JP5050264B2 - ズームレンズおよび撮像装置 - Google Patents
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Description
この発明はズームレンズおよび撮像装置に関する。より詳しくは、固体撮像素子等を撮像素子としたビデオカメラや電子スチルカメラ等に用いられる小型のズームレンズ及び撮像装置に関する。
デジタルカメラはより高性能化・小型化が求められ、撮影レンズとして用いられるズームレンズにも高性能化と小型化の両立が求められている。ズームレンズは、小型化の面では、まず使用時のレンズ全長（最も物体側のレンズ面から像面までの距離）を短縮することが必要である。
ズームレンズの高性能化は、ハイエンドのデジタルカメラへの適用を考えると、少なくとも５００万〜１０００万画素の撮像素子に対応した解像力を全ズーム域にわたって有することが必要である。
撮影レンズの広画角化、高変倍化に対する要望も強く、広角端の半画角は３８度以上であることが望ましい。半画角３８度は、３５ｍｍ銀塩カメラ（いわゆるライカ版）換算の焦点距離で２８ｍｍに相当する。また、変倍比として昨今、５倍以上が求められている。
ズームレンズの光学系内にプリズムを挿入して光路を折り曲げることにより、ズームレンズが搭載されるカメラの薄型化を図ることが知られている（特許文献１、２）。
特許文献１、２に記載されたズームレンズは、ビデオカメラに適したものであり、具体的な実施例では、変倍比こそ８倍以上（特許文献１）あるいは１１倍以上（特許文献２）と大きいが、広角端での半画角は２５度程度（特許文献１）あるいは３１度程度（特許文献２）であって、デジタルカメラに対して要望されている半画角：３８度以上は望むべくもない。また、特許文献１、２に記載された具体的実施例において、広角端における歪曲収差は８％程度と大きく「高性能のデジタルカメラ仕様のズームレンズ」としては十分でない。
この発明は上述した事情に鑑み、小型・高性能のデジタルカメラ用のズームレンズとして特に適し、広角端の半画角：３８度以上、変倍比：５倍以上、５００万〜１０００万画素程度の撮像素子に対応した解像力を実現可能なズームレンズの実現、さらには、このようなズームレンズを用いる撮像装置の実現を目的とする。
この発明のズームレンズは「光軸に沿って物体側から順に、正の屈折力を有し変倍時に固定された第１レンズ群と、負の屈折力を有する第２レンズ群と、正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、負の屈折力を有する第５レンズ群と、正の屈折力を有する第６レンズ群を有し、広角端から望遠端への変倍に際し、少なくとも、第２レンズ群と第４レンズ群と第５レンズ群を移動させて変倍を行い、第１レンズ群が、光路を折り曲げるための反射光学素子を有するズームレンズ」であって、以下の如き特徴を有する。
即ち、少なくとも「負の屈折力を有するレンズ群」を１群、「追加レンズ群」として、ズームレンズの群間に追加挿入することにより「望遠端よりもさらに長焦点距離（以下「ワンポイントテレ」とも言う。）側」へ変倍する（請求項１）。
即ち、ズームレンズの群間に、追加レンズ群を挿入することにより、望遠端の焦点距離よりも更に長焦点距離のワンポイントテレを実現するのである。
群間に追加挿入される追加レンズ群は１群以上であり、１群のみの追加レンズ群が追加挿入される場合、追加レンズ群は「負の屈折力」を持つ。２群以上の追加レンズ群が追加挿入される場合、それらのうちの１つは「負の屈折力」を持ち、他の追加レンズ郡は、負の屈折力を有する場合も、正の屈折力を持つ場合も可能である。
群間に追加挿入される追加レンズ群は１群以上であり、１群のみの追加レンズ群が追加挿入される場合、追加レンズ群は「負の屈折力」を持つ。２群以上の追加レンズ群が追加挿入される場合、それらのうちの１つは「負の屈折力」を持ち、他の追加レンズ郡は、負の屈折力を有する場合も、正の屈折力を持つ場合も可能である。
請求項１記載のズームレンズは、追加レンズ群を１群以上、ズームレンズの群間に挿入した時に、少なくとも第２レンズ群と第４レンズ群と第５レンズ群とを移動させて「レンズ群の挿入前後でレンズ全長を一定」とすることができる（請求項２）。
テレコンバータには、一眼レフの交換レンズに用いられる「リアコンバータ」のように、交換レンズとカメラボディ側のレンズマウントの間にレンズ群を挿入して「交換レンズの焦点距離を長焦点化する」ものや、コンパクトカメラ等に用いられる「フロントコンバータ」のように、最も物体側のレンズ群よりさらに物体側にレンズ群を付加することにより焦点距離を長焦点化するものが一般に知られているが、いずれもレンズ全長が伸びてしまい、小型化を実現できない。
請求項２のズームレンズは、ワンポイントテレを実現するために追加レンズ群を挿入する時に、少なくとも「第２レンズ群と第４レンズ群と第５レンズ群を移動させる」ことにより、追加レンズ群を挿入しても「レンズ全長を変えずに収差を十分抑え」つつ、焦点距離を長焦点化することを可能にする。
請求項１または２記載のズームレンズは、第５レンズ群より像面側に「１群以上の追加レンズ群を挿入する」ことができる（請求項３）。第５レンズ群よりも像面側に「少なくとも１つの追加レンズ群」を挿入することにより、他の位置に挿入するよりバランスよく収差の補正を行うことが出来る。
請求項１〜３の任意の１に記載のズームレンズは、挿入する追加レンズ群を「複数枚のレンズで構成する」ことができる（請求項４）。挿入する追加レンズ群を複数枚のレンズで構成することにより「追加レンズ群を挿入しても、収差を十分抑えつつ、焦点距離をワンポイントテレに長焦点化することが出来る。上の説明において、追加レンズ群が２群以上ある場合、そのうちの少なくとも１群が「複数枚のレンズ」で構成されるのである。
請求項１〜３の任意の１に記載のズームレンズは、挿入する追加レンズ群を「複数枚のレンズで構成する」ことができる（請求項４）。挿入する追加レンズ群を複数枚のレンズで構成することにより「追加レンズ群を挿入しても、収差を十分抑えつつ、焦点距離をワンポイントテレに長焦点化することが出来る。上の説明において、追加レンズ群が２群以上ある場合、そのうちの少なくとも１群が「複数枚のレンズ」で構成されるのである。
