JP5049012B2 - ズームレンズ系、撮像装置及びカメラ - Google Patents

ズームレンズ系、撮像装置及びカメラ Download PDF

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Description

本発明はズームレンズ系、撮像装置及びカメラに関し、特にデジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ等に好適な小型で高画質のズームレンズ系、そのズームレンズ系を備える撮像装置、及びその撮像装置を備えるカメラに関する。
CCD(Charge Coupled Device)やCMOS(Complementary Metal−Oxide Semiconductor)等の固体撮像素子を用いたデジタルスチルカメラは、レンズ素子の最後部と固体撮像素子との間に光学的ローパスフィルタなどの部材を配置するため、比較的バックフォーカスの長いレンズ系を必要とする。また、デジタルスチルカメラの撮影光学系は、像面における周辺光量低下の要因となるシェーディングを避けるため、良好なテレセントリック特性が要求される。
デジタルスチルカメラには多くの形態が考えられるが、その1つの形態としてコンパクトタイプがある。そのズームレンズとしてより高倍率、より高結像性能のものが求められてきている。コンパクトタイプに適したズームレンズとしては、物体側から順に、負パワーを有する第1レンズ群と、正パワーを有する第2レンズ群と、正パワーを有する第3レンズ群で構成した3群ズームレンズが数多く提案されている。これらの3群ズームレンズは、3倍程度の変倍比であれば、コンパクトで広角端の画角の広いズームレンズを構成することが可能である。しかしながら、望遠端のFナンバーが広角端のFナンバーに比べて大きくなるため、高倍率のズームレンズを得ることはできないものであった。
そこで、望遠端のFナンバーが広角端のFナンバーに比べてあまり大きくならずに、比較的高倍率が得られるズームレンズとして、例えば、特許文献1ないし特許文献4の各公報に記載されているように、物体側から順に、正の屈折率を有する第1レンズ群と、負の屈折率を有する第2レンズ群と、正の屈折率を有する第3レンズ群及び第4レンズ群より構成された4群ズームレンズが数多く提案されている。
特開2001−13411号公報 特開2001−42215号公報 特開2002−72087号公報 特開2004−212616号公報
しかしながら、特許文献1に記載のズームレンズは、変倍比は6倍程度得られるが、レンズの構成枚数が多いため、非使用時にコンパクトに収納することが困難であった。また特許文献2に記載のズームレンズは、レンズの構成枚数は少なく、したがって非使用時にコンパクトに収納可能であるが、変倍比が3倍程度と小さいものであった。さらに特許文献3に記載のズームレンズは、変倍比が3倍程度、特許文献4に記載のズームレンズは、変倍比が4倍程度のものであった。
本発明の目的は、変倍比が5〜6倍程度、広角端の画角が60°〜65°で、撮影時及び非撮影時の全長が短く、解像度が高いズームレンズ系、及びかかるズームレンズ系を用いる撮像装置を提供することである。また本発明の目的は、前記撮像装置を備えるカメラを提供することである。
上記目的の1つは、以下の構成を有するズームレンズ系によって達成される。すなわち本発明のズームレンズ系は、
物体の光学的な像を変倍可能に形成するためのズームレンズ系であって、物体側から像側へと順に、
正パワーの第1レンズ群と、
負パワーの第2レンズ群と、
正パワーの第3レンズ群と、
正パワーの第4レンズ群とからなり、
前記各レンズ群を光軸に沿ってそれぞれ移動させることにより、各レンズ群のうち少なくともいずれか2つの間隔を変化させて変倍を行い、
広角端から望遠端までの変倍の間に、第3レンズ群が物体側へ移動し、第1レンズ群が移動し、かつ第2レンズ群が像側に凸の軌跡を描いて移動し、
第3レンズ群が、最も物体側に配置された曲率の強い面を物体側に向けた正レンズ素子である第3レンズ群物体側レンズ素子と、最も像側に配置された凹面を像側に向けた負レンズ素子である第3レンズ群像側レンズ素子とを含む、少なくとも2枚のレンズ素子から構成され、
以下の条件を満足する。
7.0<L/f<9.0 ・・・(1)
1.5<L/f<2.1 ・・・(2)
2.0<f G3 /f <3.0 ・・・(5)
20<d si /Z×L /f <30 ・・・(8)
(ただし、Z=f/f>5.0、2ω ≧61.1°である)
ここで、Lは広角端における光学全長、fはレンズ系全体の広角端における焦点距離、Lは望遠端における光学全長、fはレンズ系全体の望遠端における焦点距離、f G3 は第3レンズ群の焦点距離、第iレンズ群(iは整数)の厚みをd として、d si は各レンズ群の厚みの総和、Zは撮影距離が∞での広角端と望遠端との変倍比、ω は広角端における半画角であり、条件(8)で規定される値の単位は(mm)である。
好ましくは、前記ズームレンズ系が以下の条件を満足する。
1.7<L/f<2.1 ・・・(2)’
(ただし、Z=f/f>5.0、2ω ≧61.1°である)
ここで、Lは望遠端における光学全長、fはレンズ系全体の広角端における焦点距離、fはレンズ系全体の望遠端における焦点距離、ω は広角端における半画角である。
好ましくは、第3レンズ群が、物体側から像側へと順に、曲率の強い面を物体側に向けた正レンズ素子と、正レンズ素子と、像側に凹面を向けた負レンズ素子とからなる。また好ましくは、第3レンズ群が、物体側から像側へと順に、曲率の強い面を物体側に向けた正レンズ素子と、像側に凹面を向けた負レンズ素子とからなる。
好ましくは、前記ズームレンズ系が以下の条件を満足する。
5.0<fG1/f<8.0 ・・・(3)
(ただし、Z=f/f>5.0、2ω ≧61.1°である)
ここで、fG1は第1レンズ群の焦点距離、fはレンズ系全体の広角端における焦点距離、fはレンズ系全体の望遠端における焦点距離、ω は広角端における半画角である。
好ましくは、前記ズームレンズ系が以下の条件を満足する。
2.0<fG4/f<3.5 ・・・(4)
(ただし、Z=f/f>5.0、2ω ≧61.1°である)
ここで、fG4は第4レンズ群の焦点距離、fはレンズ系全体の広角端における焦点距離、fはレンズ系全体の望遠端における焦点距離、ω は広角端における半画角である。
好ましくは、前記ズームレンズ系が以下の条件を満足する。
0.7<r/f<1.3 ・・・(6)
(ただし、Z=f/f>5.0、2ω ≧61.1°である)
ここで、rは第3レンズ群最物体側レンズ素子の物体側面の曲率半径、fはレンズ系全体の広角端における焦点距離、fはレンズ系全体の望遠端における焦点距離、ω は広角端における半画角である。
好ましくは、前記ズームレンズ系が以下の条件を満足する。
0.5<r/f<1.0 ・・・(7)
(ただし、Z=f/f>5.0、2ω ≧61.1°である)
ここで、rは第3レンズ群最像側レンズ素子の像側面の曲率半径、fはレンズ系全体の広角端における焦点距離、fはレンズ系全体の望遠端における焦点距離、ω は広角端における半画角である。
好ましくは、第3レンズ群の最も物体側の正レンズ素子の像側面が平面又は凹面である。
好ましくは、第3レンズ群を光軸に垂直な方向に移動することにより、ズームレンズ系の振動によって発生する像ぶれを補正可能であり、ズームレンズ系が以下の条件を満足する。
1.1<−(1−mG2T)mG3TG4T<2.5 ・・・(9)
(ただし、Z=f/f>5.0、2ω ≧61.1°である)
ここで、mG2Tは撮影距離が∞で望遠端における第2レンズ群の倍率、mG3Tは撮影距離が∞で望遠端における第3レンズ群の倍率、mG4Tは撮影距離が∞で望遠端における第4レンズ群の倍率、fはレンズ系全体の広角端における焦点距離、fはレンズ系全体の望遠端における焦点距離、ω は広角端における半画角である。
