JP5132817B2 - ズームレンズおよびそれを有する撮像装置 - Google Patents
ズームレンズおよびそれを有する撮像装置 Download PDFInfo
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Description
【技術分野】
【０００１】
本発明は、屈折力可変素子を備えるズームレンズに関する。本発明のズームレンズは、例えば、デジタルスチルカメラ等の撮影レンズに好適である。
【背景技術】
【０００２】
従来、２種類の液体の界面の曲率を変化させることによって屈折力を変化させることができる光学素子が知られている。
【０００３】
図９（Ａ）は、互いに混合しない２種類の液体を利用した屈折力可変素子１００である。周辺部に配置された電極１０１、１０２に電圧を印加して、液体の接触角を調整することによって、電解液１０３と非電解液１０４の界面の曲率を変化させることができる。
【０００４】
図９（Ｂ）は、２種類の液体２０１、２０２の間に弾性膜２０３を備える屈折力可変素子２００である。アクチュエーター等の駆動手段２０４によって弾性膜２０３を変形させることによって、屈折力を変化させることができる。このような屈折力可変素子２００によれば、２種類の液体２０１、２０２について互いに混合しやすい液体を選択することができる。
【０００５】
上記のような屈折力可変素子を利用したズームレンズがある。特許文献１、２のズームレンズは、屈折力可変素子を利用することによって、ズーミング時の各レンズ群の移動量を小さくして、レンズ全長を短縮している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】
特開２００６−９８９７２号公報
【特許文献２】
特開昭６２−２４２１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１、２は、ある程度のズーム比のズームレンズを開示しているものの、ズーミングの際の光学性能の変動についてまでは、注意を払っていない。
【０００８】
屈折力可変素子のズーミング時の曲率の変化、すなわち屈折力の変化が適切でなければ、ズーミングによる像面彎曲の変動が大きくなったり、高ズーム比を実現することが困難になったりする。
【０００９】
本発明は、高ズーム比であって、ズーミングに伴う像面彎曲の変動が小さいズームレンズを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の請求項１のズームレンズは、広角端から望遠端へのズーミングに際して、異なる媒質間の境界面形状を変化させることによって屈折力を正の方向に変化させる第１の屈折力可変素子と、異なる媒質間の境界面形状を変化させることによって屈折力を負の方向に変化させる第２の屈折力可変素子を備えている。そして、第１の屈折力可変素子および第２の屈折力可変素子は、広角端から望遠端へのズーミングに際して結像倍率が増大し、広角端から望遠端へのズーミングにおいて、前記第１の屈折力可変素子を複数備える場合における屈折力変化量が最も小さい第１の屈折力可変素子の屈折力変化量、または前記第１の屈折力可変素子を１つのみ備える場合における該第１の屈折力可変素子の屈折力変化量をΔφ１ｍｉｎとし、前記第２の屈折力可変素子を複数備える場合における屈折力変化量が最も小さい第２の屈折力可変素子の屈折力変化量、または前記第２の屈折力可変素子を１つのみ備える場合における該第２の屈折力可変素子の屈折力変化量をΔφ２ｍｉｎとしたとき、
０．０５＜Δφ１ｍｉｎ・√（ｆｗ・ｆｔ）＜０．５
−０．５＜Δφ２ｍｉｎ・√（ｆｗ・ｆｔ）＜−０．０５
なる条件式を満足することを特徴としている。
本発明の請求項６のズームレンズは、広角端から望遠端へのズーミングに際して、異なる媒質間の境界面形状を変化させることによって屈折力を正の方向に変化させる第１の屈折力可変素子と、異なる媒質間の境界面形状を変化させることによって屈折力を負の方向に変化させる第２の屈折力可変素子を備え、前記第１の屈折力可変素子および前記第２の屈折力可変素子は、広角端から望遠端へのズーミングに際して結像倍率が増大し、前記第１の屈折力可変素子と前記第２の屈折力可変素子の少なくとも一方は、広角端から望遠端へのズーミングに際して移動するレンズ群の少なくとも一部を構成することを特徴としている。
本発明の請求項７のズームレンズは、広角端から望遠端へのズーミングに際して、異なる媒質間の境界面形状を変化させることによって屈折力を正の方向に変化させる第１の屈折力可変素子と、異なる媒質間の境界面形状を変化させることによって屈折力を負の方向に変化させる第２の屈折力可変素子を備え、前記第１の屈折力可変素子および前記第２の屈折力可変素子は、広角端から望遠端へのズーミングに際して結像倍率が増大し、最も物体側に配置されたレンズから前記第１の屈折力可変素子の物体側に隣り合うレンズまでの光学系の広角端における焦点距離をｆ１、最も物体側に配置されたレンズから前記第２の屈折力可変素子の物体側に隣り合うレンズまでの光学系の広角端における焦点距離をｆ２としたとき、
−２．５＜ｆ１／√（ｆｗ・ｆｔ）＜−０．７
０．１＜ｆ２／√（ｆｗ・ｆｔ）＜２．５
なる条件式を満足することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、高ズーム比であって、ズーミングに伴う像面彎曲の変動が小さいズームレンズを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施例１のズームレンズの断面図
【図２Ａ】本発明の実施例１のズームレンズの収差図
【図２Ｂ】本発明の実施例１のズームレンズの収差図
【図３】本発明の実施例２のズームレンズの断面図
【図４Ａ】本発明の実施例２のズームレンズの収差図
【図４Ｂ】本発明の実施例２のズームレンズの収差図
【図５】本発明の実施例３のズームレンズの断面図
【図６Ａ】本発明の実施例３のズームレンズの収差図
【図６Ｂ】本発明の実施例３のズームレンズの収差図
【図７】本発明の実施例４のズームレンズの断面図
【図８Ａ】本発明の実施例４のズームレンズの収差図
【図８Ｂ】本発明の実施例４のズームレンズの収差図
【図９】屈折力可変素子の説明図
【図１０】本発明の撮像装置の概略図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。
【００１４】
最初に、本発明の各実施形態に共通する特徴について説明する。
【００１５】
本発明の各実施形態のズームレンズは、広角端から望遠端へのズーミングに際して移動するレンズ群を複数有する。そして、広角端から望遠端へのズーミングに際して屈折力（焦点距離の逆数）が正の方向に変化する第１の屈折力可変素子ＡＯ１と、屈折力が負の方向に変化する第２の屈折力可変素子ＡＯ２がレンズ群の少なくとも一部を構成している。
【００１６】
ここで、屈折力が正の方向に変化することは、屈折力可変素子の負の屈折力が小さくなること、負の屈折力から正の屈折力へ変化すること、正の屈折力が大きくなることのいずれかに対応している。また、屈折力が負の方向に変化することは、屈折力可変素子の負の屈折力が大きくなること、正の屈折力から負の屈折力へ変化すること、正の屈折力が小さくなることのいずれかに対応している。
【００１７】
なお、第１の屈折力可変素子ＡＯ１と第２の屈折力可変素子ＡＯ２としては、例えば、図９に示すような、異なる媒質間の境界面形状を可変とすることで屈折力を変化させることができる屈折力可変素子を用いるのが良い。異なる媒質間の境界面形状が可変である屈折力可変素子を利用することにより、複数のレンズを移動させることによってのみズーミングを行うズームレンズに比べて、光学系を小型化することが容易になる。ただし、後述するように、異なる媒質間の境界面形状が可変である屈折力可変素子をズーミング時に移動させることによって、屈折力可変素子の結像倍率を更に増大させたズームレンズや収差変動を低減したズームレンズも本発明に含まれる。また、図９では２種類の液体の界面を制御する方式を説明したが、１種類の液体と空気の界面の形状を制御しても良い。その他、液体やゲル等により形成されたレンズを変形させることによって屈折力を変化させる屈折力可変素子を用いても良い。
【００１８】
ＳＰは開口絞り、ＧＢはガラスブロックである。ＩＰは像面であり、デジタルカメラにおいてはＣＣＤやＣＭＯＳなどの固体撮像素子が配置され、銀塩フィルムカメラにおいては銀塩フィルムが配置される。
【００１９】
広角端と望遠端は、変倍用のレンズ群が機構上、光軸上を移動可能な範囲の両端に位置したときのズーム位置をいう。
【００２０】
そして、第１の屈折力可変素子ＡＯ１と第２の屈折力可変素子ＡＯ２は、広角端から望遠端へのズーミングに際して、それぞれ結像倍率が増大する。すなわち、それぞれの屈折力可変素子は、広角端における結像倍率βｗと望遠端における結像倍率βｔの比の絶対値│βｔ／βｗ│が１よりも大きくなる。なお、本発明における結像倍率は、光学系の物体距離が無限遠であるときのｄ線波長における結像倍率を表している。
【００２１】
このように、広角端から望遠端へのズーミングに際して、各屈折力可変素子の結像倍率を増大させることによって、高いズーム比を実現することができる。
【００２２】
また、第１の屈折力可変素子ＡＯ１と第２の屈折力可変素子ＡＯ２の屈折力を適切に変化させることによって、像面彎曲の変動を低減することができる。すなわち、広角端から望遠端へのズーミングに際して、第１の屈折力可変素子ＡＯ１と第２の屈折力可変素子ＡＯ２の屈折力を逆の方向に変化させることによって、ズーミング時のペッツバール和の変動を低減することができる。
【００２３】
上記の特徴によって、本発明の効果を得ることができるが、以下のいずれかを満足することによって更に好ましい構成を実現することができる。
【００２４】
広角端から望遠端へのズーミングにおいて、正の方向に屈折力が変化する第１の屈折力可変素子ＡＯ１の屈折力変化量をΔφ１とし、負の方向に屈折力が変化する第２の屈折力可変素子ＡＯ２の屈折力変化量をΔφ２とする。ここで、広角端から望遠端へのズーミングにおける屈折力可変素子の屈折力変化量とは、望遠端における屈折力（焦点距離の逆数）と広角端における屈折力（焦点距離の逆数）の差をいう。なお、第１の屈折力可変素子ＡＯ１または第２の屈折力可変素子ＡＯ２を複数含む場合には、第１の屈折力可変素子ＡＯ１の屈折力変化量の和をΔφ１とし、第２の屈折力可変素子ＡＯ２の屈折力変化量の和をΔφ２とする。また、広角端および望遠端におけるズームレンズ全系の焦点距離をそれぞれｆｗ、ｆｔとする。このとき、以下の条件式を満足するのが良い。
０＜｜Δφ１＋Δφ２｜・√（ｆｗ・ｆｔ）＜０．１５・・・（１）
条件式（１）は、第１の屈折力可変素子ＡＯ１と第２の屈折力可変素子ＡＯ２の広角端から望遠端へのズーミングにおける屈折力変化量に関し、上限を超えると、残存する像面彎曲が大きくなりやすい。
【００２５】
第１の屈折力可変素子ＡＯ１を複数備える場合において、広角端から望遠端へのズーミングにおける屈折力変化量が最も小さい第１の屈折力可変素子ＡＯ１ｍｉｎの屈折力変化量をΔφ１ｍｉｎとする。また、第２の屈折力可変素子ＡＯ２を複数備える場合において、広角端から望遠端へのズーミングにおける屈折力変化量が最も小さい第２の屈折力可変素子ＡＯ２ｍｉｎの屈折力変化量をΔφ２ｍｉｎとする。なお、第１の屈折力可変素子ＡＯ１を１つのみ備える場合は、その屈折力可変素子の屈折力変化量をΔφ１ｍｉｎとする。同様に、第２の屈折力可変素子ＡＯ２を１つのみ備える場合は、その屈折力可変素子の屈折力変化量をΔφ２ｍｉｎとする。すなわち、広角端から望遠端へのズーミングにおける第１の屈折力可変素子ＡＯ１の屈折力変化量の最小値がΔφ１ｍｉｎであり、広角端から望遠端へのズーミングにおける第２の屈折力可変素子ＡＯ２の屈折力変化量の最小値がΔφ２ｍｉｎである。
【００２６】
このとき、以下の条件式を満足することを特徴としている。
０．０５＜Δφ１ｍｉｎ・√（ｆｗ・ｆｔ）＜０．５・・・（２）
−０．５＜Δφ２ｍｉｎ・√（ｆｗ・ｆｔ）＜−０．０５・・・（３）
［００２７］
