JP5083219B2 - 変倍光学系、撮像装置及びデジタル機器 - Google Patents
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Description
(a)屈折率は、d線の波長(587.56nm)に対する屈折率である。
(b)アッベ数は、d線、F線(486.13nm)、C線(656.28nm)に対する屈折率を各々nd、nF、nC、アッベ数をνdとした場合に、
νd=(nd−1)/(nF−nC)
の定義式で求められるアッベ数νdをいうものとする。
(c)面形状に関する表記は、近軸曲率に基づいた表記である。
(d)光学的パワーの表記において、接合レンズを構成している各単レンズについては、該単レンズのレンズ面の両側が空気であるとした場合の光学的パワーをいうものとする。(e)非球面サグ(sag)量とは、レンズの面頂点と最大有効半径に対する非球面曲線上の点との間の光軸方向の距離と、近軸曲率に基づく球面サグ量との差分を表すパラメータである。
(f)複合型非球面レンズ(基板となる球面ガラス材料の上に薄い樹脂材料を塗布して非球面形状としたレンズ)に用いる樹脂材料は、基板ガラス材料の付加的機能しかないため、単独の光学部材としては取扱わず、基板ガラス材料が非球面を有する場合と同等の扱いとし、レンズ枚数も1枚と考える。その際、レンズ屈折率も、基板となっているガラス材料の屈折率を用いるものとする。
(g)屈曲光学系の場合は、プリズムをレンズ枚数として数える。
(h)レンズについて、「凹」、「凸」又は「メニスカス」という表記を用いた場合、これらは光軸近傍(レンズの中心付近)でのレンズ形状を表しているもの(近軸曲率に基づいた表記)とする。
ΔN2>0.15 ・・・(2)
Δν2>20 ・・・(3)
N1p≧1.8 ・・・(5)
0.1<h1/TLw ・・・(9)
但し、T1:前記第1レンズ群のレンズ最前面から前記第1レンズ群のレンズ最後
面までの光軸上厚み
fw:広角端での全光学系の合成焦点距離
ft:望遠端での全光学系の合成焦点距離
ΔN2:前記第2レンズ群内のレンズについて、正レンズの屈折率平均値と
負レンズの屈折率平均値の差
Δν2:前記第2レンズ群内のレンズについて、正レンズのアッベ数平均値
と負レンズのアッベ数平均値の差
N1p:前記メニスカスレンズの屈折率
h1:最も物体側レンズ面の広角端での有効光路半径
TLw:物体距離無限時における、広角端での最も物体側レンズ面の面頂点から像面までの光軸上距離
この構成によれば、最も物体側に位置する第1レンズ群が負の光学的パワーを持った、いわゆる負リードの光学系とされている。このため、物体側から大きな角度で入射してくる光線を、第1レンズ群の負の光学的パワーによりいち早く緩めることができ、光学全長や前玉径のサイズのコンパクト化を図る点で有利となる。さらに、負リードの構成では光学系のコンパクト化を図った場合でも、誤差感度の上昇を抑制し得る。これらの点は、変倍比が2〜4倍程度のズームレンズにおいて特に顕著となる。また、負正負正4成分とすることで、変倍移動量の短縮による変倍光学系ユニットのコンパクト化、テレセントリック性の確保、球面収差・色収差・非点収差の良好な補正が可能となる。さらに、第2レンズ群内に少なくとも1面の非球面が具備されているので、第2レンズ群の光学的パワーの増加に伴って増大する球面収差を補正することができる。
第1レンズ群に、物体側に凸の正メニスカスレンズを具備させることで、非点収差が良好に補正されるようになる。また、条件式(5)の下限を下回ると、当該正メニスカスレンズの像側面の曲率半径が小さくなり、実効的な第1レンズ群と第2レンズ群との間隔が狭くなる。このため、レンズ鏡筒が干渉し易くなり、結果として変倍光学系のサイズアップに繋がる傾向がある。
第1レンズ群が固定とされているので、レンズ群の駆動装置の負荷を大幅に低減することが可能となる。また、第1レンズ群を変倍時に可動とする場合には、第1レンズ群の外側に駆動装置を配置しなければならず、このことは外径方向のサイズアップを招来する。従って、第1レンズ群を固定とすることで、外径方向の小型化に対して非常に有効である。また、条件式(9)を満たすことで、第1レンズ群の光学性能の適正化を図ることができる。h1/TLwが条件式(9)の下限を下回ると、第1レンズ群の光学的パワーが強くなりすぎ、偏芯誤差感度が高くなる。このため、組立時に調整を行う必要が生じ、製造コストのアップに繋がる。