好ましくは、前記ズームレンズ系が以下の条件を満足する。
1.5<mG2T/mG2W<3.0 ・・・(10)
(ただし、Z=f/f>5.0、2ω ≧61.1°である)
ここで、mG2Tは撮影距離が∞で望遠端における第2レンズ群の倍率、mG2Wは撮影距離が∞で広角端における第2レンズ群の倍率、fはレンズ系全体の広角端における焦点距離、fはレンズ系全体の望遠端における焦点距離、ω は広角端における半画角である。
好ましくは、前記ズームレンズ系が以下の条件を満足する。
0.3<ΔmG2<0.7 ・・・(11)
(ただし、Z=f/f>5.0、2ω ≧61.1°である)
ここで、ΔmG2は撮影距離が∞における広角端から望遠端にかけての第2レンズ群の倍率の変化量の絶対値、fはレンズ系全体の広角端における焦点距離、fはレンズ系全体の望遠端における焦点距離、ω は広角端における半画角である。
好ましくは、前記ズームレンズ系が以下の条件を満足する。
0.5<ΔmG3<1.8 ・・・(12)
(ただし、Z=f/f>5.0、2ω ≧61.1°である)
ここで、ΔmG3は撮影距離が∞における広角端から望遠端にかけての第3レンズ群の倍率の変化量の絶対値、fはレンズ系全体の広角端における焦点距離、fはレンズ系全体の望遠端における焦点距離、ω は広角端における半画角である。
好ましくは、前記ズームレンズ系が以下の条件を満足する。
0.2<ΔmG2/ΔmG3<1.2 ・・・(13)
(ただし、Z=f/f>5.0、2ω ≧61.1°である)
ここで、ΔmG2は撮影距離が∞における広角端から望遠端にかけての第2レンズ群の倍率の変化量の絶対値、ΔmG3は撮影距離が∞における広角端から望遠端にかけての第3レンズ群の倍率の変化量の絶対値、fはレンズ系全体の広角端における焦点距離、fはレンズ系全体の望遠端における焦点距離、ω は広角端における半画角である。
好ましくは、前記ズームレンズ系が以下の条件を満足する。
0<M1WM/M1MT<0.32 ・・・(14)
(ただし、Z=f/f>5.0、2ω ≧61.1°である)
ここで、M1WMは撮影距離が∞における広角端から中間焦点距離状態にかけての第1レンズ群の移動量、M1MTは撮影距離が∞における中間焦点距離状態から望遠端にかけての第1レンズ群の移動量であり、中間焦点距離状態はf=√(f*f)、fはズームレンズ系全体の中間焦点距離状態の焦点距離で定義され、fはレンズ系全体の広角端における焦点距離、fはレンズ系全体の望遠端における焦点距離、ω は広角端における半画角である。
上記目的の1つは、以下の撮像装置によって達成される。すなわち本発明の撮像装置は、
被写体の光学的な像を電気的な画像信号に変換して出力可能な撮像装置であって、
被写体の光学的な像を変倍可能に形成するズームレンズ系と、
ズームレンズ系が形成した被写体の光学的な像を、電気的な信号に変換する撮像素子とを備え、
前記ズームレンズ系が、物体側から像側へと順に、正パワーの第1レンズ群と、負パワーの第2レンズ群と、正パワーの第3レンズ群と、正パワーの第4レンズ群とからなり、
各レンズ群を光軸に沿ってそれぞれ移動させることにより、各レンズ群のうち少なくともいずれか2つの間隔を変化させて変倍を行い、
広角端から望遠端までの変倍の間に、第3レンズ群が物体側へ移動し、第1レンズ群が移動し、かつ第2レンズ群が像側に凸の軌跡を描いて移動し、
第3レンズ群が、最も物体側に配置された曲率の強い面を物体側に向けた正レンズ素子である第3レンズ群物体側レンズ素子と、最も像側に配置された物体側に凹面を向けた正レンズ素子である第3レンズ群像側レンズ素子とを含む、少なくとも2枚のレンズ素子から構成され、
以下の条件を満足する。
7.0<L/f<9.0 ・・・(1)
1.5<L/f<2.1 ・・・(2)
2.0<f G3 /f <3.0 ・・・(5)
20<d si /Z×L /f <30 ・・・(8)
(ただし、Z=f/f>5.0、2ω ≧61.1°である)
ここで、Lは広角端における光学全長、fはレンズ系全体の広角端における焦点距離、Lは望遠端における光学全長、fはレンズ系全体の望遠端における焦点距離、f G3 は第3レンズ群の焦点距離、第iレンズ群(iは整数)の厚みをd として、d si は各レンズ群の厚みの総和、Zは撮影距離が∞での広角端と望遠端との変倍比、ω は広角端における半画角であり、条件(8)で規定される値の単位は(mm)である。
上記目的の1つは、以下のカメラによって達成される。すなわち本発明のカメラは、
被写体を撮影して、電気的な画像信号として出力可能なカメラであって、
被写体の光学的な像を変倍可能に形成するズームレンズ系と、該ズームレンズ系が形成した被写体の光学的な像を電気的な信号に変換する撮像素子とを含む撮像装置を備え、
前記ズームレンズ系が、物体側から像側へと順に、正パワーの第1レンズ群と、負パワーの第2レンズ群と、正パワーの第3レンズ群と、正パワーの第4レンズ群とからなり、
各レンズ群を光軸に沿ってそれぞれ移動させることにより、各レンズ群のうち少なくともいずれか2つの間隔を変化させて変倍を行い、
広角端から望遠端までの変倍の間に、第3レンズ群が物体側へ移動し、第1レンズ群が移動し、かつ第2レンズ群が像側に凸の軌跡を描いて移動し、
第3レンズ群が、最も物体側に配置された曲率の強い面を物体側に向けた正レンズ素子である第3レンズ群物体側レンズ素子と、最も像側に配置された物体側に凹面を向けた正レンズ素子である第3レンズ群像側レンズ素子とを含む、少なくとも2枚のレンズ素子から構成され、
以下の条件を満足する。
7.0<L/f<9.0 ・・・(1)
1.5<L/f<2.1 ・・・(2)
2.0<f G3 /f <3.0 ・・・(5)
20<d si /Z×L /f <30 ・・・(8)
(ただし、Z=f/f>5.0、2ω ≧61.1°である)
ここで、Lは広角端における光学全長、fはレンズ系全体の広角端における焦点距離、Lは望遠端における光学全長、fはレンズ系全体の望遠端における焦点距離、f G3 は第3レンズ群の焦点距離、第iレンズ群(iは整数)の厚みをd として、d si は各レンズ群の厚みの総和、Zは撮影距離が∞での広角端と望遠端との変倍比、ω は広角端における半画角であり、条件(8)で規定される値の単位は(mm)である。
本発明によれば、変倍比が5〜6倍程度、広角端の画角が60°〜65°で、撮影時及び非撮影時の全長が短く、解像度が高いズームレンズ系、及びかかるズームレンズ系を用いる撮像装置を提供することができる。また本発明によれば、前記撮像装置を備えるカメラを提供することができる。
(実施の形態1〜4)
図1A〜1Cは、実施の形態1に係るズームレンズ系の構成図である。図3A〜3Cは、実施の形態2に係るズームレンズ系の構成図である。図5A〜5Cは、実施の形態3に係るズームレンズ系の構成図である。図7A〜7Cは、実施の形態4に係るズームレンズ系の構成図である。各図は、いずれも無限遠合焦状態にあるズームレンズ系を表している。図1A、3A、5A及び7Aは、広角端(最短焦点距離状態:焦点距離f)のレンズ構成を表している。図1B、3B、5B及び7Bは、中間位置(中間焦点距離状態:焦点距離f=√(f*f))のレンズ構成を表している。図1C、3C、5C及び7Cは、望遠端(最長焦点距離状態:焦点距離f)のレンズ構成を表している。
実施の形態1〜4に係るズームレンズ系は、いずれも物体側から像側へと順に、正パワーの第1レンズ群G1と、負パワーの第2レンズ群G2と、絞りAと、正パワーの第3レンズ群G3と、正パワーの第4レンズ群G4とを備える。実施の形態1〜4に係るズームレンズ系は、広角端から望遠端への変倍に際し、各レンズ群を光軸に沿ってそれぞれ移動している。なお各図において、図中最も右側に記載された直線は、像面Sの位置を表し、その物体側には光学的ローパスフィルタや撮像素子のフェースプレート等と等価な平行平板Pを設けている。実施の形態1〜4に係るズームレンズ系は、これらの各レンズ群を所望のパワー配置にすることにより、光学性能を保ちつつレンズ系全体の小型化を可能にしている。
