折力が強くなり過ぎて収差補正が困難になる。
従って、ズームレンズが条件式(3)を満足することにより、ズーム領域の全域における光線高さを下げることができ小径化を図ることができると共に良好な収差補正を行うことができる。
本技術の一実施形態によるズームレンズにあっては、第1レンズ群のレンズの少なくとも1面が非球面に形成されていることが望ましい。
第1レンズ群のレンズの少なくとも1面が非球面に形成されていることにより、中間〜望遠端における収差を効率良く補正することができる。
本技術の一実施形態によるズームレンズにあっては、第4レンズ群が正の屈折力を有することが望ましい。
第4レンズ群が正の屈折力を有することにより、条件式(1)及び条件式(2)によって屈折力が規定された第1レンズ群から第3レンズ群までにおいて発生する諸収差を広角端〜望遠端において効率良く補正することができる。
本技術の一実施形態によるズームレンズにあっては、第4レンズ群の像側に正の屈折力を有する第5レンズ群が配置されることが望ましい。
第4レンズ群の像側に正の屈折力を有する第5レンズ群が配置されることにより、防振時に発生する偏芯収差及び広角端における像面湾曲を効率よく補正することができる。
[ズームレンズの数値実施例]
以下に、本技術ズームレンズの具体的な実施の形態及び実施の形態に具体的な数値を適用した数値実施例について、図面及び表を参照して説明する。
尚、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。
「面番号」は物体側から像側へ数えた第i番目の面の面番号、「Ri」は第i番目の面の近軸曲率半径、「Di」は第i番目の面と第i+1番目の面の間の軸上面間隔(レンズの中心の厚み又は空気間隔)、「Ni」は第i番目の面から始まるレンズ等のd線(λ=587.6nm)における屈折率、「νi」は第i番目の面から始まるレンズ等のd線におけるアッベ数を示す。
「面番号」に関し「非球面」は当該面が非球面であることを示し、「Ri」に関し「INFINITY」は当該面が平面であることを示し、「Di」に関し「可変」は可変間隔であることを示す。
「κ」は円錐定数(コーニック定数)、「A4」、「A6」、「A8」、「A10」はそれぞれ4次、6次、8次、10次の非球面係数を示す。
「f」は焦点距離、「Fno.」はFナンバー、「ω」は半画角を示す。
尚、以下の非球面係数を示す各表において、「E−n」は10を底とする指数表現、即ち、「10のマイナスn乗」を表しており、例えば、「0.12345E−05」は「0.12345×(10のマイナス五乗)」を表している。
各実施の形態において用いられたズームレンズには、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、「x」をレンズ面の頂点からの光軸方向における距離(サグ量)、「y」を光軸方向に垂直な方向における高さ(像高)、「c」をレンズの頂点における近軸曲率(曲率半径の逆数)、「κ」を円錐定数(コーニック定数)、「A」、「B」、「C」、「D」、「E」をそれぞれ4次、6次、8次、10次、12次の非球面係数とすると、以下の数式1によって定義される。
Figure 2013125074
<第1の実施の形態>
図1は、本技術の第1の実施の形態におけるズームレンズ1のレンズ構成を示している。
ズームレンズ1は、物体側より像側へ順に、正の屈折力を有する第1レンズ群GR1、負の屈折力を有する第2レンズ群GR2、正の屈折力を有する第3レンズ群GR3、正の屈折力を有する第4レンズ群GR4、正の屈折力を有する第5レンズ群GR5が配列されて成る。
第1レンズ群GR1は位置が常時固定とされ、第2レンズ群GR2は変倍のために光軸方向へ移動可能とされ、第3レンズ群GR3は位置が常時固定とされ、第4群レンズ群GR4は変倍による焦点位置の補正と合焦のために光軸方向へ移動可能とされている。
ズームレンズ1は変倍比が9.0倍にされている。
第1レンズ群GR1は、物体側より像側へ順に、負レンズL1と正レンズL2との接合レンズ、正レンズL3の3枚のレンズによって構成されている。
第2レンズ群GR2は、物体側より像側へ順に、負レンズL4、負レンズL5と正レンズL6との接合レンズの3枚のレンズによってされている。
第3レンズ群GR3は、物体側より像側へ順に、正レンズL7、負レンズL8の2枚のレンズによってされている。
第4レンズ群GR4は、物体側に位置する正レンズL9と像側に位置する負レンズL10との接合レンズによって構成されている。
