JP5067937B2 - ズームレンズ及びそれを備えた撮像装置 - Google Patents
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Description
このような、デジタルカメラは、持ち運びが便利なように厚み方向のサイズが薄型であるタイプのデジタルカメラが好まれるようになっている。
高変倍比を得やすいズームレンズのタイプとして、物体側から順に正屈折力の第1レンズ群、負屈折力の第2レンズ群、正屈折力の後群からなり、後群中の最も物体側のレンズ群が正屈折力の第3レンズ群である3群以上の構成のズームレンズが知られている。
例えば、約4.5倍の変倍比をもつズームレンズとして以下の特許文献1、2、3のものが知られている。また、更に変倍比が大きく10倍程度のものとして、以下の特許文献4、5のものが知られている。
特開2006−171055号公報、特開2006−133631号公報に開示された例では、変倍比は十分大きい。しかしながら、望遠側で光学系全体の全長が長くなり、レンズを駆動させるための鏡枠が大きくなりやすい。
沈胴時の厚みを小さくするには、望遠端付近での全長の増大を抑え、鏡枠を小さくしやすくする必要がある。
正屈折力をもつ第1レンズ群と、
負屈折力をもつ第2レンズ群と、
二つのレンズ群からなり正屈折力をもつ後群、とからなり、
後群は、正屈折力をもつ第3レンズ群と、第3レンズ群の像側に配置された正屈折力をもつ第4レンズ群と、からなり、
第2レンズ群よりも像側且つ第3レンズ群の最も像側のレンズ面よりも物体側に明るさ絞りを備え、
最も遠距離の被写体に合焦した状態における広角端から望遠端への変倍にて、
第1レンズ群と第2レンズ群との間隔が広角端よりも望遠端にて広がり、第2レンズ群と第3レンズ群との間隔が広角端よりも望遠端にて狭まり、
第1レンズ群は広角端から望遠端への変倍の際に移動し、広角端よりも望遠端にて物体側に位置し、
第2レンズ群は広角端から望遠端への変倍の際に移動し、最後に像側に移動し、
明るさ絞りは広角端から望遠端への変倍の際にまず物体側に移動し、広角端から望遠端への変倍途中にて最も物体側に位置する状態を経由し、その状態で移動方向を反転し、広角端よりも望遠端で物体側に位置し、
第3レンズ群は広角端から望遠端への変倍の際にまず物体側に移動し、広角端から望遠端への変倍途中にて最も物体側に位置する状態を経由し、その状態で移動方向を反転し、広角端よりも望遠端で物体側に位置し、
第4レンズ群は広角端から望遠端への変倍の際に第3レンズ群との間隔を変化させながら移動し、広角端に対して望遠端で像側に位置し、
第3レンズ群が最も物体側に位置するときの状態を中間ズーム状態と定義したとき、
第1レンズ群は広角端よりも中間ズーム状態で物体側に位置し、
明るさ絞りは広角端よりも中間ズーム状態で物体側に位置する。
1.3<f3/|f2|<3.0 ・・・(1)
ただし、
f3は第3レンズ群の焦点距離、
f2は第2レンズ群の焦点距離、
である。
そして、第3レンズ群が広角端よりも望遠端にて物体側に位置することで第3レンズ群にも変倍機能を持たせ、高変倍比化に有利となる。
このとき、明るさ絞りと第3レンズ群が望遠端付近で像側に移動するようにする。これにより、第2レンズ群が像側へ移動するスペースを確保し、全長の増大を抑えつつ高変倍比化に有利となる。
そして、第2レンズ群の像側への移動による変倍負担の確保を良好とするために、第3レンズ群よりも屈折力の絶対値を大きくする。
1.3<f3/|f2|<3.0 ・・・(1)
ただし、
f3は第3レンズ群の焦点距離、
f2は第2レンズ群の焦点距離、
である。
条件式(1)の下限を下回らないようにすることで第2レンズ群の屈折力を確保し、第2レンズ群の像側への移動による望遠端付近での変倍比の確保に有利となる。もしくは、第3レンズ群の屈折力抑え、第3レンズ群での球面収差等の低減に有利となる。
条件式(1)の上限を上回らないようにすることで第3レンズ群の屈折力を確保し、第2レンズ群の変倍負担が過度になることを抑え、第2レンズ群で発生する収差変動の低減に有利となる。
なお、第1のズームレンズは、上述の構成に加えて、第1レンズ群は2枚以下のレンズからなり、第3レンズ群は2枚以下のレンズからなり、第1レンズ群、第2レンズ群、第3レンズ群のそれぞれのレンズ群は少なくとも1つ以上の非球面を有する。
また、第2のズームレンズは、上述の構成に加えて、第4レンズ群は非球面を有する1枚の正レンズからなり、正レンズは物体側の面の近軸曲率の絶対値よりも大きい近軸曲率の絶対値をもつ像側面を持つ。
また、第3のズームレンズは、上述の構成に加えて、後述の条件式(6)を満足する。
また、上述の発明において、以下の少なくともいずれかの構成を満足させることがより好ましい。
8.0<ft/fw<25.0 ・・・(2)
ただし、
ftは望遠端におけるズームレンズ全系の焦点距離、
fwは広角端におけるズームレンズ全系の焦点距離、
である。
条件式(2)の下限を下回らないようにして変倍比を確保することで本発明の小型高変倍比化のメリットを発揮できる。