実施の形態1〜4に係るズームレンズ系において、第1レンズ群G1は、1枚の正レンズ素子もしくは1組の負レンズ素子と正レンズ素子との接合レンズ素子から構成されている。第2レンズ群G2は、物体側から像側へと順に、曲率の強い面を像側に向けた負メニスカスレンズ素子と、非球面を有した両凹レンズ素子と、曲率の強い面を物体側に向けた正レンズ素子とから構成されている。また第3レンズ群G3は、最も物体側に配置された曲率の強い面を物体側に向けた正レンズ素子である第3レンズ群物体側レンズ素子と、最も像側に配置された像側に凹面を向けた負レンズ素子である第3レンズ群像側レンズ素子とを含む、少なくとも2枚のレンズ素子から構成されている。実施の形態1〜4に係るズームレンズ系は、上記構成を有しているので、各レンズ群を構成しているレンズ素子の枚数が少なく、非使用時にコンパクトに収納することができる光学系となっている。
特に、実施の形態1〜3に係るズームレンズ系において、第3レンズ群G3は、物体側から像側へと順に、曲率の強い面を物体側に向けた正レンズ素子と、正レンズ素子と、負レンズ素子とから構成されている。実施の形態1〜3に係るズームレンズ系は、このように第3レンズ群G3を構成することにより、充分な収差補正を行うことができる。
また、実施の形態4に係るズームレンズ系において、第3レンズ群G3は、物体側から像側へと順に、曲率の強い面を物体側に向けた正レンズ素子L6と、負レンズ素子である第7レンズ素子L7とから構成されている。実施の形態4に係るズームレンズ系は、このように第3レンズ群G3を構成することにより、充分な収差補正を行うことができる。また、実施の形態4に係るズームレンズ系は、実施の形態1〜3に係るズームレンズ系と比較して、第3レンズ群G3を構成するレンズの枚数を削減できているので、組立に際して偏芯収差の発生の原因を減少させることができ、組立調整の容易なズームレンズ系を実現している。
また、実施の形態1〜4に係るズームレンズ系において、第4レンズ群G4は、正レンズ素子1枚で構成されている。各実施の形態に係るズームレンズ系は、以上の構成により沈胴時の小型化を可能にしている。さらに、各実施の形態に係るズームレンズ系は、第4レンズ群G4を光軸に沿って移動させることにより、無限遠合焦状態から近接物体合焦状態へのフォーカシングを行うことができる。
以下、各実施の形態に係るズームレンズ系が満足すべき条件を説明する。なお、各実施の形態に係るズームレンズ系において、複数の満足すべき条件が規定されるが、各条件すべてを満足するズームレンズ系の構成が最も望ましい。しかしながら、個別の条件を満足することにより、それぞれ対応する効果を奏するズームレンズ系を得ることも可能である。
各実施の形態に係るズームレンズ系は、以下の条件(1)及び(2)を満足する。
7.0<L/f<9.0 ・・・(1)
1.5<L/f<2.1 ・・・(2)
(ただし、Z=f/f>5.0、2ω ≧61.1°である)
ここで、Lは広角端における光学全長、fはレンズ系全体の広角端における焦点距離、Lは望遠端における光学全長、fはレンズ系全体の望遠端における焦点距離、ω は広角端における半画角である。
条件(1)及び(2)は、光学全長を短くするための条件である。条件(1)及び(2)が満足されない場合には、光学全長を短くすることが困難となる。
なお、各実施の形態に係るズームレンズ系は、条件(2)の範囲を以下の範囲(2)’のように規定することにより、上述の効果をさらに奏功させることができる。
1.7<L/f<2.1 ・・・(2)’
(ただし、Z=f/f>5.0、2ω ≧61.1°である)
各実施の形態に係るズームレンズ系は、以下の条件(3)を満足することが望ましい。
5.0<fG1/f<8.0 ・・・(3)
(ただし、Z=f/f>5.0、2ω ≧61.1°である)
ここで、fはレンズ系全体の広角端における焦点距離、fG1は第1レンズ群の焦点距離、fはレンズ系全体の望遠端における焦点距離、ω は広角端における半画角である。
条件(3)は、最物体側レンズ径を小さくするとともに、光学全長を短くするための条件である。条件式の値が下限を下回ると、第1レンズ群の屈折力がきつくなるため、最物体側レンズ径が大きくなる。条件式の値が上限を上回ると、第1レンズ群の屈折力が緩くなるため、第2レンズ群の変倍作用が弱くなり光学全長が長くなる。
なお、各実施の形態に係るズームレンズ系は、条件(3)の範囲を以下の範囲(3)’のように規定することにより、上述の効果をさらに奏功させることができ、さらに以下の範囲(3)’’のように規定することにより、顕著な効果を奏功させることができる。
6.0<fG1/f<8.0 ・・・(3)’
7.0<fG1/f<8.0 ・・・(3)’’
(ただし、Z=f/f>5.0、2ω ≧61.1°である)
各実施の形態に係るズームレンズ系は、以下の条件(4)を満足することが望ましい。
2.0<fG4/f<3.5 ・・・(4)
(ただし、Z=f/f>5.0、2ω ≧61.1°である)
ここで、fはレンズ系全体の広角端における焦点距離、fG4は第4レンズ群の焦点距離、fはレンズ系全体の望遠端における焦点距離、ω は広角端における半画角である。
条件(4)は、テレセントリック性を良好にするとともに、像面湾曲を低減するための条件である。条件式の値が下限を下回ると、像面湾曲は低減するものの、テレセントリック性が不充分となる。一方、条件式の値が上限を上回ると、テレセントリック性は良好となるものの、レンズ系全体の像面湾曲を補正しきれなくなる。
なお、各実施の形態に係るズームレンズ系は、条件(4)の範囲を以下の範囲(4)’及び(4)’’の少なくとも1つのように規定することにより、上述の効果をさらに奏功させることができる。
2.5<fG4/f ・・・(4)’
G4/f<2.9 ・・・(4)’’
(ただし、Z=f/f>5.0、2ω ≧61.1°である)
各実施の形態に係るズームレンズ系は、以下の条件(5)を満足する。
2.0<fG3/f<3.0 ・・・(5)
(ただし、Z=f/f>5.0、2ω ≧61.1°である)
ここで、fG3は第3レンズ群の焦点距離、fはレンズ系全体の広角端における焦点距離、fはレンズ系全体の望遠端における焦点距離、ω は広角端における半画角である。
条件(5)は、光学全長を極力短くするとともに諸収差の発生をバランス良く補正するための条件である。条件式の値が下限を下回ると、第3レンズ群G3の物像間距離が長くなるために、光学全長が長くなってしまう。一方、条件式の値が上限を上回ると、光学全長は短くなるものの、望遠端において第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との間に絞りを配置できるだけの空気間隔を確保することが困難となる。
なお、各実施の形態に係るズームレンズ系は、条件(5)の範囲を以下の範囲(5)’及び(5)’’の少なくとも1つのように規定することにより、上述の効果をさらに奏功させることができる。
2.2<fG3/f ・・・(5)’
G3/f<2.5 ・・・(5)’’
(ただし、Z=f/f>5.0、2ω ≧61.1°である)
各実施の形態に係るズームレンズ系は、以下の条件(6)を満足することが望ましい。
0.7<r/f<1.3 ・・・(6)
(ただし、Z=f/f>5.0、2ω ≧61.1°である)
ここで、rは第3レンズ群最物体側レンズ素子の物体側面の曲率半径、fはレンズ系全体の広角端における焦点距離、fはレンズ系全体の望遠端における焦点距離、ω は広角端における半画角である。