第5レンズ群GR5は、物体側より像側へ順に、負レンズL11によって構成された防振のために光軸に垂直な方向へ移動可能とされた可動群と、正レンズL12によって構成され位置が常時固定とされた固定群とによって構成されている。
第5レンズ群GR5と像面IMGの間にはフィルターFLが配置されている。開口絞りSは第3レンズ群GR3の物体側における近傍に配置されている。
表1に、第1の実施の形態におけるズームレンズ1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。
Figure 2013125074
ズームレンズ1において、第1レンズ群GR1の正レンズL3の両面(第4面、第5面)、第2レンズ群GR2の負レンズL4の両面(第6面、第7面)、第3レンズ群GR3の正レンズL7の両面(第12面、第13面)、第4レンズ群GR4の正レンズL9の物体側の面(第16面)及び第5レンズ群GR5の正レンズL12の両面(第21面、第22面)は非球面に形成されている。数値実施例1における非球面の4次、6次、8次、10次の非球面係数A4、A6、A8、A10を円錐定数κと共に表2に示す。
Figure 2013125074
ズームレンズ1において、広角端状態と望遠端状態の間の変倍に際して、第1レンズ群GR1と第2レンズ群GR2の間の面間隔D5、第2レンズ群GR2と開口絞りSの間の面間隔D10、第3レンズ群GR3と第4レンズ群GR4の間の面間隔D15及び第4レンズ群GR4と第5レンズ群GR5の間の面間隔D18が変化する。数値実施例1における各面間隔の広角端状態、中間焦点距離状態及び望遠端状態における可変間隔を焦点距離f、FナンバーFno.及び半画角ωとともに表3に示す。
Figure 2013125074
図2乃至図4は数値実施例1の無限遠合焦状態における諸収差図を示し、図2は広角端状態、図3は中間焦点距離状態、図4は望遠端状態における諸収差図を示す。
図2乃至図4には、球面収差図において実線はd線(587.56nm)、点線はC線(波長656.3nm)、一点鎖線はg線(波長435.8nm)における値を示すものであり、非点収差図において実線はd線のサジタル像面、破線はd線のメリディオナル像面における値を示すものであり、歪曲収差図において実線はd線における値を示すものである。
各収差図から、数値実施例1は諸収差が良好に補正され、優れた結像性能を有していることが明らかである。
<第2の実施の形態>
図5は、本技術の第2の実施の形態におけるズームレンズ2のレンズ構成を示している。
ズームレンズ2は、物体側より像側へ順に、正の屈折力を有する第1レンズ群GR1、負の屈折力を有する第2レンズ群GR2、正の屈折力を有する第3レンズ群GR3、正の屈折力を有する第4レンズ群GR4、正の屈折力を有する第5レンズ群GR5が配列されて成る。
第1レンズ群GR1は位置が常時固定とされ、第2レンズ群GR2は変倍のために光軸方向へ移動可能とされ、第3レンズ群GR3は位置が常時固定とされ、第4群レンズ群GR4は変倍による焦点位置の補正と合焦のために光軸方向へ移動可能とされている。
ズームレンズ2は変倍比が9.0倍にされている。
第1レンズ群GR1は、物体側より像側へ順に、負レンズL1と正レンズL2との接合レンズ、正レンズL3の3枚のレンズによって構成されている。
第2レンズ群GR2は、物体側より像側へ順に、負レンズL4、負レンズL5と正レンズL6との接合レンズの3枚のレンズによってされている。
第3レンズ群GR3は、物体側より像側へ順に、正レンズL7、負レンズL8の2枚のレンズによってされている。
第4レンズ群GR4は、物体側に位置する正レンズL9と像側に位置する負レンズL10との接合レンズによって構成されている。
第5レンズ群GR5は、物体側より像側へ順に、負レンズL11によって構成された防振のために光軸に垂直な方向へ移動可能とされた可動群と、正レンズL12によって構成され位置が常時固定とされた固定群とによって構成されている。
第5レンズ群GR5と像面IMGの間にはフィルターFLが配置されている。開口絞りSは第3レンズ群GR3の物体側における近傍に配置されている。
表4に、第2の実施の形態におけるズームレンズ2に具体的数値を適用した数値実施例2のレンズデーターを示す。
Figure 2013125074