条件式(2)の上限を上回らないようにすることで各レンズ群の屈折力が大きくなりすぎることを抑え、収差補正のために各レンズ群の厚さが大きくなることを抑え、沈胴時の小型化に有利となる。
0.55<(T1m−T1w)/(T1t−T1w)<1.3 ・・・(3)
ただし、
T1wは広角端における第1レンズ群の最も物体側のレンズ面から像面までの光軸上の実距離、
T1mは中間ズーム状態における第1レンズ群の最も物体側のレンズ面から像面までの光軸上の実距離、
T1tは望遠端における第1レンズ群の最も物体側のレンズ面から像面までの光軸上の実距離、
である。
条件式(3)の下限を下回らないようにすることで、中間ズーム状態付近で第1レンズ群が物体側よりになることを抑え、第3レンズ群の移動量の低減に有利となる。
条件式(3)の上限を上回らないようにすることで、望遠端にて第1レンズ群が像側よりになることを抑え、変倍比の確保と変倍時のズームレンズの最大全長の短縮化に有利となる。
1.0<(T3m−T3w)/(T3t−T3w)<1.5 ・・・(4)
ただし、
T3wは広角端における第3レンズ群の最も物体側のレンズ面から像面までの光軸上の距離、
T3mは中間ズーム状態における第3レンズ群の最も物体側のレンズ面から像面までの光軸上の距離、
T3tは望遠端における第3レンズ群の最も物体側のレンズ面から像面までの光軸上の距離、
である。
条件式(4)の下限を下回らないようにすることで、第2レンズ群の望遠側での増倍作用の確保に有利となる。
条件式(4)の上限を上回らないようにすることで、望遠端にて第3レンズ群が像側よりになることを抑え、第2レンズ群の変倍負担を抑え、収差変動を抑えやすくなる。
0.3<fm/ft<0.9 ・・・(5)
ただし、
fmは中間ズーム状態におけるズームレンズ全系の焦点距離、
ftは望遠端におけるズームレンズ全系の焦点距離、
である。
条件式(5)の下限を下回らないようにすることで、広角端から望遠端へのズーム全域に渡って第2レンズ群の変倍負担が大きくなりすぎることを避けられ、収差変動の抑制に有利となる。
条件式(5)の上限を上回らないようにすることでズーム全域に渡って第3レンズ群の変倍負担が大きくなりすぎることを避けられ、収差変動の抑制に有利となる。
第3レンズ群は2枚以下のレンズからなり、
第1レンズ群、第2レンズ群、第3レンズ群のそれぞれのレンズ群は少なくとも1つ以上の非球面を有することが好ましい。
一方、収差補正が行いにくくなるため、第1レンズ群、第2レンズ群、第3レンズ群が非球面を持つことで、収差補正を行いやすくなる。
第4レンズ群は広角端から望遠端への変倍の際に第3レンズ群との間隔を変化させながら移動し、広角端に対して望遠端で像側に位置することが好ましい。
これにより、第4レンズ群にも増倍の機能を持たせられる。この結果、全長の増大を抑えながら変倍比の確保を行うことに有利となる。
これにより、広角側での第3レンズ群との間隔変化が大きくなることを抑えられ、収差の変動を抑えやすくなる。そして、望遠側では第4レンズ群が像側に移動することで増倍作用を行うので、第2レンズ群の変倍負担を軽減でき、収差の変動を抑えやすくなる。
更には、第4レンズ群は像側に凸面を持つ正メニスカスレンズからなるように構成することが好ましい、これにより、変倍における撮像素子への入射角の変動を抑えやすくなり、周辺減光を抑えやすくなる。
0.6<T1t/ft<0.9 ・・・(6)
ただし、
T1tは望遠端における第1レンズ群の最も物体側のレンズ面から像面までの光軸上の実距離、
ftは望遠端におけるズームレンズ全系の焦点距離、
である。
条件式(6)の下限を下回らないようにすることで第2レンズ群の屈折力を抑えやすくなり、収差の低減に有利となる。
条件式(6)の上限を上回らないようにして望遠端でのズームレンズ全長(実距離)を抑えることで沈胴時の小型化に有利となる。
ズームレンズと、その像側に配置され且つズームレンズにより形成される像を電気信号に変換する撮像素子を有し、
ズームレンズが前述の少なくとも何れかのズームレンズとするものである。
それにより、小型でありながら高変倍比のズームレンズを持つ撮像装置を提供できる。
ズームレンズの収差を許容することで高性能化、一層の小型化等に有利となる。
上述の各条件式は、ズームレンズがフォーカシング機能を持つ場合は、もっとも遠距離に合焦した状態での構成とする。
下限値を1.5、更には1.6とすることが好ましい。
上限値を2.5、更には2.0とすることが好ましい。
条件式(2)について
下限値を8.5、更には9.0とすることが好ましい。
上限地を15.0、更には10.0とすることが好ましい。
条件式(3)について
下限値を0.7、更には0.85とすることが好ましい。
上限値を1.25、更には1.2とすることが好ましい。
条件式(4)について
下限値を1.05、更には1.1とすることが好ましい。
上限値を1.4、更には1.35とすることが好ましい。
条件式(5)について
下限値を0.4、更には0.45とすることが好ましい。