条件(6)は、第3レンズ群G3で発生する諸収差をバランス良く補正するとともに、光学全長を短くするための条件である。条件式の値が下限を下回ると、光学全長が長くなってしまう。一方、条件式の値が上限を上回ると、球面収差、コマ収差を他のレンズでバランス良く補正することが困難となる。
なお、各実施の形態に係るズームレンズ系は、条件(6)の範囲を以下の範囲(6)’及び(6)’’の少なくとも1つのように規定することにより、上述の効果をさらに奏功させることができる。
0.8<r/f ・・・(6)’
/f<1.1 ・・・(6)’’
(ただし、Z=f/f>5.0、2ω ≧61.1°である)
各実施の形態に係るズームレンズ系は、以下の条件(7)を満足することが望ましい。
0.5<r/f<1.0 ・・・(7)
(ただし、Z=f/f>5.0、2ω ≧61.1°である)
ここで、rは第3レンズ群最像側レンズ素子の像側面の曲率半径、fはレンズ系全体の広角端における焦点距離、fはレンズ系全体の望遠端における焦点距離、ω は広角端における半画角である。
条件(7)は、第3レンズ群G3で発生する諸収差をバランス良く補正するための条件である。条件式の値が下限を下回ると、像面湾曲及び広角端における負の歪曲収差を小さく抑えることができない。一方、条件式の値が上限を上回ると、コマ収差、非点収差を他のレンズでバランス良く補正することが困難となる。
なお、各実施の形態に係るズームレンズ系は、条件(7)の範囲を以下の範囲(7)’及び(7)’’の少なくとも1つのように規定することにより、上述の効果をさらに奏功させることができる。
0.7<r/f ・・・(7)’
/f<0.8 ・・・(7)’’
(ただし、Z=f/f>5.0、2ω ≧61.1°である)
各実施の形態に係るズームレンズ系は、以下の条件(8)を満足する。
20<dsi/Z×L/f<30 ・・・(8)
(ただし、Z=f/f>5.0、2ω ≧61.1°である)
ここで、第iレンズ群(iは整数)の厚みをdとして、dsiは各レンズ群の厚みの総和、Zは撮影距離が∞での広角端と望遠端との変倍比、Lは広角端における光学全長、fはレンズ系全体の広角端における焦点距離、fはレンズ系全体の望遠端における焦点距離、ω は広角端における半画角であり、条件(8)で規定される値の単位は(mm)である。
条件(8)は、各レンズ群の厚みに関する条件である。条件式の値が上限を上回ると、レンズ系全体の小型化が困難となり、特に沈胴時の全長を短くすることができない。一方、条件式の値が下限を下回ると、ズーム全域での収差補正が困難となる。
なお、結像特性をさらに良好にするには、条件(8)の範囲を以下の範囲(8)’及び(8)’’の少なくとも1つのように規定することにより、上述の効果をさらに奏功させることができる。また、以下の範囲(8)’及び(8)’’で規定される値の単位は(mm)である。
22.5<dsi/Z×L/f ・・・(8)’
si/Z×L/f<24.5 ・・・(8)’’
(ただし、Z=f/f>5.0、2ω ≧61.1°である)
各実施の形態に係るズームレンズ系は、第3レンズ群を光軸に垂直な方向に移動することにより、ズームレンズ系の振動によって発生する像ぶれを補正可能に構成し、以下の条件(9)を満足することが望ましい。
1.1<−(1−mG2T)mG3TG4T<2.5 ・・・(9)
(ただし、Z=f/f>5.0、2ω ≧61.1°である)
ここで、mG2Tは撮影距離が∞で望遠端における第2レンズ群の倍率、mG3Tは撮影距離が∞で望遠端における第3レンズ群の倍率、mG4Tは撮影距離が∞で望遠端における第4レンズ群の倍率、fはレンズ系全体の広角端における焦点距離、fはレンズ系全体の望遠端における焦点距離、ω は広角端における半画角である。
条件(9)は、像ぶれ補正時の結像特性を良好にするための条件である。−(1−mG2T)mG3TG4Tが下限を下回ると、像を所定の量だけ偏心させるのに必要な第3レンズ群G3の偏心量が過大となるために、第3レンズ群G3の平行移動による収差の変化が大きくなり、画像周辺部の結像特性が劣化してしまう。一方、−(1−mG2T)mG3TG4Tが上限を上回ると、像を所定の量だけ偏心させるのに必要な第3レンズ群G3の偏心量が過小となるために、第3レンズ群G3を精度良く平行移動させることが困難となる。その結果、撮影中の画素ずれを充分に小さくすることができないため、像ぶれ補正時の結像特性を良好にすることが困難となる。
なお、結像特性をさらに良好にするには、条件(9)の範囲を以下の範囲(9)’及び(9)’’の少なくとも1つのように規定することにより、上述の効果をさらに奏功させることができる。
1.7<−(1−mG2T)mG3TG4T ・・・(9)’
−(1−mG2T)mG3TG4T<1.8 ・・・(9)’’
(ただし、Z=f/f>5.0、2ω ≧61.1°である)
各実施の形態に係るズームレンズ系は、以下の条件(10)を満足することが望ましい。
1.5<mG2T/mG2W<3.0 ・・・(10)
(ただし、Z=f/f>5.0、2ω ≧61.1°である)
ここで、mG2Tは撮影距離が∞で望遠端における第2レンズ群の倍率、mG2Wは撮影距離が∞で広角端における第2レンズ群の倍率、fはレンズ系全体の広角端における焦点距離、fはレンズ系全体の望遠端における焦点距離、ω は広角端における半画角である。
条件(10)は、第2レンズ群の倍率変化を規定する条件で、第2レンズ群の変倍負担量を定める条件である。条件(10)の値が下限を下回ると、変倍比を確保することが困難となる。一方、条件(10)の値が上限を上回ると、光学全長を短くしつつ、ズーム全域での収差補正が困難となる。
なお、各実施の形態に係るズームレンズ系は、条件(10)の範囲を以下の範囲(10)’及び(10)’’の少なくとも1つのように規定することにより、上述の効果をさらに奏功させることができる。
2.0<mG2T/mG2W ・・・(10)’
G2T/mG2W<2.5 ・・・(10)’’
(ただし、Z=f/f>5.0、2ω ≧61.1°である)
各実施の形態に係るズームレンズ系は、以下の条件(11)を満足することが望ましい。
0.3<ΔmG2<0.7 ・・・(11)
(ただし、Z=f/f>5.0、2ω ≧61.1°である)
ここで、ΔmG2は撮影距離が∞における広角端から望遠端にかけての第2レンズ群の倍率の変化量の絶対値、fはレンズ系全体の広角端における焦点距離、fはレンズ系全体の望遠端における焦点距離、ω は広角端における半画角である。
条件(11)は、第2レンズ群の倍率変化を規定する条件で、第2レンズ群の変倍負担量を定める条件である。条件(11)の値が下限を下回ると、変倍比を確保することが困難となる。一方、条件(11)の値が上限を上回ると、光学全長を短くしつつ、ズーム全域での収差補正が困難となる。
なお、各実施の形態に係るズームレンズ系は、条件(11)の範囲を以下の範囲(11)’及び(11)’’の少なくとも1つのように規定することにより、上述の効果をさらに奏功させることができる。
0.4<ΔmG2 ・・・(11)’
ΔmG2<0.5 ・・・(11)’’
(ただし、Z=f/f>5.0、2ω ≧61.1°である)
各実施の形態に係るズームレンズ系は、以下の条件(12)を満足することが望ましい。
0.5<ΔmG3<1.8 ・・・(12)
(ただし、Z=f/f>5.0、2ω ≧61.1°である)
ここで、ΔmG3は撮影距離が∞における広角端から望遠端にかけての第3レンズ群の倍率の変化量の絶対値、fはレンズ系全体の広角端における焦点距離、fはレンズ系全体の望遠端における焦点距離、ω は広角端における半画角である。
条件(12)は、第3レンズ群の倍率変化を規定する条件で、第3レンズ群の変倍負担量を定める条件である。条件(12)の値が下限を下回ると、第3レンズ群で発生するコマ収差を良好に補正することが困難となる。一方、条件(12)の値が上限を上回ると、第3レンズ群の移動量が大きくなり、望遠端でのFナンバーが暗くなってしまう。