条件式（２）の下限または条件式（３）の上限を超えると、屈折力可変素子を利用してズーム比を効果的に増大させることが難しくなる。逆に、条件式（２）の上限または条件式（３）の下限を超えると、ズーミング時の屈折力変化量が大きくなりすぎるため、像面彎曲の変動が大きくなりやすい。
［００２８］
さらに望ましくは、以下の条件式（２ａ）、（３ａ）を満足すると良い。
０．０８＜Δφ１ｍｉｎ・√（ｆｗ・ｆｔ）＜０．３・・・（２ａ）
−０．３＜Δφ２ｍｉｎ・√（ｆｗ・ｆｔ）＜−０．１・・・（３ａ）
［００２９］
最も物体側に配置されたレンズから第１の屈折力可変素子ＡＯ１の物体側に隣り合うレンズまでの光学系の広角端における焦点距離をｆ１とし、最も物体側に配置されたレンズから第２の屈折力可変素子ＡＯ２の物体側に隣り合うレンズまでの光学系の広角端における焦点距離をｆ２とする。このとき、以下の条件式を満足することを特徴としている。
−２．５＜ｆ１／√（ｆｗ・ｆｔ）＜−０．７・・・（４）
０．１＜ｆ２／√（ｆｗ・ｆｔ）＜２．５・・・（５）
［００３０］
条件式（４）は、第１の屈折力可変素子ＡＯ１に入射する光束が発散光束であることに対応している。条件式（４）の下限を超えると、第１の屈折力可変素子ＡＯ１の屈折力を変化させることによって結像倍率を増大させること、すなわち高ズーム比を得ることが難しくなる。また、条件式（４）の上限を超えると、像面彎曲を補正することが困難になるため好ましくない。
［００３１］
条件式（５）は、第２の屈折力可変素子ＡＯ２に入射する光束が収束光束であることに対応している。条件式（５）の下限を超えると、像面彎曲を補正することが困難になるため好ましくない。また、条件式（５）上限を超えると、第２の屈折力可変素子ＡＯ２の屈折力を変化させることによって結像倍率を増大させること、すなわち高ズーム比を得ることが難しくなる。
［００３２］
さらに望ましくは、以下の条件式（４ａ）、（５ａ）を満足するのが良い。
−１．３＜ｆ１／√（ｆｗ・ｆｔ）＜−０．７・・・（４ａ）
０．３＜ｆ２／√（ｆｗ・ｆｔ）＜１．３・・・（５ａ）
【００３３】
なお、第１の屈折力可変素子ＡＯ１を複数含む場合には、複数の第１の屈折力可変素子ＡＯ１のそれぞれが条件式（４）または（４ａ）を満足することが望ましい。同様に、第２の屈折力可変素子ＡＯ２を複数含む場合には、複数の第２の屈折力可変素子ＡＯ２のそれぞれが条件式（５）または（５ａ）を満足することが望ましい。
【００３４】
また、第１の屈折力可変素子と第２の屈折力可変素子の少なくとも一方が、広角端から望遠端へのズーミングに際して移動するレンズ群の少なくとも一部を構成するのが良い。屈折力可変素子をズーミングに際して移動させることによって、結像倍率を増大させること、ズーミング時の収差変動を低減することが容易になる。
【実施例１】
【００３５】
次に、図１を用いて、本発明の実施例１のズームレンズを説明する。
【００３６】
実施例１のズームレンズは、物体側から像側へ順に、正の屈折力の第１レンズ群Ｌ１、負の屈折力の第２レンズ群Ｌ２、第３レンズ群Ｌ３、正の屈折力の第４レンズ群Ｌ４、正の屈折力の第５レンズ群Ｌ５、第６レンズ群Ｌ６を備えている。ここで、第３レンズ群Ｌ３は第１の屈折力可変素子ＡＯ１によって構成されており、第６レンズ群Ｌ６は第２の屈折力可変素子ＡＯ２によって構成されている。
【００３７】
広角端から望遠端へのズーミングに際し、第１レンズ群Ｌ１と第３レンズ群Ｌ３（第１の屈折力可変素子ＡＯ１）と第６レンズ群Ｌ６（第２の屈折力可変素子ＡＯ２）は不動である。
【００３８】
広角端から望遠端へのズーミングに際し、第２レンズ群Ｌ２を像側へ移動させることによって、第２レンズ群Ｌ２の結像倍率を約２．０倍に増大させている。
【００３９】
さらに、第１の屈折力可変素子ＡＯ１と第２の屈折力可変素子ＡＯ２が、広角端から望遠端へのズーミングにおいて結像倍率が増大するように屈折力を変化させている。
［００４０］
広角端から望遠端へのズーミングにおいて、第１の屈折力可変素子ＡＯ１の結像倍率は０．８９から１．２８へ変化し、１．４４倍に増大する。また、第２の屈折力可変素子ＡＯ２の結像倍率は０．９７から１．０１へ変化し、１．０４倍に増大する。ここで、各屈折力可変素子の結像倍率はｄ線を基準としている。
［００４１］
以上の構成によって、約９．５倍といった高ズーム比のズームレンズを実現している。
［００４２］
フォーカシングは第５レンズ群Ｌ５を移動させることによって行われる。
［００４３］
第１、第２の屈折力可変素子ＡＯ１、ＡＯ２は、それぞれ電解液と非電解液を含んでいる。第１、第２の屈折力可変素子ＡＯ１、ＡＯ２の電解液は両方とも水（Ｎｄ＝１．３３，ｖｄ＝５５．７）を使用している。また、第１の屈折力可変素子ＡＯ１の非電解液はＮｄ＝１．６５，ｖｄ＝４２．７の光学特性を持つオイル系媒質であり、第２の屈折力可変素子ＡＯ２の非電解液はＮｄ＝１．５８，ｖｄ＝４６．２の光学特性を持つオイル系媒質である。これによって、各屈折力可変素子の媒質が混ざり合わないように構成している。
［００４４］
第１の屈折力可変素子ＡＯ１は物体側の水よりも像側のオイル系媒質の屈折率が高く、界面の曲率半径が負から正へと変化するため、屈折力が負から正へと変化する。また、第２の屈折力可変素子ＡＯ２は物体側の水よりも像側のオイル系媒質の屈折率が高く、界面の曲率半径が正から負へと変化するため、屈折力が正から負へと変化する。このように、第１の屈折力可変素子ＡＯ１と第２の屈折力可変素子ＡＯ２の屈折力を逆の方向に変化させることによって、ズーミング時のペッツバール和の変動を低減している。
実施例２
［００４５］
以下、図３を用いて、本発明の実施例２のズームレンズを説明する。
［００４６］
実施例２のズームレンズは、物体側から像側へ順に、負の屈折力の第１レンズ群Ｌ１、第２レンズ群Ｌ２、正の屈折力の第３レンズ群Ｌ３、第４レンズ群Ｌ４を備えている。ここで、第２レンズ群Ｌ２は第１の屈折力可変素子ＡＯ１と複数のレンズによって構成されており、第４レンズ群Ｌ４は第２の屈折力可変素子ＡＯ２によって構成されている。
【００４７】
広角端から望遠端へのズーミングに際し、第１の屈折力可変素子ＡＯ１を含む第２レンズ群Ｌ２は物体側へ移動する。また、第３レンズ群Ｌ３が像側へ移動することによって、結像倍率を増大させている。さらに、第２レンズ群Ｌ２を構成する第１の屈折力可変素子ＡＯ１と、第４レンズ群Ｌ４としての第２の屈折力可変素子ＡＯ２が、広角端から望遠端へのズーミングに際して結像倍率が増大するように屈折力を変化させている。
【００４８】
広角端から望遠端へのズーミングにおいて、第１の屈折力可変素子ＡＯ１の結像倍率は０．７９から１．０３へ変化し、１．３０倍に増大する。また、第２の屈折力可変素子ＡＯ２の結像倍率は０．９８から１．０２へ変化し、１．０４倍に増大する。ここで、各屈折力可変素子の結像倍率はｄ線を基準としている。
【００４９】
以上の構成によって、約４．８倍の高ズーム比のズームレンズを実現している。
【００５０】
フォーカシングは、第３レンズ群Ｌ３を移動させることによって行われる。
【００５１】
第１、第２の屈折力可変素子ＡＯ１、ＡＯ２は電解液と非電解液を含んでいる。第１、第２の屈折力可変素子ＡＯ１、ＡＯ２の電解液は両方とも水（Ｎｄ＝１．３３，ｖｄ＝５５．７）を使用している。また、第１の屈折力可変素子ＡＯ１の非電解液はＮｄ＝１．６５，ｖｄ＝３３．４の光学特性を持つオイル系媒質であり、第２の屈折力可変素子ＡＯ２の非電解液はＮｄ＝１．６５，ｖｄ＝２９．６の光学特性を持つオイル系媒質である。これによって、各屈折力可変素子の媒質が混ざり合わないように構成している。
【００５２】
第１の屈折力可変素子ＡＯ１は像側の水よりも物体側のオイル系媒質の屈折率が高く、界面の曲率半径が正から負へと変化するため、屈折力が負から正へと変化する。第２の屈折力可変素子ＡＯ２は像側の水よりも物体側のオイル系媒質の屈折率が高く、界面の曲率半径が負から正へと変化するため、屈折力が正から負へと変化する。このように、第１の屈折力可変素子ＡＯ１と第２の屈折力可変素子ＡＯ２の屈折力を逆の方向に変化させることによって、ズーミング時のペッツバール和の変動を低減している。
【実施例３】
【００５３】
以下、図５を用いて、本発明の実施例３のズームレンズを説明する。
【００５４】
実施例３のズームレンズは、物体側から像側へ順に、正の屈折力の第１レンズ群Ｌ１、負の屈折力の第２レンズ群Ｌ２、プリズムＰＲ、第３レンズ群Ｌ３、正の屈折力の第４レンズ群Ｌ４、第５レンズ群Ｌ５、第６レンズ群Ｌ６を備えている。ここで、第３レンズ群Ｌ３は第１の屈折力可変素子ＡＯ１によって構成されており、第５レンズ群Ｌ５は第２の屈折力可変素子ＡＯ２ａと正レンズによって構成されており、第６レンズ群Ｌ６は第２の屈折力可変素子ＡＯ２ｂによって構成されている。
【００５５】
広角端から望遠端へのズーミングに際し、第１レンズ群Ｌ１、プリズムＰＲ、第３レンズ群Ｌ３（第１の屈折力可変素子ＡＯ１）、第６レンズ群Ｌ６（第２の屈折力可変素子ＡＯ２ｂ）は不動である。
【００５６】
広角端から望遠端へのズーミングに際し、第２レンズ群Ｌ２を像側へ移動させることによって、第２レンズ群Ｌ２の結像倍率を約２．０倍に増大させている。そして、第２の屈折力可変素子ＡＯ２ａを含む第５レンズ群Ｌ５を像側へ移動させている。さらに、第３レンズ群Ｌ３を構成する第１の屈折力可変素子ＡＯ１と、第５レンズ群Ｌ５と第６レンズ群Ｌ６を構成する第２の屈折力可変素子ＡＯ２ａ、ＡＯ２ｂが、それぞれ結像倍率が増加するように屈折力を変化させている。
【００５７】
広角端から望遠端へのズーミングにおいて、第１の屈折力可変素子ＡＯ１の結像倍率は１．０４から１．４９へ変化し、１．４３倍に増大する。また、第２の屈折力可変素子ＡＯ２ａの結像倍率は０．９８から１．０６へ変化し、１．０８倍に増大する。また、第２の屈折力可変素子ＡＯ２ｂの結像倍率は、１．００から１．０３へ変化し、１．０３倍に増大する。
【００５８】
以上の構成によって、約９．５倍といった高ズーム比のズームレンズを実現している。
【００５９】
フォーカシングは、第２の屈折力可変素子ＡＯ２ａを含む第５レンズ群Ｌ５を移動させることによって行われる。
【００６０】
第１の屈折力可変素子ＡＯ１と第２の屈折力可変素子ＡＯ２ａ、ＡＯ２ｂのそれぞれは、電解液と非電解液を含んでいる。電解液は、すべての屈折力可変素子について、水（Ｎｄ＝１．３３，ｖｄ＝５５．７）を使用しており、非電解液は、すべての屈折力可変素子について、Ｎｄ＝１．７４，ｖｄ＝４０．０の光学特性を持つオイル系媒質を用いている。これによって、各屈折力可変素子の媒質が混ざり合わないように構成している。
【００６１】
第１の屈折力可変素子ＡＯ１は物体側の水よりも像側のオイル系媒質の屈折率が高く、液体の界面では正の曲率半径が小さくなるため、正の屈折力が大きくなる。第２の屈折力可変素子ＡＯ２ａ、ＡＯ２ｂは物体側の水よりも像側のオイル系媒質の屈折率が高く、界面の曲率半径は正から負へと変化するため、屈折力が正から負へと変化する。このように、第１の屈折力可変素子ＡＯ１と第２の屈折力可変素子ＡＯ２ａ、ＡＯ２ｂの屈折力を逆の方向に変化させることによって、ズーミング時のペッツバール和の変動を低減している。
【実施例４】
【００６２】
以下、図７を用いて、本発明の実施例４のズームレンズを説明する。
【００６３】
実施例４のズームレンズは、物体側から像側へ順に、負の屈折力の第１レンズ群Ｌ１、正の屈折力の第２レンズ群Ｌ２、第３レンズ群Ｌ３、正の屈折力の第４レンズ群Ｌ４、第５レンズ群Ｌ５から構成されている。ここで、第３レンズ群Ｌ３は第３ａレンズ群Ｌ３ａと第１の屈折力可変素子ＡＯ１と第３ｂレンズ群Ｌ３ｂによって構成されており、第５レンズ群Ｌ５は第２の屈折力可変素子ＡＯ２によって構成されている。
【００６４】
本実施例では、広角端から望遠端へのズーミングに際し、第１レンズ群Ｌ１と第５レンズ群Ｌ５（第２の屈折力可変素子ＡＯ２）は不動である。
【００６５】
広角端から望遠端へのズーミングに際し、第４レンズ群Ｌ４を物体側へ移動させることによって、第４レンズ群Ｌ４の結像倍率を約１．２倍に増大させている。また、第３ａレンズ群Ｌ３ａと第３ｂレンズ群Ｌ３ｂの間に配置されている第１の屈折力可変素子ＡＯ１と、第５レンズ群Ｌ５を構成している第２の屈折力可変素子ＡＯ２は、それぞれ結像倍率が増加するように屈折力を変化させている。