変倍光学系の超小型化を図る場合、レンズは製造限界の都合上、一定のスペースを必ず占有するため、レンズユニットの全空間に対するレンズの空間占有比率が相対的に高くなる。そのため、製造難度よりレンズ単品の精度向上を優先させてでも、レンズ群数やレンズ枚数を極力減らす必要がある。従って、4成分の変倍光学系とすることで、超小型化に有利な構成とすることができる。特に、負正負正4成分とすることで、他のズームタイプよりもコンパクト化と高性能化とのバランス、すなわちコンパクト化とフォーカス性能、製造誤差感度、像面入射角のテレセントリック性とのバランスを最適なものとすることができる。
但し、f2:前記第2レンズ群の合成焦点距離
上記条件式(6)を満たす変倍光学系によれば、光学性能や製造難易度の面で一層優れた変倍光学系とすることができる。f2/fwが条件式(6)の上限を上回ると、第2レンズ群の光学的パワーが弱すぎ、変倍光学系のコンパクト性を維持した状態で2〜4倍程度の変倍比を得ることが困難となる。一方、条件式(6)の下限を下回ると、第2レンズ群の偏芯誤差感度が非常に高くなり、製造難易度が高くなる。
但し、f3:前記第3レンズ群の合成焦点距離
第3レンズ群でフォーカシングすることで、繰り出しによる光学全長の増加や前玉レンズ径の増大を招くことなく、近距離物体まで鮮明な画像を得ることができる。また、条件式(7)を満たすことで、第3レンズ群の光学性能や製造難易度の面で一層優れた変倍光学系とすることができる。f3/fwが条件式(7)の上限を上回ると、第3レンズ群のフォーカス移動量が大きくなる。このため、コンパクト性を維持しようとした時に、変倍レンズ群の移動量が制約されることになり、所望の変倍比を得ることが難しくなる。一方、条件式(7)の下限を下回ると、第3レンズ群の光学的パワーが強くなりすぎ、偏芯誤差感度が高くなって、レンズの組立が困難となる。
但し、D3:広角端から望遠端への変倍時における前記第3レンズ群の移動量
第3レンズ群を、広角端から望遠端への変倍時において、物体側に凸形状の軌跡を描くように移動させることで、第3レンズ群の変倍負担を軽減できる。そして、条件式(8)を満たすことで、第3レンズ群の偏芯誤差感度を抑制することができる。条件式(8)の上限を上回ると、第3レンズ群の偏芯誤差感度が高くなりすぎる。このため、レンズの製造難易度が高くなる。
の前玉径を極力小さくすることができる。一方で、第1レンズ群と第2レンズ群との間隔は光学全長に与える影響が大きく、可変絞り機構を挿入するために当該間隔を広げるよう構成すると、例えば2〜3倍程度光学全長を長くする必要が生じる。そこで、絞り径を固定として絞り部材を簡略化することで、光軸方向の薄肉化が達成できるようになる。
但し、T12:望遠端における、前記第1レンズ群と前記第2レンズ群との光軸上間隔
光量調節機構を配置するに際しては、像面の中心と周辺との光量ムラを避けるため、全光束が同一位置を通過する絞り位置に配置することが好ましい。一方で、第1レンズ群と第2レンズ群との間隔は光学全長に与える影響が大きく、当該間隔を広げると2〜3倍程度光学全長が長くなり得る。このため、厚みのある光量調節機構を絞り位置に配置することは難しい。そこで第2レンズ群の像側に光量調節機構を設けることにより、絞り位置とほぼ同等程度に光量ムラを抑え、かつコンパクト性も維持することが可能となる。なお、光量調節機構としては、例えば、絞りによる回折の影響を抑えるためのNDフィルタやメカニカルシャッタ等を用いることができる。なお、条件式(10)の上限を上回ると、第2レンズ群の実質的な変倍移動量が小さくなる。このため、第2レンズ群の光学的パワーが強くなり、製造難易度が高くなる傾向があるので好ましくない。
但し、EPw:広角端における、最大画角の主光線の射出瞳位置から像面までの距離
第4レンズ群を変倍時固定とすることで、変倍のための機械的な機構(鏡筒機構)を簡略化することができ、位置精度も向上させることができる。条件式(11)を満たすことで、第4レンズ群が変倍時固定の光学系において、光学特性を良好なものとすることができる。条件式(11)の上限を上回ると、コンパクトな光学全長を維持した際に、第1レンズ群の光学的パワーが増加するため、誤差感度の増大が顕著になる。一方、条件式(11)の下限を下回ると、像面への光線入射角のテレセントリック性が崩れ、撮像素子の受光面手前に画素に対応したレンズアレイを配置したとしても、周辺照度低下を防ぐことが難しくなる。