請求項１〜４の任意の１に記載のズームレンズは「挿入する追加レンズ群以外のレンズ群」のレンズ間隔を、少なくとも１箇所で変化させることができる（請求項５）。挿入する追加レンズ群以外のレンズ群のレンズ間隔を、少なくとも１箇所で変化させることで、追加レンズ群の挿入では補正しきれない収差、特に球面収差を補正することが出来る。
請求項１〜５の任意の１に記載のズームレンズは、第１レンズ群と第２レンズ群の間、および、第５レンズ群よりも像面側に、追加レンズ群を追加挿入する構成とすることができる（請求項６）。第１レンズ群と第２レンズ群の間と、第５レンズ群より像面側との２箇所に追加レンズ群を挿入することにより、追加レンズ群を挿入してなおかつ収差を十分抑えつつ、焦点距離をワンポイントテレに長焦点化することが出来る。
請求項１〜６の任意の１に記載のズームレンズは、広角端における全系の焦点距離：ｆｔ、望遠端における全系の焦点距離：ｆｗ、レンズ群の追加挿入後における全系の焦点距離：ｆｔ’が、条件：
（１） ｆｔ／ｆｗ≧５
（２） ｆｔ’／ｆｔ≧１．４
を満足することが好ましい（請求項７）。
（１） ｆｔ／ｆｗ≧５
（２） ｆｔ’／ｆｔ≧１．４
を満足することが好ましい（請求項７）。
条件（１）を満足するズームレンズは「広角端から望遠端の変倍比が５倍以上」のズームレンズであり、ワンポイントテレとしてさらなる長焦点距離化を図るものであるが、条件（２）を満足することにより、トータルで７倍以上の高変倍を実現できる。
この発明の撮像装置は、請求項１〜７のいずれか１に記載のズームレンズを有するものである（請求項８）。請求項１〜７の任意の１に記載のズームレンズは、第１レンズ群が固定であって、変倍の際に変位しない。従って、このズームレンズを搭載したカメラ等の撮像装置の外形が「変倍によって変形」しない。また、第１レンズ群中に「光路を折り曲げるための反射光学素子」を有するので、ズームレンズの光軸を撮像装置のケース内で、第１レンズ群の光軸に対して折り曲げることができ、撮像装置内のレンズ群配置のレイアウトが容易になり、撮像装置自体を小型化できる。
以上に説明したように、この発明によれば新規なズームレンズを実現できる。この発明のズームレンズは、後述する実施例に示すように、半画角：３８度以上で、３５ｍｍ銀塩カメラ換算の焦点距離で２８ｍｍに相当する広角化を実現しつつ、７倍以上の変倍比を実現出来る。従って、かかるズームレンズを搭載することにより小型で高性能の撮像装置を実現できる。
以下、発明の実施の形態を説明する。
図１は、ズームレンズの実施の１形態を示している。
この実施の形態は、具体的には後述する実施例１として実施されるものである。
ズームレンズは、光軸に沿って物体側（図の左方）から順に、正の屈折力を有し変倍時に固定された第１レンズ群Ｉと、負の屈折力を有する第２レンズ群ＩＩと、正の屈折力を有する第３レンズ群ＩＩＩと、正の屈折力を有する第４レンズ群ＩＶと、負の屈折力を有する第５レンズ群Ｖと、正の屈折力を有する第６レンズ群ＶＩを有し、広角端（図１の最上の図）から望遠端（図１の３段目の図）への変倍に際し、少なくとも、第２レンズ群ＩＩと第４レンズ群ＩＶと第５レンズ群Ｖを移動させて変倍を行い、第１レンズ群Ｉが、光路を折り曲げるための反射光学素子を有している。
図１は、ズームレンズの実施の１形態を示している。
この実施の形態は、具体的には後述する実施例１として実施されるものである。
ズームレンズは、光軸に沿って物体側（図の左方）から順に、正の屈折力を有し変倍時に固定された第１レンズ群Ｉと、負の屈折力を有する第２レンズ群ＩＩと、正の屈折力を有する第３レンズ群ＩＩＩと、正の屈折力を有する第４レンズ群ＩＶと、負の屈折力を有する第５レンズ群Ｖと、正の屈折力を有する第６レンズ群ＶＩを有し、広角端（図１の最上の図）から望遠端（図１の３段目の図）への変倍に際し、少なくとも、第２レンズ群ＩＩと第４レンズ群ＩＶと第５レンズ群Ｖを移動させて変倍を行い、第１レンズ群Ｉが、光路を折り曲げるための反射光学素子を有している。
この実施の形態では、第１レンズ群は３枚のレンズと１個のプリズムで構成され、物体側から、凸面を物体側に向けた負メニスカスレンズ、プリズム、両凸レンズ、両凸レンズの順に配置されている。負メニスカスレンズのすぐ像側に配置されたプリズムは「光路を折り曲げるための反射光学素子」であり、負メニスカスレンズの像側で光路を９０度折り曲げる。図１では、レンズ配列を光軸に沿って展開した図にしている。
図１の実施の形態においては、ワンポイントテレを実現するとき、負の屈折力を有するレンズ群ＶＩＩが、追加レンズ群として、ズームレンズの群間に追加挿入され、望遠端よりもさらに長焦点距離側（図１の最下図）へ変倍される。
また、ズームレンズを構成する第１レンズ群Ｉと第６レンズ群ＶＩとは固定的であり、追加レンズ群ＶＩＩの追加挿入の前後でズームレンズの全長は不変である。追加レンズ群ＶＩＩが挿入されるとき、第２レンズ群ＩＩ、第３レンズ群ＩＩＩ、第４レンズ群ＩＶおよび第５レンズ群Ｖが「ワンポイントテレに適した位置」に移動する（請求項２）。
また、追加レンズ群ＶＩＩは、第５レンズ群Ｖより像面側（第５レンズ群Ｖと第６レンズ群ＶＩの間）に挿入される（請求項３）。挿入される追加レンズ群ＶＩＩは、２枚のレンズの接合レンズである（請求項４）。また、第１レンズ群において、像側にある２枚の両凸レンズのうち、最も像側の両凸レンズが、その物体側の両凸レンズに向かって移動し、レンズ間隔を変化させている（請求項５）。
図６は、ズームレンズの実施の別形態を示している。
この実施の形態は、具体的には後述する実施例２として実施されるものである。
ズームレンズは、光軸に沿って物体側（図の左方）から順に、正の屈折力を有し変倍時に固定された第１レンズ群Ｉと、負の屈折力を有する第２レンズ群ＩＩと、正の屈折力を有する第３レンズ群ＩＩＩと、正の屈折力を有する第４レンズ群ＩＶと、負の屈折力を有する第５レンズ群Ｖと、正の屈折力を有する第６レンズ群ＶＩを有し、広角端（図６の最上の図）から望遠端（図６の３段目の図）への変倍に際し、少なくとも、第２レンズ群ＩＩと第４レンズ群ＩＶと第５レンズ群Ｖを移動させて変倍を行い、第１レンズ群Ｉが、光路を折り曲げるための反射光学素子を有している。