なお、各実施の形態に係るズームレンズ系は、条件(12)の範囲を以下の範囲(12)’及び(12)’’の少なくとも1つのように規定することにより、上述の効果をさらに奏功させることができる。
0.8<ΔmG3 ・・・(12)’
ΔmG3<1.5 ・・・(12)’’
(ただし、Z=f/f>5.0、2ω ≧61.1°である)
各実施の形態に係るズームレンズ系は、以下の条件(13)を満足することが望ましい。
0.2<ΔmG2/ΔmG3<1.2 ・・・(13)
(ただし、Z=f/f>5.0、2ω ≧61.1°である)
ここで、ΔmG2は撮影距離が∞における広角端から望遠端にかけての第2レンズ群の倍率の変化量の絶対値、ΔmG3は撮影距離が∞における広角端から望遠端にかけての第3レンズ群の倍率の変化量の絶対値、fはレンズ系全体の広角端における焦点距離、fはレンズ系全体の望遠端における焦点距離、ω は広角端における半画角である。
条件(13)は、第2レンズ群と第3レンズ群との倍率変化の比を規定する条件で、各レンズ群の変倍負担量を定める条件である。条件(13)の値が下限を下回ると、光学全長を短くしつつ、ズーム全域での収差補正が困難となる。一方、条件(13)の値が上限を上回ると、変倍比を確保することが困難となる。
なお、各実施の形態に係るズームレンズ系は、条件(13)の範囲を以下の範囲(13)’及び(13)’’の少なくとも1つのように規定することにより、上述の効果をさらに奏功させることができる。
0.3<ΔmG2/ΔmG3 ・・・(13)’
ΔmG2/ΔmG3<0.8 ・・・(13)’’
(ただし、Z=f/f>5.0、2ω ≧61.1°である)
各実施の形態に係るズームレンズ系は、以下の条件(14)を満足することが望ましい。
0<M1WM/M1MT<0.32 ・・・(14)
(ただし、Z=f/f>5.0、2ω ≧61.1°である)
ここで、M1WMは撮影距離が∞における広角端から中間焦点距離状態にかけての第1レンズ群の移動量、M1MTは撮影距離が∞における中間焦点距離状態から望遠端にかけての第1レンズ群の移動量であり、中間焦点距離状態はf=√(f*f)、fはズームレンズ系全体の中間焦点距離状態の焦点距離で定義され、fはレンズ系全体の広角端における焦点距離、fはレンズ系全体の望遠端における焦点距離、ω は広角端における半画角である。
条件(14)は、第1レンズ群の変倍時の移動軌跡に関する条件である。条件(14)の値が下限を下回ると、光学全長が長くなり、レンズ系全体の小型化が困難となる。一方、条件(14)の値が上限を上回ると、ズーム全域での収差変動が大きくなり、良好な光学性能を得ることが困難となる。
なお、各実施の形態を構成している各レンズ群は、入射光線を屈折により偏向させる屈折型レンズ(つまり、異なる屈折率を有する媒質同士の界面で偏向が行われるタイプのレンズ)のみで構成されているが、これに限らない。例えば、回折により入射光線を偏向させる回折型レンズ,回折作用と屈折作用との組み合わせで入射光線を偏向させる屈折・回折ハイブリッド型レンズ,入射光線を媒質内の屈折率分布により偏向させる屈折率分布型レンズ等で、各レンズ群を構成してもよい。
また各実施の形態において、反射面を光路中に配置することにより、ズームレンズ系の前、後又は途中で光路を折り曲げてもよい。折り曲げ位置は必要に応じて設定すればよく、光路の適正な折り曲げにより、カメラの見かけ上の薄型化を達成することが可能である。
さらに各実施の形態では、ズームレンズ系の最終面と撮像素子との間に配置される光学的ローパスフィルタを含む平板を配置する構成を示したが、このローパスフィルタとしては、所定の結晶軸方向が調整された水晶等を材料とする複屈折型ローパスフィルタや、必要とされる光学的な遮断周波数の特性を回折効果により達成する位相型ローパスフィルタ等が適用可能である。また各実施の形態において、ズームレンズ系の光学的な像を受光する固体撮像素子の特性に応じてローパスフィルタを省略してもよい。
(実施の形態5)
図13は、実施の形態5に係るデジタルスチルカメラの構成断面図である。図13において、デジタルスチルカメラは、ズームレンズ系1とCCDである固体撮像素子2とを含む撮像装置と、液晶モニタ3と、筐体4等とから構成される。ズームレンズ系1として、実施の形態1に係るズームレンズ系が用いられる。図13において、ズームレンズ系1は、第1レンズ群G1と、第2レンズ群G2と、絞りAと、第3レンズ群G3と、第4レンズ群G4とから構成されている。筐体4は、前側にズームレンズ系1が配置され、ズームレンズ系1の後側には、CCDである固体撮像素子2が配置されている。筐体4の後側に液晶モニタ3が配置されている。ズームレンズ系1による被写体の光学的な像が像面Sに形成される。
固体撮像素子2は、記録画素数が水平2304×垂直1728(約400万画素)、画素ピッチが水平2.5μm×垂直2.5μm、記録画面サイズが水平5.76mm×垂直4.32mm(対角7.2mm)であり、各画素に微小正レンズが設けられている。
鏡筒は、主鏡筒5、移動鏡筒6、円筒カム7で構成されている。円筒カム7を回転させると、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2と第3レンズ群G3とが固体撮像素子2を基準にした所定の位置に移動し、広角端から望遠端までの変倍を行うことができる。第4レンズ群枠G4はフォーカス調整用モータにより光軸方向に移動可能である。
こうして、デジタルスチルカメラに実施の形態1のズームレンズ系を用いることにより、変倍比が5〜6倍程度、かつ広角端における画角が60〜65°程度で、解像度が高く、非使用時の奥行が薄いデジタルスチルカメラを提供することができる。なお、図13に示したデジタルスチルカメラには、実施の形態1に係るズームレンズ系の代わりに実施の形態2〜4のいずれかに係るズームレンズ系を用いてもよい。
また、以上説明した実施の形態1〜4に係るズームレンズ系と、CCDやCMOS等の撮像素子とから構成される撮像装置を、携帯電話機器、PDA(Personal Digital Assistance)、監視システムにおける監視カメラ、Webカメラ、車載カメラ等に適用してもよい。
また、以上説明したデジタルスチルカメラに像ぶれ補正機能を搭載する場合、第3レンズ群G3を光軸に垂直な方向に移動させる機構と像ぶれ補正モータ等を追加し、像ぶれ補正モータを像ぶれ補正信号により制御すればよい。像ぶれ補正信号は、公知の角速度センサにより検出されるデジタルスチルカメラの振動検出結果から生成する方法や、固体撮像素子に形成された画像信号から画像処理により生成する方法などの公知の方法を用いることができる。
さらに、以上に説明したデジタルスチルカメラには、固体撮像素子の中央部に形成される画像を信号処理回路によって画面全体に拡大するデジタルズーム機能を搭載することもでき、デジタルズーム機能を用いる場合には、以下に説明するように、ぶれ補正機能による効果が顕著に得られる。
像ぶれによってズームレンズが傾斜した場合のぶれぼけの程度は、固体撮像素子の対角長に対する像偏心量の比(像偏心量比)を用いて評価することができる。この比は、撮影画像の信号からどのような大きさで印刷しても一定である。デジタルズーム機能を用いない場合の撮影画像の対角長は、固体撮像素子の有効領域の対角長と一致するが、デジタルズーム機能を用いる場合の撮影画像の対角長は、固体撮像素子の対角長よりも小さくなる。したがって、像偏心量が一定の場合には、デジタルズーム機能を用いると、像偏心量比が大きくなって、ぶれぼけの程度が大きくなる。
像ぶれ補正機能を用いると、像偏心量が非常に小さくなるので、デジタルズーム機能を用いても、像偏心量比が小さくなって、像ぶれぼけが大幅に改善される。