ズームレンズ2において、第1レンズ群GR1の正レンズL3の両面(第4面、第5面)、第2レンズ群GR2の負レンズL4の両面(第6面、第7面)、第3レンズ群GR3の正レンズL7の両面(第12面、第13面)、第4レンズ群GR4の正レンズL9の物体側の面(第16面)及び第5レンズ群GR5の正レンズL12の両面(第21面、第22面)は非球面に形成されている。数値実施例2における非球面の4次、6次、8次、10次の非球面係数A4、A6、A8、A10を円錐定数κと共に表5に示す。
Figure 2013125074
ズームレンズ2において、広角端状態と望遠端状態の間の変倍に際して、第1レンズ群GR1と第2レンズ群GR2の間の面間隔D5、第2レンズ群GR2と開口絞りSの間の面間隔D10、第3レンズ群GR3と第4レンズ群GR4の間の面間隔D15及び第4レンズ群GR4と第5レンズ群GR5の間の面間隔D18が変化する。数値実施例2における各面間隔の広角端状態、中間焦点距離状態及び望遠端状態における可変間隔を焦点距離f、FナンバーFno.及び半画角ωとともに表6に示す。
Figure 2013125074
図6乃至図8は数値実施例2の無限遠合焦状態における諸収差図を示し、図6は広角端状態、図7は中間焦点距離状態、図8は望遠端状態における諸収差図を示す。
図6乃至図8には、球面収差図において実線はd線(587.56nm)、点線はC線(波長656.3nm)、一点鎖線はg線(波長435.8nm)における値を示すものであり、非点収差図において実線はd線のサジタル像面、破線はd線のメリディオナル像面における値を示すものであり、歪曲収差図において実線はd線における値を示すものである。
各収差図から、数値実施例2は諸収差が良好に補正され、優れた結像性能を有していることが明らかである。
<第3の実施の形態>
図9は、本技術の第3の実施の形態におけるズームレンズ3のレンズ構成を示している。
ズームレンズ3は、物体側より像側へ順に、正の屈折力を有する第1レンズ群GR1、負の屈折力を有する第2レンズ群GR2、正の屈折力を有する第3レンズ群GR3、正の屈折力を有する第4レンズ群GR4、正の屈折力を有する第5レンズ群GR5が配列されて成る。
第1レンズ群GR1は位置が常時固定とされ、第2レンズ群GR2は変倍のために光軸方向へ移動可能とされ、第3レンズ群GR3は位置が常時固定とされ、第4群レンズ群GR4は変倍による焦点位置の補正と合焦のために光軸方向へ移動可能とされている。
ズームレンズ3は変倍比が11.0倍にされている。
第1レンズ群GR1は、物体側より像側へ順に、負レンズL1と正レンズL2との接合レンズ、正レンズL3の3枚のレンズによって構成されている。
第2レンズ群GR2は、物体側より像側へ順に、負レンズL4、負レンズL5と正レンズL6との接合レンズの3枚のレンズによってされている。
第3レンズ群GR3は、物体側より像側へ順に、正レンズL7、負レンズL8の2枚のレンズによってされている。
第4レンズ群GR4は、物体側に位置する正レンズL9と像側に位置する負レンズL10との接合レンズによって構成されている。
第5レンズ群GR5は、物体側より像側へ順に、負レンズL11によって構成された防振のために光軸に垂直な方向へ移動可能とされた可動群と、正レンズL12によって構成され位置が常時固定とされた固定群とによって構成されている。
第5レンズ群GR5と像面IMGの間にはフィルターFLが配置されている。開口絞りSは第3レンズ群GR3の物体側における近傍に配置されている。
表7に、第3の実施の形態におけるズームレンズ3に具体的数値を適用した数値実施例3のレンズデーターを示す。
Figure 2013125074
ズームレンズ3において、第1レンズ群GR1の正レンズL3の両面(第4面、第5面)、第2レンズ群GR2の負レンズL4の両面(第6面、第7面)、第3レンズ群GR3の正レンズL7の両面(第12面、第13面)、第4レンズ群GR4の正レンズL9の物体側の面(第16面)及び第5レンズ群GR5の正レンズL12の両面(第21面、第22面)は非球面に形成されている。数値実施例3における非球面の4次、6次、8次、10次の非球面係数A4、A6、A8、A10を円錐定数κと共に表8に示す。
Figure 2013125074
ズームレンズ3において、広角端状態と望遠端状態の間の変倍に際して、第1レンズ群GR1と第2レンズ群GR2の間の面間隔D5、第2レンズ群GR2と開口絞りSの間の面間隔D10、第3レンズ群GR3と第4レンズ群GR4の間の面間隔D15及び第4レンズ群GR4と第5レンズ群GR5の間の面間隔D18が変化する。数値実施例3における各面間隔の広角端状態、中間焦点距離状態及び望遠端状態における可変間隔を焦点距離f、FナンバーFno.及び半画角ωとともに表9に示す。