［００６６］
広角端から望遠端へのズーミングにおいて、第１の屈折力可変素子ＡＯ１の結像倍率は０．６６から０．８７へと変化し、１．３２倍に増大する。また、第２の屈折力可変素子ＡＯ２の結像倍率は０．７２から１．４０へと変化し、１．９５倍に増大する。
［００６７］
以上の構成によって、超広角レンズでありながら、約２．１倍の高ズーム比を実現している。
［００６８］
第１レンズ群Ｌ１は、物体側から像側へ順に、第１ａレンズ群Ｌ１ａと第１ｂレンズ群Ｌ１ｂによって構成されており、第１ｂレンズ群Ｌ１ｂを移動させることによってフォーカシングが行われる。
【００６９】
第１の屈折力可変素子ＡＯ１と第２の屈折力可変素子ＡＯ２のそれぞれは、電解液と非電解液を含んでいる。第１、第２の屈折力可変素子ＡＯ１、ＡＯ２の電解液は水（Ｎｄ＝１．３３，ｖｄ＝５５．７）を使用している。第１の屈折力可変素子ＡＯ１の非電解液は、Ｎｄ＝１．７３，ｖｄ＝４０．０の光学特性をもつオイル系媒質であり、第２の屈折力可変素子ＡＯ２の非電解液はＮｄ＝１．４８，ｖｄ＝５４．６の光学特性を持つオイル系媒質である。
［００７０］
第１の屈折力可変素子ＡＯ１は物体側の水よりも像側のオイル系媒質の屈折率が大きく、液体の界面では負の曲率半径が大きくなるため、負の屈折力が弱くなる。第２の屈折力可変素子ＡＯ２は物体側の水よりも像側のオイル系媒質の屈折率が大きく、界面の曲率半径が正から負へと変化するため、屈折力は正から負へと変化する。このように、第１の屈折力可変素子ＡＯ１と第２の屈折力可変素子ＡＯ２の屈折力を逆の方向に変化させることによって、ズーミング時のペッツバール和の変動を低減している。
【００７１】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【００７２】
次に、各実施形態におけるデータを以下に示す。ｉは物体面からの面の順序を示し、ｒｉはレンズ面の曲率半径、ｄｉは第ｉ面と第ｉ＋１面との間のレンズ肉厚および空気間隔、ｎｉ，ｖｉはそれぞれｄ線に対する屈折率およびアッベ数を表す。
【００７３】
また、最も像側に配置されるガラスブロックＧＢはＣＣＤ保護ガラス、ローパスフィルターなどに相当する。またｋ，Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅなどは非球面係数である。
非球面形状は光軸からの高さｈの位置での光軸方向の変位を、面頂点を基準にしてｘとするとき、以下の式で定義される。
ｘ＝（ｈ２／Ｒ）／［１＋｛１−（１＋ｋ）（ｈ／Ｒ）２｝１／２］＋Ａｈ４＋Ｂｈ６＋Ｃｈ８＋Ｄｈ１０＋Ｅｈ１２
ただし、ここでＲは曲率半径である。
【００７４】
数値実施例１
単位 mm
面データ
面番号 r d nd vd 有効径
1 28.479 1.20 1.84666 23.8 25.75
2 17.564 5.48 1.77250 49.6 22.80
3 6873.853 (可変) 21.95
4 147.858 0.80 1.88300 40.8 16.84
5 8.515 4.59 12.59
6* -18.084 1.00 1.88300 40.8 12.39
7* 143.569 0.10 12.82
8 380.124 3.03 1.94595 18.0 12.91
9 -26.866 (可変) 13.12
10 ∞ 0.61 1.33304 55.7 9.00
11 （可変） 0.64 1.65294 42.8 8.89
12 ∞ (可変) 8.78
13* 12.178 3.50 1.49700 81.5 7.65
14 -27.439 2.50 8.43
15 7.898 3.39 1.49700 81.5 7.39
16 20.614 0.60 2.00330 28.3 6.09
17 6.609 0.40 5.71
18 16.233 1.15 1.72825 28.5 5.71
19 38.772 (可変) 5.70
20* 17.363 1.97 1.45600 90.3 8.66
21 344.622 (可変) 8.55
22 ∞ 0.55 1.33304 55.7 10.00
23 （可変） 0.55 1.58068 46.2 10.00
24 ∞ 10.00
像面
非球面データ
第6面
K = 0.00000e+000 A 4=-6.02345e-004 A 6= 1.34031e-005 A 8=-1.91200e-007 A10= 1.56592e-009
第7面
K =-3.21679e+003 A 4=-4.54896e-004 A 6= 1.01416e-005 A 8=-1.29730e-007 A10= 1.05351e-009
第13面
K = 1.05797e+000 A 4=-1.74178e-004 A 6=-1.08865e-006 A 8=-5.81524e-009
第20面
K = 9.63774e+000 A 4=-2.50683e-004 A 6= 5.21092e-007 A 8=-4.99622e-007 A10= 2.55173e-009
各種データ
ズーム比 9.45
広角 中間 望遠
焦点距離 5.20 16.08 49.14
Fナンバー 2.93 3.93 6.30
画角 33.9 12.3 4.1
像高 3.50 3.50 3.50
レンズ全長 80.75 80.75 80.75
BF 4.04 4.04 4.04
d 3 0.55 9.03 13.24
d 9 13.34 4.86 0.65
d12 23.05 14.50 1.97
d19 3.73 15.26 26.79
d21 3.99 1.00 2.01
d24 4.07 5.33 23.28
r11 -84.67 -1423.26 35.80
d10 0.61 0.53 0.34
d11 0.64 0.72 0.91
r23 35.15 91.55 -75.00
d22 0.55 0.69 0.88
d23 0.55 0.41 0.22
入射瞳位置 17.72 41.01 52.15
射出瞳位置 -21.48 -54.88 -113.40
前側主点位置 21.86 52.70 80.76
後側主点位置 -1.13 -12.08 -44.90
ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離 レンズ構成長 前側主点位置 後側主点位置
1 1 39.24 6.68 -0.12 -3.86
2 4 -9.14 9.52 0.32 -7.51
3 10 -264.68 1.25 0.46 -0.39
4 13 17.56 11.53 -5.41 -10.05
5 20 40.02 1.97 -0.07 -1.42
6 22 141.94 1.10 0.41 -0.35
単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 -57.00
2 2 22.79
3 4 -10.26
4 6 -18.14
5 8 26.62
6 10 254.24
7 11 -129.68
8 13 17.48
9 15 23.67
10 16 -9.91
11 18 37.54
12 20 40.02
13 22 -105.54
14 23 60.53
【００７５】
数値実施例２
単位 mm
面データ
面番号 r d nd vd 有効径
1* 822.436 1.10 1.86400 40.6 14.40
2* 6.178 1.95 10.70
3 8.151 1.80 1.94595 18.0 11.30
4 11.485 (可変) 10.70
5 ∞ （可変） 1.64600 33.4 5.20
6 （可変）（可変） 1.33304 55.8 5.20
7 ∞ 0.10 5.20
8* 5.918 1.80 1.85135 40.1 5.50
9 64.692 0.23 5.20
10 7.646 1.30 1.71999 50.2 4.90
11 -106.751 0.50 1.84666 23.8 4.50
12 3.885 0.94 4.00
13 27.578 1.00 1.74950 35.3 4.00
14 -29.647 0.58 4.00
15(絞り) ∞ (可変) 2.99
16* 18.844 1.20 1.69350 53.2 8.30
17 67.088 (可変) 8.30
18 ∞ （可変） 1.65400 29.6 8.00
19 （可変）（可変） 1.33304 55.8 8.00
20 ∞ 1.00 8.00
21 ∞ 0.50 1.51633 64.1 20.00
22 ∞ （可変） 20.00
非球面データ
第1面
K =-4.39302e+005 A 4= 2.66495e-004 A 6=-3.66801e-006 A 8= 2.93756e-008 A10=-1.12868e-010
第2面
K =-1.73497e+000 A 4= 1.07426e-003 A 6=-1.07394e-006 A 8= 1.26888e-007 A10= 8.27304e-011
第8面
K =-3.07128e-001 A 4=-2.29854e-004 A 6= 6.52175e-006 A 8=-1.64145e-006 A10= 8.32941e-008
第16面
K = 0.00000e+000 A 4= 5.73806e-005 A 6= 3.23139e-005 A 8=-2.35249e-006 A10= 6.20072e-008
各種データ
ズーム比 4.75
広角 中間 望遠
焦点距離 4.43 12.65 21.05
Fナンバー 2.88 4.26 5.88
画角 37.50 15.04 9.17
像高 3.40 3.40 3.40
レンズ全長 40.82 34.72 39.64
BF 0.30 0.27 0.18
d 4 18.49 4.26 1.12
d15 2.40 11.85 19.20
d17 3.63 2.33 3.13
d22 0.30 3.80 8.44
r6 37.56 351.26 -187.78
r19 -32.10 -160.48 32.10
入射瞳位置 8.44 7.27 6.88
射出瞳位置 -9.42 -22.95 -31.72
前側主点位置 10.85 13.03 14.04
後側主点位置 -4.13 -12.38 -20.87
ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離 レンズ構成長 前側主点位置 後側主点位置
1 1 -10.50 4.85 0.53 -2.75
2 5 10.64 7.45 -0.95 -5.62
3 16 37.41 1.20 -0.27 -0.98
4 18 100.00 2.50 0.38 -1.61
単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 -7.21
2 3 23.51
3 5 -58.14
4 6 112.76
5 8 7.54
6 10 9.96
7 11 -4.42
8 13 19.21
9 16 37.41
10 18 49.08
11 19 -96.37
12 21 0.00
【００７６】
数値実施例３
単位 mm
面データ
面番号 r d nd vd 有効径
1 29.397 1.20 1.84666 23.8 25.77
2 17.032 5.55 1.77250 49.6 22.60
3 1892.933 (可変) 21.62
4 156.862 0.80 1.88300 40.8 17.32
5 9.488 4.42 13.25
6* -17.514 1.00 1.88300 40.8 13.04
7* 37.762 0.10 13.25
8 63.542 2.03 1.94595 18.0 13.25
9 -30.670 (可変) 13.36
10 ∞ 8.00 1.80610 33.3 10.00
11 ∞ 0.10 9.02
12 ∞ （可変） 1.33304 55.7 9.02
13 （可変）（可変） 1.73770 40.0 8.92
14 ∞ (可変) 8.87
15* 11.394 4.99 1.49700 81.5 7.94
16 -26.014 2.50 8.35