この実施の形態は、具体的には後述する実施例２として実施されるものである。
ズームレンズは、光軸に沿って物体側（図の左方）から順に、正の屈折力を有し変倍時に固定された第１レンズ群Ｉと、負の屈折力を有する第２レンズ群ＩＩと、正の屈折力を有する第３レンズ群ＩＩＩと、正の屈折力を有する第４レンズ群ＩＶと、負の屈折力を有する第５レンズ群Ｖと、正の屈折力を有する第６レンズ群ＶＩを有し、広角端（図６の最上の図）から望遠端（図６の３段目の図）への変倍に際し、少なくとも、第２レンズ群ＩＩと第４レンズ群ＩＶと第５レンズ群Ｖを移動させて変倍を行い、第１レンズ群Ｉが、光路を折り曲げるための反射光学素子を有している。
この実施の形態でも、第１レンズ群は３枚のレンズと１個のプリズムで構成され、物体側から、凸面を物体側に向けた負メニスカスレンズ、プリズム、両凸レンズ、両凸レンズの順に配置されている。負メニスカスレンズのすぐ像側に配置されたプリズムは「光路を折り曲げるための反射光学素子」であり、負メニスカスレンズの像側で光路を９０度折り曲げる。図６でも光軸に沿って展開した図にしている。
図６の実施の形態においては、ワンポイントテレを実現するとき、正の屈折力を有する追加レンズ群ＶＩＩと負の屈折力を有する追加レンズ群ＶＩＩＩが、ズームレンズの群間に追加挿入され、望遠端よりもさらに長焦点距離側（図６の最下図）へ変倍される。
また、ズームレンズを構成する第１レンズ群Ｉと第６レンズ群ＶＩとは固定的であり、追加レンズ群ＶＩＩ、ＶＩＩＩの追加挿入の前後でズームレンズの全長は不変である。
そして、追加レンズ群ＶＩＩ、ＶＩＩＩを、ズームレンズの群間に挿入した時に、第２レンズ群ＩＩ、第３レンズＩＩＩ、第４レンズ群ＩＶと第５レンズ群Ｖを移動させる（請求項２）。また、挿入される追加レンズ群ＶＩＩ、ＶＩＩＩのうち、追加レンズ群ＶＩＩＩは複数枚のレンズ（２枚のレンズの接合レンズと正メニスカスレンズの３枚）で構成され（請求項４）、レンズ群ＶＩＩは第１レンズ群Ｉと第２レンズ群ＩＩの間、追加レンズ群ＶＩＩＩは第５レンズ群Ｖよりも像面側（第５レンズ群Ｖと第６レンズ群ＶＩの間）に追加挿入される（請求項６）。
これら実施の形態を具体的に実施する後述の実施例１、２のズームレンズは、ともに条件（１）、（２）を満足する。
図１１は、この発明の「撮像装置（デジタルカメラ）」の実施の１形態を説明するための図である。
図１１（Ａ）は正面側と上部面とを示す図、図１１（Ｂ）は背面側を示す図である。撮像装置は、撮影レンズ１として、上に説明した請求項１〜７の任意の１に記載のズームレンズ（実施例１または２のもの）を「撮影用のズームレンズ」として有する。
図１１（Ａ）は正面側と上部面とを示す図、図１１（Ｂ）は背面側を示す図である。撮像装置は、撮影レンズ１として、上に説明した請求項１〜７の任意の１に記載のズームレンズ（実施例１または２のもの）を「撮影用のズームレンズ」として有する。
符号２はファインダ、符号３はフラッシュランプ、符号４はシャッタボタン、符号５はケース本体、符号６は電源スイッチ、符号７は液晶モニタ、符号８は操作スイッチ、符号９はカードスロット、符号１０はズーム操作部を示す。
図１２は、図１１の撮像装置のシステム構造を示す図である。
図１２に示すように、撮像装置は撮影レンズ１と受光素子１３を有し、撮影レンズ１によって形成される撮影対象物の像を受光素子１３によって読取るように構成され、受光素子１３からの出力は中央演算装置１１の制御を受ける信号処理装置１４によって処理されてデジタル情報に変換される。即ち、カメラ装置は「撮影画像をデジタル情報とする機能」を有している。また、通信カード等１６等により外部とのデータのやり取りができ、従って、この撮像装置は「携帯情報端末装置としての仕様」を備えている。
以下、ズームレンズの具体的な実施例を２例挙げる。
図１は、実施例１のズームレンズのレンズ構成と、広角端からある特定の中間焦点距離を経て望遠端およびワンポイントテレへのズーミングの際のズーム軌跡を示す図である。第１レンズ群Ｉに光路を折り曲げる反射光学素子としてプリズムを有している。
光軸に沿って物体側（図の左方）から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｉと、負の屈折力を有する第２レンズ群ＩＩと、正の屈折力を有する第３レンズ群ＩＩＩと、正の屈折力を有する第４レンズ群ＩＶ、負の屈折力を有する第５レンズ群Ｖ、正の屈折力を有する第６レンズ群ＶＩを有し、第２レンズ群ＩＩと第３レンズ群ＩＩＩとの間に「開口絞り」を有している。
広角端から望遠端への変倍に際し、第１レンズ群Ｉと第２レンズ群ＩＩの間隔が大きくなり、第２レンズ群ＩＩと第３レンズ群ＩＩＩの間隔が小さくなり、第３レンズ群ＩＩＩと第４レンズ群ＩＶの間隔が小さくなり、第４レンズ群ＩＶと第５レンズ群Ｖの間隔が大きくなり、第５レンズ群Ｖと第６レンズ群ＶＩの間隔が大きくなる。
望遠端からワンポイントテレに切り替わる時の構成は、第５レンズ群Ｖと第６レンズ群ＶＩの間に、負のパワーを持つ追加レンズ群ＶＩＩが挿入され、第１レンズ群Ｉの「プリズムよりも像面側の２枚の正レンズの間隔」を変化させている。
負のパワーを持つ追加レンズ群ＶＩＩを挿入することで、全系の焦点距離を伸ばすことが出来る。また、追加レンズ群ＶＩＩの構成を、正レンズと負レンズの接合レンズと正レンズから構成することで、諸収差を補正し、第１レンズ群Ｉの「プリズムより像面側の２枚の正レンズの間隔」を変化させることで「ワンポイントテレにおける球面収差」を補正している。
このような構成とすることにより、レンズ全長を変えることなく望遠端の焦点距離：３４．９９からワンポイントテレにおける焦点距離：５２．４７へ、焦点距離を約１．５倍伸ばすことができる。即ち、３５ｍｍ銀塩カメラ換算の焦点距離で２８ｍｍから２００ｍｍのズームレンズに加え、３００ｍｍ相当のワンポイントテレをレンズ全長を変えずに実現出来る。
以下、実施例１のズームレンズのデータを示す。
ｆはズームレンズ系全体の焦点距離、ＦＮＯはＦナンバー、ωは半画角（単位：度）をそれぞれ示す。