Figure 2013125074
図10乃至図12は数値実施例3の無限遠合焦状態における諸収差図を示し、図10は広角端状態、図11は中間焦点距離状態、図12は望遠端状態における諸収差図を示す。
図10乃至図12には、球面収差図において実線はd線(587.56nm)、点線はC線(波長656.3nm)、一点鎖線はg線(波長435.8nm)における値を示すものであり、非点収差図において実線はd線のサジタル像面、破線はd線のメリディオナル像面における値を示すものであり、歪曲収差図において実線はd線における値を示すものである。
各収差図から、数値実施例3は諸収差が良好に補正され、優れた結像性能を有していることが明らかである。
[ズームレンズの条件式の各値]
以下に、本技術ズームレンズの条件式の各値について説明する。
表10にズームレンズ1乃至ズームレンズ3における前記条件式(1)乃至条件式(3)の各値を示す。
Figure 2013125074
表10から明らかなように、ズームレンズ1乃至ズームレンズ3は条件式(1)乃至条件式(3)を満足するようにされている。
[撮像装置の構成]
本技術撮像装置は、ズームレンズが、物体側より像側へ順に、正の屈折力を有し位置が常時固定とされた第1レンズ群と、負の屈折力を有し変倍のために光軸方向へ移動可能とされた第2レンズ群と、正の屈折力を有する第3群レンズ群と、変倍による焦点位置の補正と合焦のために光軸方向へ移動可能とされた第4レンズ群とを備え、前記第1レンズ群は物体側より像側へ順に配列された負レンズと正レンズと正レンズの3枚のレンズによって構成され、以下の条件式(1)及び条件式(2)を満足する。
(1)7.0<ft/fw<13.0
(2)4.2<f1/fw<6.0
但し、
fw:広角端におけるレンズ全系の焦点距離
ft:望遠端におけるレンズ全系の焦点距離
f1:第1レンズ群の焦点距離
とする。
条件式(1)は広角端と望遠端におけるレンズ全系の焦点距離の比を規定した式である。
条件式(2)は第1レンズ群の焦点距離に関する式である。
条件式(2)の上限を越えると、第1レンズ群の屈折力が弱くなり過ぎて第1レンズ群の径方向の大きさが極端に大きくなってしまう。また、中間像高で大きく光線がケラれるという弊害が生じてしまう。
逆に、条件式(2)の下限を越えると、第1レンズ群の小径化は可能になるが、第1レンズ群の屈折力が強くなり過ぎて収差補正が困難になる。
従って、本技術撮像装置は、35mm換算画角で33mm以下の広角化、10倍前後の高変倍化、HD(High Density)を十分に満足する高い解像度を有した上でズームレンズの小径化を図ることができる。
尚、本技術撮像装置においては、ズームレンズが以下の条件式(1)′、(2)′を満足することがより好ましい。
(1)′8.0<ft/fw<12.0
(2)′4.5<f1/fw<5.7
本技術撮像装置は、ズームレンズが条件式(1)′、(2)′を満足することにより、広角化及び高変倍化を確保した上で一層の小径化を図ることができる。
本技術の一実施形態による撮像装置にあっては、以下の条件式(3)を満足することが望ましい。
(3)−3.7<fL1/fw<−2.5
但し、
fL1:第1レンズ群の前記負レンズの焦点距離
とする。
条件式(3)は、第1レンズ群の負レンズの焦点距離と広角端におけるレンズ全系の焦点距離との比を規定する式である。
条件式(3)の下限を越えると、光線高さを下げる作用が弱まり、小径化を達成することが困難になる。
逆に、条件式(3)の上限を越えると、第1レンズ群の負レンズの屈折力が強くなり過ぎて収差補正が困難になる。
従って、撮像装置が条件式(3)を満足することにより、ズーム領域の全域における光線高さを下げることができ小径化を図ることができると共に良好な収差補正を行うことができる。
本技術の一実施形態による撮像装置にあっては、中間ズーム領域における所定のズーミング区間において、撮像素子の読出領域を変化させるようにする電子ズームを行うことが望ましい。
中間ズーム領域における所定のズーミング区間において、撮像素子の読出領域を変化させるようにすることにより、ズーミング中のズーム速度のいびつな変化を抑制することができ、ユーザーのケラレの観察を防止することができる。