17 9.232 2.72 1.49700 81.5 7.25
18 20.516 0.60 2.00330 28.3 6.31
19 7.095 0.33 5.94
20 13.895 1.56 1.69895 30.1 5.94
21 23.416 (可変) 5.84
22 ∞ （可変） 1.33304 55.7 8.15
23 （可変）（可変） 1.73770 40.0 8.20
24 ∞ 0.10 8.28
25* 15.007 2.04 1.43875 95.0 8.42
26 3459.951 (可変) 8.35
27 ∞ （可変） 1.33304 55.7 10.00
28 （可変） （可変） 1.73770 40.0 10.00
29 ∞ 10.00
非球面データ
第6面
K = 0.00000e+000 A 4=-4.22458e-004 A 6= 2.03537e-005 A 8=-4.48262e-007 A10= 3.76964e-009
第7面
K =-9.37295e+001 A 4=-1.86139e-004 A 6= 1.34122e-005 A 8=-3.14173e-007 A10= 2.71380e-009
第15面
K = 7.74031e-001 A 4=-1.79994e-004 A 6=-1.21748e-006 A 8=-7.68902e-009
第25面
K = 8.98920e-001 A 4=-4.72110e-005 A 6= 7.06658e-006 A 8=-5.65233e-007 A10= 1.33876e-008
各種データ
ズーム比 9.45
広角 中間 望遠
焦点距離 5.20 14.42 49.14
Fナンバー 2.93 3.93 6.22
画角 33.9 13.6 4.1
像高 3.50 3.50 3.50
レンズ全長 88.50 88.50 88.50
BF 4.12 4.12 4.12
d 3 0.55 8.16 14.34
d 9 14.34 6.73 0.55
d14 20.96 12.82 0.65
d21 3.09 14.02 26.69
d26 3.79 1.00 0.50
d29 4.15 5.86 26.09
r13 368.81 76.23 30.33
d12 0.60 0.53 0.40
d13 0.60 0.67 0.80
r23 380.89 -75.00 -60.00
d22 0.60 0.70 0.72
d23 0.60 0.50 0.48
r28 39181.87 -6802.20 -60.00
d27 0.60 0.60 0.74
d28 0.60 0.60 0.46
入射瞳位置 18.07 37.68 58.44
射出瞳位置 -21.04 -46.48 -74.15
前側主点位置 22.19 47.98 76.79
後側主点位置 -1.05 -10.38 -44.87
ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離 レンズ構成長 前側主点位置 後側主点位置
1 1 41.39 6.75 -0.18 -3.95
2 4 -8.48 8.35 0.98 -5.62
PR 10 ∞ 8.00 0.00 0.00
3 12 911.40 1.20 0.45 -0.35
4 15 18.97 12.71 -6.15 -11.01
5 22 33.15 3.34 0.87 -1.44
6 27 96826.88 1.20 0.45 -0.35
単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 -50.05
2 2 22.22
3 4 -11.47
4 6 -13.44
5 8 22.10
6 10 0.00
7 12 -1107.39
8 13 499.94
9 15 16.68
10 17 31.27
11 18 -11.06
12 20 45.80
13 22 -1143.68
14 23 516.32
15 25 34.35
16 27 -117648.78
17 28 53113.55
【００７７】
数値実施例４
単位 mm
面データ
面番号 r d nd vd 有効径
1* 87.448 3.50 1.58593 59.6 43.54
2 13.318 13.54 26.01
3 -145.556 1.30 1.77250 49.6 24.47
4 24.148 0.06 1.51640 52.2 22.07
5* 21.710 1.18 22.05
6 27.601 3.88 1.72825 28.5 21.85
7 97.186 (可変) 20.76
8 -54.322 1.25 1.83481 42.7 11.65
9 15.722 4.13 1.51742 52.4 11.48
10 -36.387 1.06 12.06
11(絞り) ∞ 1.50 12.26
12 57.720 2.48 1.51823 58.9 13.42
13 -32.609 (可変) 13.74
14 -28.135 0.80 1.80400 46.6 14.44
15 -73.400 0.17 14.90
16 ∞ 1.90 1.33304 55.7 15.15
17 （可変） 1.10 1.73769 40.0 15.69
18 ∞ 0.30 16.12
19 47.868 3.42 1.84666 23.8 16.99
20 -36.983 (可変) 17.38
21 59.392 5.76 1.48749 70.2 17.67
22 -18.267 1.00 1.83400 37.2 17.59
23 38.697 0.05 18.46
24 18.482 6.35 1.43875 95.0 20.18
25 -29.769 0.15 20.32
26 157.796 1.00 1.83400 37.2 19.89
27 16.754 7.24 1.48456 70.0 19.28
28* -26.534 (可変) 19.64
29 ∞ 4.50 1.33304 55.7 19.91
30 （可変） 3.80 1.48000 54.6 20.25
31 ∞ 32.19 20.25
32 ∞ 2.90 1.54400 67.6 50.00
33 ∞ 50.00
非球面データ
第1面
K = 0.00000e+000 A 4= 2.81271e-005 A 6=-6.64739e-008 A 8= 1.81153e-010 A10=-2.68350e-013 A12= 1.90592e-016
第5面
K = 0.00000e+000 A 4= 2.48045e-006 A 6=-4.21349e-007 A 8= 3.98551e-009 A10=-2.93680e-011 A12= 9.05546e-014
第28面
K = 0.00000e+000 A 4= 2.93617e-005 A 6=-7.97543e-008 A 8= 4.56680e-009 A10=-4.19447e-011 A12= 2.35569e-013
各種データ
ズーム比 2.07
広角 中間 望遠
焦点距離 10.32 12.65 21.36
Fナンバー 3.03 3.42 4.63
画角 52.82 49.44 42.11
像高 13.60 13.60 13.60
レンズ全長 133.06 133.06 133.06
BF 1.24 1.24 1.24
d 7 17.28 13.42 4.74
d13 1.27 1.11 4.41
d20 6.90 5.62 1.26
d28 0.10 5.37 15.15
d33 1.19 0.69 2.17
r17 -33.75 -40.53 -100.91
r30 19.52 35.92 -14.06
入射瞳位置 16.95 16.53 15.25
射出瞳位置 -151.07 -121.58 -80.18
前側主点位置 26.57 27.88 31.01
後側主点位置 -9.12 -11.46 -20.16
ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離 レンズ構成長 前側主点位置 後側主点位置
1 1 -14.99 23.46 6.70 -11.25
2 8 110.30 10.43 22.72 19.29
3 14 72.11 7.69 10.27 6.42
4 21 96.08 21.54 18.60 4.34
5 29 132.82 43.39 3.38 -36.64
単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 -27.29
2 3 -26.72
3 4 -419.79
4 6 51.72
5 8 -14.49
6 9 21.81
7 12 40.59
8 14 -57.19
9 16 101.33
10 17 -45.75
11 19 25.11
12 21 29.37
13 22 -14.76
14 24 27.08
15 26 -22.55
16 27 22.42
17 29 -58.61
18 30 40.66
19 32 0.00
【００７８】
表１に各数値実施例の条件式の値を示す。
【００７９】
【表１】
【００８０】
次に本発明のズームレンズを撮影光学系として用いたデジタルスチルカメラ（撮像装置）（光学機器）の実施例を図１０を用いて説明する。図１０において、２０はカメラ本体、２１は本発明のズームレンズによって構成された撮影光学系である。２２はカメラ本体に内蔵され、撮影光学系２１によって形成された被写体像を受光するＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の固体撮像素子（光電変換素子）である。２３は撮像素子２２によって光電変換された被写体像に対応する情報を記録するメモリである。２４は液晶ディスプレイパネル等によって構成され、固体撮像素子２２上に形成された被写体像を観察するためのファインダーである。このように本発明のズームレンズをデジタルスチルカメラ等の撮像装置に適用することにより、小型で高い光学性能を有する撮像装置を実現している。
【符号の説明】
【００８１】
ＡＯ１ 第１の屈折力可変素子
ＡＯ２ 第２の屈折力可変素子
【０００１】
本発明は、屈折力可変素子を備えるズームレンズに関する。本発明のズームレンズは、例えば、デジタルスチルカメラ等の撮影レンズに好適である。
【背景技術】
【０００２】
従来、２種類の液体の界面の曲率を変化させることによって屈折力を変化させることができる光学素子が知られている。
【０００３】
図９（Ａ）は、互いに混合しない２種類の液体を利用した屈折力可変素子１００である。周辺部に配置された電極１０１、１０２に電圧を印加して、液体の接触角を調整することによって、電解液１０３と非電解液１０４の界面の曲率を変化させることができる。
【０００４】
図９（Ｂ）は、２種類の液体２０１、２０２の間に弾性膜２０３を備える屈折力可変素子２００である。アクチュエーター等の駆動手段２０４によって弾性膜２０３を変形させることによって、屈折力を変化させることができる。このような屈折力可変素子２００によれば、２種類の液体２０１、２０２について互いに混合しやすい液体を選択することができる。
【０００５】
上記のような屈折力可変素子を利用したズームレンズがある。特許文献１、２のズームレンズは、屈折力可変素子を利用することによって、ズーミング時の各レンズ群の移動量を小さくして、レンズ全長を短縮している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】
特開２００６−９８９７２号公報
【特許文献２】
特開昭６２−２４２１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１、２は、ある程度のズーム比のズームレンズを開示しているものの、ズーミングの際の光学性能の変動についてまでは、注意を払っていない。
【０００８】
屈折力可変素子のズーミング時の曲率の変化、すなわち屈折力の変化が適切でなければ、ズーミングによる像面彎曲の変動が大きくなったり、高ズーム比を実現することが困難になったりする。
【０００９】
