JP4936831B2 - ズームレンズ、カメラ装置および携帯情報端末装置 - Google Patents
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このようなディジタルカメラの市場は非常に大きなものとなっており、ディジタルカメラに対するユーザの要望も多岐にわたってきている。なかんずく、高画質化と広角化と小型化と大口径化等の要望が強くなってきている。
今後は、これらの要望に応えて開発していく必要がある。
そのため、撮影レンズとしてのズームレンズにおいては、500万画素を超えるような受光素子に対応するための高画質化と小型化、広角化、大口径比化が求められている。
特に、短焦点端から長焦点端まで諸収差が少なく解像力の高いズームレンズを実現するには、変倍による収差変動を小さく抑えなければならず、とりわけ変倍作用を担う第3群光学系が変倍範囲全域にわたって良好に収差補正されている必要がある。そのためにも、第3群光学系の構成が重要なポイントとなる。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、半画角が42°以上の広画角で短焦点端のFナンバが3.0以下でありながら、十分に小型で、高性能なズームレンズと、このズームレンズを有するカメラ装置と携帯情報端末装置を提供することにある。
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載のズームレンズを、高性能化を図りつつ、製造誤差感度を低減化することを目的としている。
請求項3、4に記載の発明は、請求項1に記載のズームレンズをより高性能にすることを目的としている。
請求項5に記載の発明は、請求項1に記載のズームレンズを小型でありながら、高性能にすることを目的としている。
請求項9に記載の発明は、請求項1に記載のズームレンズを、高性能化を図りつつ、製造誤差感度の低減化を目的としている。
請求項10に記載の発明は、請求項1〜9のいずれか1項に記載のズームレンズに、半画角が42°以上の広画角で短焦点端のFナンバが3.0以下でありながら、十分に小型で高性能なカメラ装置を提供することを目的としている。
請求項11に記載の発明は、請求項10に記載のカメラ装置において、撮影画像をディジタル情報とする機能を有するカメラ装置を提供することを目的としている。
請求項12に記載の発明は、半画角が42°以上の広画角で短焦点端のFナンバが3.0以下でありながら、十分に小型で、高性能な請求項1〜9のいずれか1項に記載のズームレンズを撮影光学系として使用した、小型で高画質な携帯情報端末装置を提供することを目的としている。
物体側から順次、正の焦点距離を持つ第1群光学系と、負の焦点距離を持つ第2群光学系と、正の焦点距離を持つ第3群光学系と、正の焦点距離を持つ第4群光学系とを配置し、前記第3群光学系の物体側に開口絞りを有してなり、短焦点端から長焦点端への変倍に際して、前記第1群光学系と前記第2群光学系の間隔が増大し、前記第2群光学系と前記第3群光学系の間隔が減少し、前記開口絞りと前記第3群光学系の間隔が変化し、前記第3群光学系と前記第4群光学系の間隔が変化するズームレンズにおいて、前記第3群光学系は、物体側から順次、正レンズL31、負レンズL32、正レンズL33および負レンズL34を配置し、前記負レンズL32と前記負レンズL34の像側面が共に像側に凹であり、
前記正レンズL31の物体側面から前記負レンズL34の像側面までの距離をdn2とし、最大像高をY′としたとき、次の条件式:
1.5<dn2/Y′<2.6
を満足することを特徴としている。
請求項2に記載した発明に係るズームレンズは、上記の目的を達成するため、前記負レンズL32の像側面の曲率半径をR322とし、前記負レンズL34の像側面の曲率半径をR342としたとき、次の条件式:
−1.0<(R322−R342)/(R322+R342)<−0.1
を満足することを特徴としている。
−0.2<(R311−R322)/ (R311+R322)<0.7
を満足することを特徴としている。
請求項4に記載した発明に係るズームレンズは、上記の目的を達成するため、前記正レンズL31の物体側面の曲率半径をR311とし、前記負レンズL34の像側面の曲率半径をR342としたとき、次の条件式:
−0.9<(R311−R342)/ (R311+R342)<0.5
を満足することを特徴としている。
請求項5に記載した発明に係るズームレンズは、上記の目的を達成するため、前記正レンズL31の物体側面から前記負レンズL32の像側面までの距離をdn1とし、最大像高をY′としたとき、次の条件式:
0.7<dn1/Y′<1.3