尚、ケラレの量が大きくなり過ぎると、電子ズームをより多くかける必要があり解像劣化を招くことになるが、本技術においては大きな電子ズームをかける必要がないようにするために、条件式(2)及び条件式(3)が設定されている。
[撮像装置の一実施形態]
図13に、本技術撮像装置の一実施形態によるデジタルスチルカメラのブロック図を示す。
撮像装置(デジタルスチルカメラ)100は、撮像機能を担うカメラブロック10と、撮影された画像信号のアナログ−デジタル変換等の信号処理を行うカメラ信号処理部20と、画像信号の記録再生処理を行う画像処理部30とを有している。また、撮像装置100は、撮影された画像等を表示するLCD(Liquid Crystal Display)40と、メモリーカード1000への画像信号の書込及び読出を行うR/W(リーダ/ライタ)50と、撮像装置の全体を制御するCPU(Central Processing Unit)60と、ユーザーによって所要の操作が行われる各種のスイッチ等から成る入力部70と、カメラブロック10に配置されたレンズの駆動を制御するレンズ駆動制御部80とを備えている。
カメラブロック10は、ズームレンズ11(本技術が適用されるズームレンズ1、2、3)を含む光学系や、CCD(Charge Coupled Device)やCMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)等の撮像素子12等とによって構成されている。
カメラ信号処理部20は、撮像素子12からの出力信号に対するデジタル信号への変換、ノイズ除去、画質補正、輝度・色差信号への変換等の各種の信号処理を行う。
画像処理部30は、所定の画像データーフォーマットに基づく画像信号の圧縮符号化・伸張復号化処理や解像度等のデーター仕様の変換処理等を行う。
LCD40はユーザーの入力部70に対する操作状態や撮影した画像等の各種のデーターを表示する機能を有している。
R/W50は、画像処理部30によって符号化された画像データーのメモリーカード1000への書込及びメモリーカード1000に記録された画像データーの読出を行う。
CPU60は、撮像装置100に設けられた各回路ブロックを制御する制御処理部として機能し、入力部70からの指示入力信号等に基づいて各回路ブロックを制御する。
入力部70は、例えば、シャッター操作を行うためのシャッターレリーズボタンや、動作モードを選択するための選択スイッチ等によって構成され、ユーザーによる操作に応じた指示入力信号をCPU60に対して出力する。
レンズ駆動制御部80は、CPU60からの制御信号に基づいてズームレンズ11の各レンズを駆動する図示しないモータ等を制御する。
メモリーカード1000は、例えば、R/W50に接続されたスロットに対して着脱可能な半導体メモリーである。
以下に、撮像装置100における動作を説明する。
撮影の待機状態では、CPU60による制御の下で、カメラブロック10において撮影された画像信号が、カメラ信号処理部20を介してLCD40に出力され、カメラスルー画像として表示される。また、入力部70からのズーミングのための指示入力信号が入力されると、CPU60がレンズ駆動制御部80に制御信号を出力し、レンズ駆動制御部80の制御に基づいてズームレンズ11の所定のレンズが移動される。
入力部70からの指示入力信号によりカメラブロック10の図示しないシャッターが動作されると、撮影された画像信号がカメラ信号処理部20から画像処理部30に出力されて圧縮符号化処理され、所定のデーターフォーマットのデジタルデーターに変換される。変換されたデーターはR/W50に出力され、メモリーカード1000に書き込まれる。
フォーカシングは、例えば、入力部70のシャッターレリーズボタンが半押しされた場合や記録(撮影)のために全押しされた場合等に、CPU60からの制御信号に基づいてレンズ駆動制御部80がズームレンズ11の所定のレンズを移動させることにより行われる。
メモリーカード1000に記録された画像データーを再生する場合には、入力部70に対する操作に応じて、R/W50によってメモリーカード1000から所定の画像データーが読み出され、画像処理部30によって伸張復号化処理が行われた後、再生画像信号がLCD40に出力されて再生画像が表示される。
尚、上記した実施の形態においては、撮像装置をデジタルスチルカメラに適用した例を示したが、撮像装置の適用範囲はデジタルスチルカメラに限られることはなく、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。