但し、f1p:前記第1レンズ群内の正レンズの焦点距離
f1n:前記第1レンズ群内の負レンズの焦点距離
第1レンズ群のレンズ配列を物体側から順に負正とすることで、広角端でのバックフォーカス確保が容易となり、また広画角な軸外光の非点収差、倍率色収差を良好に補正することができる。なお、|f1n/f1p|が条件式(12)の上限を上回ると、特に広角端での非点収差、歪曲収差の補正が不十分となる。一方、条件式(12)の下限を下回ると、第1レンズ群を構成する各レンズのパワーが非常に強くなるため、製造難易度が高くなる。
16、17の構成によれば、高精細を保ったままで変倍可能な撮像装置を搭載したデジタル機器を実現し得る。なお、前記携帯端末とは、携帯電話機や携帯情報端末等に代表される、携帯することを常態とするデジタル機器のことである。
11、Gr1 第1レンズ群
12、Gr2 第2レンズ群
13、Gr3 第3レンズ群
14、Gr4 第4レンズ群
15、ST 光学絞り
16、SR 撮像素子
AX 光軸
2 携帯電話機(デジタル機器)
27 撮像装置
<変倍光学系の構成の説明>
図1は、本発明に係る変倍光学系1の構成例を示す光路図(広角端の光路図)である。この変倍光学系1は、光学像を電気的な信号に変換する撮像素子16の受光面(像面)上に被写体の光学像を形成するものであって、物体側から順に、負の光学的パワーを有する第1レンズ群11、正の光学的パワーを有する第2レンズ群12、負の光学的パワーを有する第3レンズ群13及び正の光学的パワーを有する第4レンズ群14が配列され、広角端から望遠端への変倍時に前記第1レンズ群11と前記第2レンズ群12との間隔が狭くなる変倍光学系である。なお、図1で例示した変倍光学系1は、後述する実施例1の変倍光学系1A(図4参照)と同じ構成である。
ΔN2>0.15 ・・・(2)
Δν2>20 ・・・(3)
N1≧1.8 ・・・(4)
条件式(1)の上限を上回ると、光学全長をコンパクトに維持しようとする場合、第2レンズ群12の実質的な変倍移動量が小さくなる。このため、第2レンズ群12の光学的パワーが強くなり、レンズの曲率半径を小さくせざるを得ないため製造難易度が高くなる。一方、条件式(1)の下限を下回ると、第1レンズ群11内の負レンズ111の光学的パワーが弱くなって後側主点が像面から遠ざかる。このため、同じ焦点距離を維持しようとすると、相対的にバックフォーカスの確保が困難となり、また射出瞳を像面から遠ざけることが困難となる傾向が顕著となる。ΔN2が条件式(2)の下限を下回ると、ペッツバール和の増加に伴う非点収差が顕著となる。Δν2が条件式(3)の下限を下回ると、軸上色収差の補正が不十分となる。N1が条件式(4)の下限を下回ると、第1レンズ群11の厚みが厚くなりすぎ、コンパクトサイズを維持しようとすると第2レンズ群12の誤差感度が増加するため、調整が必要となって生産コストの上昇を招来する。
条件式(1)’を満足することで、第2レンズ群12の実質的な変倍移動量の減少に伴って、第2レンズ群12の誤差感度が高くならず、レンズの調整が不要となる。また、レンズ外径の大きい第1レンズ群11内の各レンズ芯厚が薄くならないため、レンズの製造難易度が高くならない。
条件式(2)’を満足することで、第2レンズ群12内での非点収差の補正が不十分とならず、レンズ群の組立誤差に伴う性能バラツキが大きくなる傾向が顕著とならない。
条件式(3)’を満足することで、望遠端での軸上コントラストが回折限界に比して低くならない。このため、望遠端でのF値の暗さと相まって、鮮明な画像を得ることの難易度が高くならない。
条件式(4)’を満足することで、第1レンズ群内のレンズの曲率半径が小さくならず、レンズ製造難易度が高くならない。
第1レンズ群11に、物体側に凸の正メニスカスレンズ112を具備させることで、非点収差が良好に補正されるようになる。また、条件式(5)の下限を下回ると、当該正メニスカスレンズ112の像側面の曲率半径が小さくなり、実効的な第1レンズ群11と第2レンズ群12との間隔が狭くなる。このため、レンズ鏡筒が干渉し易くなり、結果として変倍光学系1のサイズアップに繋がる傾向がある。
条件式(5)’を満足することで、正メニスカスレンズ112の曲率半径が小さくならないことから、レンズの製造難易度が高くならない。
