JP2014044249A - 可変焦点距離レンズ系および撮像装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】物体側より順に、正の屈折力を有する第1レンズ群と、負の屈折力を有する第2レンズ群と、負の屈折力を有する第3レンズ群と、正の屈折力を有する第4レンズ群と、正の屈折力を有する第5レンズ群とを配置すると共に、第3レンズ群よりも像側に開口絞りを配置する。第5レンズ群を、第1のサブレンズ群と、第1のサブレンズ群よりも像側に配置される第2のサブレンズ群とにより構成し、第1のサブレンズ群を光軸に垂直な方向にシフトすることにより、像シフトを行い、以下の条件式を満足する。Daは広角端状態における開口絞りから第1のサブレンズ群の最も物体側のレンズ面までの光軸に沿った距離とする。
0.6<Da/fw<0.9 ……(1)
【選択図】図2
Description
0.6<Da/fw<0.9 ……(1)
ただし、
Da:広角端状態における開口絞りから第1のサブレンズ群の最も物体側のレンズ面までの光軸に沿った距離
とする。
1.レンズの基本構成
2.各レンズ群の機能
3.条件式の説明
4.各レンズ群の望ましい構成
5.撮像装置への適用例
6.レンズの数値実施例
7.その他の実施の形態
図2は、本開示の一実施の形態に係る可変焦点距離レンズ系の第1の構成例を示している。この構成例は、後述の数値実施例1のレンズ構成に対応している。なお、図2は広角端で無限遠合焦時でのレンズ配置に対応している。同様にして、後述の数値実施例2および3のレンズ構成に対応する第2および第3の構成例の断面構成を、図11および図20に示す。図2、図11、および図20において、符号Simgは像面を示す。D5,D10,D12,D18は、変倍に伴って変化する部分の面間隔を示す。Bfはバックフォーカス(最終レンズ面から像面Simgまでの距離)を示す。Z1は光軸を示す。
次に、各レンズ群の機能を説明する。本実施の形態に係る可変焦点距離レンズ系は、広角端状態で第1レンズ群G1と第2レンズ群G2とを近接して配置することにより、第1レンズ群G1に入射する軸外光束が光軸Z1に近づく。その結果、レンズ径が小型化できる。同時に、広角端状態から望遠端状態へ向かってレンズ位置状態が変化する際に、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との間隔D5を広げることにより、第1レンズ群G1を通過する軸外光束が光軸Z1から離れる。本実施の形態においては、この高さの変化を利用して、レンズ位置状態の変化に伴う軸外収差の変動を良好に補正している。
[A]開口絞りSと第1のサブレンズ群GAとの間隔を適切に設定する
[B]第2のサブレンズ群GBの横倍率を適切に設定する
BA=(1−βA)・βB
で表現できる。
ΔB=(1−βA2)・βB2
で表現できる。
次に、本実施の形態に係る可変焦点距離レンズ系が満足する条件式を説明する。
0.6<Da/fw<0.9 ……(1)
ただし、
Da:広角端状態における開口絞りSから第1のサブレンズ群GAの最も物体側のレンズ面までの光軸Z1に沿った距離(図2参照)
とする。
0.6<Da/fw<0.85 ……(1A)’
0.7<Da/fw<0.9 ……(1B)’
0.7<Da/fw<0.85 ……(1)’’
1.2<β5B<1.7 ……(2)
ただし、
fw:広角端状態におけるレンズ系全体の焦点距離
β5B:第2のサブレンズ群GBの広角端状態における横倍率
とする。
1.2<β5B<1.6 ……(2)’
1.2<β5B<1.5 ……(2)’’
−0.4<(R5A+R5B)/(R5A−R5B)<0 ……(3)
ただし、
R5A:第1のサブレンズ群GAの最も物体側のレンズ面の曲率半径
R5B:第1のサブレンズ群GAの最も像側のレンズ面の曲率半径
とする。
−0.3<(R5A+R5B)/(R5A−R5B)<0 ……(3)’
−0.25<fw/f14w<0.15 ……(4)
ただし、
f14w:広角端状態における第1ないし第4レンズ群の合成焦点距離
とする。
−0.25<fw/f14w<0.1 ……(4)’
−0.25<fw/f14w<0.05 ……(4)’’
0.2<Da/Db<0.35 ……(5)
ただし、
Db:広角端状態における開口絞りSから像面Simgまでの光軸Z1に沿った距離(図2参照)
とする。
0.2<Da/Db<0.3 ……(5A)’
または、
0.25<Da/Db<0.35 ……(5B)’
0.25<Da/Db<0.3 ……(5)’’
−0.7<fw/f12w<−0.35 ……(6)
ただし、
f12w:広角端状態における第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との合成焦点距離