上限値を0.7、更には0.6とすることが好ましい。
条件式(6)について
下限値を0.7、更には0.8とすることが好ましい。
上限値を0.87とすることが好ましい。
いずれの実施の形態も、高変倍比をもち、径方向も小型で、光学性能も良好なズームレンズとなっている。
第1レンズ群G1は広角端から望遠端への変倍の際に移動し、広角端よりも望遠端にて物体側に位置する。
第2レンズ群G2は広角端から望遠端への変倍の際に移動し、最後に像側に移動する。
明るさ絞りSは広角端から望遠端への変倍の際にまず物体側に移動し、広角端から望遠端への変倍途中にて最も物体側に位置する状態を経由し、その状態で移動方向を反転し、広角端よりも望遠端で物体側に位置する。
第3レンズ群G3は広角端から望遠端への変倍の際にまず物体側に移動し、広角端から望遠端への変倍途中にて最も物体側に位置する状態を経由し、その状態で移動方向を反転し、広角端よりも望遠端で物体側に位置する。
また、第3レンズ群G3が最も物体側に位置するときの状態を中間ズーム状態と定義したとき、第1レンズ群G1は広角端よりも中間ズーム状態で物体側に位置し、明るさ絞りSは広角端よりも中間ズーム状態で物体側に位置する。
また、第4レンズ群G4は広角端から望遠端への変倍の際に第3レンズ群G3との間隔を変化させながら移動し、広角端に対して望遠端で像側に位置する。
第1レンズ群G1は広角端から望遠端への変倍の際に移動し、広角端よりも望遠端にて物体側に位置する。
第2レンズ群G2は広角端から望遠端への変倍の際に移動し、最後に像側に移動する。
明るさ絞りSは広角端から望遠端への変倍の際にまず物体側に移動し、広角端から望遠端への変倍途中にて最も物体側に位置する状態を経由し、その状態で移動方向を反転し、広角端よりも望遠端で物体側に位置する。
第3レンズ群G3は広角端から望遠端への変倍の際にまず物体側に移動し、広角端から望遠端への変倍途中にて最も物体側に位置する状態を経由し、その状態で移動方向を反転し、広角端よりも望遠端で物体側に位置する。
また、第3レンズ群G3が最も物体側に位置するときの状態を中間ズーム状態と定義したとき、第1レンズ群G1は広角端よりも中間ズーム状態で物体側に位置し、明るさ絞りSは広角端よりも中間ズーム状態で物体側に位置する。
また、第4レンズ群G4は広角端から望遠端への変倍の際に第3レンズ群G3との間隔を変化させながら移動し、広角端に対して望遠端で像側に位置する。
第1レンズ群G1は広角端から望遠端への変倍の際に移動し、広角端よりも望遠端にて物体側に位置する。
第2レンズ群G2は広角端から望遠端への変倍の際に移動し、最後に像側に移動する。
明るさ絞りSは広角端から望遠端への変倍の際にまず物体側に移動し、広角端から望遠端への変倍途中にて最も物体側に位置する状態を経由し、その状態で移動方向を反転し、広角端よりも望遠端で物体側に位置する。
第3レンズ群G3は広角端から望遠端への変倍の際にまず物体側に移動し、広角端から望遠端への変倍途中にて最も物体側に位置する状態を経由し、その状態で移動方向を反転し、広角端よりも望遠端で物体側に位置する。
また、第3レンズ群G3が最も物体側に位置するときの状態を中間ズーム状態と定義したとき、第1レンズ群G1は広角端よりも中間ズーム状態で物体側に位置し、明るさ絞りSは広角端よりも中間ズーム状態で物体側に位置する。
また、第4レンズ群G4は広角端から望遠端への変倍の際に第3レンズ群G3との間隔を変化させながら移動し、広角端に対して望遠端で像側に位置する。
本実施例のズームレンズは矩形の光電変換面上に広角端では樽型の歪曲収差が発生する。一方中間焦点距離状態付近や望遠端では歪曲収差の発生が変化する。
歪曲収差を電気的に補正するために、有効撮像領域は、広角端では樽型形状とし、中間焦点距離状態や望遠端では矩形の形状となるようにする等、有効撮像領域を変化させてもよい。
本実施例にてこのような機能を撮影装置に持たせる場合、あらかじめ設定した有効撮像領域を画像処理により画像変換し、歪みを低減させた矩形の画像情報に変換するとよい。
広角端での最大像高IHwは、中間焦点距離状態の最大像高IHsや望遠端での最大像高IHtよりも小さくするとよい。
例えば、広角端にて光電変換面の短辺方向の長さが有効撮像領域の短辺方向の長さと同じになるようにし、画像処理後の歪曲収差が−3%程残るように有効撮像領域を定めるようにしてもよい。もちろん、それよりも小さい樽型の領域を有効撮像領域として矩形に変換した画像を記録・再生するようにしてもよい。
+A4 y4 +A6 y6 +A8 y8 +A10y10+A12y12
ただし、rは近軸曲率半径、Kは円錐係数、A4 、A6 、A8 、A10、A12はそれぞれ4次、6次、8次、10次、12次の非球面係数である。また、非球面係数において、「e−n」(nは整数)は、「10−n」を示している。
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd
1 15.349 0.50 1.94595 17.98
2 11.357 3.50 1.77250 49.60