f2/fwが条件式(6)の上限を上回ると、第2レンズ群12の光学的パワーが弱すぎ、変倍光学系1のコンパクト性を維持した状態で2〜4倍程度の変倍比を得ることが困難となる。一方、条件式(6)の下限を下回ると、第2レンズ群12の偏芯誤差感度が非常に高くなり、製造難易度が高くなる。
条件式(6)’を満足することで、第2レンズ群12の光学的パワーが弱くならないため、変倍時に必要な第2レンズ群12の移動量が増加せず、光学全長が長くならない。また、第2レンズ群12の偏芯誤差感度が一層高くならないで、レンズ間の調整が必須とならない。このため、生産コスト高を抑えることができる。
フォーカシングは、例えば第1レンズ群11を移動させることによって行うこともできる。しかし、第3レンズ群13でフォーカシングすることで、繰り出しによる光学全長の増加や前玉レンズ径の増大を招くことなく、近距離物体まで鮮明な画像を得ることができる。また、条件式(7)を満たすことで、第3レンズ群13の光学性能や製造難易度の面で一層優れた変倍光学系1とすることができる。f3/fwが条件式(7)の上限を上回ると、第3レンズ群13のフォーカス移動量が大きくなる。このため、コンパクト性を維持しようとした時に、変倍レンズ群の移動量が制約されることになり、所望の変倍比を得ることが難しくなる。一方、条件式(7)の下限を下回ると、第3レンズ群13の光学的パワーが強くなりすぎ、偏芯誤差感度が高くなって、レンズの組立が困難となる。
第3レンズ群13を、広角端から望遠端への変倍時において、物体側に凸形状の軌跡を描くように移動させることで、第3レンズ群13の変倍負担を軽減できる。そして、条件式(8)を満たすことで、第3レンズ群13の偏芯誤差感度を抑制することができる。条件式(8)の上限を上回ると、第3レンズ群13の偏芯誤差感度が高くなりすぎる。このため、レンズの製造難易度が高くなる。
条件式(8)’を満足することで、偏芯誤差感度の上昇による軸外性能のバラツキが大きくならない。このため、前記バラツキを調整する作業が不要となり、生産コストが高騰しない。
h1/TLwが条件式(9)の下限を下回ると、第1レンズ群11の光学的パワーが強くなりすぎ、偏芯誤差感度が高くなる。このため、組立時に調整を行う必要が生じ、製造コストのアップに繋がる。
条件式(10)の上限を上回ると、光学全長をコンパクトに維持しようとする場合、第2レンズ群12の実質的な変倍移動量が小さくなる。このため、第2レンズ群12の光学的パワーが強くなり、製造難易度が高くなる傾向があるので好ましくない。
条件式(11)の上限を上回ると、コンパクトな光学全長を維持した際に、第1レンズ群11の光学的パワーが増加するため、誤差感度の増大が顕著になる。一方、条件式(11)の下限を下回ると、像面への光線入射角のテレセントリック性が崩れ、撮像素子16の受光面手前に画素に対応したレンズアレイを配置したとしても、周辺照度低下を防ぐことが難しくなる。
条件式(11)’を満足することで、広角端と望遠端での撮像素子16の受光面への軸外光線入射角度の差が大きくなりすぎることがなく、変倍時における周辺照度低下が顕著とならない。
|f1n/f1p|が条件式(12)の上限を上回ると、特に広角端での非点収差、歪曲収差の補正が不十分となる。一方、条件式(12)の下限を下回ると、第1レンズ群を構成する負レンズ111及び正メニスカスレンズ112のパワーが非常に強くなるため、製造難易度が高くなる。
条件式(13)の上限を上回ると、望遠端において、撮像素子16の受光面への軸外光線入射角度のテレセントリック性が崩れてしまい、周辺照度の低下が顕著となる。
条件式(14)の上限を上回ると、第2レンズ群12のパワーが弱すぎて2〜4倍程度の変倍比を得ることが困難である。一方、条件式(14)の下限を下回ると、第2レンズ群12の誤差感度が非常に高くなり、製造が困難となる。
条件式(14)’を満足することで、第2レンズ群12のパワーが弱くないため、変倍に際して必要な第2レンズ群12の移動量が増加せず、光学全長が長くならない。また、第2レンズ群12の偏芯誤差感度が高くならず、レンズ間の調整作業が不要となり、製造コスト高とならない。
表1に示す。
<変倍光学系を組み込んだデジタル機器の説明>