本発明は、高ズーム比であって、ズーミングに伴う像面彎曲の変動が小さいズームレンズを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の請求項１のズームレンズは、広角端から望遠端へのズーミングに際して、異なる媒質間の境界面形状を変化させることによって屈折力を正の方向に変化させる第１の屈折力可変素子と、異なる媒質間の境界面形状を変化させることによって屈折力を負の方向に変化させる第２の屈折力可変素子を備えている。そして、第１の屈折力可変素子および第２の屈折力可変素子は、広角端から望遠端へのズーミングに際して結像倍率が増大し、広角端から望遠端へのズーミングにおいて、前記第１の屈折力可変素子を複数備える場合における屈折力変化量が最も小さい第１の屈折力可変素子の屈折力変化量、または前記第１の屈折力可変素子を１つのみ備える場合における該第１の屈折力可変素子の屈折力変化量をΔφ１ｍｉｎとし、前記第２の屈折力可変素子を複数備える場合における屈折力変化量が最も小さい第２の屈折力可変素子の屈折力変化量、または前記第２の屈折力可変素子を１つのみ備える場合における該第２の屈折力可変素子の屈折力変化量をΔφ２ｍｉｎとしたとき、
０．０５＜Δφ１ｍｉｎ・√（ｆｗ・ｆｔ）＜０．５
−０．５＜Δφ２ｍｉｎ・√（ｆｗ・ｆｔ）＜−０．０５
なる条件式を満足することを特徴としている。
本発明の請求項６のズームレンズは、広角端から望遠端へのズーミングに際して、異なる媒質間の境界面形状を変化させることによって屈折力を正の方向に変化させる第１の屈折力可変素子と、異なる媒質間の境界面形状を変化させることによって屈折力を負の方向に変化させる第２の屈折力可変素子を備え、前記第１の屈折力可変素子および前記第２の屈折力可変素子は、広角端から望遠端へのズーミングに際して結像倍率が増大し、前記第１の屈折力可変素子と前記第２の屈折力可変素子の少なくとも一方は、広角端から望遠端へのズーミングに際して移動するレンズ群の少なくとも一部を構成することを特徴としている。
本発明の請求項７のズームレンズは、広角端から望遠端へのズーミングに際して、異なる媒質間の境界面形状を変化させることによって屈折力を正の方向に変化させる第１の屈折力可変素子と、異なる媒質間の境界面形状を変化させることによって屈折力を負の方向に変化させる第２の屈折力可変素子を備え、前記第１の屈折力可変素子および前記第２の屈折力可変素子は、広角端から望遠端へのズーミングに際して結像倍率が増大し、最も物体側に配置されたレンズから前記第１の屈折力可変素子の物体側に隣り合うレンズまでの光学系の広角端における焦点距離をｆ１、最も物体側に配置されたレンズから前記第２の屈折力可変素子の物体側に隣り合うレンズまでの光学系の広角端における焦点距離をｆ２としたとき、
−２．５＜ｆ１／√（ｆｗ・ｆｔ）＜−０．７
０．１＜ｆ２／√（ｆｗ・ｆｔ）＜２．５
なる条件式を満足することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、高ズーム比であって、ズーミングに伴う像面彎曲の変動が小さいズームレンズを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施例１のズームレンズの断面図
【図２Ａ】本発明の実施例１のズームレンズの収差図
【図２Ｂ】本発明の実施例１のズームレンズの収差図
【図３】本発明の実施例２のズームレンズの断面図
【図４Ａ】本発明の実施例２のズームレンズの収差図
【図４Ｂ】本発明の実施例２のズームレンズの収差図
【図５】本発明の実施例３のズームレンズの断面図
【図６Ａ】本発明の実施例３のズームレンズの収差図
【図６Ｂ】本発明の実施例３のズームレンズの収差図
【図７】本発明の実施例４のズームレンズの断面図
【図８Ａ】本発明の実施例４のズームレンズの収差図
【図８Ｂ】本発明の実施例４のズームレンズの収差図
【図９】屈折力可変素子の説明図
【図１０】本発明の撮像装置の概略図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。
【００１４】
最初に、本発明の各実施形態に共通する特徴について説明する。
【００１５】
本発明の各実施形態のズームレンズは、広角端から望遠端へのズーミングに際して移動するレンズ群を複数有する。そして、広角端から望遠端へのズーミングに際して屈折力（焦点距離の逆数）が正の方向に変化する第１の屈折力可変素子ＡＯ１と、屈折力が負の方向に変化する第２の屈折力可変素子ＡＯ２がレンズ群の少なくとも一部を構成している。
【００１６】
ここで、屈折力が正の方向に変化することは、屈折力可変素子の負の屈折力が小さくなること、負の屈折力から正の屈折力へ変化すること、正の屈折力が大きくなることのいずれかに対応している。また、屈折力が負の方向に変化することは、屈折力可変素子の負の屈折力が大きくなること、正の屈折力から負の屈折力へ変化すること、正の屈折力が小さくなることのいずれかに対応している。
【００１７】
なお、第１の屈折力可変素子ＡＯ１と第２の屈折力可変素子ＡＯ２としては、例えば、図９に示すような、異なる媒質間の境界面形状を可変とすることで屈折力を変化させることができる屈折力可変素子を用いるのが良い。異なる媒質間の境界面形状が可変である屈折力可変素子を利用することにより、複数のレンズを移動させることによってのみズーミングを行うズームレンズに比べて、光学系を小型化することが容易になる。ただし、後述するように、異なる媒質間の境界面形状が可変である屈折力可変素子をズーミング時に移動させることによって、屈折力可変素子の結像倍率を更に増大させたズームレンズや収差変動を低減したズームレンズも本発明に含まれる。また、図９では２種類の液体の界面を制御する方式を説明したが、１種類の液体と空気の界面の形状を制御しても良い。その他、液体やゲル等により形成されたレンズを変形させることによって屈折力を変化させる屈折力可変素子を用いても良い。
【００１８】
ＳＰは開口絞り、ＧＢはガラスブロックである。ＩＰは像面であり、デジタルカメラにおいてはＣＣＤやＣＭＯＳなどの固体撮像素子が配置され、銀塩フィルムカメラにおいては銀塩フィルムが配置される。
【００１９】
広角端と望遠端は、変倍用のレンズ群が機構上、光軸上を移動可能な範囲の両端に位置したときのズーム位置をいう。
【００２０】
そして、第１の屈折力可変素子ＡＯ１と第２の屈折力可変素子ＡＯ２は、広角端から望遠端へのズーミングに際して、それぞれ結像倍率が増大する。すなわち、それぞれの屈折力可変素子は、広角端における結像倍率βｗと望遠端における結像倍率βｔの比の絶対値│βｔ／βｗ│が１よりも大きくなる。なお、本発明における結像倍率は、光学系の物体距離が無限遠であるときのｄ線波長における結像倍率を表している。
【００２１】
このように、広角端から望遠端へのズーミングに際して、各屈折力可変素子の結像倍率を増大させることによって、高いズーム比を実現することができる。
【００２２】
また、第１の屈折力可変素子ＡＯ１と第２の屈折力可変素子ＡＯ２の屈折力を適切に変化させることによって、像面彎曲の変動を低減することができる。すなわち、広角端から望遠端へのズーミングに際して、第１の屈折力可変素子ＡＯ１と第２の屈折力可変素子ＡＯ２の屈折力を逆の方向に変化させることによって、ズーミング時のペッツバール和の変動を低減することができる。
【００２３】
上記の特徴によって、本発明の効果を得ることができるが、以下のいずれかを満足することによって更に好ましい構成を実現することができる。
【００２４】
広角端から望遠端へのズーミングにおいて、正の方向に屈折力が変化する第１の屈折力可変素子ＡＯ１の屈折力変化量をΔφ１とし、負の方向に屈折力が変化する第２の屈折力可変素子ＡＯ２の屈折力変化量をΔφ２とする。ここで、広角端から望遠端へのズーミングにおける屈折力可変素子の屈折力変化量とは、望遠端における屈折力（焦点距離の逆数）と広角端における屈折力（焦点距離の逆数）の差をいう。なお、第１の屈折力可変素子ＡＯ１または第２の屈折力可変素子ＡＯ２を複数含む場合には、第１の屈折力可変素子ＡＯ１の屈折力変化量の和をΔφ１とし、第２の屈折力可変素子ＡＯ２の屈折力変化量の和をΔφ２とする。また、広角端および望遠端におけるズームレンズ全系の焦点距離をそれぞれｆｗ、ｆｔとする。このとき、以下の条件式を満足するのが良い。
０＜｜Δφ１＋Δφ２｜・√（ｆｗ・ｆｔ）＜０．１５・・・（１）
条件式（１）は、第１の屈折力可変素子ＡＯ１と第２の屈折力可変素子ＡＯ２の広角端から望遠端へのズーミングにおける屈折力変化量に関し、上限を超えると、残存する像面彎曲が大きくなりやすい。
【００２５】
第１の屈折力可変素子ＡＯ１を複数備える場合において、広角端から望遠端へのズーミングにおける屈折力変化量が最も小さい第１の屈折力可変素子ＡＯ１ｍｉｎの屈折力変化量をΔφ１ｍｉｎとする。また、第２の屈折力可変素子ＡＯ２を複数備える場合において、広角端から望遠端へのズーミングにおける屈折力変化量が最も小さい第２の屈折力可変素子ＡＯ２ｍｉｎの屈折力変化量をΔφ２ｍｉｎとする。なお、第１の屈折力可変素子ＡＯ１を１つのみ備える場合は、その屈折力可変素子の屈折力変化量をΔφ１ｍｉｎとする。同様に、第２の屈折力可変素子ＡＯ２を１つのみ備える場合は、その屈折力可変素子の屈折力変化量をΔφ２ｍｉｎとする。すなわち、広角端から望遠端へのズーミングにおける第１の屈折力可変素子ＡＯ１の屈折力変化量の最小値がΔφ１ｍｉｎであり、広角端から望遠端へのズーミングにおける第２の屈折力可変素子ＡＯ２の屈折力変化量の最小値がΔφ２ｍｉｎである。
【００２６】
このとき、以下の条件式を満足することを特徴としている。
０．０５＜Δφ１ｍｉｎ・√（ｆｗ・ｆｔ）＜０．５・・・（２）
−０．５＜Δφ２ｍｉｎ・√（ｆｗ・ｆｔ）＜−０．０５・・・（３）
［００２７］
条件式（２）の下限または条件式（３）の上限を超えると、屈折力可変素子を利用してズーム比を効果的に増大させることが難しくなる。逆に、条件式（２）の上限または条件式（３）の下限を超えると、ズーミング時の屈折力変化量が大きくなりすぎるため、像面彎曲の変動が大きくなりやすい。
［００２８］
さらに望ましくは、以下の条件式（２ａ）、（３ａ）を満足すると良い。
０．０８＜Δφ１ｍｉｎ・√（ｆｗ・ｆｔ）＜０．３・・・（２ａ）
−０．３＜Δφ２ｍｉｎ・√（ｆｗ・ｆｔ）＜−０．１・・・（３ａ）
［００２９］
最も物体側に配置されたレンズから第１の屈折力可変素子ＡＯ１の物体側に隣り合うレンズまでの光学系の広角端における焦点距離をｆ１とし、最も物体側に配置されたレンズから第２の屈折力可変素子ＡＯ２の物体側に隣り合うレンズまでの光学系の広角端における焦点距離をｆ２とする。このとき、以下の条件式を満足することを特徴としている。
−２．５＜ｆ１／√（ｆｗ・ｆｔ）＜−０．７・・・（４）
０．１＜ｆ２／√（ｆｗ・ｆｔ）＜２．５・・・（５）
［００３０］
条件式（４）は、第１の屈折力可変素子ＡＯ１に入射する光束が発散光束であることに対応している。条件式（４）の下限を超えると、第１の屈折力可変素子ＡＯ１の屈折力を変化させることによって結像倍率を増大させること、すなわち高ズーム比を得ることが難しくなる。また、条件式（４）の上限を超えると、像面彎曲を補正することが困難になるため好ましくない。
［００３１］
条件式（５）は、第２の屈折力可変素子ＡＯ２に入射する光束が収束光束であることに対応している。条件式（５）の下限を超えると、像面彎曲を補正することが困難になるため好ましくない。また、条件式（５）上限を超えると、第２の屈折力可変素子ＡＯ２の屈折力を変化させることによって結像倍率を増大させること、すなわち高ズーム比を得ることが難しくなる。
［００３２］
さらに望ましくは、以下の条件式（４ａ）、（５ａ）を満足するのが良い。
−１．３＜ｆ１／√（ｆｗ・ｆｔ）＜−０．７・・・（４ａ）
０．３＜ｆ２／√（ｆｗ・ｆｔ）＜１．３・・・（５ａ）
【００３３】
なお、第１の屈折力可変素子ＡＯ１を複数含む場合には、複数の第１の屈折力可変素子ＡＯ１のそれぞれが条件式（４）または（４ａ）を満足することが望ましい。同様に、第２の屈折力可変素子ＡＯ２を複数含む場合には、複数の第２の屈折力可変素子ＡＯ２のそれぞれが条件式（５）または（５ａ）を満足することが望ましい。
【００３４】