を満足することを特徴としている。
請求項7に記載した発明に係るズームレンズは、上記の目的を達成するため、前記負レンズL34が非球面レンズであることを特徴としている。
請求項8に記載した発明に係るズームレンズは、上記の目的を達成するため、前記負レンズL34の像側面が非球面であることを特徴としている。
請求項9に記載した発明に係るズームレンズは、上記の目的を達成するため、短焦点端から長焦点端への変倍に際して、前記第4群光学系が像面に対して固定であることを特徴としている。
請求項11に記載した発明に係るズームレンズは、上記の目的を達成するため、撮影画像をディジタル情報とする機能を有することを特徴としている。
請求項12に記載した発明に係るズームレンズは、上記の目的を達成するため、撮影用ズームレンズとして有することを特徴としている。
特に、請求項1に記載の発明によれば、物体側から順次、正の焦点距離を持つ第1群光学系と、負の焦点距離を持つ第2群光学系と、正の焦点距離を持つ第3群光学系と、正の焦点距離を持つ第4群光学系とを配置し、前記第3群光学系の物体側に開口絞りを有してなり、短焦点端から長焦点端への変倍に際して、前記第1群光学系と前記第2群光学系の間隔が増大し、前記第2群光学系と前記第3群光学系の間隔が減少し、前記開口絞りと前記第3群光学系の間隔が変化し、前記第3群光学系と前記第4群光学系の間隔が変化するズームレンズにおいて、前記第3群光学系は、物体側から順次、正レンズL31、負レンズL32、正レンズL33および負レンズL34を配置し、前記負レンズL32と前記負レンズL34の像側面が共に像側に凹であり、
前記正レンズL31の物体側面から前記負レンズL34の像側面までの距離をdn2とし、最大像高をY′としたとき、次の条件式:
1.5<dn2/Y′<2.6 を満足することにより、特に、半画角が42°以上の広画角で短焦点端のFナンバが3.0以下でありながら、十分に小型で、高性能なズームレンズを提供することができる。ができる。
−1.0<(R322−R342)/ (R322+R342)<−0.1
を満足することにより、特に、高性能でありながら、製造誤差等による影響が小さいズームレンズを提供することができる。
請求項3に記載の発明によれば、請求項1または2に記載のズームレンズにおいて、前記正レンズL31の物体側面の曲率半径をR311とし、前記負レンズL32の像側面の曲率半径をR322としたとき、次の条件式:
−0.2<(R311−R322)/ (R311+R322)<0.7
を満足することにより、特に、より一層高性能なズームレンズを提供することができる。
請求項4に記載の発明によれば、請求項1〜3のいずれか1項に記載のズームレンズにおいて、前記正レンズL31の物体側面の曲率半径をR311とし、前記負レンズL34の像側面の曲率半径をR342としたとき、次の条件式:
−0.9<(R311−R342)/ (R311+R342)<0.5
を満足することにより、特に、より一層高性能なズームレンズを提供することができる。
0.7<dn1/Y′<1.3
を満足することにより、特に、小型でありながら、より高性能なズームレンズを提供することができる。
請求項6に記載の発明によれば、請求項1〜5のいずれか1項に記載のズームレンズにおいて、前記正レンズL31が非球面レンズで構成したので、特に、より高性能なズームレンズを提供することができる。
請求項8に記載の発明によれば、請求項7に記載のズームレンズにおいて、前記負レンズL34の像側面を非球面に形成したので、特に、より高性能なズームレンズを提供することができる。
請求項9に記載の発明によれば、請求項1〜8のいずれか1項に記載のズームレンズにおいて、短焦点端から長焦点端への変倍に際して、前記第4群光学系が像面に対して固定であるので、特に、製造誤差感度が低いズームレンズを提供することができる。
請求項10に記載の発明によれば、請求項1〜9のいずれか1項に記載のズームレンズを、撮影用ズームレンズとして有する構成としたので、特に、半画角が42°以上の広画角で短焦点端のFナンバが3.0以下でありながら、十分に小型で、高画質な画像を撮影ができる高性能なズームレンズを有するカメラ装置を提供することができる。
請求項12に記載の発明によれば、請求項1〜9のいずれか1項に記載のズームレンズを、撮影用ズームレンズとして有する構成としたので、高性能、半画角42°以上の広画角、短焦点端のFナンバが3.0以下でありながら、十分小型で高性能なズームレンズを使用した、小型で高画質な携帯情報端末装置を提供できるため、携帯情報端末装置で高画質な画像を撮影することができる。