次に、以上説明したような変倍光学系1が組み込まれたデジタル機器について説明する。図2は、本発明に係るデジタル機器の一実施形態を示す、カメラ付携帯電話機2の外観構成図である。なお、本発明において、デジタル機器としては、デジタルスチルカメラ、ビデオカメラ、デジタルビデオユニット、携帯情報端末(PDA:PERSONAL DIGITAL ASSISTANT)、パーソナルコンピュータ、モバイルコンピュータ、又はこれらの周辺機器(マウス、スキャナ、プリンタ等)を含むものとする。
<変倍光学系のより具体的な実施形態の説明>
以下、図1に示したような変倍光学系1、すなわち図2に示したようなカメラ付携帯電話機2に搭載される撮像装置27を構成する変倍光学系1の具体的構成を、図面を参照しつつ説明する。
図4は、実施例1の変倍光学系1Aにおけるレンズ群の配列を示す、光軸(AX)を縦断した断面図(光路図)である。この図4、及び以下に示す図5〜図15の光路図は、広角端(W)におけるレンズ配置を示している。実施例1及び以下に示す実施例2〜11及び参考例12を通じて、これらのレンズ群は、図の物体側(図4における左側)から順に、全体として負の光学的パワーを有する第1レンズ群(Gr1)、正の光学的パワーを有する第2レンズ群(Gr2)、負の光学的パワーを有する第3レンズ群(Gr3)、及び正の光学的パワーを有する第4レンズ群(Gr4)から構成されている。つまり、最も物体側に位置する第1レンズ群(Gr1)が負の光学的パワーを有する負リードの構成であって、負正負正4成分の変倍光学系とされている。
h:z軸に対して垂直な方向の高さ(h2=x2+y2)
c:近軸曲率(=1/曲率半径)
A、B、C、D、E、F、G:それぞれ4、6、8、10、12、14、16次の非球面係数
k:円錐係数
上記(16)式から分かるように、表2に示した非球面レンズに対する曲率半径は、レンズの面頂点付近の値を示している。また表3は、非球面とされている面(表2においてriに*が付された面)の円錐係数kと非球面係数A、B、C、D、E、F、Gの値とをそれぞれ示すものである。
図5は、実施例2の変倍光学系1Bにおけるレンズ群の配列を示す、光軸(AX)を縦断した断面図である。この実施例2の変倍光学系1Bは、各レンズ群が物体側から順に、全体として負の光学的パワーを有する第1レンズ群(Gr1)、光学絞り(ST)、全体として正の光学的パワーを有する第2レンズ群(Gr2)、負の光学的パワーを有する第3レンズ群(Gr3)及び正の光学的パワーを有する第4レンズ群(Gr4)からなる。さらに詳しくは、第1レンズ群(Gr1)は物体側から順に、両凹の負レンズ(L1)と物体側に凸の正メニスカスレンズ(L2)とからなる。第2レンズ群(Gr2)は物体側から順に、両凸の正レンズ(L3)と両凹の負レンズ(L4)とからなる。第3レンズ群(Gr3)は、物体側に凸の負メニスカスレンズ(L5)1枚からなる。第4レンズ群(Gr4)は、物体側に凸の正メニスカスレンズ(L6)1枚からなる。
図6は、実施例3の変倍光学系1Cにおけるレンズ群の配列を示す、光軸(AX)を縦断した断面図である。この実施例3の変倍光学系1Cは、各レンズ群が物体側から順に、全体として負の光学的パワーを有する第1レンズ群(Gr1)、光学絞り(ST)、全体として正の光学的パワーを有する第2レンズ群(Gr2)、負の光学的パワーを有する第3レンズ群(Gr3)及び正の光学的パワーを有する第4レンズ群(Gr4)からなる。さらに詳しくは、第1レンズ群(Gr1)は物体側から順に、両凹の負メニスカスレンズ(L1)と、物体側に凸の正メニスカスレンズ(L2)とからなる。第2レンズ群(Gr2)は物体側から順に、両凸の正レンズ(L3)と両凹の負レンズ(L4)とからなる。第3レンズ群(Gr3)は、物体側に凸の負メニスカスレンズ(L5)1枚からなる。第4レンズ群(Gr4)は、物体側に凸の正メニスカスレンズ(L6)1枚からなる。
図7は、実施例4の変倍光学系1Dにおけるレンズ群の配列を示す、光軸(AX)を縦断した断面図である。この実施例4の変倍光学系1Dは、各レンズ群が物体側から順に、全体として負の光学的パワーを有する第1レンズ群(Gr1)、光学絞り(ST)、全体として正の光学的パワーを有する第2レンズ群(Gr2)、負の光学的パワーを有する第3レンズ群(Gr3)及び正の光学的パワーを有する第4レンズ群(Gr4)からなる。さらに詳しくは、第1レンズ群(Gr1)は物体側から順に、両凹の負レンズ(L1)と物体側に凸の正メニスカスレンズ(L2)とからなる。第2レンズ群(Gr2)は物体側から順に、両凸正レンズ(L3)と、物体側に凸の負メニスカスレンズ(L4)と物体側に凸の正メニスカスレンズ(L5)の接合レンズとからなる。第3レンズ群(Gr3)は、物体側に凸の負メニスカスレンズ(L6)1枚からなる。第4レンズ群(Gr4)は、両凸の正レンズ(L7)1枚からなる。