3* 363.846 可変
4* -8871.915 0.50 1.83481 42.71
5* 5.391 1.65
6 16.952 1.50 1.94595 17.98
7 -20.046 0.50 1.77250 49.60
8* 7.090 可変
9(絞り) ∞ 0.30
10* 2.885 1.50 1.49700 81.54
11* -16.218 0.10
12 3.814 0.50 2.00170 20.64
13* 2.544 可変
14 -9.459 1.50 1.74320 49.34
15* -6.453 可変
16 ∞ 0.40 1.54771 62.84
17 ∞ 0.50
18 ∞ 0.50 1.51633 64.14
19 ∞ 0.37
像面(受光面)
非球面データ
第3面
k=0.000,A4=1.59428e-05,A6=9.09943e-08
第4面
k=0.000,A4=9.06376e-04,A6=-3.82527e-05,A8=7.08506e-07,A10=-4.78046e-09
第5面
k=0.000,A4=2.02837e-03,A6=8.05374e-05,A8=-8.42827e-08,A10=-6.53433e-09
第8面
k=0.000,A4=-2.12944e-03,A6=-1.32698e-05,A8=1.19902e-06,A10=-5.66577e-09
第10面
k=0.000,A4=-1.49814e-03,A6=-1.54456e-04,A8=-4.31939e-06,A10=-6.98110e-08
第11面
k=0.000,A4=4.41037e-03,A6=-2.49679e-07,A8=3.44841e-06,A10=-2.95705e-08
第13面
k=0.000,A4=7.23212e-04,A6=3.44135e-04
第15面
k=0.000,A4=3.00000e-05
群焦点距離
f1=22.35 f2=-4.55 f3=7.58 f4=22.41
各種データ
WE ST1 ST2 TE
像高 3.88 3.88 3.88 3.88
焦点距離 5.10 16.99 26.01 49.09
FNO. 5.99 9.08 10.01 11.00
画角2ω 77.20 25.74 17.03 9.57
BF 8.33 9.86 11.09 4.42
全長 30.24 38.30 41.68 42.06
d3 0.30 5.71 7.71 10.91
d8 8.57 3.45 1.99 0.49
d13 1.00 7.24 8.85 14.19
d15 6.87 8.40 9.63 2.96
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd
1 14.588 0.40 1.94595 17.98
2 11.065 3.50 1.77250 49.60
3* 217.453 可変
4* -64.965 0.40 1.83481 42.71
5* 6.264 1.52
6 16.179 1.40 2.11764 16.79
7 -32.931 0.40 1.83481 42.71
8* 6.538 可変
9(絞り) ∞ 0.30
10* 2.820 1.20 1.49700 81.54
11* -28.531 0.10
12 3.539 0.40 2.00170 20.64
13* 2.472 可変
14 -9.573 1.40 1.77250 49.60
15* -6.332 可変
16 ∞ 0.40 1.54771 62.84
17 ∞ 0.50
18 ∞ 0.50 1.51633 64.14
19 ∞ 0.37
像面(受光面)
非球面データ
第3面
k=0.000,A4=2.06323e-05,A6=6.50107e-08
第4面
k=0.000,A4=1.10959e-03,A6=-3.98151e-05,A8=7.08345e-07,A10=-4.95015e-09
第5面
k=0.000,A4=2.10330e-03,A6=8.27618e-05,A8=-1.28187e-07,A10=-4.93739e-09
第8面
k=0.000,A4=-1.87704e-03,A6=-1.17134e-05,A8=1.17530e-06,A10=-5.48632e-09
第10面
k=0.000,A4=-8.00000e-04,A6=-1.41957e-04,A8=-4.29901e-06,A10=-6.98073e-08
第11面
k=0.000,A4=4.49180e-03,A6=6.86008e-07,A8=3.45136e-06,A10=-2.94729e-08
第13面
k=0.000,A4=7.51152e-04,A6=3.77400e-04
第15面
k=0.000,A4=3.00000e-05
群焦点距離
f1=21.61 f2=-4.67 f3=8.12 f4=20.27
各種データ
WE ST1 ST2 TE
像高 3.8 3.8 3.8 3.8