図1〜図4は、本発明の第1〜第4の実施の形態に係るズームレンズの構成を示す断面図であると共に、特に、図1は、本発明に係る実施例1の構成、図2は、実施例2の構成、図3は、実施例3の構成、図4は、実施例4の構成をそれぞれ示す断面図である。
図1〜図4に示すように、本発明の実施の形態1〜実施の形態4は、物体側から像側に順次、正の焦点距離を持つ第1群光学系G1と、負の焦点距離を持つ第2群光学系G2と、正の焦点距離を持つ第3群光学系G3と、正の焦点距離を持つ第4群光学系G4を配置して、前記第3群光学系G3の物体側に開口絞りSを有してなり、短焦点端から長焦点端への変倍に際して、前記第1群光学系G1と前記第2群光学系G2の空気間隔が増大し、第2群光学系G2と第3群光学系G3の空気間隔が減少し、第3群光学系G3と第4群光学系G4の間隔が変化することにより変倍するタイプのズームレンズである。
この場合、第1レンズL1〜第2レンズL2は、第1群光学系G1を構成し、第3レンズL3〜第5レンズL5は、第2群光学系G2を構成し、第6レンズL6〜第9レンズL9は、第3群光学系G3を構成し、第10レンズL10は、第4群光学系G4を構成しており、それぞれ各群毎に適宜なる共通の支持枠等によって支持され、ズーミング等に際しては、各群毎に一体的に動作する。また、図1〜図4には、各光学面の面番号R1〜R21も示している。
このようなレンズ構成を有する本発明に係るズームレンズは、以下のような特徴を持つものである。
また、短焦点端から長焦点端まで諸収差が少なく解像力の高いズームレンズを実現するには、変倍による収差変動が小さく抑えなければならず、特に変倍作用を担う第3群光学系が変倍範囲全域に渡って良好に収差補正されている必要がある。そのため、上述したように、第3群光学系の構成が重要となってくる。
また、高性能でありながら、製造誤差感度を低減するには、以下の条件式(1)を満足することが望ましい。
−1.0<(R322−R342)/(R322+R342)<−0.1……(1)
ここで、R322は、負レンズL32(L7)の像側面の曲率半径、R342は、負レンズL34(L9)の像側面の曲率半径である。
さらに望ましくは、以下の条件式を満足すると良い。
−0.9<(R322−R342)/(R322+R342)<−0.1……(1a)
さらに高性能にするには、以下の条件式(2)を満足することが望ましい。
−0.2<(R311−R322)/(R311+R322)<0.7……(2)
ここで、R311は、レンズL31(L6)の物体側面の曲率半径、R322は、負レンズL32(L7)の像側面の曲率半径である。
正レンズL31の物体側面と負レンズL32の像側面では収差のやりとりをしているため、条件式(2)の下限値に満たないと、正レンズL31の物体側面が発生する収差が負レンズL32の像側面が発生する収差よりも大きくなり、上限値を超えると、負レンズL32の像側面が発生する収差が、正レンズL31の物体側面が発生する収差よりも大きくなり、どちらにしても収差のバランスをとることが困難となる。
−0.9<(R311−R342)/(R311+R342)<0.5……(3)
ここで、R311は、正レンズL31の物体側面の曲率半径、R342は、負レンズL34の像側面の曲率半径である。
正レンズL31の物体側面と負レンズL34の像側面でも収差のやりとりをしているため、条件式(2)の下限値に満たないと、正レンズL31の物体側面が発生する収差が負レンズL34の像側面が発生する収差よりも大きくなり、上限値を超えると、負レンズL34の像側面が発生する収差が、正レンズL31の物体側面が発生する収差よりも大きくなり、どちらにしても収差のバランスをとることが困難となる。
小型でありながら、さらに高性能にするには、以下の条件式(4)を満足することが望ましい。
0.7<dn1/Y′<1.3……(4)
ここで、dn1は、正レンズL31の物体側面から負レンズL32の像側面までの距離、Y′は、最大像高である。
また、小型でありながら、さらに高性能にするには、以下の条件式(5)を満足することが望ましい。
1.5<dn2/Y′<2.6……(5)
dn2は、正レンズL31の物体側面から負レンズL34の像側面までの距離、Y′は、最大像高である。
正レンズL31の物体側面と負レンズL34の像側面でも収差のやりとりをしているため、良好な収差補正を行うためには、これら2つの面を通る光線の高さが重要である。条件式(5)の下限値に満たないと、負レンズL34の像側面における軸外主光線の高さが小さくなり過ぎ、非点収差、コマ収差の補正が難しくなる。条件式(5)の上限値を超えると、負レンズ34の像側面における軸上マージナル光線高さが小さくなり過ぎ、球面収差の補正が難しくなる。また、第3群の小型化にも不利となる。