「レンズデータ」において、面番号は物体側からの面（レンズ面と絞りの面）の順番号、面間隔は隣接する面の間隔をそれぞれ示す。Ｎｄはｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ）における媒質の屈折率、νはアッベ数をそれぞれ示す。空気の屈折率：１．０００００は省略している。レンズ面に適宜に採用される非球面は、近軸曲率半径の逆数（近軸曲率）をＣ、光軸からの高さをＨとして、周知の次式で表される。
Ｘ＝ＣＨ２/｛１＋√（１−（１＋Ｋ）Ｃ２Ｈ２）｝
＋Ａ４・Ｈ４＋Ａ６・Ｈ６＋Ａ８・Ｈ８＋Ａ１０・Ｈ１０＋Ａ１２・Ｈ１２
＋Ａ１４・Ｈ１４＋Ａ１６・Ｈ１６＋Ａ１８・Ｈ１８・・
Ｘは光軸方向のデプス、Ｋは円錐定数、Ａ４、Ａ６等は高次の非球面係数である。以下の実施例２においても同様である。焦点距離、曲率半径、面間隔その他の長さの単位は一般に「ｍｍ」が使われるが、光学系は比例拡大又は比例縮小しても同等の光学性能が得られるので、これに限られるものではない。
ｆはズームレンズ系全体の焦点距離、ＦＮＯはＦナンバー、ωは半画角（単位：度）をそれぞれ示す。
「レンズデータ」において、面番号は物体側からの面（レンズ面と絞りの面）の順番号、面間隔は隣接する面の間隔をそれぞれ示す。Ｎｄはｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ）における媒質の屈折率、νはアッベ数をそれぞれ示す。空気の屈折率：１．０００００は省略している。レンズ面に適宜に採用される非球面は、近軸曲率半径の逆数（近軸曲率）をＣ、光軸からの高さをＨとして、周知の次式で表される。
Ｘ＝ＣＨ２/｛１＋√（１−（１＋Ｋ）Ｃ２Ｈ２）｝
＋Ａ４・Ｈ４＋Ａ６・Ｈ６＋Ａ８・Ｈ８＋Ａ１０・Ｈ１０＋Ａ１２・Ｈ１２
＋Ａ１４・Ｈ１４＋Ａ１６・Ｈ１６＋Ａ１８・Ｈ１８・・
Ｘは光軸方向のデプス、Ｋは円錐定数、Ａ４、Ａ６等は高次の非球面係数である。以下の実施例２においても同様である。焦点距離、曲率半径、面間隔その他の長さの単位は一般に「ｍｍ」が使われるが、光学系は比例拡大又は比例縮小しても同等の光学性能が得られるので、これに限られるものではない。
「実施例１」レンズデータ
f=5.20〜34.99、52.47、FNO=3.61〜6.23、6.65 、ω=38.9〜6.84、4.58
面番号 曲率半径 面間隔 Nd νd
1 50.96380 0.71667 1.92286 18.90
2 14.01786 3.60308
3 ∞ 7.99013 1.92286 18.90
4 ∞ 7.99013 1.92286 18.90
5 ∞ 0.20000
6 506.14706 1.84502 1.80400 46.57
7 -36.37371 可変（A）
8 23.74010 2.40823 1.65160 58.55
9 -50.99979 可変（B）
10 75.85056 0.80000 1.88300 40.76
11 9.56716 1.68916
12 -15.80507 0.80000 1.83400 37.16
13 12.73295 1.75205 1.92286 18.90
14 -153.37224 可変（C）
15 ∞(絞り) 0.30000
16 9.70050 1.72134 1.92286 18.90
17 12.10370 可変（D）
18 8.63476 2.93718 1.80400 46.57
19 -10.73892 0.80725 1.74950 35.33
20 4.25168 3.20195 1.62041 60.29
21 -107.44296 可変（E）
22 56.51777 3.00000 2.00069 25.46
23 5.92400 4.00000 1.80610 33.27
24 12.17259 可変（F）
25 0.00000 0.00000 (仮想面1)
26 0.00000 0.00000 (仮想面2)
27 0.00000 0.00000 (仮想面3)
28 0.00000 0.00000 (仮想面4)
29 0.00000 可変（G） (仮想面5)
30 19.17642 2.28090 1.48749 70.24
31 -16.15517 0.70000
32 ∞ 0.50000 1.51633 64.10
33 ∞ 0.90000
34 ∞ 0.50000 1.51633 64.10
35 ∞ 。
f=5.20〜34.99、52.47、FNO=3.61〜6.23、6.65 、ω=38.9〜6.84、4.58
面番号 曲率半径 面間隔 Nd νd
1 50.96380 0.71667 1.92286 18.90
2 14.01786 3.60308
3 ∞ 7.99013 1.92286 18.90
4 ∞ 7.99013 1.92286 18.90
5 ∞ 0.20000
6 506.14706 1.84502 1.80400 46.57
7 -36.37371 可変（A）
8 23.74010 2.40823 1.65160 58.55
9 -50.99979 可変（B）
10 75.85056 0.80000 1.88300 40.76
11 9.56716 1.68916
12 -15.80507 0.80000 1.83400 37.16
13 12.73295 1.75205 1.92286 18.90
14 -153.37224 可変（C）
15 ∞(絞り) 0.30000
16 9.70050 1.72134 1.92286 18.90
17 12.10370 可変（D）
18 8.63476 2.93718 1.80400 46.57
19 -10.73892 0.80725 1.74950 35.33
20 4.25168 3.20195 1.62041 60.29
21 -107.44296 可変（E）
22 56.51777 3.00000 2.00069 25.46
23 5.92400 4.00000 1.80610 33.27
24 12.17259 可変（F）
25 0.00000 0.00000 (仮想面1)
26 0.00000 0.00000 (仮想面2)
27 0.00000 0.00000 (仮想面3)