焦点距離 5.10 16.99 23.00 47.14
FNO. 6.65 10.27 10.54 11.00
画角2ω 78.93 25.42 18.92 9.77
BF 8.89 12.38 12.14 4.99
全長 29.96 37.65 39.92 39.74
d3 0.30 4.68 6.82 10.75
d8 9.05 3.13 2.34 0.40
d13 0.70 6.46 7.61 12.59
d15 7.44 10.92 10.68 3.53
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd
1 16.468 0.60 1.94595 17.98
2 11.669 4.00 1.77250 49.60
3* -298.514 可変
4* -35.694 0.50 1.83481 42.71
5* 5.250 1.50
6* 41.185 0.50 1.77250 49.60
7 6.700 1.60 1.94595 17.98
8 21.527 可変
9(絞り) ∞ 0.30
10* 4.099 2.05 1.49700 81.54
11* -10.634 0.10
12 4.996 0.40 2.00170 20.64
13 3.471 可変
14* -10.082 1.60 1.74320 49.34
15* -5.932 可変
16 ∞ 0.30 1.54771 62.84
17 ∞ 0.30
18 ∞ 0.30 1.51633 64.14
19 ∞ 0.37
像面(受光面)
非球面データ
第3面
k=0.000,A4=2.79166e-05,A6=-9.61223e-08
第4面
k=0.000,A4=6.02597e-04,A6=-3.67937e-05,A8=9.10591e-07,A10=-7.79624e-09
第5面
k=0.000,A4=6.24667e-04,A6=6.02647e-05,A8=-2.20783e-06,A10=-1.71665e-08
第6面
k=0.000,A4=9.33860e-04,A6=3.93633e-05
第10面
k=0.000,A4=-2.44420e-03,A6=-1.76979e-05,A8=-3.79600e-06,A10=-7.36605e-08
第11面
k=0.000,A4=1.98650e-04,A6=-4.57669e-05,A8=2.54073e-06,A10=-2.62988e-08
第14面
k=0.000,A4=1.16049e-03,A6=-2.06578e-05
第15面
k=0.000,A4=1.54681e-03,A6=-7.33550e-07
各群焦点距離
f1=22.14 f2=-5.32 f3=9.37 f4=16.56
各種データ
WE ST1 ST2 TE
像高 3.88 3.88 3.88 3.88
焦点距離 5.10 17.01 25.99 48.56
FNO. 6.01 7.95 8.76 11.00
画角2ω 77.92 23.43 15.73 9.39
BF 8.49 7.95 6.92 1.13
全長 32.91 40.69 42.36 41.14
d3 0.30 7.51 9.29 11.21
d8 9.19 3.97 2.26 0.30
d13 1.77 8.11 10.74 15.36
d15 7.43 6.88 5.85 0.07
実施例1 実施例2 実施例3
全長WIDE 30.24 29.96 32.91
全長STND 38.30 37.65 40.69
全長M1 41.68 39.92 42.36
全長TELE 42.06 39.74 41.14
BFWIDE 8.33 8.89 8.49
BFSTND 9.86 12.38 7.95
BFM1 11.09 12.14 6.92
BFTELE 4.42 4.99 1.13
T1w 30.51 30.23 33.09
T1m 42.00 40.26 42.59
T1t 42.36 40.10 41.41
T3w 13.19 12.97 10.57
T3m 23.87 23.19 22.04
T3t 22.51 21.03 20.90
fm 26.01 23 25.99
実施例1 実施例2 実施例3
(1) f3/|f2| 1.66 1.74 1.76
(2) ft/fw 9.62 9.24 9.51
(3) (T1m-T1w)/(T1t-T1w) 0.97 1.02 1.14
(4) (T3m-T3w)/(T3t-T3w) 1.15 1.27 1.11
(5) fm/ft 0.53 0.49 0.54
(6) T1t/ft 0.86 0.85 0.85
ところで、本発明のズームレンズを用いたときに、像の歪曲は電気的にデジタル補正する。以下に、像の歪曲をデジタル補正するための基本的概念について説明する。
r'(ω)=α・f・tanω (0≦α≦1)
ただし、
ωは被写体半画角、fは結像光学系(本発明では、ズームレンズ)の焦点距離である。
α=R/Y=R/(f・tanω)
となる。