さらに高性能化するには、負レンズL34は、非球面レンズを有することが望ましい。第3群光学系G3の最も像面側に非球面レンズを配置することにより、軸上光線と軸外光線が離れているため、像面補正において非球面による効果が大きく得られる。さらに望ましくは、第3群光学系G3の最も像面側の負レンズL34の像面側を非球面にすることが望ましい。
また、短焦点端から長焦点端への変倍に際して、第4群光学系G4(L10)は、像面に対して固定であることが望ましい。変倍に際して第4群光学系G4を固定位置に保持させるようにすることによって、鏡胴構成の簡素化、ならびに群間偏心精度の確保にも有効的である。もちろん、収差補正を優先すれば全てのレンズ群を移動させるようにしたほうが有利ではあるが、そのようにすると、鏡胴の構成が複雑になり、製作誤差も生じ易くなる。
尚、図1、図2、図3および図4は、本発明の第1の実施例、第2の実施例、第3の実施例および第4の実施例に係るズームレンズ(撮像装置)の構成を、変倍時のレンズ移動軌跡と共にそれぞれ示す断面図である。
以下に、本発明の具体的な実施例を示す。実施例の収差は、後述するように、十分に補正されている。本発明のようにズームレンズを構成することで、半画角42°以上の広角で且つ小型で短焦点端のF値が3.0以下であり、非常に良好な像性能を確保し得ることは、以下に説明する実施例より明らかである。
f:全系の焦点距離
F:Fナンバ(F値)
ω:半画角
R:曲率半径
D:面間隔
DA、DB、DC:可変間隔
Nd:屈折率
νd:アッベ数
K:非球面の円錐定数
A4:4次の非球面係数
A6:6次の非球面係数
A8:8次の非球面係数
A10:10次の非球面係数
ただし、ここで用いられる非球面は、近軸曲率半径の逆数(近軸曲率)をC、光軸からの高さをHとするとき、以下の(9)式で定義される.
図1は、本発明の実施例1に係るズームレンズの光学系の構成を示している。
図1は、本発明の実施例1に係るズームレンズの光学系の短焦点距離端、つまり広角端(Wide端)における構成を示している。
図1に示すズームレンズは、物体側から像面側に向って順次、第1レンズL1、第2レンズL2、第3レンズL3、第4レンズL4、第5レンズL5、絞りS、第6レンズL6、第7レンズL7、第8レンズL8、第9レンズL9、第10レンズL10および光学フィルタOFの順で配置されており、各種の光学フィルタリング機能を有する光学フィルタOFの背後に結像される。この場合、第1レンズL1〜第2レンズL2は、第1群光学系G1を構成し、第3レンズL3〜第5レンズL5は、第2群光学系G2を構成し、第6レンズL6〜第9レンズL9は、第3群光学系G3を構成し、第10レンズL10は、第4群光学系G4を構成しており、各群光学系G1〜G4毎に適宜なる共通の支持枠等によって支持され、ズーミング等に際しては、各群光学系毎に一体的に動作する。また、図1〜図4には、各光学面の面番号も示している。
尚、第3群光学系G3のレンズについては、上記したように、便宜上、第3群光学系G3の物体側から第1番目の正レンズは、L6と称すると共にL31と称することとし、第2番面目の負レンズは、L7と称すると共に、L32とも称することとし、第3番目の正レンズは、L8と称すると共にL33とも称することとし、第4番目の負レンズは、L9と称すると共にL34とも称することとする。
これら第1レンズL1と第2レンズL2により構成する第1群光学系は、全体として正の焦点距離、つまり正の屈折力を有する。
第3レンズL3は、物体側に凸に形成された負メニスカスレンズで、その像側面に非球面を形成した非球面レンズである。第4レンズL4は、両凹レンズ、第5レンズL5は両凸レンズであり、これら第3レンズL3〜第5レンズL5により構成する第2群光学系G2は、全体として負の焦点距離、つまり負の屈折力を有する。
第6レンズL6は、物体側に強い凸面を向けた両凸レンズからなる正レンズであり、その物体側面に非球面を形成した非球面レンズであり、第7レンズL7は、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズであり、第8レンズL8は、物体側に強い凸面を向けた両凸レンズであり、これら第7レンズL7および第8レンズL8は、順次密接して貼り合わせられて一体に接合され(2枚)、接合レンズを形成している。第9レンズL9は、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズであり、その像側面に非球面を形成した非球面レンズである。
第10レンズL10は、物体側に凸に形成された正メニスカスレンズであり、この第10レンズL10のみにより構成する第4群光学系G4は、正の焦点距離、つまり正の屈折力を有する。