28 0.00000 0.00000 (仮想面4)
29 0.00000 可変（G） (仮想面5)
30 19.17642 2.28090 1.48749 70.24
31 -16.15517 0.70000
32 ∞ 0.50000 1.51633 64.10
33 ∞ 0.90000
34 ∞ 0.50000 1.51633 64.10
35 ∞ 。
上記レンズデータは、広角端から望遠端においては「第２５面から第２９面を仮想面」として記載している。追加レンズ群を付加したワンポイントテレにおけるレンズデータを下記に示す。
ワンポイントテレにおける第２５面から第２９面までのデータ
面番号 曲率半径 面間隔 Nd νd
25 22.27963 2.46605 1.64769 33.79
26 -2.94702 0.80000 1.83400 37.34
27 10.51320 1.46069
28 307.91786 1.35674 1.48749 70.24
29 -51.60947 可変（G） 。
面番号 曲率半径 面間隔 Nd νd
25 22.27963 2.46605 1.64769 33.79
26 -2.94702 0.80000 1.83400 37.34
27 10.51320 1.46069
28 307.91786 1.35674 1.48749 70.24
29 -51.60947 可変（G） 。
「非球面データ」
第16レンズ面、第21レンズ面、第22レンズ面、第24レンズ面、第30レンズ面、及び第31レンズ面は非球面であり、また、ワンポイントテレでは、第25レンズ面、第27レンズ面、第29レンズ面が非球面である。それぞれの非球面係数を以下に示す。
第16レンズ面、第21レンズ面、第22レンズ面、第24レンズ面、第30レンズ面、及び第31レンズ面は非球面であり、また、ワンポイントテレでは、第25レンズ面、第27レンズ面、第29レンズ面が非球面である。それぞれの非球面係数を以下に示す。
［第16面］
K=0，A4=-8.36122E-05，A6=1.58267E-07，A8=-2.33367E-08，A10=2.47652E-11
［第21面］
K=0，A4=4.84104E-04，A6=9.18463E-06，A8=-2.84614E-07，A10=6.46683E-09
［第22面］
K=0，A4=-8.40423E-06，A6=8.52755E-06，A8=-3.70415E-07，A10=1.96701E-08
［第24面］
K=0，A4=2.81483E-05，A6=3.61810E-05，A8=-1.94613E-06，A10=6.23743E-08
［第30面］
K=0，A4=-1.07520E-03，A6=1.31137E-04，A8=-3.34410E-06，A10=4.16836E-08
［第31面］
K=0，A4=-1.63368E-03，A6=1.72076E-04，A8=-3.91480E-06，A10=3.06298E-08
［ワンポイントテレのとき］
［第25面］
K=0，A4=0.9419E-03，A6=0.3391E-03，A8=-0.7302E-04，A10=0.7678E-05
［第27面］
K=0，A4=0.2525E-02，A6=-0.9862E-05
［第29面］
K=0，A4=-0.4162E-02，A6=0.1368E-03，A8=-0.8578E-05 。
K=0，A4=-8.36122E-05，A6=1.58267E-07，A8=-2.33367E-08，A10=2.47652E-11
［第21面］
K=0，A4=4.84104E-04，A6=9.18463E-06，A8=-2.84614E-07，A10=6.46683E-09
［第22面］
K=0，A4=-8.40423E-06，A6=8.52755E-06，A8=-3.70415E-07，A10=1.96701E-08
［第24面］
K=0，A4=2.81483E-05，A6=3.61810E-05，A8=-1.94613E-06，A10=6.23743E-08
［第30面］
K=0，A4=-1.07520E-03，A6=1.31137E-04，A8=-3.34410E-06，A10=4.16836E-08
［第31面］
K=0，A4=-1.63368E-03，A6=1.72076E-04，A8=-3.91480E-06，A10=3.06298E-08
［ワンポイントテレのとき］
［第25面］
K=0，A4=0.9419E-03，A6=0.3391E-03，A8=-0.7302E-04，A10=0.7678E-05
［第27面］
K=0，A4=0.2525E-02，A6=-0.9862E-05
［第29面］
K=0，A4=-0.4162E-02，A6=0.1368E-03，A8=-0.8578E-05 。
「可変量」
広角端 中間焦点距離 望遠端 ワンポイントテレ
A 0.95238 0.95238 0.95238 0.10000
B 0.70000 6.44851 10.84886 12.40133
C 13.01640 6.45435 0.73022 0.40000
D 9.61168 4.84544 0.40150 0.40000
E 3.03498 3.78691 7.09764 6.89070
F 1.53995 6.36781 8.82480 2.13877
G 0.00000 0.00000 0.00000 0.44109 。
広角端 中間焦点距離 望遠端 ワンポイントテレ
A 0.95238 0.95238 0.95238 0.10000
B 0.70000 6.44851 10.84886 12.40133
C 13.01640 6.45435 0.73022 0.40000
D 9.61168 4.84544 0.40150 0.40000
E 3.03498 3.78691 7.09764 6.89070
F 1.53995 6.36781 8.82480 2.13877
G 0.00000 0.00000 0.00000 0.44109 。