また、第１の屈折力可変素子と第２の屈折力可変素子の少なくとも一方が、広角端から望遠端へのズーミングに際して移動するレンズ群の少なくとも一部を構成するのが良い。屈折力可変素子をズーミングに際して移動させることによって、結像倍率を増大させること、ズーミング時の収差変動を低減することが容易になる。
【実施例１】
【００３５】
次に、図１を用いて、本発明の実施例１のズームレンズを説明する。
【００３６】
実施例１のズームレンズは、物体側から像側へ順に、正の屈折力の第１レンズ群Ｌ１、負の屈折力の第２レンズ群Ｌ２、第３レンズ群Ｌ３、正の屈折力の第４レンズ群Ｌ４、正の屈折力の第５レンズ群Ｌ５、第６レンズ群Ｌ６を備えている。ここで、第３レンズ群Ｌ３は第１の屈折力可変素子ＡＯ１によって構成されており、第６レンズ群Ｌ６は第２の屈折力可変素子ＡＯ２によって構成されている。
【００３７】
広角端から望遠端へのズーミングに際し、第１レンズ群Ｌ１と第３レンズ群Ｌ３（第１の屈折力可変素子ＡＯ１）と第６レンズ群Ｌ６（第２の屈折力可変素子ＡＯ２）は不動である。
【００３８】
広角端から望遠端へのズーミングに際し、第２レンズ群Ｌ２を像側へ移動させることによって、第２レンズ群Ｌ２の結像倍率を約２．０倍に増大させている。
【００３９】
さらに、第１の屈折力可変素子ＡＯ１と第２の屈折力可変素子ＡＯ２が、広角端から望遠端へのズーミングにおいて結像倍率が増大するように屈折力を変化させている。
［００４０］
広角端から望遠端へのズーミングにおいて、第１の屈折力可変素子ＡＯ１の結像倍率は０．８９から１．２８へ変化し、１．４４倍に増大する。また、第２の屈折力可変素子ＡＯ２の結像倍率は０．９７から１．０１へ変化し、１．０４倍に増大する。ここで、各屈折力可変素子の結像倍率はｄ線を基準としている。
［００４１］
以上の構成によって、約９．５倍といった高ズーム比のズームレンズを実現している。
［００４２］
フォーカシングは第５レンズ群Ｌ５を移動させることによって行われる。
［００４３］
第１、第２の屈折力可変素子ＡＯ１、ＡＯ２は、それぞれ電解液と非電解液を含んでいる。第１、第２の屈折力可変素子ＡＯ１、ＡＯ２の電解液は両方とも水（Ｎｄ＝１．３３，ｖｄ＝５５．７）を使用している。また、第１の屈折力可変素子ＡＯ１の非電解液はＮｄ＝１．６５，ｖｄ＝４２．７の光学特性を持つオイル系媒質であり、第２の屈折力可変素子ＡＯ２の非電解液はＮｄ＝１．５８，ｖｄ＝４６．２の光学特性を持つオイル系媒質である。これによって、各屈折力可変素子の媒質が混ざり合わないように構成している。
［００４４］
第１の屈折力可変素子ＡＯ１は物体側の水よりも像側のオイル系媒質の屈折率が高く、界面の曲率半径が負から正へと変化するため、屈折力が負から正へと変化する。また、第２の屈折力可変素子ＡＯ２は物体側の水よりも像側のオイル系媒質の屈折率が高く、界面の曲率半径が正から負へと変化するため、屈折力が正から負へと変化する。このように、第１の屈折力可変素子ＡＯ１と第２の屈折力可変素子ＡＯ２の屈折力を逆の方向に変化させることによって、ズーミング時のペッツバール和の変動を低減している。
実施例２
［００４５］
以下、図３を用いて、本発明の実施例２のズームレンズを説明する。
［００４６］
実施例２のズームレンズは、物体側から像側へ順に、負の屈折力の第１レンズ群Ｌ１、第２レンズ群Ｌ２、正の屈折力の第３レンズ群Ｌ３、第４レンズ群Ｌ４を備えている。ここで、第２レンズ群Ｌ２は第１の屈折力可変素子ＡＯ１と複数のレンズによって構成されており、第４レンズ群Ｌ４は第２の屈折力可変素子ＡＯ２によって構成されている。
【００４７】
広角端から望遠端へのズーミングに際し、第１の屈折力可変素子ＡＯ１を含む第２レンズ群Ｌ２は物体側へ移動する。また、第３レンズ群Ｌ３が像側へ移動することによって、結像倍率を増大させている。さらに、第２レンズ群Ｌ２を構成する第１の屈折力可変素子ＡＯ１と、第４レンズ群Ｌ４としての第２の屈折力可変素子ＡＯ２が、広角端から望遠端へのズーミングに際して結像倍率が増大するように屈折力を変化させている。
【００４８】
広角端から望遠端へのズーミングにおいて、第１の屈折力可変素子ＡＯ１の結像倍率は０．７９から１．０３へ変化し、１．３０倍に増大する。また、第２の屈折力可変素子ＡＯ２の結像倍率は０．９８から１．０２へ変化し、１．０４倍に増大する。ここで、各屈折力可変素子の結像倍率はｄ線を基準としている。
【００４９】
以上の構成によって、約４．８倍の高ズーム比のズームレンズを実現している。
【００５０】
フォーカシングは、第３レンズ群Ｌ３を移動させることによって行われる。
【００５１】
第１、第２の屈折力可変素子ＡＯ１、ＡＯ２は電解液と非電解液を含んでいる。第１、第２の屈折力可変素子ＡＯ１、ＡＯ２の電解液は両方とも水（Ｎｄ＝１．３３，ｖｄ＝５５．７）を使用している。また、第１の屈折力可変素子ＡＯ１の非電解液はＮｄ＝１．６５，ｖｄ＝３３．４の光学特性を持つオイル系媒質であり、第２の屈折力可変素子ＡＯ２の非電解液はＮｄ＝１．６５，ｖｄ＝２９．６の光学特性を持つオイル系媒質である。これによって、各屈折力可変素子の媒質が混ざり合わないように構成している。
【００５２】
第１の屈折力可変素子ＡＯ１は像側の水よりも物体側のオイル系媒質の屈折率が高く、界面の曲率半径が正から負へと変化するため、屈折力が負から正へと変化する。第２の屈折力可変素子ＡＯ２は像側の水よりも物体側のオイル系媒質の屈折率が高く、界面の曲率半径が負から正へと変化するため、屈折力が正から負へと変化する。このように、第１の屈折力可変素子ＡＯ１と第２の屈折力可変素子ＡＯ２の屈折力を逆の方向に変化させることによって、ズーミング時のペッツバール和の変動を低減している。
【実施例３】
【００５３】
以下、図５を用いて、本発明の実施例３のズームレンズを説明する。
【００５４】
実施例３のズームレンズは、物体側から像側へ順に、正の屈折力の第１レンズ群Ｌ１、負の屈折力の第２レンズ群Ｌ２、プリズムＰＲ、第３レンズ群Ｌ３、正の屈折力の第４レンズ群Ｌ４、第５レンズ群Ｌ５、第６レンズ群Ｌ６を備えている。ここで、第３レンズ群Ｌ３は第１の屈折力可変素子ＡＯ１によって構成されており、第５レンズ群Ｌ５は第２の屈折力可変素子ＡＯ２ａと正レンズによって構成されており、第６レンズ群Ｌ６は第２の屈折力可変素子ＡＯ２ｂによって構成されている。
【００５５】
広角端から望遠端へのズーミングに際し、第１レンズ群Ｌ１、プリズムＰＲ、第３レンズ群Ｌ３（第１の屈折力可変素子ＡＯ１）、第６レンズ群Ｌ６（第２の屈折力可変素子ＡＯ２ｂ）は不動である。
【００５６】
広角端から望遠端へのズーミングに際し、第２レンズ群Ｌ２を像側へ移動させることによって、第２レンズ群Ｌ２の結像倍率を約２．０倍に増大させている。そして、第２の屈折力可変素子ＡＯ２ａを含む第５レンズ群Ｌ５を像側へ移動させている。さらに、第３レンズ群Ｌ３を構成する第１の屈折力可変素子ＡＯ１と、第５レンズ群Ｌ５と第６レンズ群Ｌ６を構成する第２の屈折力可変素子ＡＯ２ａ、ＡＯ２ｂが、それぞれ結像倍率が増加するように屈折力を変化させている。
【００５７】
広角端から望遠端へのズーミングにおいて、第１の屈折力可変素子ＡＯ１の結像倍率は１．０４から１．４９へ変化し、１．４３倍に増大する。また、第２の屈折力可変素子ＡＯ２ａの結像倍率は０．９８から１．０６へ変化し、１．０８倍に増大する。また、第２の屈折力可変素子ＡＯ２ｂの結像倍率は、１．００から１．０３へ変化し、１．０３倍に増大する。
【００５８】
以上の構成によって、約９．５倍といった高ズーム比のズームレンズを実現している。
【００５９】
フォーカシングは、第２の屈折力可変素子ＡＯ２ａを含む第５レンズ群Ｌ５を移動させることによって行われる。
【００６０】
第１の屈折力可変素子ＡＯ１と第２の屈折力可変素子ＡＯ２ａ、ＡＯ２ｂのそれぞれは、電解液と非電解液を含んでいる。電解液は、すべての屈折力可変素子について、水（Ｎｄ＝１．３３，ｖｄ＝５５．７）を使用しており、非電解液は、すべての屈折力可変素子について、Ｎｄ＝１．７４，ｖｄ＝４０．０の光学特性を持つオイル系媒質を用いている。これによって、各屈折力可変素子の媒質が混ざり合わないように構成している。
【００６１】
第１の屈折力可変素子ＡＯ１は物体側の水よりも像側のオイル系媒質の屈折率が高く、液体の界面では正の曲率半径が小さくなるため、正の屈折力が大きくなる。第２の屈折力可変素子ＡＯ２ａ、ＡＯ２ｂは物体側の水よりも像側のオイル系媒質の屈折率が高く、界面の曲率半径は正から負へと変化するため、屈折力が正から負へと変化する。このように、第１の屈折力可変素子ＡＯ１と第２の屈折力可変素子ＡＯ２ａ、ＡＯ２ｂの屈折力を逆の方向に変化させることによって、ズーミング時のペッツバール和の変動を低減している。
【実施例４】
【００６２】
以下、図７を用いて、本発明の実施例４のズームレンズを説明する。
【００６３】
実施例４のズームレンズは、物体側から像側へ順に、負の屈折力の第１レンズ群Ｌ１、正の屈折力の第２レンズ群Ｌ２、第３レンズ群Ｌ３、正の屈折力の第４レンズ群Ｌ４、第５レンズ群Ｌ５から構成されている。ここで、第３レンズ群Ｌ３は第３ａレンズ群Ｌ３ａと第１の屈折力可変素子ＡＯ１と第３ｂレンズ群Ｌ３ｂによって構成されており、第５レンズ群Ｌ５は第２の屈折力可変素子ＡＯ２によって構成されている。
【００６４】
本実施例では、広角端から望遠端へのズーミングに際し、第１レンズ群Ｌ１と第５レンズ群Ｌ５（第２の屈折力可変素子ＡＯ２）は不動である。
【００６５】
広角端から望遠端へのズーミングに際し、第４レンズ群Ｌ４を物体側へ移動させることによって、第４レンズ群Ｌ４の結像倍率を約１．２倍に増大させている。また、第３ａレンズ群Ｌ３ａと第３ｂレンズ群Ｌ３ｂの間に配置されている第１の屈折力可変素子ＡＯ１と、第５レンズ群Ｌ５を構成している第２の屈折力可変素子ＡＯ２は、それぞれ結像倍率が増加するように屈折力を変化させている。
［００６６］
広角端から望遠端へのズーミングにおいて、第１の屈折力可変素子ＡＯ１の結像倍率は０．６６から０．８７へと変化し、１．３２倍に増大する。また、第２の屈折力可変素子ＡＯ２の結像倍率は０．７２から１．４０へと変化し、１．９５倍に増大する。
［００６７］
以上の構成によって、超広角レンズでありながら、約２．１倍の高ズーム比を実現している。
［００６８］
第１レンズ群Ｌ１は、物体側から像側へ順に、第１ａレンズ群Ｌ１ａと第１ｂレンズ群Ｌ１ｂによって構成されており、第１ｂレンズ群Ｌ１ｂを移動させることによってフォーカシングが行われる。
【００６９】
第１の屈折力可変素子ＡＯ１と第２の屈折力可変素子ＡＯ２のそれぞれは、電解液と非電解液を含んでいる。第１、第２の屈折力可変素子ＡＯ１、ＡＯ２の電解液は水（Ｎｄ＝１．３３，ｖｄ＝５５．７）を使用している。第１の屈折力可変素子ＡＯ１の非電解液は、Ｎｄ＝１．７３，ｖｄ＝４０．０の光学特性をもつオイル系媒質であり、第２の屈折力可変素子ＡＯ２の非電解液はＮｄ＝１．４８，ｖｄ＝５４．６の光学特性を持つオイル系媒質である。
［００７０］
第１の屈折力可変素子ＡＯ１は物体側の水よりも像側のオイル系媒質の屈折率が大きく、液体の界面では負の曲率半径が大きくなるため、負の屈折力が弱くなる。第２の屈折力可変素子ＡＯ２は物体側の水よりも像側のオイル系媒質の屈折率が大きく、界面の曲率半径が正から負へと変化するため、屈折力は正から負へと変化する。このように、第１の屈折力可変素子ＡＯ１と第２の屈折力可変素子ＡＯ２の屈折力を逆の方向に変化させることによって、ズーミング時のペッツバール和の変動を低減している。
【００７１】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【００７２】
次に、各実施形態におけるデータを以下に示す。ｉは物体面からの面の順序を示し、ｒｉはレンズ面の曲率半径、ｄｉは第ｉ面と第ｉ＋１面との間のレンズ肉厚および空気間隔、ｎｉ，ｖｉはそれぞれｄ線に対する屈折率およびアッベ数を表す。
【００７３】
また、最も像側に配置されるガラスブロックＧＢはＣＣＤ保護ガラス、ローパスフィルターなどに相当する。またｋ，Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅなどは非球面係数である。