各群光学系G1〜G4は、短焦点端(広角端:Wide端)から長焦点端(望遠端:Tele端)への変倍に際して、第1群光学系G1と第2群光学系G2の間隔が増大し、第2群光学系G2と第3群光学系G3の間隔が減少し、第3群光学系G3と第4群光学系G4の間隔が変化するように移動する。
無限遠と近距離の物体との間における合焦は、全群繰り出し等でフォーカシングすることも可能であるが、第4群光学系G4でフォーカシングする方が望ましい。
この実施例1においては、広角側から望遠側への焦点距離変化に伴って、
全系の焦点距離f:5.06〜16.79mm
Fナンバ(F値):2.78〜4.31
半画角ω:44.93〜15.71
と変化する。各光学面の特性は、次表の通りである。
図5〜図7は、上述した実施例1に係る図1に示したズームレンズにおける各収差の収差曲線図を示しており、図5は、広角端における収差曲線図、図6は、中間焦点距離における収差曲線図、そして図7は、望遠端における収差曲線図である。各収差曲線図中、球面収差図における破線は正弦条件をあらわし、非点収差図における実線はサジタル、破線はメリディオナルをあらわしている。
これらの図5〜図7の収差曲線図によれば、上述した本発明の実施例1に係る図1に示した構成のズームレンズにより、収差は良好に補正されあるいは抑制されていることがわかる。
このようにすれば、正−負−正−正の4群のズームレンズにおいて、諸収差の良好な補正が可能で、半画角が42°以上の広画角で短焦点端のFナンバ値が3.0以下でありながら、十分に小型で高性能なズームレンズを提供することができる。
図2は、本発明の実施例2に係るズームレンズの光学系の構成を示している。
図2は、本発明の実施例2に係るズームレンズの光学系の短焦点距離端、つまり広角端における構成を示している。
図2に示すズームレンズは、実施例1に係るズームレンズ同様に、物体側から順次、第1レンズL1、第2レンズL2、第3レンズL3、第4レンズL4、第5レンズL5、開口絞りS、第6レンズL6、第7レンズL7、第8レンズL8、第9レンズL9、第10レンズL10および光学フィルタOFの順で配列されており、各種の光学フィルタリング機能を有する光学フィルタOFの背後に結像される。この場合、第1レンズL1〜第2レンズL2は、第1群光学系G1を構成し、第3レンズL3〜第5レンズL5は、第2群光学系G2を構成し、第6レンズL6〜第9レンズL9は、第3群光学系G3を構成し、第10レンズL10は、第4群光学系G4を構成しており、各群光学系G1〜G4毎に適宜なる共通の支持枠等によって支持され、ズーミング等に際しては、各群光学系毎に一体的に動作する。
尚、第3群光学系G3のレンズについては、上記したように、便宜上、第3群光学系G3の物体側から第1番目の正レンズは、L6と称すると共にL31と称することとし、第2番面目の負レンズは、L7と称すると共にL32とも称することとし、第3番目の正レンズは、L8と称すると共にL33とも称することとし、第4番目の負レンズは、L9と称すると共にL34とも称することとする。
これら第1レンズL1と第2レンズL2により構成する第1群光学系は、全体として正の焦点距離、つまり正の屈折力を有する。
第3レンズL3は、物体側に凸に形成された負メニスカスレンズで、その像面側に非球面を形成した非球面レンズである。第4レンズL4は、像側に強い凹面を向けた両凹レンズ、第5レンズL5は、像側に強い凸面を向けた両凸レンズであり、これら第3レンズL3〜第5レンズL5により構成する第2群光学系G2は、全体として負の焦点距離、つまり負の屈折力を有する。
第6レンズL6は、像側に強い凸面を向けた両凸レンズからなる正レンズであり、その物体側面に非球面を形成した非球面レンズであり、第7レンズL7は、像面側に強い凹面を向けた両凹レンズである。第8レンズL8は、像面側に強い凸面を向けた両凸レンズであり、第9レンズL9は、物体側に強い凹面を向けた両凹レンズであり、これら第8レンズL8および第9レンズL9は、順次密接して貼り合わせられて一体に接合され(2枚)、接合レンズを形成している。第9レンズL9は、その像側面に非球面を形成した非球面レンズである。
第10レンズL10は、物体側に凸に形成された正メニスカスレンズであり物体側に非球面を形成した非球面レンズである。この第10レンズL10のみにより構成する第4群光学系G4は、正の焦点距離、つまり正の屈折力を有する。
各群光学系G1〜G4は、短焦点端(広角端)から長焦点端(望遠端)への変倍に際して、第1群光学系G1と第2群光学系G2の間隔が増大し、第2群光学系G2と第3群光学系G3の間隔が減少し、第3群光学系G3と第4群光学系G4の間隔が変化するように移動する。