図２，３，４、５はそれぞれ、実施例１のズームレンズの広角端（図２）、ある特定の中間焦点距離（図３）、望遠端（図４）、及びワンポイントテレ（図５）における諸収差図（球面収差（左端）、非点収差（左から２番目）、歪曲収差（左から３番目）、コマ収差（右端））を表す。非点収差図中の実線はサジタル像面、破線はメリディオナル像面を示す。コマ収差図は各像高でのコマ収差を表す。尚、収差図中で「ｄ」はｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ）における収差を表す。球面収差図における横軸のレンジは±０．１、非点収差図における横軸のレンジは±０．１、歪曲収差図における横軸のレンジは±３．０」である。
図６は、実施例２のズームレンズのレンズ構成を示す断面図と、広角端からある特定の中間焦点距離を経て望遠端およびワンポイントテレへのズーミングの際のズーム軌跡を示す図である。
実施例２のズームレンズは、光軸に沿って物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｉと、負の屈折力を有する第２レンズ群ＩＩと、正の屈折力を有する第３レンズ群ＩＩＩと、正の屈折力を有する第４レンズ群ＩＶ、負の屈折力を有する第５レンズ群Ｖ、正の屈折力を有する第６レンズ群ＶＩを有し、第２レンズ群ＩＩと第３レンズ群ＩＩＩとの間に「開口絞り」を有する。
実施例２のズームレンズは、光軸に沿って物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｉと、負の屈折力を有する第２レンズ群ＩＩと、正の屈折力を有する第３レンズ群ＩＩＩと、正の屈折力を有する第４レンズ群ＩＶ、負の屈折力を有する第５レンズ群Ｖ、正の屈折力を有する第６レンズ群ＶＩを有し、第２レンズ群ＩＩと第３レンズ群ＩＩＩとの間に「開口絞り」を有する。
広角端から望遠端への変倍に際し、第１レンズ群Ｉと第２レンズ群の間隔ＩＩが大きくなり、第２レンズ群ＩＩと第３レンズ群ＩＩＩの間隔が小さくなり、第３レンズ群ＩＩＩと第４レンズ群ＩＶの間隔が小さくなり、第４レンズ群ＩＶと第５レンズ群Ｖの間隔が大きくなり、第５レンズ群Ｖと第６レンズ群ＶＩの間隔が大きくなる。
望遠端からワンポイントテレに切り替わる時の構成は、第１レンズ群Ｉと第２レンズ群ＩＩの間に、追加レンズ群ＶＩＩが挿入され、第５レンズ群と第６レンズ群の間に、追加レンズ群ＶＩＩＩが挿入される。なお、実施例２における追加レンズ群ＶＩＩは、実施例１における追加レンズ群ＶＩＩとは別のレンズ群である。
追加レンズ群ＶＩＩを挿入することにより、主にワンポイントテレにおける球面収差を補正し、追加レンズ群ＶＩＩＩを挿入することにより、全系の焦点距離を伸ばすことが出来る。
追加レンズ群ＶＩＩは正レンズ１枚からなり、追加レンズ群ＶＩＩＩの構成は、正レンズと負レンズの接合レンズ及び正レンズで構成して諸収差を補正している。
追加レンズ群ＶＩＩは正レンズ１枚からなり、追加レンズ群ＶＩＩＩの構成は、正レンズと負レンズの接合レンズ及び正レンズで構成して諸収差を補正している。
このような構成にすることで、レンズ全長を変えることなく望遠端の焦点距離：３４．９９からワンポイントテレにおける焦点距離：５２．４８へ、焦点距離を略１．５倍伸ばすことができる。即ち、３５ｍｍ銀塩カメラ換算の焦点距離で２８ｍｍから２００ｍｍのズームレンズに加え、３００ｍｍ相当のワンポイントテレを「レンズ全長を変えず」に実現出来る。
以下、実施例２のズームレンズのデータを実施例１に倣ってあげる。
「実施例２」レンズデータ
f=5.20〜34.99、52.48、FNO=3.59〜6.14、6.77 、ω=38.9〜6.84、4.58
面番号 曲率半径 面間隔 Nd νd
1 39.70354 0.70000 1.92286 18.90
2 13.33893 3.88665
3 ∞ 7.99774 1.92286 18.90
4 ∞ 7.99774 1.92286 18.90
5 ∞ 0.20000
6 606.38385 1.76133 1.80400 46.57
7 -39.06112 0.50000
8 25.25881 2.47368 1.65160 58.55
9G -42.67960 可変（A）
10 0.00000 0.00000 (仮想面1)
11 0.00000 0.00000 (仮想面2)
12 107.38740 0.80000 1.88300 40.76
13 9.88545 1.64791
14 -17.22580 0.80000 1.83400 37.16
15 12.59665 1.74235 1.92286 18.90
16 -342.48143 可変（B）
17 ∞(絞り) 0.30000
18 9.56174 1.64732 1.92286 18.90
19 11.82136 可変（C）
20 8.75392 3.12455 1.80400 46.57
21 -10.83226 0.80000 1.74950 35.33
22 4.28368 3.41849 1.62041 60.29
23 -1051.30851 可変（D）
24 29.72776 2.99218 2.00069 25.46
25 5.42498 3.93887 1.80610 33.27
26 10.35636 可変（E）
27 0.00000 0.00000 (仮想面3)
28 0.00000 0.00000 (仮想面4)
29 0.00000 0.00000 (仮想面5)
30 0.00000 0.00000 (仮想面6)
31 0.00000 可変（F） (仮想面7)
32 14.33925 2.51470 1.48749 70.24
33 -24.82877 0.70000
34 ∞ 0.50000 1.51633 64.10
35 ∞ 0.90000
36 ∞ 0.50000 1.51633 64.10
37 ∞ 。
f=5.20〜34.99、52.48、FNO=3.59〜6.14、6.77 、ω=38.9〜6.84、4.58
面番号 曲率半径 面間隔 Nd νd
1 39.70354 0.70000 1.92286 18.90
2 13.33893 3.88665
3 ∞ 7.99774 1.92286 18.90
4 ∞ 7.99774 1.92286 18.90
5 ∞ 0.20000