図8は、実施例5の変倍光学系1Eにおけるレンズ群の配列を示す、光軸(AX)を縦断した断面図である。この実施例5の変倍光学系1Bは、各レンズ群が物体側から順に、全体として負の光学的パワーを有する第1レンズ群(Gr1)、光学絞り(ST)、全体として正の光学的パワーを有する第2レンズ群(Gr2)、負の光学的パワーを有する第3レンズ群(Gr3)及び正の光学的パワーを有する第4レンズ群(Gr4)からなる。さらに詳しくは、第1レンズ群(Gr1)は物体側から順に、両凹の負レンズ(L1)と物体側に凸の正メニスカスレンズ(L2)とからなる。第2レンズ群(Gr2)は物体側から順に、両凸の正レンズ(L3)と両凹の負レンズ(L4)とからなる。第3レンズ群(Gr3)は、物体側に凸の負メニスカスレンズ(L5)1枚からなる。第4レンズ群(Gr4)は、両凸の正レンズ(L6)1枚からなる。
図9は、実施例6の変倍光学系1Fにおけるレンズ群の配列を示す、光軸(AX)を縦断した断面図である。この実施例6の変倍光学系1Fは、各レンズ群が物体側から順に、全体として負の光学的パワーを有する第1レンズ群(Gr1)、光学絞り(ST)、全体として正の光学的パワーを有する第2レンズ群(Gr2)、負の光学的パワーを有する第3レンズ群(Gr3)及び正の光学的パワーを有する第4レンズ群(Gr4)からなる。さらに詳しくは、第1レンズ群(Gr1)は物体側から順に、両凹の負レンズ(L1)と物体側に凸の正メニスカスレンズ(L2)とからなる。第2レンズ群(Gr2)は物体側から順に、両凸の正レンズ(L3)と両凹の負レンズ(L4)とからなる。第3レンズ群(Gr3)は、物体側に凸の負メニスカスレンズ(L5)1枚からなる。第4レンズ群(Gr4)は、両凸の正レンズ(L6)1枚からなる。
図10は、実施例7の変倍光学系1Gにおけるレンズ群の配列を示す、光軸(AX)を縦断した断面図である。この実施例7の変倍光学系1Gは、各レンズ群が物体側から順に、全体として負の光学的パワーを有する第1レンズ群(Gr1)、光学絞り(ST)、全体として正の光学的パワーを有する第2レンズ群(Gr2)、負の光学的パワーを有する第3レンズ群(Gr3)及び正の光学的パワーを有する第4レンズ群(Gr4)からなる。さらに詳しくは、第1レンズ群(Gr1)は物体側から順に、物体側に凸の負メニスカスレンズ(L1)と物体側に凸の正メニスカスレンズ(L2)とからなる。第2レンズ群(Gr2)は物体側から順に、両凸の正レンズ(L3)と両凹の負レンズ(L4)とからなる。第3レンズ群(Gr3)は、物体側に凸の負メニスカスレンズ(L5)1枚からなる。第4レンズ群(Gr4)は、両凸の正レンズ(L6)1枚からなる。
図11は、実施例8の変倍光学系1Hにおけるレンズ群の配列を示す、光軸(AX)を縦断した断面図である。この実施例8の変倍光学系1Hは、各レンズ群が物体側から順に、全体として負の光学的パワーを有する第1レンズ群(Gr1)、光学絞り(ST)、全体として正の光学的パワーを有する第2レンズ群(Gr2)、負の光学的パワーを有する第3レンズ群(Gr3)及び正の光学的パワーを有する第4レンズ群(Gr4)からなる。さらに詳しくは、第1レンズ群(Gr1)は物体側から順に、物体側に凸の負メニスカスレンズ(L1)と物体側に凸の正メニスカスレンズ(L2)とからなる。第2レンズ群(Gr2)は物体側から順に、両凸の正レンズ(L3)と物体側に凸の負メニスカスレンズ(L4)とからなる。第3レンズ群(Gr3)は、両凹の負レンズ(L5)1枚からなる。第4レンズ群(Gr4)は、物体側に凸の正メニスカスレンズ(L6)1枚からなる。
図12は、実施例9の変倍光学系1Iにおけるレンズ群の配列を示す、光軸(AX)を縦断した断面図である。この実施例9の変倍光学系1Iは、各レンズ群が物体側から順に、全体として負の光学的パワーを有する第1レンズ群(Gr1)、光学絞り(ST)、全体として正の光学的パワーを有する第2レンズ群(Gr2)、負の光学的パワーを有する第3レンズ群(Gr3)及び正の光学的パワーを有する第4レンズ群(Gr4)からなる。さらに詳しくは、第1レンズ群(Gr1)は物体側から順に、両凹の負レンズ(L1)と物体側に凸の正メニスカスレンズ(L2)とからなる。第2レンズ群(Gr2)は物体側から順に、両凸正レンズ(L3)と、物体側に凸の負メニスカスレンズ(L4)と両凸の正レンズ(L5)の接合レンズとからなる。第3レンズ群(Gr3)は、両凹の負レンズ(L6)1枚からなる。第4レンズ群(Gr4)は、両凸の正レンズ(L7)1枚からなる。