無限遠と近距離の物体との間における合焦は、全群繰り出し等でフォーカシングすることも可能であるが、第4群光学系G4でフォーカシングする方が望ましい。
この実施例2においては、広角側から望遠側への焦点距離変化に伴って、
全系の焦点距離f:5.05〜16.79mm
Fナンバ(F値):2.74〜4.22
半画角ω:45.20〜15.75
と変化する。各光学面の特性は、次表(表5)の通りである。
図8〜図10は、上述した実施例2に係る図2に示したズームレンズにおける各収差の収差曲線図を示しており、図8は、広角端における収差曲線図、図9は、中間焦点距離における収差曲線図、そして図10は、望遠端における収差曲線図である。各収差曲線図中、球面収差図における破線は正弦条件をあらわし、非点収差図における実線はサジタル、破線はメリディオナルをあらわしている。
これらの図8〜図10の収差曲線図によれば、上述した本発明の実施例2に係る図2に示した構成のズームレンズにより、収差は良好に補正されあるいは抑制されていることがわかる。
このようにすれば、正−負−正−正の4群のズームレンズにおいて、諸収差の良好な補正が可能で、半画角が42°以上の広画角で短焦点端のFナンバ値が3.0以下でありながら、十分に小型で高性能なズームレンズを提供することができる。
図3は、本発明の実施例3に係るズームレンズの光学系の構成を示している。
図3は、本発明の実施例3に係るズームレンズの光学系の短焦点距離端、つまり広角端(Wide)における構成を示している。
図3に示すズームレンズは、物体側から順次、第1レンズL1、第2レンズL2、第3レンズL3、第4レンズL4、第5レンズL5、絞りS、第6レンズL6、第7レンズL7、第8レンズL8、第9レンズL9、第10レンズL10および光学フィルタOFの順で配列されており、各種の光学フィルタリング機能を有する光学フィルタOFの背後に結像される。この場合、第1レンズL1〜第2レンズL2は、第1群光学系G1を構成し、第3レンズL3〜第5レンズL5は、第2群光学系G2を構成し、第6レンズL6〜第9レンズL9は、第3群光学系G3を構成し、第10レンズL10は、第4群光学系G4を構成しており、各群光学系G1〜G4毎に適宜なる共通の支持枠等によって支持され、ズーミング等に際しては、各群光学系毎に一体的に動作する。
次に、本願発明の実施例3において、第1レンズL1は、物体側に凸に形成された負メニスカスレンズ、第2レンズL2は、物体側に凸に形成された正メニスカスレンズであり、これら第1レンズL1と第2レンズL2は順次密接して貼り合わせられて一体に(2枚)接合され、接合レンズを形成している。
第3レンズL3は、物体側に凸に形成された負メニスカスレンズで、その像側面に非球面を形成した非球面レンズである。第4レンズL4は、両凹レンズ、第5レンズL5は両凸レンズであり、これら第3レンズL3〜第5レンズL5により構成する第2群光学系G2は、全体として負の焦点距離、つまり負の屈折力を有する。
第6レンズL6は、像側に強い凸面を向けた正メニスカスレンズからなる正レンズであり、その物体側面に非球面を形成した非球面レンズであり、第7レンズL7は、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズであり、第8レンズL8は、物体側に強い凸面を向けた両凸レンズであり、これら第7レンズL7および第8レンズL8は、順次密接して貼り合わせられて一体に接合され、接合レンズを形成している。第9レンズL9は、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズであり、その像側面に非球面を形成した非球面レンズである。
第10レンズL10は、物体側に凸に形成された正メニスカスレンズであり、この第10レンズL10のみにより構成する第4群光学系G4は、正の焦点距離、つまり正の屈折力を有する。
各群光学系G1〜G4は、短焦点端(広角端:Wide端)から長焦点端(望遠端:Tele端)への変倍に際して、第1群光学系G1と第2群光学系G2の間隔が増大し、第2群光学系G2と第3群光学系G3の間隔が減少し、第3群光学系G3と第4群光学系G4の間隔が変化するように移動する。
無限遠と近距離の物体との間における合焦は、全群繰り出し等でフォーカシングすることも可能であるが、第4群光学系G4でフォーカシングする方が望ましい。
この実施例3においては、広角側から望遠側への焦点距離変化に伴って、
全系の焦点距離f:5.05〜16.79mm
Fナンバ(F値):2.77〜4.59
半画角ω:45.75〜16.06
と変化する。各光学面の特性は、次表(表9)の通りである。