6 606.38385 1.76133 1.80400 46.57
7 -39.06112 0.50000
8 25.25881 2.47368 1.65160 58.55
9G -42.67960 可変（A）
10 0.00000 0.00000 (仮想面1)
11 0.00000 0.00000 (仮想面2)
12 107.38740 0.80000 1.88300 40.76
13 9.88545 1.64791
14 -17.22580 0.80000 1.83400 37.16
15 12.59665 1.74235 1.92286 18.90
16 -342.48143 可変（B）
17 ∞(絞り) 0.30000
18 9.56174 1.64732 1.92286 18.90
19 11.82136 可変（C）
20 8.75392 3.12455 1.80400 46.57
21 -10.83226 0.80000 1.74950 35.33
22 4.28368 3.41849 1.62041 60.29
23 -1051.30851 可変（D）
24 29.72776 2.99218 2.00069 25.46
25 5.42498 3.93887 1.80610 33.27
26 10.35636 可変（E）
27 0.00000 0.00000 (仮想面3)
28 0.00000 0.00000 (仮想面4)
29 0.00000 0.00000 (仮想面5)
30 0.00000 0.00000 (仮想面6)
31 0.00000 可変（F） (仮想面7)
32 14.33925 2.51470 1.48749 70.24
33 -24.82877 0.70000
34 ∞ 0.50000 1.51633 64.10
35 ∞ 0.90000
36 ∞ 0.50000 1.51633 64.10
37 ∞ 。
広角端から望遠端においては、第１０面から第１１面、及び第２７面から第３１面を仮想面として記載しており、レンズ群を付加したワンポイントテレにおけるレンズデータを下記に示す。 。
「ワンポイントテレにおける第１０面から第１１面、及び、第２７面から第３１面までのデータ」
面番号 曲率半径 面間隔 Nd νd
10 74.33847 1.23622 1.62041 60.34
11 -71.23625 0.31213
27 -19.20091 2.84668 1.64769 33.79
28 -3.03030 1.62448 1.83400 37.34
29 48.53757 2.35248
30 -19.08416 1.90432 1.48749 70.24
31 -9.82515 可変（F） 。
面番号 曲率半径 面間隔 Nd νd
10 74.33847 1.23622 1.62041 60.34
11 -71.23625 0.31213
27 -19.20091 2.84668 1.64769 33.79
28 -3.03030 1.62448 1.83400 37.34
29 48.53757 2.35248
30 -19.08416 1.90432 1.48749 70.24
31 -9.82515 可変（F） 。
「非球面データ」
第2レンズ面、第18レンズ面、第23レンズ面、第24レンズ面、第26レンズ面、第32レンズ面及び第33レンズ面は非球面であり、また、ワンポイントテレにおいては、第10レンズ面、第27レンズ面、第29レンズ面、第31レンズ面が非球面である。それぞれの非球面係数を以下に示す。
第2レンズ面、第18レンズ面、第23レンズ面、第24レンズ面、第26レンズ面、第32レンズ面及び第33レンズ面は非球面であり、また、ワンポイントテレにおいては、第10レンズ面、第27レンズ面、第29レンズ面、第31レンズ面が非球面である。それぞれの非球面係数を以下に示す。
［第2面］
K=0.000000 ，A4=1.802100E-06，A6=5.619600E-09，A8=-1.046170E-09，
A10=7.795100E-12
［第18面］
K=0.000000 ，A4=-8.290460E-05，A6=-1.568280E-07，A8=-2.246660E-08，
A10=2.517810E-10
［第23面］
K=0.000000 ，A4=4.840320E-04， A6=9.223690E-06， A8=-5.034800E-07，
A10=2.280490E-08
［第24面］
K=0.000000 ，A4=-9.125640E-06， A6=5.566030E-06， A8=-5.556670E-07，
A10=3.654440E-08
［第26面］
K=0.000000 ，A4=-5.951380E-05， A6=3.752880E-05， A8=-3.533000E-06，
A10=1.427680E-07
［第32面］
K=0.000000 ，A4=-9.378340E-04， A6=1.201760E-04， A8=-3.262330E-06，
A10=3.786300E-08
［第33面］
K=0.000000，A4=-1.956620E-03， A6=1.758730E-04， A8=-4.120130E-06，
A10=2.788000E-08
「ワンポイントテレのとき」
［第10面］
K=0.000000，A4=-0.2490E-04，A6=-0.3684E-06，A8=0.1881E-07，A10=-0.5872E-09
［第27面］
K=0.000000，A4=0.1380E-02，A6=0.2488E-03，A8=-0.4775E-04，A10=0.4265E-05
［第29面］
K=0.000000，A4=0.2608E-02，A6=-0.5384E-04
［第31面］
K=0.000000，A4=-0.2593E-02，A6=0.9760E-04，A8=-0.3286E-05 。
K=0.000000 ，A4=1.802100E-06，A6=5.619600E-09，A8=-1.046170E-09，
A10=7.795100E-12
［第18面］
K=0.000000 ，A4=-8.290460E-05，A6=-1.568280E-07，A8=-2.246660E-08，