図13は、実施例10の変倍光学系1Jにおけるレンズ群の配列を示す、光軸(AX)を縦断した断面図である。この実施例10の変倍光学系1Jは、各レンズ群が物体側から順に、全体として負の光学的パワーを有する第1レンズ群(Gr1)、光学絞り(ST)、全体として正の光学的パワーを有する第2レンズ群(Gr2)、負の光学的パワーを有する第3レンズ群(Gr3)及び正の光学的パワーを有する第4レンズ群(Gr4)からなる。さらに詳しくは、第1レンズ群(Gr1)は物体側から順に、物体側に凸の負メニスカスレンズ(L1)と物体側に凸の正メニスカスレンズ(L2)とからなる。第2レンズ群(Gr2)は物体側から順に、両凸正レンズ(L3)と、物体側に凸の負メニスカスレンズ(L4)と両凸の正レンズ(L5)の接合レンズとからなる。第3レンズ群(Gr3)は、両凹の負レンズ(L6)1枚からなる。第4レンズ群(Gr4)は、両凸の正レンズ(L7)1枚からなる。
図14は、実施例11の変倍光学系1Kにおけるレンズ群の配列を示す、光軸(AX)を縦断した断面図である。この実施例11の変倍光学系1Kは、各レンズ群が物体側から順に、全体として負の光学的パワーを有する第1レンズ群(Gr1)、光学絞り(ST)、全体として正の光学的パワーを有する第2レンズ群(Gr2)、負の光学的パワーを有する第3レンズ群(Gr3)及び正の光学的パワーを有する第4レンズ群(Gr4)からなる。さらに詳しくは、第1レンズ群(Gr1)は物体側から順に、両凹の負レンズ(L1)と物体側に凸の正メニスカスレンズ(L2)とからなる。第2レンズ群(Gr2)は物体側から順に、物体側に凸の正メニスカスレンズ(L3)と、両凸の正レンズ(L4)と像側に凸の負メニスカスレンズ(L5)の接合レンズとからなる。第3レンズ群(Gr3)は、物体側に凸の負メニスカスレンズ(L6)1枚からなる。第4レンズ群(Gr4)は、両凸の正レンズ(L7)1枚からなる。
図15は、参考例12の変倍光学系1Lにおけるレンズ群の配列を示す、光軸(AX)を縦断した断面図である。この参考例12の変倍光学系1Lは、各レンズ群が物体側から順に、全体として負の光学的パワーを有する第1レンズ群(Gr1)、光学絞り(ST)、全体として正の光学的パワーを有する第2レンズ群(Gr2)、負の光学的パワーを有する第3レンズ群(Gr3)及び正の光学的パワーを有する第4レンズ群(Gr4)からなる。さらに詳しくは、第1レンズ群(Gr1)は物体側から順に、両凹の負レンズ(L1)と両凸の正レンズ(L2)とからなる。第2レンズ群(Gr2)は物体側から順に、両凸の正レンズ(L3)と、両凸の正レンズ(L4)と両凹の負レンズ(L5)の接合レンズとからなる。第3レンズ群(Gr3)は、物体側に凸の負メニスカスレンズ(L6)1枚からなる。第4レンズ群(Gr4)は、両凸の正レンズ(L7)1枚からなる。
Claims (17)
- 物体側から順に、負の光学的パワーを有する第1レンズ群と、正の光学的パワーを有する第2レンズ群と、負の光学的パワーを有する第3レンズ群と、正の光学的パワーを有する第4レンズ群とからなり、広角端から望遠端への変倍時に前記第1レンズ群と前記第2レンズ群との間隔が狭くなる変倍光学系において、
前記第2レンズ群内に少なくとも1面の非球面が具備され、且つ、
下記(1)〜(3)の条件式を満たし、
前記第1レンズ群は、正の光学的パワーを有する物体側に凸のメニスカスレンズを有し、
前記メニスカスレンズは、下記(5)の条件式を満たし、
前記第1レンズ群は、広角端から望遠端への変倍時に固定であって、
下記(9)の条件式を満たすことを特徴とする変倍光学系。
0.2<T1/(fw×ft)1/2<1.2 ・・・(1)
ΔN2>0.15 ・・・(2)
Δν2>20 ・・・(3)
N1p≧1.8 ・・・(5)
0.1<h1/TLw ・・・(9)
但し、T1:前記第1レンズ群のレンズ最前面から前記第1レンズ群のレンズ最後面までの光軸上厚み
fw:広角端での全光学系の合成焦点距離
ft:望遠端での全光学系の合成焦点距離