ただし、Lsは有効撮像面の短辺の長さである。
0.3Ls≦R≦0.6Ls
さらには、半径Rは、略有効撮像面の短辺方向の内接円の半径に一致させるのが最も有利である。なお、半径R=0の近傍、すなわち、軸上近傍において倍率を固定した補正の場合は、実質画像数の面で若干の不利があるが、広角化しても小型化にするための効果は確保できる。
r’(ω)=α・f・tanω
を満足する補正結果が得られる場合と同じ補正量で補正してもよい。
r’(ω)=α・f・tanω
を満足する補正結果が得られる場合の補正量を算出し、この補正量に対して焦点距離毎に前記係数を一律に掛けて最終的な補正量にしてもよい。
f=y/tanω
が成立する。
ただし、yは像点の光軸からの高さ(像高)、fは結像系(本発明ではズームレンズ)の焦点距離、ωは撮像面上の中心からyの位置に結ぶ像点に対応する物点方向の光軸に対する角度(被写体半画角)である。
f>y/tanω
となる。つまり、結像系の焦点距離fと、像高yとを一定とすると、ωの値は大きくなる。
図11〜図13は、以上のようなズームレンズを撮影光学系141に組み込んだ本発明によるデジタルカメラの構成の概念図を示す。図11はデジタルカメラ140の外観を示す前方斜視図、図12は同後方正面図、図13はデジタルカメラ140の構成を示す模式的な断面図である。ただし、図11と図13においては、撮影光学系141の非沈胴時を示している。デジタルカメラ140は、この例の場合、撮影用光路142を有する撮影光学系141、ファインダー用光路144を有するファインダー光学系143、シャッターボタン145、フラッシュ146、液晶表示モニター147、焦点距離変更ボタン161、設定変更スイッチ162等を含み、撮影光学系141の沈胴時には、カバー160をスライドすることにより、撮影光学系141とファインダー光学系143とフラッシュ146はそのカバー160で覆われる。そして、カバー160を開いてカメラ140を撮影状態に設定すると、撮影光学系141は図13の非沈胴状態になり、カメラ140の上部に配置されたシャッターボタン145を押圧すると、それに連動して撮影光学系141、例えば実施例1のズームレンズを通して撮影が行われる。撮影光学系141によって形成された物体像が、波長域制限コートを施したローパスフィルタFとカバーガラスCを介してCCD149の撮像面上に形成される。このCCD149で受光された物体像は、処理手段151を介し、電子画像としてカメラ背面に設けられた液晶表示モニター147に表示される。また、この処理手段151には記録手段152が接続され、撮影された電子画像を記録することもできる。なお、この記録手段152は処理手段151と別体に設けてもよいし、フレキシブルディスクやメモリーカード、MO等により電子的に記録書込を行うように構成してもよい。また、CCD149に代わって銀塩フィルムを配置した銀塩カメラとして構成してもよい。
図14は、上記デジタルカメラ140の主要部の内部回路の構成ブロック図である。なお、以下の説明では、上記の処理手段は、例えばCDS/ADC部124、一時記憶メモリ117、画像処理部118等からなり、記憶手段は、例えば記憶媒体部119等からなる。
G2…第2レンズ群
G3…第3レンズ群
G4…第4レンズ群
S…明るさ絞り
F…ローパスフィルタ
C…カバーガラス
I…像面
112…操作部
113…制御部
114…バス
115…バス
116…撮像駆動回路
117…一時記憶メモリ
118…画像処理部
119…記憶媒体部
120…表示部
121…設定情報記憶メモリ部
122…バス
124…CDS/ADC部
140…デジタルカメラ
141…撮影光学系
142…撮影用光路
143…ファインダー光学系
144…ファインダー用光路
145…シャッターボタン
146…フラッシュ
147…液晶表示モニター
149…CCD
150…カバー部材
151…処理手段
152…記録手段
153…ファインダー用対物光学系
155…正立プリズム
157…視野枠
159…接眼光学系
160…カバー
161…焦点距離変更ボタン
162…設定変更スイッチ
Claims (20)
- 物体側から順に、
正屈折力をもつ第1レンズ群と、
負屈折力をもつ第2レンズ群と、
二つのレンズ群からなり正屈折力をもつ後群、とからなり、
前記後群は、正屈折力をもつ第3レンズ群と、前記第3レンズ群の像側に配置された正屈折力をもつ第4レンズ群と、からなり、
前記第1レンズ群は2枚以下のレンズからなり、
前記第3レンズ群は2枚以下のレンズからなり、
前記第1レンズ群、前記第2レンズ群、前記第3レンズ群のそれぞれのレンズ群は少なくとも1つ以上の非球面を有し、
前記第2レンズ群よりも像側且つ前記第3レンズ群の最も像側のレンズ面よりも物体側に明るさ絞りを備え、
最も遠距離の被写体に合焦した状態における広角端から望遠端への変倍にて、
前記第1レンズ群と前記第2レンズ群との間隔が広角端よりも望遠端にて広がり、前記第2レンズ群と前記第3レンズ群との間隔が広角端よりも望遠端にて狭まり、
前記第1レンズ群は広角端から望遠端への変倍の際に移動し、広角端よりも望遠端にて物体側に位置し、