図13に示したデジタルスチルカメラでは、第3レンズ群の平行移動量が同一でも、第3レンズ群の方位により結像特性に差を生じることがある。この場合には、固体撮像素子の傾斜調整を行うことにより、結像特性の差を小さくすることができる。
また、図13に示したデジタルスチルカメラには、固体撮像素子として、前記400万画素の固体撮像素子の代わりに、記録画素数が水平2560×垂直1920(約500万画素)、画素ピッチが水平2.2μm×垂直2.2μm、記録画面サイズが水平5.632mm×垂直4.224mm(対角7.04mm)の固体撮像素子を用いることもできる。
また、図13に示したデジタルスチルカメラの構成は、動画を対象としたデジタルビデオカメラに用いることもできる。この場合、静止画だけでなく、解像度の高い動画を撮影することができる。
以下、実施の形態1〜4に係るズームレンズ系を具体的に実施した数値実施例を説明する。なお、各数値実施例において、表中の長さの単位はすべてmmである。また、各数値実施例において、rは曲率半径、dは面間隔、ndはd線における屈折率、νdはd線におけるアッベ数である。また、各数値実施例において、*印を付した面は非球面であり、非球面形状は次式で定義している。
Figure 0005049012
ここで、κは円錐定数、D、E、F及びGは、それぞれ4次、6次、8次及び10次の非球面係数である。
(実施例1)
実施例1のズームレンズ系は、図1A〜1Cに示した実施の形態1に対応する。実施例1のズームレンズ系のレンズデータを表1に、撮影距離が∞の場合の、焦点距離、Fナンバー、画角、光学全長及び可変面間隔データを表2に、非球面データを表3に示す。
Figure 0005049012
Figure 0005049012
Figure 0005049012
(実施例2)
実施例2のズームレンズ系は、図3A〜3Cに示した実施の形態2に対応する。実施例2のズームレンズ系のレンズデータを表4に、撮影距離が∞の場合の、焦点距離、Fナンバー、画角、光学全長及び可変面間隔データを表5に、非球面データを表6に示す。
Figure 0005049012
Figure 0005049012
Figure 0005049012
(実施例3)
実施例3のズームレンズ系は、図5A〜5Cに示した実施の形態3に対応する。実施例3のズームレンズ系のレンズデータを表7に、撮影距離が∞の場合の、焦点距離、Fナンバー、画角、光学全長及び可変面間隔データを表8に、非球面データを表9に示す。
Figure 0005049012
Figure 0005049012
Figure 0005049012
(実施例4)
実施襟4のズームレンズ系は、図7A〜7Cに示した実施の形態4に対応する。実施例4のズームレンズ系のレンズデータを表10に、撮影距離が∞の場合の、焦点距離、Fナンバー、画角、光学全長及び可変面間隔データを表11に、非球面データを表12に示す。
Figure 0005049012
Figure 0005049012
Figure 0005049012
以下の表13に、実施例1〜4における各条件式の対応値を示す。
Figure 0005049012
図2A〜2Iは、実施例1に係るズームレンズ系の縦収差図である。図4A〜4Iは、実施例2に係るズームレンズ系の縦収差図である。図6A〜6Iは、実施例3に係るズームレンズ系の縦収差図である。図8A〜8Iは、実施例4に係るズームレンズ系の縦収差図である。
図2A〜2C、4A〜4C、6A〜6C及び8A〜8Cは、広角端における各収差を表す。図2D〜2F、4D〜4F、6D〜6F及び8D〜8Fは、中間位置における各収差を表す。図2G〜2I、4G〜4I、6G〜6I及び8G〜8Iは、望遠端における各収差を表す。図2A、2D、2G、4A、4D、4G、6A、6D、6G、8A、8D及び8Gは、球面収差を示す。図2B、2E、2H、4B、4E、4H、6B、6E、6H、8B、8E及び8Hは、非点収差を示す。図2C、2F、2I、4C、4F、4I、6C、6F、6I、8C、8F及び8Iは、歪曲収差を示す。球面収差図において、縦軸はFナンバーを表し、実線はd線、短破線はF線、長破線はC線の特性である。非点収差図において、縦軸は半画角を表し、実線はサジタル平面、破線はメリディオナル平面の特性である。歪曲収差図において、縦軸は半画角を表す。
また図9A〜9Fは、実施例1に係るズームレンズ系の望遠端における横収差図である。図10A〜10Fは、実施例2に係るズームレンズ系の望遠端における横収差図である。図11A〜11Fは、実施例3に係るズームレンズ系の望遠端における横収差図である。図12A〜12Fは、実施例4に係るズームレンズ系の望遠端における横収差図である。
図9A〜9C、10A〜10C、11A〜11C及び12A〜12Cは、望遠端における像ぶれ補正を行っていない基本状態に対応する。図9D〜9F、10D〜10F、11D〜11F及び12D〜12Fは、第3レンズ群G3全体を光軸と垂直な方向に所定量移動させた望遠端における像ぶれ補正状態に対応する。基本状態の各横収差図のうち、図9A、10A、11A及び12Aは、最大像高の75%の像点における横収差に対応する。図9B、10B、11B及び12Bは、軸上像点における横収差に対応する。図9C、10C、11C及び12Cは、最大像高の−75%の像点における横収差に対応する。像ぶれ補正状態の各横収差図のうち、図9D、10D、11D及び12Dは、最大像高の75%の像点における横収差に対応する。図9E、10E、11E及び12Eは、軸上像点における横収差に対応する。図9F、10F、11F及び12Fは、最大像高の−75%の像点における横収差に対応する。なお、各横収差図において、メリディオナル平面を、第1レンズ群G1の光軸と第3レンズ群G3の光軸とを含む平面としている。
なお、像ぶれ補正状態での第3レンズ群G3の光軸と垂直な方向への移動量は、実施例1が0.129mm、実施例2が0.105mm、実施例3が0.132mm、実施例4が0.135mmである。なお、撮影距離が∞で望遠端において、ズームレンズ系が0.3°だけ傾いた場合の像偏心量は、第3レンズ群G3全体が光軸と垂直な方向に上記の各値だけ平行移動するときの像偏心量に等しい。
各横収差図から明らかなように、軸上像点における横収差の対称性は良好であることがわかる。また、+75%像点における横収差と−75%像点における横収差とを基本状態で比較すると、いずれも湾曲度が小さく、収差曲線の傾斜がほぼ等しいことから、偏心コマ収差、偏心非点収差が小さいことがわかる。このことは、像ぶれ補正状態であっても充分な結像性能が得られていることを意味している。また、ズームレンズ系の像ぶれ補正角が同じ場合には、レンズ系全体の焦点距離が短くなるにつれて、像ぶれ補正に必要な平行移動量が減少する。従って、いずれのズーム位置であっても、0.3°までの像ぶれ補正角に対して、結像特性を低下させることなく充分な像ぶれ補正を行うことが可能である。
本発明に係るズームレンズ系は、デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ、携帯電話機器、PDA(Personal Digital Assistance)、監視システムにおける監視カメラ、Webカメラ、車載カメラ等のデジタル入力装置に適用可能であり、特にデジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ等の高画質が要求される撮影光学系に好適である。