非球面形状は光軸からの高さｈの位置での光軸方向の変位を、面頂点を基準にしてｘとするとき、以下の式で定義される。
ｘ＝（ｈ２／Ｒ）／［１＋｛１−（１＋ｋ）（ｈ／Ｒ）２｝１／２］＋Ａｈ４＋Ｂｈ６＋Ｃｈ８＋Ｄｈ１０＋Ｅｈ１２
ただし、ここでＲは曲率半径である。
【００７４】
数値実施例１
単位 mm
面データ
面番号 r d nd vd 有効径
1 28.479 1.20 1.84666 23.8 25.75
2 17.564 5.48 1.77250 49.6 22.80
3 6873.853 (可変) 21.95
4 147.858 0.80 1.88300 40.8 16.84
5 8.515 4.59 12.59
6* -18.084 1.00 1.88300 40.8 12.39
7* 143.569 0.10 12.82
8 380.124 3.03 1.94595 18.0 12.91
9 -26.866 (可変) 13.12
10 ∞ 0.61 1.33304 55.7 9.00
11 （可変） 0.64 1.65294 42.8 8.89
12 ∞ (可変) 8.78
13* 12.178 3.50 1.49700 81.5 7.65
14 -27.439 2.50 8.43
15 7.898 3.39 1.49700 81.5 7.39
16 20.614 0.60 2.00330 28.3 6.09
17 6.609 0.40 5.71
18 16.233 1.15 1.72825 28.5 5.71
19 38.772 (可変) 5.70
20* 17.363 1.97 1.45600 90.3 8.66
21 344.622 (可変) 8.55
22 ∞ 0.55 1.33304 55.7 10.00
23 （可変） 0.55 1.58068 46.2 10.00
24 ∞ 10.00
像面
非球面データ
第6面
K = 0.00000e+000 A 4=-6.02345e-004 A 6= 1.34031e-005 A 8=-1.91200e-007 A10= 1.56592e-009
第7面
K =-3.21679e+003 A 4=-4.54896e-004 A 6= 1.01416e-005 A 8=-1.29730e-007 A10= 1.05351e-009
第13面
K = 1.05797e+000 A 4=-1.74178e-004 A 6=-1.08865e-006 A 8=-5.81524e-009
第20面
K = 9.63774e+000 A 4=-2.50683e-004 A 6= 5.21092e-007 A 8=-4.99622e-007 A10= 2.55173e-009
各種データ
ズーム比 9.45
広角 中間 望遠
焦点距離 5.20 16.08 49.14
Fナンバー 2.93 3.93 6.30
画角 33.9 12.3 4.1
像高 3.50 3.50 3.50
レンズ全長 80.75 80.75 80.75
BF 4.04 4.04 4.04
d 3 0.55 9.03 13.24
d 9 13.34 4.86 0.65
d12 23.05 14.50 1.97
d19 3.73 15.26 26.79
d21 3.99 1.00 2.01
d24 4.07 5.33 23.28
r11 -84.67 -1423.26 35.80
d10 0.61 0.53 0.34
d11 0.64 0.72 0.91
r23 35.15 91.55 -75.00
d22 0.55 0.69 0.88
d23 0.55 0.41 0.22
入射瞳位置 17.72 41.01 52.15
射出瞳位置 -21.48 -54.88 -113.40
前側主点位置 21.86 52.70 80.76
後側主点位置 -1.13 -12.08 -44.90
ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離 レンズ構成長 前側主点位置 後側主点位置
1 1 39.24 6.68 -0.12 -3.86
2 4 -9.14 9.52 0.32 -7.51
3 10 -264.68 1.25 0.46 -0.39
4 13 17.56 11.53 -5.41 -10.05
5 20 40.02 1.97 -0.07 -1.42
6 22 141.94 1.10 0.41 -0.35
単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 -57.00
2 2 22.79
3 4 -10.26
4 6 -18.14
5 8 26.62
6 10 254.24
7 11 -129.68
8 13 17.48
9 15 23.67
10 16 -9.91
11 18 37.54
12 20 40.02
13 22 -105.54
14 23 60.53
【００７５】
数値実施例２
単位 mm
面データ
面番号 r d nd vd 有効径
1* 822.436 1.10 1.86400 40.6 14.40
2* 6.178 1.95 10.70
3 8.151 1.80 1.94595 18.0 11.30
4 11.485 (可変) 10.70
5 ∞ （可変） 1.64600 33.4 5.20
6 （可変）（可変） 1.33304 55.8 5.20
7 ∞ 0.10 5.20
8* 5.918 1.80 1.85135 40.1 5.50
9 64.692 0.23 5.20
10 7.646 1.30 1.71999 50.2 4.90
11 -106.751 0.50 1.84666 23.8 4.50
12 3.885 0.94 4.00
13 27.578 1.00 1.74950 35.3 4.00
14 -29.647 0.58 4.00
15(絞り) ∞ (可変) 2.99
16* 18.844 1.20 1.69350 53.2 8.30
17 67.088 (可変) 8.30
18 ∞ （可変） 1.65400 29.6 8.00
19 （可変）（可変） 1.33304 55.8 8.00
20 ∞ 1.00 8.00
21 ∞ 0.50 1.51633 64.1 20.00
22 ∞ （可変） 20.00
非球面データ
第1面
K =-4.39302e+005 A 4= 2.66495e-004 A 6=-3.66801e-006 A 8= 2.93756e-008 A10=-1.12868e-010
第2面
K =-1.73497e+000 A 4= 1.07426e-003 A 6=-1.07394e-006 A 8= 1.26888e-007 A10= 8.27304e-011
第8面
K =-3.07128e-001 A 4=-2.29854e-004 A 6= 6.52175e-006 A 8=-1.64145e-006 A10= 8.32941e-008
第16面
K = 0.00000e+000 A 4= 5.73806e-005 A 6= 3.23139e-005 A 8=-2.35249e-006 A10= 6.20072e-008
各種データ
ズーム比 4.75
広角 中間 望遠
焦点距離 4.43 12.65 21.05
Fナンバー 2.88 4.26 5.88
画角 37.50 15.04 9.17
像高 3.40 3.40 3.40
レンズ全長 40.82 34.72 39.64
BF 0.30 0.27 0.18
d 4 18.49 4.26 1.12
d15 2.40 11.85 19.20
d17 3.63 2.33 3.13
d22 0.30 3.80 8.44
r6 37.56 351.26 -187.78
r19 -32.10 -160.48 32.10
入射瞳位置 8.44 7.27 6.88
射出瞳位置 -9.42 -22.95 -31.72
前側主点位置 10.85 13.03 14.04
後側主点位置 -4.13 -12.38 -20.87
ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離 レンズ構成長 前側主点位置 後側主点位置
1 1 -10.50 4.85 0.53 -2.75
2 5 10.64 7.45 -0.95 -5.62
3 16 37.41 1.20 -0.27 -0.98
4 18 100.00 2.50 0.38 -1.61
単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 -7.21
2 3 23.51
3 5 -58.14
4 6 112.76
5 8 7.54
6 10 9.96
7 11 -4.42
8 13 19.21
9 16 37.41
10 18 49.08
11 19 -96.37
12 21 0.00
【００７６】
数値実施例３
単位 mm
面データ
面番号 r d nd vd 有効径
1 29.397 1.20 1.84666 23.8 25.77
2 17.032 5.55 1.77250 49.6 22.60
3 1892.933 (可変) 21.62
4 156.862 0.80 1.88300 40.8 17.32
5 9.488 4.42 13.25
6* -17.514 1.00 1.88300 40.8 13.04
7* 37.762 0.10 13.25
8 63.542 2.03 1.94595 18.0 13.25
9 -30.670 (可変) 13.36
10 ∞ 8.00 1.80610 33.3 10.00
11 ∞ 0.10 9.02
12 ∞ （可変） 1.33304 55.7 9.02
13 （可変）（可変） 1.73770 40.0 8.92
14 ∞ (可変) 8.87
15* 11.394 4.99 1.49700 81.5 7.94
16 -26.014 2.50 8.35
17 9.232 2.72 1.49700 81.5 7.25
18 20.516 0.60 2.00330 28.3 6.31
19 7.095 0.33 5.94
20 13.895 1.56 1.69895 30.1 5.94
21 23.416 (可変) 5.84
22 ∞ （可変） 1.33304 55.7 8.15
23 （可変）（可変） 1.73770 40.0 8.20
24 ∞ 0.10 8.28
25* 15.007 2.04 1.43875 95.0 8.42
26 3459.951 (可変) 8.35
27 ∞ （可変） 1.33304 55.7 10.00
28 （可変） （可変） 1.73770 40.0 10.00
29 ∞ 10.00
非球面データ
第6面
K = 0.00000e+000 A 4=-4.22458e-004 A 6= 2.03537e-005 A 8=-4.48262e-007 A10= 3.76964e-009
第7面
K =-9.37295e+001 A 4=-1.86139e-004 A 6= 1.34122e-005 A 8=-3.14173e-007 A10= 2.71380e-009
第15面
K = 7.74031e-001 A 4=-1.79994e-004 A 6=-1.21748e-006 A 8=-7.68902e-009
第25面
K = 8.98920e-001 A 4=-4.72110e-005 A 6= 7.06658e-006 A 8=-5.65233e-007 A10= 1.33876e-008
各種データ
ズーム比 9.45
広角 中間 望遠
焦点距離 5.20 14.42 49.14
Fナンバー 2.93 3.93 6.22
画角 33.9 13.6 4.1
像高 3.50 3.50 3.50
レンズ全長 88.50 88.50 88.50
BF 4.12 4.12 4.12
d 3 0.55 8.16 14.34
d 9 14.34 6.73 0.55
d14 20.96 12.82 0.65
d21 3.09 14.02 26.69
d26 3.79 1.00 0.50
d29 4.15 5.86 26.09
r13 368.81 76.23 30.33
d12 0.60 0.53 0.40
d13 0.60 0.67 0.80