[その他]
本技術ズームレンズ及び本技術撮像装置においては、実質的にレンズパワーを有さないレンズが配置されていてもよく、このようなレンズを含むレンズが第1レンズ群乃至第5レンズ群に加えて配置されていてもよい。この場合には、本技術ズームレンズ及び本技術撮像装置が、第1レンズ群乃至第5レンズ群に加えて配置されたレンズを含めて実質的に6群以上のレンズ群によって構成されていてもよい。
[本技術]
本技術は、以下の構成にすることもできる。
<1>物体側より像側へ順に、正の屈折力を有し位置が常時固定とされた第1レンズ群と、負の屈折力を有し変倍のために光軸方向へ移動可能とされた第2レンズ群と、正の屈折力を有する第3群レンズ群と、変倍による焦点位置の補正と合焦のために光軸方向へ移動可能とされた第4レンズ群とを備え、前記第1レンズ群は物体側より像側へ順に配列された負レンズと正レンズと正レンズの3枚のレンズによって構成され、以下の条件式(1)及び条件式(2)を満足するズームレンズ。
(1)7.0<ft/fw<13.0
(2)4.2<f1/fw<6.0
但し、
fw:広角端におけるレンズ全系の焦点距離
ft:望遠端におけるレンズ全系の焦点距離
f1:第1レンズ群の焦点距離
とする。
<2>以下の条件式(3)を満足する前記<1>に記載のズームレンズ。
(3)−3.7<fL1/fw<−2.5
但し、
fL1:第1レンズ群の前記負レンズの焦点距離
とする。
<3>第1レンズ群のレンズの少なくとも1面が非球面に形成された前記<1>又は前記<2>に記載のズームレンズ。
<4>前記第4レンズ群が正の屈折力を有する前記<1>から前記<3>の何れかに記載のズームレンズ。
<5>前記第4レンズ群の像側に正の屈折力を有する第5レンズ群が配置された前記<1>から前記<4>の何れかに記載のズームレンズ。
<6>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、前記ズームレンズは、物体側より像側へ順に、正の屈折力を有し位置が常時固定とされた第1レンズ群と、負の屈折力を有し変倍のために光軸方向へ移動可能とされた第2レンズ群と、正の屈折力を有する第3群レンズ群と、変倍による焦点位置の補正と合焦のために移動可能とされた第4レンズ群とを備え、前記第1レンズ群は物体側より像側へ順に配列された負レンズと正レンズと正レンズの3枚のレンズによって構成され、以下の条件式(1)及び条件式(2)を満足する撮像装置。
(1)7.0<ft/fw<13.0
(2)4.2<f1/fw<6.0
但し、
fw:広角端におけるレンズ全系の焦点距離
ft:望遠端におけるレンズ全系の焦点距離
f1:第1レンズ群の焦点距離
とする。
<7>以下の条件式(3)を満足する前記<6>に記載の撮像装置。
(3)−3.7<fL1/fw<−2.5
但し、
fL1:第1レンズ群の前記負レンズの焦点距離
とする。
<8>中間ズーム領域における所定のズーミング区間において、前記撮像素子の読出領域を変化させるようにした前記<1>又は前記<6>に記載の撮像装置。
<9>実質的にレンズパワーを有さないレンズがさらに配置されている前記<1>から前記<6>の何れかに記載のズームレンズ又は前記<7>若しくは前記<8>に記載の撮像装置。
上記した各実施の形態において示した各部の形状及び数値は、何れも本技術を実施するための具体化のほんの一例に過ぎず、これらによって本技術の技術的範囲が限定的に解釈されることがあってはならないものである。
図2乃至図13と共に本技術ズームレンズ及び撮像装置を実施するための最良の形態を示すものであり、本図は、ズームレンズの第1の実施の形態のレンズ構成を示す図である。 図3及び図4と共に第1の実施の形態に具体的な数値を適用した数値実施例の収差図を示し、本図は、広角端状態における球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。 中間焦点距離状態における球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。 望遠端状態における球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。 ズームレンズの第2の実施の形態のレンズ構成を示す図である。 