とする。
−0.7<fw/f12w<−0.4 ……(6A)’
または、
−0.6<fw/f12w<−0.35 ……(6B)’
−0.6<fw/f12w<−0.4 ……(6)’’
−0.3<fw/R23<−0.05 ……(7)
ただし、
R23:第2レンズ群G2中の接合レンズL22の物体側のレンズ面の曲率半径
とする。
−0.3<fw/R23<−0.1 ……(7A)’
または、
−0.25<fw/R23<−0.05 ……(7B)’
−0.25<fw/R23<−0.1 ……(7)’’
本実施の形態においては、高い光学性能と小型化との両立化を図るために、各レンズ群を下記の通り、構成することが望ましい。
図29は、本実施の形態に係る可変焦点距離レンズ系を適用した撮像装置100の一構成例を示している。この撮像装置100は、例えばデジタルスチルカメラであり、カメラブロック10と、カメラ信号処理部20と、画像処理部30と、LCD(Liquid Crystal Display)40と、R/W(リーダ/ライタ)50と、CPU(Central Processing Unit)60と、入力部70とを備えている。
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、例えば入力部70からのズーミングやフォーカシ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の制御に基づいてレンズ系11の所定のレンズが移動する。
次に、本実施の形態に係る可変焦点距離レンズ系の具体的な数値実施例について説明する。
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。「面番号」は、最も物体側の構成要素の面を1番目として、像側に向かうに従い順次増加するようにして符号を付したi番目の面の番号を示している。「曲率半径」は、i番目の面の近軸の曲率半径の値(mm)を示す。「面間隔」はi番目の面とi+1番目の面との間の光軸上の間隔の値(mm)を示す。「屈折率」はi番目の面を有する光学要素の材質のd線(波長587.6nm)における屈折率の値を示す。「アッベ数」はi番目の面を有する光学要素の材質のd線におけるアッベ数の値を示す。また、Bfはバックフォーカス(最終レンズ面から像面Simgまでの距離)を示す。
x=cy2/(1+(1−(1+k)c2y2)1/2)+Ay4+By6+…
以下の各数値実施例に係る可変焦点距離レンズ系1〜3はいずれも、光軸Z1に沿って物体側より順に、正の屈折力を有する第1レンズ群G1と、負の屈折力を有する第2レンズ群G2と、負の屈折力を有する第3レンズ群G3と、正の屈折力を有する第4レンズ群G4と、正の屈折力を有する第5レンズ群G5とが配置された、実質的に5つのレンズ群で構成されている。第5レンズ群G5は、物体側より順に、第1のサブレンズ群GAと、第2のサブレンズ群GBとにより構成されている。第1のサブレンズ群GAを光軸Z1に略垂直な方向にシフトすることにより、像シフトが可能となっている。
[表1]〜[表3]は、図2に示した第1の構成例に係る可変焦点距離レンズ系1に対応する具体的なレンズデータを示している。特に[表1]にはその基本的なレンズデータを示し、[表2]には非球面に関するデータを示す。[表3]にはその他のデータを示す。この数値実施例1に係る可変焦点距離レンズ系1は、変倍に伴って第1ないし第5の各レンズ群が移動するため、各レンズ群の前後の面間隔の値は可変となっている。この可変の面間隔のデータを[表3]に示す。[表3]にはまた、各変倍域における全系の焦点距離、半画角、Fナンバーの値を示す。
[表6]〜[表8]は、図6に示した第2の構成例に係る可変焦点距離レンズ系2に対応する具体的なレンズデータを示している。特に[表6]にはその基本的なレンズデータを示し、[表7]には非球面に関するデータを示す。[表8]にはその他のデータを示す。この数値実施例2に係る可変焦点距離レンズ系2は、変倍に伴って第1ないし第5の各レンズ群が移動するため、各レンズ群の前後の面間隔の値は可変となっている。この可変の面間隔のデータを[表8]に示す。[表8]にはまた、各変倍域における全系の焦点距離、半画角、Fナンバーの値を示す。
[表11]〜[表13]は、図10に示した第3の構成例に係る可変焦点距離レンズ系3に対応する具体的なレンズデータを示している。特に[表11]にはその基本的なレンズデータを示し、[表12]には非球面に関するデータを示す。[表13]にはその他のデータを示す。この数値実施例3に係る可変焦点距離レンズ系3は、変倍に伴って第1ないし第5の各レンズ群が移動するため、各レンズ群の前後の面間隔の値は可変となっている。この可変の面間隔のデータを[表13]に示す。[表11]にはまた、各変倍域における全系の焦点距離、半画角、Fナンバーの値を示す。