r23 380.89 -75.00 -60.00
d22 0.60 0.70 0.72
d23 0.60 0.50 0.48
r28 39181.87 -6802.20 -60.00
d27 0.60 0.60 0.74
d28 0.60 0.60 0.46
入射瞳位置 18.07 37.68 58.44
射出瞳位置 -21.04 -46.48 -74.15
前側主点位置 22.19 47.98 76.79
後側主点位置 -1.05 -10.38 -44.87
ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離 レンズ構成長 前側主点位置 後側主点位置
1 1 41.39 6.75 -0.18 -3.95
2 4 -8.48 8.35 0.98 -5.62
PR 10 ∞ 8.00 0.00 0.00
3 12 911.40 1.20 0.45 -0.35
4 15 18.97 12.71 -6.15 -11.01
5 22 33.15 3.34 0.87 -1.44
6 27 96826.88 1.20 0.45 -0.35
単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 -50.05
2 2 22.22
3 4 -11.47
4 6 -13.44
5 8 22.10
6 10 0.00
7 12 -1107.39
8 13 499.94
9 15 16.68
10 17 31.27
11 18 -11.06
12 20 45.80
13 22 -1143.68
14 23 516.32
15 25 34.35
16 27 -117648.78
17 28 53113.55
【００７７】
数値実施例４
単位 mm
面データ
面番号 r d nd vd 有効径
1* 87.448 3.50 1.58593 59.6 43.54
2 13.318 13.54 26.01
3 -145.556 1.30 1.77250 49.6 24.47
4 24.148 0.06 1.51640 52.2 22.07
5* 21.710 1.18 22.05
6 27.601 3.88 1.72825 28.5 21.85
7 97.186 (可変) 20.76
8 -54.322 1.25 1.83481 42.7 11.65
9 15.722 4.13 1.51742 52.4 11.48
10 -36.387 1.06 12.06
11(絞り) ∞ 1.50 12.26
12 57.720 2.48 1.51823 58.9 13.42
13 -32.609 (可変) 13.74
14 -28.135 0.80 1.80400 46.6 14.44
15 -73.400 0.17 14.90
16 ∞ 1.90 1.33304 55.7 15.15
17 （可変） 1.10 1.73769 40.0 15.69
18 ∞ 0.30 16.12
19 47.868 3.42 1.84666 23.8 16.99
20 -36.983 (可変) 17.38
21 59.392 5.76 1.48749 70.2 17.67
22 -18.267 1.00 1.83400 37.2 17.59
23 38.697 0.05 18.46
24 18.482 6.35 1.43875 95.0 20.18
25 -29.769 0.15 20.32
26 157.796 1.00 1.83400 37.2 19.89
27 16.754 7.24 1.48456 70.0 19.28
28* -26.534 (可変) 19.64
29 ∞ 4.50 1.33304 55.7 19.91
30 （可変） 3.80 1.48000 54.6 20.25
31 ∞ 32.19 20.25
32 ∞ 2.90 1.54400 67.6 50.00
33 ∞ 50.00
非球面データ
第1面
K = 0.00000e+000 A 4= 2.81271e-005 A 6=-6.64739e-008 A 8= 1.81153e-010 A10=-2.68350e-013 A12= 1.90592e-016
第5面
K = 0.00000e+000 A 4= 2.48045e-006 A 6=-4.21349e-007 A 8= 3.98551e-009 A10=-2.93680e-011 A12= 9.05546e-014
第28面
K = 0.00000e+000 A 4= 2.93617e-005 A 6=-7.97543e-008 A 8= 4.56680e-009 A10=-4.19447e-011 A12= 2.35569e-013
各種データ
ズーム比 2.07
広角 中間 望遠
焦点距離 10.32 12.65 21.36
Fナンバー 3.03 3.42 4.63
画角 52.82 49.44 42.11
像高 13.60 13.60 13.60
レンズ全長 133.06 133.06 133.06
BF 1.24 1.24 1.24
d 7 17.28 13.42 4.74
d13 1.27 1.11 4.41
d20 6.90 5.62 1.26
d28 0.10 5.37 15.15
d33 1.19 0.69 2.17
r17 -33.75 -40.53 -100.91
r30 19.52 35.92 -14.06
入射瞳位置 16.95 16.53 15.25
射出瞳位置 -151.07 -121.58 -80.18
前側主点位置 26.57 27.88 31.01
後側主点位置 -9.12 -11.46 -20.16
ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離 レンズ構成長 前側主点位置 後側主点位置
1 1 -14.99 23.46 6.70 -11.25
2 8 110.30 10.43 22.72 19.29
3 14 72.11 7.69 10.27 6.42
4 21 96.08 21.54 18.60 4.34
5 29 132.82 43.39 3.38 -36.64
単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 -27.29
2 3 -26.72
3 4 -419.79
4 6 51.72
5 8 -14.49
6 9 21.81
7 12 40.59
8 14 -57.19
9 16 101.33
10 17 -45.75
11 19 25.11
12 21 29.37
13 22 -14.76
14 24 27.08
15 26 -22.55
16 27 22.42
17 29 -58.61
18 30 40.66
19 32 0.00
【００７８】
表１に各数値実施例の条件式の値を示す。
【００７９】
【表１】
次に本発明のズームレンズを撮影光学系として用いたデジタルスチルカメラ（撮像装置）（光学機器）の実施例を図１０を用いて説明する。図１０において、２０はカメラ本体、２１は本発明のズームレンズによって構成された撮影光学系である。２２はカメラ本体に内蔵され、撮影光学系２１によって形成された被写体像を受光するＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の固体撮像素子（光電変換素子）である。２３は撮像素子２２によって光電変換された被写体像に対応する情報を記録するメモリである。２４は液晶ディスプレイパネル等によって構成され、固体撮像素子２２上に形成された被写体像を観察するためのファインダーである。このように本発明のズームレンズをデジタルスチルカメラ等の撮像装置に適用することにより、小型で高い光学性能を有する撮像装置を実現している。
【符号の説明】
【００８１】
ＡＯ１ 第１の屈折力可変素子
ＡＯ２ 第２の屈折力可変素子
Claims (8)
- 広角端から望遠端へのズーミングに際して、異なる媒質間の境界面形状を変化させることによって屈折力を正の方向に変化させる第１の屈折力可変素子と、異なる媒質間の境界面形状を変化させることによって屈折力を負の方向に変化させる第２の屈折力可変素子を備え、前記第１の屈折力可変素子および前記第２の屈折力可変素子は、広角端から望遠端へのズーミングに際して結像倍率が増大し、広角端から望遠端へのズーミングにおいて、前記第１の屈折力可変素子を複数備える場合における屈折力変化量が最も小さい第１の屈折力可変素子の屈折力変化量、または前記第１の屈折力可変素子を１つのみ備える場合における該第１の屈折力可変素子の屈折力変化量をΔφ１ｍｉｎとし、前記第２の屈折力可変素子を複数備える場合における屈折力変化量が最も小さい第２の屈折力可変素子の屈折力変化量、または前記第２の屈折力可変素子を１つのみ備える場合における該第２の屈折力可変素子の屈折力変化量をΔφ２ｍｉｎとしたとき、
０．０５＜Δφ１ｍｉｎ・√（ｆｗ・ｆｔ）＜０．５
−０．５＜Δφ２ｍｉｎ・√（ｆｗ・ｆｔ）＜−０．０５
なる条件式を満足することを特徴とするズームレンズ。 - 広角端から望遠端へのズーミングにおける前記第１の屈折力可変素子の屈折力変化量をΔφ１、広角端から望遠端へのズーミングにおける前記第２の屈折力可変素子の屈折力変化量をΔφ２、広角端および望遠端における全系の焦点距離をそれぞれｆｗ、ｆｔとしたとき、
０＜｜Δφ１＋Δφ２｜・√（ｆｗ・ｆｔ）＜０．１５
なる条件式を満足することを特徴とする請求項１に記載のズームレンズ。 - 前記第１の屈折力可変素子と前記第２の屈折力可変素子の少なくとも一方は、広角端から望遠端へのズーミングに際して移動するレンズ群の少なくとも一部を構成することを特徴とする請求項１または２に記載のズームレンズ。
- 最も物体側に配置されたレンズから前記第１の屈折力可変素子の物体側に隣り合うレンズまでの光学系の広角端における焦点距離をｆ１、最も物体側に配置されたレンズから前記第２の屈折力可変素子の物体側に隣り合うレンズまでの光学系の広角端における焦点距離をｆ２としたとき、
−２．５＜ｆ１／√（ｆｗ・ｆｔ）＜−０．７
０．１＜ｆ２／√（ｆｗ・ｆｔ）＜２．５
なる条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のズームレンズ。 - 広角端から望遠端へのズーミングに際して屈折力が変化しないレンズ群を有し、該レンズ群の結像倍率は広角端から望遠端へのズーミングに際して増大することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のズームレンズ。
- 広角端から望遠端へのズーミングに際して、異なる媒質間の境界面形状を変化させることによって屈折力を正の方向に変化させる第１の屈折力可変素子と、異なる媒質間の境界面形状を変化させることによって屈折力を負の方向に変化させる第２の屈折力可変素子を備え、前記第１の屈折力可変素子および前記第２の屈折力可変素子は、広角端から望遠端へのズーミングに際して結像倍率が増大し、前記第１の屈折力可変素子と前記第２の屈折力可変素子の少なくとも一方は、広角端から望遠端へのズーミングに際して移動するレンズ群の少なくとも一部を構成することを特徴とするズームレンズ。
- 広角端から望遠端へのズーミングに際して、異なる媒質間の境界面形状を変化させることによって屈折力を正の方向に変化させる第１の屈折力可変素子と、異なる媒質間の境界面形状を変化させることによって屈折力を負の方向に変化させる第２の屈折力可変素子を備え、前記第１の屈折力可変素子および前記第２の屈折力可変素子は、広角端から望遠端へのズーミングに際して結像倍率が増大し、最も物体側に配置されたレンズから前記第１の屈折力可変素子の物体側に隣り合うレンズまでの光学系の広角端における焦点距離をｆ１、最も物体側に配置されたレンズから前記第２の屈折力可変素子の物体側に隣り合うレンズまでの光学系の広角端における焦点距離をｆ２としたとき、
−２．５＜ｆ１／√（ｆｗ・ｆｔ）＜−０．７
０．１＜ｆ２／√（ｆｗ・ｆｔ）＜２．５
なる条件式を満足することを特徴とするズームレンズ。 - 請求項１乃至７のいずれか１項のズームレンズを有することを特徴とする撮像装置。
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