図7及び図8と共に第2の実施の形態に具体的な数値を適用した数値実施例の収差図を示し、本図は、広角端状態における球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。 中間焦点距離状態における球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。 望遠端状態における球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。 ズームレンズの第3の実施の形態のレンズ構成を示す図である。 図11及び図12と共に第3の実施の形態に具体的な数値を適用した数値実施例の収差図を示し、本図は、広角端状態における球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。 中間焦点距離状態における球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。 望遠端状態における球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。 撮像装置の一例を示すブロック図である。
1…ズームレンズ、2…ズームレンズ、3…ズームレンズ、GR1…第1レンズ群、GR2…第2レンズ群、GR3…第3レンズ群、GR4…第4レンズ群、GR5…第5レンズ群、L1…負レンズ、L2…正レンズ、L3…正レンズ、100…撮像装置、11…ズームレンズ、12…撮像素子

Claims (8)

  1. 物体側より像側へ順に、正の屈折力を有し位置が常時固定とされた第1レンズ群と、負の屈折力を有し変倍のために光軸方向へ移動可能とされた第2レンズ群と、正の屈折力を有する第3群レンズ群と、変倍による焦点位置の補正と合焦のために光軸方向へ移動可能とされた第4レンズ群とを備え、
    前記第1レンズ群は物体側より像側へ順に配列された負レンズと正レンズと正レンズの3枚のレンズによって構成され、
    以下の条件式(1)及び条件式(2)を満足する
    ズームレンズ。
    (1)7.0<ft/fw<13.0
    (2)4.2<f1/fw<6.0
    但し、
    fw:広角端におけるレンズ全系の焦点距離
    ft:望遠端におけるレンズ全系の焦点距離
    f1:第1レンズ群の焦点距離
    とする。
  2. 以下の条件式(3)を満足する
    請求項1に記載のズームレンズ。
    (3)−3.7<fL1/fw<−2.5
    但し、
    fL1:第1レンズ群の前記負レンズの焦点距離
    とする。
  3. 第1レンズ群のレンズの少なくとも1面が非球面に形成された
    請求項1に記載のズームレンズ。
  4. 前記第4レンズ群が正の屈折力を有する
    請求項1に記載のズームレンズ。
  5. 前記第4レンズ群の像側に正の屈折力を有する第5レンズ群が配置された
    請求項1に記載のズームレンズ。
  6. 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、
    前記ズームレンズは、
    物体側より像側へ順に、正の屈折力を有し位置が常時固定とされた第1レンズ群と、負の屈折力を有し変倍のために光軸方向へ移動可能とされた第2レンズ群と、正の屈折力を有する第3群レンズ群と、変倍による焦点位置の補正と合焦のために移動可能とされた第4レンズ群とを備え、
    前記第1レンズ群は物体側より像側へ順に配列された負レンズと正レンズと正レンズの3枚のレンズによって構成され、
    以下の条件式(1)及び条件式(2)を満足する
    撮像装置。
    (1)7.0<ft/fw<13.0
    (2)4.2<f1/fw<6.0
    但し、
    fw:広角端におけるレンズ全系の焦点距離
    ft:望遠端におけるレンズ全系の焦点距離
    f1:第1レンズ群の焦点距離
    とする。
  7. 以下の条件式(3)を満足する
    請求項6に記載の撮像装置。
    (3)−3.7<fL1/fw<−2.5
    但し、
    fL1:第1レンズ群の前記負レンズの焦点距離
    とする。
  8. 中間ズーム領域における所定のズーミング区間において、前記撮像素子の読出領域を変化させるようにした
    請求項6に記載の撮像装置。
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