本開示による技術は、上記実施の形態および実施例の説明に限定されず種々の変形実施が可能である。
例えば、上記各数値実施例において示した各部の形状および数値は、いず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。
[1]
物体側より順に、正の屈折力を有する第1レンズ群と、負の屈折力を有する第2レンズ群と、負の屈折力を有する第3レンズ群と、正の屈折力を有する第4レンズ群と、正の屈折力を有する第5レンズ群とが配置されると共に、前記第3レンズ群よりも像側に開口絞りが配置され、
広角端状態から望遠端状態までレンズ位置状態が変化する際に、前記第1レンズ群と前記第2レンズ群との間隔が増大し、前記第2レンズ群と前記第3レンズ群との間隔が変化し、前記第3レンズ群と前記第4レンズ群との間隔が減少し、前記第4レンズ群と前記第5レンズ群との間隔が減少するように、前記第1ないし第5の各レンズ群が移動し、
前記第5レンズ群が、第1のサブレンズ群と、前記第1のサブレンズ群よりも像側に配置される第2のサブレンズ群とにより構成され、
前記第1のサブレンズ群を光軸に垂直な方向にシフトすることにより、像シフトが可能であり、
以下の条件式を満足する
可変焦点距離レンズ系。
0.6<Da/fw<0.9 ……(1)
ただし、
Da:広角端状態における前記開口絞りから前記第1のサブレンズ群の最も物体側のレンズ面までの光軸に沿った距離
とする。
[2]
以下の条件式を満足する
上記[1]に記載の可変焦点距離レンズ系。
1.2<β5B<1.7 ……(2)
ただし、
fw:広角端状態におけるレンズ系全体の焦点距離
β5B:前記第2のサブレンズ群の広角端状態における横倍率
とする。
[3]
以下の条件式を満足する
上記[1]または[2]に記載の可変焦点距離レンズ系。
−0.4<(R5A+R5B)/(R5A−R5B)<0 ……(3)
ただし、
R5A:前記第1のサブレンズ群の最も物体側のレンズ面の曲率半径
R5B:前記第1のサブレンズ群の最も像側のレンズ面の曲率半径
とする。
[4]
前記第1のサブレンズ群は1つのレンズブロックにより構成されている
上記[3]に記載の可変焦点距離レンズ系。
[5]
以下の条件式を満足する
上記[1]ないし[4]のいずれか1つに記載の可変焦点距離レンズ系。
−0.25<fw/f14w<0.15 ……(4)
ただし、
f14w:広角端状態における前記第1ないし第4レンズ群の合成焦点距離
とする。
[6]
以下の条件式を満足する
上記[1]ないし[5]のいずれか1つに記載の可変焦点距離レンズ系。
0.2<Da/Db<0.35 ……(5)
ただし、
Db:広角端状態における前記開口絞りから像面までの光軸に沿った距離
とする。
[7]
以下の条件式を満足する
上記[1]ないし[6]のいずれか1つに記載の可変焦点距離レンズ系。
−0.7<fw/f12w<−0.35 ……(6)
ただし、
f12w:広角端状態における前記第1レンズ群と前記第2レンズ群との合成焦点距離
とする。
[8]
前記第2レンズ群は接合レンズを有し、以下の条件式を満足する
上記[1]ないし[7]のいずれか1つに記載の可変焦点距離レンズ系。
−0.3<fw/R23<−0.05 ……(7)
ただし、
R23:前記第2レンズ群中の前記接合レンズの物体側のレンズ面の曲率半径
とする。
[9]
実質的に屈折力を有さないレンズをさらに備えた
上記[1]ないし[8]のいずれか1つに記載の可変焦点距離レンズ系。
[10]
可変焦点距離レンズ系と、前記可変焦点距離レンズ系によって形成された光学像に応じた撮像信号を出力する撮像素子とを含み、
前記可変焦点距離レンズ系は、
物体側より順に、正の屈折力を有する第1レンズ群と、負の屈折力を有する第2レンズ群と、負の屈折力を有する第3レンズ群と、正の屈折力を有する第4レンズ群と、正の屈折力を有する第5レンズ群とが配置されると共に、前記第3レンズ群よりも像側に開口絞りが配置され、
広角端状態から望遠端状態までレンズ位置状態が変化する際に、前記第1レンズ群と前記第2レンズ群との間隔が増大し、前記第2レンズ群と前記第3レンズ群との間隔が変化し、前記第3レンズ群と前記第4レンズ群との間隔が減少し、前記第4レンズ群と前記第5レンズ群との間隔が減少するように、前記第1ないし第5の各レンズ群が移動し、
前記第5レンズ群が、第1のサブレンズ群と、前記第1のサブレンズ群よりも像側に配置される第2のサブレンズ群とにより構成され、
前記第1のサブレンズ群を光軸に垂直な方向にシフトすることにより、像シフトが可能であり、