図11〜図13は、上述した実施例3に係る図3に示したズームレンズにおける各収差の収差曲線図を示しており、図11は、広角端における収差曲線図、図12は、中間焦点距離における収差曲線図、そして図13は、望遠端における収差曲線図である。各収差曲線図中、球面収差図における破線は正弦条件をあらわし、非点収差図における実線はサジタル、破線はメリディオナルをあらわしている。
これらの図11〜図13の収差曲線図によれば、上述した本発明の実施例3に係る図3に示した構成のズームレンズにより、収差は良好に補正されあるいは抑制されていることがわかる。
このようにすれば、正−負−正−正の4群のズームレンズにおいて、諸収差の良好な補正が可能で、半画角が42°以上の広画角で短焦点端のF値が3.0以下でありながら、十分に小型で高性能なズームレンズを提供することができる。
図4は、本発明の実施例4に係るズームレンズの光学系の構成を示している。
図4は、本発明の実施例4に係るズームレンズの光学系の短焦点距離端、つまり広角端(Wide)における構成を示している。
図4に示すズームレンズは、物体側から順次、第1レンズL1、第2レンズL2、第3レンズL3、第4レンズL4、第5レンズL5、絞りS、第6レンズL6、第7レンズL7、第8レンズL8、第9レンズL9、第10レンズL10および光学フィルタOFの順で配列されており、各種の光学フィルタリング機能を有する光学フィルタOFの背後に結像される。この場合、第1レンズL1〜第2レンズL2は、第1群光学系G1を構成し、第3レンズL3〜第5レンズL5は、第2群光学系G2を構成し、第6レンズL6〜第9レンズL9は、第3群光学系G3を構成し、第10レンズL10は、第4群光学系G4を構成しており、各群光学系G1〜G4毎に適宜なる共通の支持枠等によって支持され、ズーミング等に際しては各群光学系毎に一体的に動作する。
これら第1レンズL1と第2レンズL2により構成する第1群光学系は、全体として正の焦点距離、つまり正の屈折力を有する。
第3レンズL3は、物体側に凸に形成された負メニスカスレンズで、その像側面に非球面を形成した非球面レンズである。第4レンズL4は、両凹レンズ、第5レンズL5は両凸レンズであり、これら第3レンズL3〜第5レンズL5により構成する第2群光学系G2は、全体として負の焦点距離、つまり負の屈折力を有する。
第6レンズL6は、物体側に強い凸面を向けた正メニスカスレンズからなる正レンズであり、その物体側面に非球面を形成した非球面レンズであり、第7レンズL7は、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズであり、第8レンズL8は、物体側に強い凸面を向けた両凸レンズであり、これら第7レンズL7および第8レンズL8は、順次密接して貼り合わせられて一体に接合され、接合レンズを形成している。第9レンズL9は、像側に強い凹面を向けた両凹レンズであり、その像側面に非球面を形成した非球面レンズである。
第10レンズL10は、物体側に凸に形成された正メニスカスレンズであり、この第10レンズL10のみにより構成する第4群光学系G4は、正の焦点距離、つまり正の屈折力を有する。
各群光学系G1〜G4は、短焦点端(広角端)から長焦点端(望遠端)への変倍に際して、第1群光学系G1と第2群光学系G2の間隔が増大し、第2群光学系G2と第3群光学系G3の間隔が減少し、第3群光学系G3と第4群光学系G4の間隔が変化するように移動する。
無限遠と近距離の物体との間における合焦は、全群繰り出し等でフォーカシングすることも可能であるが、第4群光学系G4でフォーカシングする方が望ましい。
この実施例1においては、広角側から望遠側への焦点距離変化に伴って、
全系の焦点距離f:5.05〜16.82mm
Fナンバ(F値):2.78〜4.61
半画角ω:45.51〜16.03
と変化する。各光学面の特性は、次表(表13)の通りである。
図14〜図16は、上述した実施例4に係る図4に示したズームレンズにおける各収差の収差曲線図を示しており、図14は、広角端における収差曲線図、図15は、中間焦点距離における収差曲線図、そして図16は、望遠端における収差曲線図である。各収差曲線図中、球面収差図における破線は正弦条件をあらわし、非点収差図における実線はサジタル、破線はメリディオナルをあらわしている。
これらの図14〜図16の収差曲線図によれば、上述した本発明の実施例4に係る図4に示した構成のズームレンズにより、収差は良好に補正されあるいは抑制されていることがわかる。
このようにすれば、正−負−正−正の4群のズームレンズにおいて、諸収差の良好な補正が可能で、半画角が42°以上の広画角で短焦点端のFナンバ値が3.0以下でありながら、十分に小型で高性能なズームレンズを提供することができる。