実施の形態1(実施例1)に係るズームレンズ系の構成図 実施の形態1(実施例1)に係るズームレンズ系の構成図 実施の形態1(実施例1)に係るズームレンズ系の構成図 実施例1に係るズームレンズ系の縦収差図 実施例1に係るズームレンズ系の縦収差図 実施例1に係るズームレンズ系の縦収差図 実施例1に係るズームレンズ系の縦収差図 実施例1に係るズームレンズ系の縦収差図 実施例1に係るズームレンズ系の縦収差図 実施例1に係るズームレンズ系の縦収差図 実施例1に係るズームレンズ系の縦収差図 実施例1に係るズームレンズ系の縦収差図 実施の形態2(実施例2)に係るズームレンズ系の構成図 実施の形態2(実施例2)に係るズームレンズ系の構成図 実施の形態2(実施例2)に係るズームレンズ系の構成図 実施例2に係るズームレンズ系の縦収差図 実施例2に係るズームレンズ系の縦収差図 実施例2に係るズームレンズ系の縦収差図 実施例2に係るズームレンズ系の縦収差図 実施例2に係るズームレンズ系の縦収差図 実施例2に係るズームレンズ系の縦収差図 実施例2に係るズームレンズ系の縦収差図 実施例2に係るズームレンズ系の縦収差図 実施例2に係るズームレンズ系の縦収差図 実施の形態3(実施例3)に係るズームレンズ系の構成図 実施の形態3(実施例3)に係るズームレンズ系の構成図 実施の形態3(実施例3)に係るズームレンズ系の構成図 実施例3に係るズームレンズ系の縦収差図 実施例3に係るズームレンズ系の縦収差図 実施例3に係るズームレンズ系の縦収差図 実施例3に係るズームレンズ系の縦収差図 実施例3に係るズームレンズ系の縦収差図 実施例3に係るズームレンズ系の縦収差図 実施例3に係るズームレンズ系の縦収差図 実施例3に係るズームレンズ系の縦収差図 実施例3に係るズームレンズ系の縦収差図 実施の形態4(実施例4)に係るズームレンズ系の構成図 実施の形態4(実施例4)に係るズームレンズ系の構成図 実施の形態4(実施例4)に係るズームレンズ系の構成図 実施例4に係るズームレンズ系の縦収差図 実施例4に係るズームレンズ系の縦収差図 実施例4に係るズームレンズ系の縦収差図 実施例4に係るズームレンズ系の縦収差図 実施例4に係るズームレンズ系の縦収差図 実施例4に係るズームレンズ系の縦収差図 実施例4に係るズームレンズ系の縦収差図 実施例4に係るズームレンズ系の縦収差図 実施例4に係るズームレンズ系の縦収差図 実施例1に係るズームレンズ系の望遠端における横収差図 実施例1に係るズームレンズ系の望遠端における横収差図 実施例1に係るズームレンズ系の望遠端における横収差図 実施例1に係るズームレンズ系の望遠端における横収差図 実施例1に係るズームレンズ系の望遠端における横収差図 実施例1に係るズームレンズ系の望遠端における横収差図 実施例2に係るズームレンズ系の望遠端における横収差図 実施例2に係るズームレンズ系の望遠端における横収差図 実施例2に係るズームレンズ系の望遠端における横収差図 実施例2に係るズームレンズ系の望遠端における横収差図 実施例2に係るズームレンズ系の望遠端における横収差図 実施例2に係るズームレンズ系の望遠端における横収差図 実施例3に係るズームレンズ系の望遠端における横収差図 実施例3に係るズームレンズ系の望遠端における横収差図 実施例3に係るズームレンズ系の望遠端における横収差図 実施例3に係るズームレンズ系の望遠端における横収差図 実施例3に係るズームレンズ系の望遠端における横収差図 実施例3に係るズームレンズ系の望遠端における横収差図 実施例4に係るズームレンズ系の望遠端における横収差図 実施例4に係るズームレンズ系の望遠端における横収差図 実施例4に係るズームレンズ系の望遠端における横収差図 実施例4に係るズームレンズ系の望遠端における横収差図 実施例4に係るズームレンズ系の望遠端における横収差図 実施例4に係るズームレンズ系の望遠端における横収差図 実施の形態5に係るデジタルスチルカメラの構成断面図
G1 第1レンズ群
G2 第2レンズ群
G3 第3レンズ群
G4 第4レンズ群
L1 第1レンズ素子
L2 第2レンズ素子
L3 第3レンズ素子
L4 第4レンズ素子
L5 第5レンズ素子
L6 第6レンズ素子
L7 第7レンズ素子
L8 第8レンズ素子
L9 第9レンズ素子
A 絞り
P 平行平板
S 像面
1 ズームレンズ系
2 固体撮像素子
3 液晶モニタ
4 筐体
5 主鏡筒
6 移動鏡筒
7 円筒カム

Claims (17)

  1. 物体の光学的な像を変倍可能に形成するためのズームレンズ系であって、物体側から像側へと順に、
    正パワーの第1レンズ群と、
    負パワーの第2レンズ群と、
    正パワーの第3レンズ群と、
    正パワーの第4レンズ群とからなり、
    前記各レンズ群を光軸に沿ってそれぞれ移動させることにより、各レンズ群のうち少なくともいずれか2つの間隔を変化させて変倍を行い、
    広角端から望遠端までの変倍の間に、第3レンズ群が物体側へ移動し、第1レンズ群が移動し、かつ第2レンズ群が像側に凸の軌跡を描いて移動し、
    第3レンズ群が、最も物体側に配置された曲率の強い面を物体側に向けた正レンズ素子である第3レンズ群物体側レンズ素子と、最も像側に配置された凹面を像側に向けた負レンズ素子である第3レンズ群像側レンズ素子とを含む、少なくとも2枚のレンズ素子から構成され、
    以下の条件を満足する、ズームレンズ系:
    7.0<L/f<9.0 ・・・(1)
    1.5<L/f<2.1 ・・・(2)
    2.0<f G3 /f <3.0 ・・・(5)
    20<d si /Z×L /f <30 ・・・(8)
    (ただし、Z=f/f>5.0、2ω ≧61.1°である)
    ここで、Lは広角端における光学全長、fはレンズ系全体の広角端における焦点距離、Lは望遠端における光学全長、fはレンズ系全体の望遠端における焦点距離、f G3 は第3レンズ群の焦点距離、第iレンズ群(iは整数)の厚みをd として、d si は各レンズ群の厚みの総和、Zは撮影距離が∞での広角端と望遠端との変倍比、ω は広角端における半画角であり、条件(8)で規定される値の単位は(mm)である。
  2. 以下の条件を満足する、請求項1に記載のズームレンズ系:
    1.7<L/f<2.1 ・・・(2)’
    (ただし、Z=f/f>5.0、2ω ≧61.1°である)
    ここで、Lは望遠端における光学全長、fはレンズ系全体の広角端における焦点距離、fはレンズ系全体の望遠端における焦点距離、ω は広角端における半画角である。
  3. 第3レンズ群が、物体側から像側へと順に、曲率の強い面を物体側に向けた正レンズ素子と、正レンズ素子と、像側に凹面を向けた負レンズ素子とからなる、請求項1に記載のズームレンズ系。
  4. 第3レンズ群が、物体側から像側へと順に、曲率の強い面を物体側に向けた正レンズ素子と、像側に凹面を向けた負レンズ素子とからなる、請求項1に記載のズームレンズ系。
  5. 以下の条件を満足する、請求項1に記載のズームレンズ系:
    5.0<fG1/f<8.0 ・・・(3)
    (ただし、Z=f/f>5.0、2ω ≧61.1°である)
    ここで、fG1は第1レンズ群の焦点距離、fはレンズ系全体の広角端における焦点距離、fはレンズ系全体の望遠端における焦点距離、ω は広角端における半画角である。
  6. 以下の条件を満足する、請求項1に記載のズームレンズ系:
    2.0<fG4/f<3.5 ・・・(4)
    (ただし、Z=f/f>5.0、2ω ≧61.1°である)
    ここで、fG4は第4レンズ群の焦点距離、fはレンズ系全体の広角端における焦点距離、fはレンズ系全体の望遠端における焦点距離、ω は広角端における半画角である。
  7. 以下の条件を満足する、請求項1に記載のズームレンズ系:
    0.7<r/f<1.3 ・・・(6)
    (ただし、Z=f/f>5.0、2ω ≧61.1°である)
    ここで、rは第3レンズ群最物体側レンズ素子の物体側面の曲率半径、fはレンズ系全体の広角端における焦点距離、fはレンズ系全体の望遠端における焦点距離、ω は広角端における半画角である。
  8. 以下の条件を満足する、請求項1に記載のズームレンズ系:
    0.5<r/f<1.0 ・・・(7)
    (ただし、Z=f/f>5.0、2ω ≧61.1°である)
    ここで、rは第3レンズ群最像側レンズ素子の像側面の曲率半径、fはレンズ系全体の広角端における焦点距離、fはレンズ系全体の望遠端における焦点距離、ω は広角端における半画角である。
  9. 第3レンズ群の最も物体側の正レンズ素子の像側面が平面又は凹面である、請求項1に記載のズームレンズ系。
  10. 第3レンズ群を光軸に垂直な方向に移動することにより、ズームレンズ系の振動によって発生する像ぶれを補正可能であり、以下の条件を満足する、請求項1に記載のズームレンズ系:
    1.1<−(1−mG2T)mG3TG4T<2.5 ・・・(9)
    (ただし、Z=f/f>5.0、2ω ≧61.1°である)
    ここで、mG2Tは撮影距離が∞で望遠端における第2レンズ群の倍率、mG3Tは撮影距離が∞で望遠端における第3レンズ群の倍率、mG4Tは撮影距離が∞で望遠端における第4レンズ群の倍率、fはレンズ系全体の広角端における焦点距離、fはレンズ系全体の望遠端における焦点距離、ω は広角端における半画角である。
  11. 以下の条件を満足する、請求項1に記載のズームレンズ系:
    1.5<mG2T/mG2W<3.0 ・・・(10)
    (ただし、Z=f/f>5.0、2ω ≧61.1°である)
    ここで、mG2Tは撮影距離が∞で望遠端における第2レンズ群の倍率、mG2Wは撮影距離が∞で広角端における第2レンズ群の倍率、fはレンズ系全体の広角端における焦点距離、fはレンズ系全体の望遠端における焦点距離、ω は広角端における半画角である。
  12. 以下の条件を満足する、請求項1に記載のズームレンズ系:
    0.3<ΔmG2<0.7 ・・・(11)
    (ただし、Z=f/f>5.0、2ω ≧61.1°である)
    ここで、ΔmG2は撮影距離が∞における広角端から望遠端にかけての第2レンズ群の倍率の変化量の絶対値、fはレンズ系全体の広角端における焦点距離、fはレンズ系全体の望遠端における焦点距離、ω は広角端における半画角である。
  13. 以下の条件を満足する、請求項1に記載のズームレンズ系:
    0.5<ΔmG3<1.8 ・・・(12)
    (ただし、Z=f/f>5.0、2ω ≧61.1°である)
    ここで、ΔmG3は撮影距離が∞における広角端から望遠端にかけての第3レンズ群の倍率の変化量の絶対値、fはレンズ系全体の広角端における焦点距離、fはレンズ系全体の望遠端における焦点距離、ω は広角端における半画角である。
  14. 以下の条件を満足する、請求項1に記載のズームレンズ系:
    0.2<ΔmG2/ΔmG3<1.2 ・・・(13)
    (ただし、Z=f/f>5.0、2ω ≧61.1°である)
    ここで、ΔmG2は撮影距離が∞における広角端から望遠端にかけての第2レンズ群の倍率の変化量の絶対値、ΔmG3は撮影距離が∞における広角端から望遠端にかけての第3レンズ群の倍率の変化量の絶対値、fはレンズ系全体の広角端における焦点距離、fはレンズ系全体の望遠端における焦点距離、ω は広角端における半画角である。
  15. 以下の条件を満足する、請求項1に記載のズームレンズ系:
    0<M1WM/M1MT<0.32 ・・・(14)
    (ただし、Z=f/f>5.0、2ω ≧61.1°である)
    ここで、M1WMは撮影距離が∞における広角端から中間焦点距離状態にかけての第1レンズ群の移動量、M1MTは撮影距離が∞における中間焦点距離状態から望遠端にかけての第1レンズ群の移動量であり、中間焦点距離状態はf=√(f*f)、fはズームレンズ系全体の中間焦点距離状態の焦点距離で定義され、fはレンズ系全体の広角端における焦点距離、fはレンズ系全体の望遠端における焦点距離、ω は広角端における半画角である。
  16. 被写体の光学的な像を電気的な画像信号に変換して出力可能な撮像装置であって、
    被写体の光学的な像を変倍可能に形成するズームレンズ系と、
    ズームレンズ系が形成した被写体の光学的な像を、電気的な信号に変換する撮像素子とを備え、
    前記ズームレンズ系が、物体側から像側へと順に、正パワーの第1レンズ群と、負パワーの第2レンズ群と、正パワーの第3レンズ群と、正パワーの第4レンズ群とからなり、
    各レンズ群を光軸に沿ってそれぞれ移動させることにより、各レンズ群のうち少なくともいずれか2つの間隔を変化させて変倍を行い、
    広角端から望遠端までの変倍の間に、第3レンズ群が物体側へ移動し、第1レンズ群が移動し、かつ第2レンズ群が像側に凸の軌跡を描いて移動し、
    第3レンズ群が、最も物体側に配置された曲率の強い面を物体側に向けた正レンズ素子である第3レンズ群物体側レンズ素子と、最も像側に配置された物体側に凹面を向けた正レンズ素子である第3レンズ群像側レンズ素子とを含む、少なくとも2枚のレンズ素子から構成され、
    以下の条件を満足する、撮像装置:
    7.0<L/f<9.0 ・・・(1)
    1.5<L/f<2.1 ・・・(2)
    2.0<f G3 /f <3.0 ・・・(5)
    20<d si /Z×L /f <30 ・・・(8)
    (ただし、Z=f/f>5.0、2ω ≧61.1°である)
    ここで、Lは広角端における光学全長、fはレンズ系全体の広角端における焦点距離、Lは望遠端における光学全長、fはレンズ系全体の望遠端における焦点距離、f G3 は第3レンズ群の焦点距離、第iレンズ群(iは整数)の厚みをd として、d si は各レンズ群の厚みの総和、Zは撮影距離が∞での広角端と望遠端との変倍比、ω は広角端における半画角であり、条件(8)で規定される値の単位は(mm)である。
  17. 被写体を撮影して、電気的な画像信号として出力可能なカメラであって、
    被写体の光学的な像を変倍可能に形成するズームレンズ系と、該ズームレンズ系が形成した被写体の光学的な像を電気的な信号に変換する撮像素子とを含む撮像装置を備え、
    前記ズームレンズ系が、物体側から像側へと順に、正パワーの第1レンズ群と、負パワーの第2レンズ群と、正パワーの第3レンズ群と、正パワーの第4レンズ群とからなり、
    各レンズ群を光軸に沿ってそれぞれ移動させることにより、各レンズ群のうち少なくともいずれか2つの間隔を変化させて変倍を行い、
    広角端から望遠端までの変倍の間に、第3レンズ群が物体側へ移動し、第1レンズ群が移動し、かつ第2レンズ群が像側に凸の軌跡を描いて移動し、
    第3レンズ群が、最も物体側に配置された曲率の強い面を物体側に向けた正レンズ素子である第3レンズ群物体側レンズ素子と、最も像側に配置された物体側に凹面を向けた正レンズ素子である第3レンズ群像側レンズ素子とを含む、少なくとも2枚のレンズ素子から構成され、
    以下の条件を満足する、カメラ:
    7.0<L/f<9.0 ・・・(1)
    1.5<L/f<2.1 ・・・(2)
    2.0<f G3 /f <3.0 ・・・(5)
    20<d si /Z×L /f <30 ・・・(8)
    (ただし、Z=f/f>5.0、2ω ≧61.1°である)
    ここで、Lは広角端における光学全長、fはレンズ系全体の広角端における焦点距離、Lは望遠端における光学全長、fはレンズ系全体の望遠端における焦点距離、f G3 は第3レンズ群の焦点距離、第iレンズ群(iは整数)の厚みをd として、d si は各レンズ群の厚みの総和、Zは撮影距離が∞での広角端と望遠端との変倍比、ω は広角端における半画角であり、条件(8)で規定される値の単位は(mm)である。
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