前記第2レンズ群は広角端から望遠端への変倍の際に移動し、最後に像側に移動し、
前記明るさ絞りは広角端から望遠端への変倍の際にまず物体側に移動し、広角端から望遠端への変倍途中にて最も物体側に位置する状態を経由し、その状態で移動方向を反転し、広角端よりも望遠端で物体側に位置し、
前記第3レンズ群は広角端から望遠端への変倍の際にまず物体側に移動し、広角端から望遠端への変倍途中にて最も物体側に位置する状態を経由し、その状態で移動方向を反転し、広角端よりも望遠端で物体側に位置し、
前記第4レンズ群は広角端から望遠端への変倍の際に前記第3レンズ群との間隔を変化させながら移動し、広角端に対して望遠端で像側に位置し、
前記第3レンズ群が最も物体側に位置するときの状態を中間ズーム状態と定義したとき、
前記第1レンズ群は広角端よりも中間ズーム状態で物体側に位置し、
前記明るさ絞りは広角端よりも中間ズーム状態で物体側に位置し、
以下の条件式を満足することを特徴とするズームレンズ。
1.3<f3/|f2|<3.0 ・・・(1)
ただし、
f3は前記第3レンズ群の焦点距離、
f2は前記第2レンズ群の焦点距離、
である。 - 前記第2レンズ群が複数の負レンズと少なくとも1つの正レンズを有することを特徴とする請求項1に記載のズームレンズ。
- 物体側から順に、
正屈折力をもつ第1レンズ群と、
負屈折力をもつ第2レンズ群と、
二つのレンズ群からなり正屈折力をもつ後群、とからなり、
前記後群は、正屈折力をもつ第3レンズ群と、前記第3レンズ群の像側に配置された正屈折力をもつ第4レンズ群と、からなり、
前記第4レンズ群は非球面を有する1枚の正レンズからなり、
前記正レンズは物体側の面の近軸曲率の絶対値よりも大きい近軸曲率の絶対値をもつ像側面を持ち、
前記第2レンズ群よりも像側且つ前記第3レンズ群の最も像側のレンズ面よりも物体側に明るさ絞りを備え、
最も遠距離の被写体に合焦した状態における広角端から望遠端への変倍にて、
前記第1レンズ群と前記第2レンズ群との間隔が広角端よりも望遠端にて広がり、前記第2レンズ群と前記第3レンズ群との間隔が広角端よりも望遠端にて狭まり、
前記第1レンズ群は広角端から望遠端への変倍の際に移動し、広角端よりも望遠端にて物体側に位置し、
前記第2レンズ群は広角端から望遠端への変倍の際に移動し、最後に像側に移動し、
前記明るさ絞りは広角端から望遠端への変倍の際にまず物体側に移動し、広角端から望遠端への変倍途中にて最も物体側に位置する状態を経由し、その状態で移動方向を反転し、広角端よりも望遠端で物体側に位置し、
前記第3レンズ群は広角端から望遠端への変倍の際にまず物体側に移動し、広角端から望遠端への変倍途中にて最も物体側に位置する状態を経由し、その状態で移動方向を反転し、広角端よりも望遠端で物体側に位置し、
前記第4レンズ群は広角端から望遠端への変倍の際に前記第3レンズ群との間隔を変化させながら移動し、広角端に対して望遠端で像側に位置し、
前記第3レンズ群が最も物体側に位置するときの状態を中間ズーム状態と定義したとき、
前記第1レンズ群は広角端よりも中間ズーム状態で物体側に位置し、
前記明るさ絞りは広角端よりも中間ズーム状態で物体側に位置し、
以下の条件式を満足することを特徴とするズームレンズ。
1.3<f 3 /|f 2 |<3.0 ・・・(1)
ただし、
f 3 は前記第3レンズ群の焦点距離、
f 2 は前記第2レンズ群の焦点距離、
である。 - 前記第4レンズ群は像側に凸面を持つ正メニスカスレンズからなることを特徴とする請求項3に記載のズームレンズ。
- 物体側から順に、
正屈折力をもつ第1レンズ群と、
負屈折力をもつ第2レンズ群と、
二つのレンズ群からなり正屈折力をもつ後群、とからなり、
前記後群は、正屈折力をもつ第3レンズ群と、前記第3レンズ群の像側に配置された正屈折力をもつ第4レンズ群と、からなり、
前記第2レンズ群よりも像側且つ前記第3レンズ群の最も像側のレンズ面よりも物体側に明るさ絞りを備え、
最も遠距離の被写体に合焦した状態における広角端から望遠端への変倍にて、
前記第1レンズ群と前記第2レンズ群との間隔が広角端よりも望遠端にて広がり、前記第2レンズ群と前記第3レンズ群との間隔が広角端よりも望遠端にて狭まり、
前記第1レンズ群は広角端から望遠端への変倍の際に移動し、広角端よりも望遠端にて物体側に位置し、
前記第2レンズ群は広角端から望遠端への変倍の際に移動し、最後に像側に移動し、
前記明るさ絞りは広角端から望遠端への変倍の際にまず物体側に移動し、広角端から望遠端への変倍途中にて最も物体側に位置する状態を経由し、その状態で移動方向を反転し、広角端よりも望遠端で物体側に位置し、
前記第3レンズ群は広角端から望遠端への変倍の際にまず物体側に移動し、広角端から望遠端への変倍途中にて最も物体側に位置する状態を経由し、その状態で移動方向を反転し、広角端よりも望遠端で物体側に位置し、
前記第4レンズ群は広角端から望遠端への変倍の際に前記第3レンズ群との間隔を変化させながら移動し、広角端に対して望遠端で像側に位置し、