図17(A)、(B)に示すように、カメラ装置1は、撮影レンズ2、シャッタボタン3、ズームレバー4、ファインダ5、ストロボ6、液晶モニタ7、操作ボタン8、電源スイッチ9、メモリ/通信カードスロット10等を備えている。さらに、図18に示すように、カメラ装置1は、受光素子12、信号処理装置13、画像処理装置14、中央演算装置(CPU)15、半導体メモリ16および通信カード等17も備えている。
G2 第2群光学系
G3 第3群光学系
G4 第4群光学系
L1 負レンズ(第1レンズ)
L2 正レンズ(第2レンズ)
L3 負レンズ(第3レンズ)
L4 負レンズ(第4レンズ)
L5 正レンズ(第5レンズ)
L6 正レンズ(第6レンズ)
L7 負レンズ(第7レンズ)
L8 正レンズ(第8レンズ)
L9 負レンズ(第9レンズ)
L10 正レンズ(第10レンズ)
OF フィルタ
S 開口絞り
1 カメラ装置
2 撮影レンズ
3 シャッタボタン
4 ズームレバー
5 ファインダ
6 ストロボ
7 液晶モニタ
8 操作ボタン
9 電源スイッチ
10 メモリ/通信カードスロット
12 受光素子
13 信号処理装置
14 画像処理装置
15 中央演算装置
16 半導体メモリ
17 通信カード等
Claims (12)
- 物体側から順次、正の焦点距離を持つ第1群光学系と、負の焦点距離を持つ第2群光学系と、正の焦点距離を持つ第3群光学系と、正の焦点距離を持つ第4群光学系とを配置し、前記第3群光学系の物体側に開口絞りを有してなり、短焦点端から長焦点端への変倍に際して、前記第1群光学系と前記第2群光学系の間隔が増大し、前記第2群光学系と前記第3群光学系の間隔が減少し、前記開口絞りと前記第3群光学系の間隔が変化し、前記第3群光学系と前記第4群光学系の間隔が変化するズームレンズにおいて、前記第3群光学系は、物体側から順次、正レンズL31、負レンズL32、正レンズL33および負レンズL34を配置し、前記負レンズL32と前記負レンズL34の像側面が共に像側に凹であり、
前記正レンズL31の物体側面から前記負レンズL34の像側面までの距離をdn2とし、最大像高をY′としたとき、
次の条件式:
1.5<dn2/Y′<2.6
を満足することを特徴とするズームレンズ。 - 請求項1に記載のズームレンズにおいて、前記負レンズL32の像側面の曲率半径をR322とし、前記負レンズL34の像側面の曲率半径をR342としたとき、次の条件式:
−1.0<(R322−R342)/(R322+R342)<−0.1
を満足することを特徴とするズームレンズ。 - 請求項1または2に記載のズームレンズにおいて、前記正レンズL31の物体側面の曲率半径をR311とし、前記負レンズL32の像側面の曲率半径をR322としたとき、次の条件式:
−0.2<(R311−R322)/(R311+R322)<0.7
を満足することを特徴とするズームレンズ。 - 請求項1〜3のいずれか1項に記載のズームレンズにおいて、前記正レンズL31の物体側面の曲率半径をR311とし、前記負レンズL34の像側面の曲率半径をR342としたとき、次の条件式:
−0.9<(R311−R342)/(R311+R342)<0.5
を満足することを特徴とするズームレンズ。 - 請求項1〜4のいずれか1項に記載のズームレンズにおいて、前記正レンズL31の物体側面から前記負レンズL32の像側面までの距離をdn1とし、最大像高をY′としたとき、次の条件式:
0.7<dn1/Y′<1.3
を満足することを特徴とするズームレンズ。 - 請求項1〜5のいずれか1項に記載のズームレンズにおいて、前記正レンズL31が非球面レンズであることを特徴とするズームレンズ。
- 請求項1〜6のいずれか1項に記載のズームレンズにおいて、前記負レンズL34が非球面レンズであることを特徴とするズームレンズ。
- 請求項7に記載のズームレンズにおいて、前記負レンズL34の像側面が非球面であることを特徴とするズームレンズ。
- 請求項1〜8のいずれか1項に記載のズームレンズにおいて、短焦点端から長焦点端への変倍に際して、前記第4群光学系が像面に対して固定であることを特徴とするズームレンズ。
- 請求項1〜9のいずれか1項に記載のズームレンズを、撮影用ズームレンズとして有するカメラ装置。
- 請求項10に記載のカメラ装置において、撮影画像をデジタル情報とする機能を有することを特徴とするカメラ装置。
- 請求項1〜9のいずれか1項に記載のズームレンズを、撮影用ズームレンズとして有する携帯情報端末装置。
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