A10=2.517810E-10
［第23面］
K=0.000000 ，A4=4.840320E-04， A6=9.223690E-06， A8=-5.034800E-07，
A10=2.280490E-08
［第24面］
K=0.000000 ，A4=-9.125640E-06， A6=5.566030E-06， A8=-5.556670E-07，
A10=3.654440E-08
［第26面］
K=0.000000 ，A4=-5.951380E-05， A6=3.752880E-05， A8=-3.533000E-06，
A10=1.427680E-07
［第32面］
K=0.000000 ，A4=-9.378340E-04， A6=1.201760E-04， A8=-3.262330E-06，
A10=3.786300E-08
［第33面］
K=0.000000，A4=-1.956620E-03， A6=1.758730E-04， A8=-4.120130E-06，
A10=2.788000E-08
「ワンポイントテレのとき」
［第10面］
K=0.000000，A4=-0.2490E-04，A6=-0.3684E-06，A8=0.1881E-07，A10=-0.5872E-09
［第27面］
K=0.000000，A4=0.1380E-02，A6=0.2488E-03，A8=-0.4775E-04，A10=0.4265E-05
［第29面］
K=0.000000，A4=0.2608E-02，A6=-0.5384E-04
［第31面］
K=0.000000，A4=-0.2593E-02，A6=0.9760E-04，A8=-0.3286E-05 。
「可変量」
広角端 中間焦点距離 望遠端 ワンポイントテレ
A 0.70000 6.72886 11.10512 9.06543
B 13.12673 6.61349 0.95881 0.40000
C 10.08675 5.12099 0.40000 0.40000
D 2.82133 3.90185 7.94032 3.20965
E 0.00000 0.00000 0.00000 4.33402
F 1.25060 5.62022 7.58115 0.30000 。
広角端 中間焦点距離 望遠端 ワンポイントテレ
A 0.70000 6.72886 11.10512 9.06543
B 13.12673 6.61349 0.95881 0.40000
C 10.08675 5.12099 0.40000 0.40000
D 2.82133 3.90185 7.94032 3.20965
E 0.00000 0.00000 0.00000 4.33402
F 1.25060 5.62022 7.58115 0.30000 。
図７、８、９、１０はそれぞれ、実施例２のズームレンズにおける広角端、ある特定の中間焦点距離、望遠端、及びワンポイントテレにおける諸収差図を、図２〜５に倣って表す。非点収差図中の実線はサジタル像面、破線はメリディオナル像面を示す。コマ収差図は各像高でのコマ収差を表す。収差図中で「ｄ」はｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ）における収差を表す。
上記実施例１、２においては、第６レンズ群ＶＩと像面との間に「像面に配設されたＣＣＤ等の固体撮像素子の、限界解像以上の空間周波数をカットするためのローパスフィルタと、撮像素子を保護するカバーガラス」とを有する。
Ｉ 第１レンズ群
ＩＩ 第２レンズ群
ＩＩＩ 第３レンズ群
ＩＶ 第４レンズ群
Ｖ 第５レンズ群
ＶＩ 第６レンズ群
ＶＩＩ 追加レンズ群
ＶＩＩＩ 追加レンズ群
ＩＩ 第２レンズ群
ＩＩＩ 第３レンズ群
ＩＶ 第４レンズ群
Ｖ 第５レンズ群
ＶＩ 第６レンズ群
ＶＩＩ 追加レンズ群
ＶＩＩＩ 追加レンズ群
Claims (8)
- 光軸に沿って物体側から順に、正の屈折力を有し変倍時に固定された第１レンズ群と、負の屈折力を有する第２レンズ群と、正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、負の屈折力を有する第５レンズ群と、正の屈折力を有する第６レンズ群を有し、広角端から望遠端への変倍に際し、少なくとも、第２レンズ群と第４レンズ群と第５レンズ群を移動させて変倍を行い、第１レンズ群が、光路を折り曲げるための反射光学素子を有するズームレンズにおいて、
少なくとも、負の屈折力を有するレンズ群を１群、追加レンズ群として、上記ズームレンズの群間に追加挿入することにより上記望遠端よりもさらに長焦点距離側へ変倍することを特徴とするズームレンズ。 - 請求項１記載のズームレンズにおいて、
追加レンズ群をズームレンズの群間に追加挿入した時に、少なくとも、第２レンズ群と第４レンズ群と第５レンズ群を移動させることにより、レンズ群の挿入前後でレンズ全長を一定とすることを特徴とするズームレンズ。 - 請求項１または２記載のズームレンズにおいて、
第５レンズ群より像面側に、追加レンズ群を追加挿入することを特徴とするズームレンズ。 - 請求項１〜３の任意の１に記載のズームレンズにおいて、
追加レンズ群を、複数枚のレンズで構成することを特徴とするズームレンズ。 - 請求項１〜４の任意の１に記載のズームレンズにおいて、
追加レンズ群以外のレンズ群のレンズ間隔を、少なくとも１箇所で変化させることを特徴とするズームレンズ。 - 請求項１〜５の任意の１に記載のズームレンズにおいて、
第１レンズ群と第２レンズ群の間と、第５レンズ群よりも像面側に、追加レンズ群を追加挿入することを特徴とするズームレンズ。 - 請求項１〜６の任意の１に記載のズームレンズにおいて、
広角端における全系の焦点距離：ｆｔ、望遠端における全系の焦点距離：ｆｗ、レンズ群の追加挿入後における全系の焦点距離：ｆｔ’が、条件：
（１） ｆｔ／ｆｗ≧５
（２） ｆｔ’／ｆｔ≧１．４
を満足することを特徴とするズームレンズ。 - 請求項１〜７の任意の１に記載のズームレンズを有する撮像装置。
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