前記第3レンズ群が最も物体側に位置するときの状態を中間ズーム状態と定義したとき、
前記第1レンズ群は広角端よりも中間ズーム状態で物体側に位置し、
前記明るさ絞りは広角端よりも中間ズーム状態で物体側に位置し、
以下の条件式を満足することを特徴とするズームレンズ。
1.3<f 3 /|f 2 |<3.0 ・・・(1)
0.6<T1 t /f t <0.9 ・・・(6)
ただし、
f 3 は前記第3レンズ群の焦点距離、
f 2 は前記第2レンズ群の焦点距離、
T1 t は望遠端における前記第1レンズ群の最も物体側のレンズ面から結像面までの光軸上の実距離、
f t は望遠端における前記ズームレンズ全系の焦点距離、
である。 - 前記ズームレンズが以下の条件式を満足することを特徴とする請求項1乃至5の少なくとも何れか一項に記載のズームレンズ。
8.0<f t /f w <25.0 ・・・(2)
ただし、
f t は望遠端における前記ズームレンズ全系の焦点距離、
f w は広角端における前記ズームレンズ全系の焦点距離、
である。 - 前記第1レンズ群は広角端から望遠端への変倍の際にまず物体側に移動することを特徴とする請求項1乃至6の少なくとも何れか一項に記載のズームレンズ。
- 前記第1レンズ群が以下の条件式を満足して移動することを特徴とする請求項1乃至7の少なくとも何れか一項に記載のズームレンズ。
0.55<(T1 m −T1 w )/(T1 t −T1 w )<1.3 ・・・(3)
ただし、
T1 w は広角端における前記第1レンズ群の最も物体側のレンズ面から像面までの光軸上の実距離、
T1 m は中間ズーム状態における前記第1レンズ群の最も物体側のレンズ面から像面までの光軸上の実距離、
T1 t は望遠端における前記第1レンズ群の最も物体側のレンズ面から像面までの光軸上の実距離、
である。 - 前記第2レンズ群が広角端よりも望遠端にて像側に位置することを特徴とする請求項1乃至8の少なくとも何れか一項に記載のズームレンズ。
- 前記第2レンズ群が広角端から望遠端への変倍の際にまず物体側に移動することを特徴とする請求項1乃至9の少なくとも何れか一項に記載のズームレンズ。
- 前記第3レンズ群が以下の条件式を満足して移動することを特徴とする請求項1乃至10の少なくとも何れか一項に記載のズームレンズ。
1.0<(T3 m −T3 w )/(T3 t −T3 w )<1.5 ・・・(4)
ただし、
T3 w は広角端における第3レンズ群の最も物体側のレンズ面から像面までの光軸上の実距離、
T3 m は中間ズーム状態における第3レンズ群の最も物体側のレンズ面から像面までの光軸上の実距離、
T3 t は望遠端における第3レンズ群の最も物体側のレンズ面から像面までの光軸上の実距離、
である。 - 以下の条件式を満足することを特徴とする請求項1乃至11の少なくとも何れか一項に記載のズームレンズ。
0.3<f m /f t <0.9 ・・・(5)
ただし、
f m は中間ズーム状態における前記ズームレンズ全系の焦点距離、
f t は望遠端における前記ズームレンズ全系の焦点距離、
である。 - 前記第1レンズ群は2枚以下のレンズからなり、
前記第3レンズ群は2枚以下のレンズからなり、
前記第1レンズ群、前記第2レンズ群、前記第3レンズ群のそれぞれのレンズ群は少なくとも1つ以上の非球面を有することを特徴とする請求項1乃至12の少なくとも何れか一項に記載のズームレンズ。 - 前記第2レンズ群が複数の負レンズと少なくとも1つの正レンズを有することを特徴とする請求項13に記載のズームレンズ。
- 前記第4レンズ群は広角端から望遠端への変倍の際にまず物体側に移動し、その後像側に移動することを特徴とする請求項1乃至14の少なくとも何れか一項に記載のズームレンズ。
- 前記第4レンズ群は非球面を有する1枚の正レンズからなり、
前記正レンズは物体側の面の近軸曲率の絶対値よりも大きい近軸曲率の絶対値をもつ像側面を持つことを特徴とする請求項1乃至15の少なくとも何れか一項に記載のズームレンズ。 - 前記第4レンズ群は像側に凸面を持つ正メニスカスレンズからなることを特徴とする請求項16に記載のズームレンズ。
- 以下の条件式を満足することを特徴とする請求項1乃至17の少なくとも何れか一項に記載のズームレンズ。
0.6<T1 t /f t <0.9 ・・・(6)
ただし、
T1 t は望遠端における前記第1レンズ群の最も物体側のレンズ面から結像面までの光軸上の実距離、
f t は望遠端における前記ズームレンズ全系の焦点距離、
である。 - ズームレンズと、その像側に配置され且つ前記ズームレンズにより形成される像を電気信号に変換する撮像素子を有し、
前記ズームレンズが請求項1乃至18の少なくとも何れか一項に記載のズームレンズであることを特徴とする撮像装置。 - 前記電気信号に含まれる収差を補正する信号処理を行う画像処理部を有することを特徴とする請求項19に記載の撮像装置。
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