ΔN2:前記第2レンズ群内のレンズについて、正レンズの屈折率平均値と負レンズの屈折率平均値の差
Δν2:前記第2レンズ群内のレンズについて、正レンズのアッベ数平均値と負レンズのアッベ数平均値の差
N1p:前記メニスカスレンズの屈折率
h1:最も物体側レンズ面の広角端での有効光路半径
TLw:物体距離無限時における、広角端での最も物体側レンズ面の面頂点から像面までの光軸上距離 - 前記第2レンズ群が、下記(6)の条件式を満たすことを特徴とする請求項1に記載の変倍光学系。
0.6<f2/fw<2.0 ・・・(6)
但し、f2:前記第2レンズ群の合成焦点距離 - 前記第2レンズ群は、少なくとも2枚の正レンズと、少なくとも1枚の負レンズとから構成されることを特徴とする請求項1又は2に記載の変倍光学系。
- 前記第2レンズ群は、物体側から順に、正レンズ、負レンズ、正レンズの3枚で構成されていることを特徴とする請求項3に記載の変倍光学系。
- 無限遠物体から近距離物体へのフォーカシングが、前記第3レンズ群を像側に移動させることによって行われ、
下記(7)の条件式を満たすことを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の変倍光学系。
1.5<|f3/fw|<6.0 ・・・(7)
但し、f3:前記第3レンズ群の合成焦点距離 - 前記第3レンズ群が、広角端から望遠端への変倍時に、物体側に凸形状の軌跡を描くように移動するものであって、
下記(8)の条件式を満たすことを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載の変倍光学系。
|D3/(fw×ft)1/2|<1.5 ・・・(8)
但し、D3:広角端から望遠端への変倍時における前記第3レンズ群の移動量 - 前記第2レンズ群の物体側に開口絞りが備えられ、
前記開口絞りは絞り径が固定であることを特徴とする請求項1から6のいずれかに記載の変倍光学系。 - 前記第2レンズ群の像側に、光量を調節する機構が配置され、
下記(10)の条件式を満たすことを特徴とする請求項1から7のいずれかに記載の変倍光学系。
T12/(fw×ft)1/2<0.3 ・・・(10)
但し、T12:望遠端における、前記第1レンズ群と前記第2レンズ群との光軸上間隔 - 前記第4レンズ群は、広角端から望遠端への変倍時に固定であって、
下記(11)の条件式を満たすことを特徴とする請求項1から8のいずれかに記載の変倍光学系。
1.0<|EPw/fw|<8.0 ・・・(11)
但し、EPw:広角端における、最大画角の主光線の射出瞳位置から像面までの距離 - 変倍時に可動のレンズ群が、変倍群とズーミングに伴う像面変動補正群との2つのレンズ群のみであることを特徴とする請求項1から9のいずれかに記載の変倍光学系。
- 前記第1レンズ群が、物体側から順に、1枚の負レンズと1枚の正レンズとからなり、
下記(12)の条件式を満たすことを特徴とする請求項1から10のいずれかに記載の変倍光学系。
0.15<|f1n/f1p|<0.50 ・・・(12)
但し、f1p:前記第1レンズ群内の正レンズの焦点距離
f1n:前記第1レンズ群内の負レンズの焦点距離 - 少なくとも1枚の樹脂材料製レンズを有することを特徴とする請求項1から11のいずれかに記載の変倍光学系。
- 前記樹脂材料製レンズは、樹脂材料中に最大長が30ナノメートル以下の粒子を分散させてなる素材を用いて成形したレンズであることを特徴とする請求項12に記載の変倍光学系。
- 前記第4レンズ群内の正レンズが、樹脂材料製レンズであることを特徴とする請求項12又は13に記載の変倍光学系。
- 請求項1から14のいずれかに記載の変倍光学系と、光学像を電気的な信号に変換する撮像素子とを備え、
前記変倍光学系が前記撮像素子の受光面上に被写体の光学像を形成可能とされていることを特徴とする撮像装置。 - 請求項15に記載の撮像装置と、
前記撮像装置及び撮像素子に被写体の静止画撮影及び動画撮影の少なくとも一方の撮影を行わせる制御部と、を具備し、
前記撮像装置の変倍光学系が、前記撮像素子の受光面上に被写体の光学像を形成可能に組み付けられていることを特徴とするデジタル機器。 - 前記デジタル機器は、携帯端末であることを特徴とする請求項16に記載のデジタル機器。
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