以下の条件式を満足する
撮像装置。
0.6<Da/fw<0.9 ……(1)
ただし、
Da:広角端状態における前記開口絞りから前記第1のサブレンズ群の最も物体側のレンズ面までの光軸に沿った距離
とする。
[11]
前記可変焦点距離レンズ系は、実質的に屈折力を有さないレンズをさらに備える
上記[10]に記載の撮像装置。
Claims (9)
- 物体側より順に、正の屈折力を有する第1レンズ群と、負の屈折力を有する第2レンズ群と、負の屈折力を有する第3レンズ群と、正の屈折力を有する第4レンズ群と、正の屈折力を有する第5レンズ群とが配置されると共に、前記第3レンズ群よりも像側に開口絞りが配置され、
広角端状態から望遠端状態までレンズ位置状態が変化する際に、前記第1レンズ群と前記第2レンズ群との間隔が増大し、前記第2レンズ群と前記第3レンズ群との間隔が変化し、前記第3レンズ群と前記第4レンズ群との間隔が減少し、前記第4レンズ群と前記第5レンズ群との間隔が減少するように、前記第1ないし第5の各レンズ群が移動し、
前記第5レンズ群が、第1のサブレンズ群と、前記第1のサブレンズ群よりも像側に配置される第2のサブレンズ群とにより構成され、
前記第1のサブレンズ群を光軸に垂直な方向にシフトすることにより、像シフトが可能であり、
以下の条件式を満足する
可変焦点距離レンズ系。
0.6<Da/fw<0.9 ……(1)
ただし、
Da:広角端状態における前記開口絞りから前記第1のサブレンズ群の最も物体側のレンズ面までの光軸に沿った距離
とする。 - 以下の条件式を満足する
請求項1に記載の可変焦点距離レンズ系。
1.2<β5B<1.7 ……(2)
ただし、
fw:広角端状態におけるレンズ系全体の焦点距離
β5B:前記第2のサブレンズ群の広角端状態における横倍率
とする。 - 以下の条件式を満足する
請求項1に記載の可変焦点距離レンズ系。
−0.4<(R5A+R5B)/(R5A−R5B)<0 ……(3)
ただし、
R5A:前記第1のサブレンズ群の最も物体側のレンズ面の曲率半径
R5B:前記第1のサブレンズ群の最も像側のレンズ面の曲率半径
とする。 - 前記第1のサブレンズ群は1つのレンズブロックにより構成されている
請求項3に記載の可変焦点距離レンズ系。 - 以下の条件式を満足する
請求項1に記載の可変焦点距離レンズ系。
−0.25<fw/f14w<0.15 ……(4)
ただし、
f14w:広角端状態における前記第1ないし第4レンズ群の合成焦点距離
とする。 - 以下の条件式を満足する
請求項1に記載の可変焦点距離レンズ系。
0.2<Da/Db<0.35 ……(5)
ただし、
Db:広角端状態における前記開口絞りから像面までの光軸に沿った距離
とする。 - 以下の条件式を満足する
請求項1に記載の可変焦点距離レンズ系。
−0.7<fw/f12w<−0.35 ……(6)
ただし、
f12w:広角端状態における前記第1レンズ群と前記第2レンズ群との合成焦点距離
とする。 - 前記第2レンズ群は接合レンズを有し、以下の条件式を満足する
請求項1に記載の可変焦点距離レンズ系。
−0.3<fw/R23<−0.05 ……(7)
ただし、
R23:前記第2レンズ群中の前記接合レンズの物体側のレンズ面の曲率半径
とする。 - 可変焦点距離レンズ系と、前記可変焦点距離レンズ系によって形成された光学像に応じた撮像信号を出力する撮像素子とを含み、
前記可変焦点距離レンズ系は、
物体側より順に、正の屈折力を有する第1レンズ群と、負の屈折力を有する第2レンズ群と、負の屈折力を有する第3レンズ群と、正の屈折力を有する第4レンズ群と、正の屈折力を有する第5レンズ群とが配置されると共に、前記第3レンズ群よりも像側に開口絞りが配置され、
広角端状態から望遠端状態までレンズ位置状態が変化する際に、前記第1レンズ群と前記第2レンズ群との間隔が増大し、前記第2レンズ群と前記第3レンズ群との間隔が変化し、前記第3レンズ群と前記第4レンズ群との間隔が減少し、前記第4レンズ群と前記第5レンズ群との間隔が減少するように、前記第1ないし第5の各レンズ群が移動し、
前記第5レンズ群が、第1のサブレンズ群と、前記第1のサブレンズ群よりも像側に配置される第2のサブレンズ群とにより構成され、
前記第1のサブレンズ群を光軸に垂直な方向にシフトすることにより、像シフトが可能であり、
以下の条件式を満足する
撮像装置。
0.6<Da/fw<0.9 ……(1)
ただし、
Da:広角端状態における前記開口絞りから前記第1のサブレンズ群の最も物体側のレンズ面までの光軸に沿った距離
とする。
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