JP5158465B2 - ズームレンズ、カメラおよび携帯情報端末装置 - Google Patents

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Description

本発明は、所定の焦点距離範囲において焦点距離を所望に応じて選択設定し得るズームレンズであって、小型化および高性能化に加えて広角端の広画角化および高変倍比化を図ったズームレンズに係り、銀塩フィルムを用いる銀塩カメラにも利用可能であるが、特にディジタルカメラおよびビデオカメラ等のように電子的撮像手段を用いたカメラに好適なズームレンズ、並びにそのようなズームレンズを用いるカメラおよび携帯情報端末装置に関するものである。
ディジタルカメラまたは電子カメラ等と称され、被写体像を、例えばCCD(電荷結合素子)撮像素子等の固体撮像素子により撮像し、被写体の静止画像(スティル画像)または動画像(ムービー画像)の画像データを得て、フラッシュメモリに代表される不揮発性半導体メモリ等にディジタル的に記録するタイプのカメラは、旧来の銀塩フィルムを用いる在来型のカメラ、すなわち銀塩カメラと置き換えられて、単独のカメラとして広く普及しているばかりでなく、携帯電話機やその他の携帯情報機器に搭載されるなどして、銀塩カメラにはない新たな用途にも適用されている。
このようなディジタルカメラの市場は非常に大きなものとなっており、ユーザのディジタルカメラに対する要望も多岐にわたっている。中でも、高画質化と小型化は、常にユーザの欲するところであり、ユーザの要望の大きなウエイトを占めている。このため、撮影レンズとして用い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る。
ここで、小型化という面では、まず、レンズ全長、すなわち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。さらに、高性能化という面では、少なくとも、800万〜1,000万画素程度の撮像素子に対応する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。
また、撮影レンズの広画角化を望むユーザも多く、ズームレンズの短焦点端、すなわち広角端、の半画角は38度以上であることが望ましい。専門家、つまり、いわゆるプロの写真家、や、専門家に近い高度に専門的な技術および知識を持ったハイアマチュア等と呼ばれる写真愛好者の中には、半画角が42度以上の広角を望む声も少なくない。半画角で38度および42度は、35mm判(いわゆるライカ判)銀塩フィルムを用いる35mm銀塩カメラにおける焦点距離に換算すると、それぞれ28mmおよび24mmの焦点距離に相当する。
ディジタルカメラ用のズームレンズとしては、多くの種類が考えられるが、小型化に適したタイプとして、物体側から、順次、負の屈折力を有する第1レンズ群と、正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レンズ群とを配置し、且つ前記第2レンズ群の物体側に該第2レンズ群と一体に移動する絞りを有してなり、広角端から望遠端への変倍に伴って、前記第2レンズ群は像側から物体側へと単調に移動し、前記第1レンズ群は変倍に伴う像面位置の変動を補正するように移動するものがある。
そのようなズームレンズの中で、軸上色収差・倍率色収差の良好な補正を行うことや、各レンズ間の偏心による結像性能の劣化を抑制することなどを目的として、第2レンズ群に2箇所の接合面を設けた構成が知られている。
例えば、特許文献1(特開2001−281545号)、特許文献2(特開2003−107348号)、特許文献3(特開2003−241091号)、特許文献4(特開2006−113554号)等には、第2レンズ群に2組の接合レンズを有するものが開示されている。また、特許文献5(特開2004−102211号)、特許文献6(特開2004−325975号)、特許文献7(特開2005−24804号)、特許文献8(特開2005−37576号)、特許文献9(特開2006−39523号)等には、第2レンズ群に3枚の接合レンズを有するものが開示されている。
特許文献1(特開2001−281545号)には、例えば実施形態1〜実施形態8として、第2レンズ群に2組の接合レンズを用いることにより、軸上色収差・倍率色収差の良好な補正を実現することが開示されているが、半画角は34度未満であり、広角化の面で充分であるとはいえない。
同様に、特許文献3(特開2003−241091号)には、例えば実施例11および実施例12として、2組の接合レンズを用いることにより、軸上色収差・倍率色収差の良好な補正を実現することが開示されているが、この場合にも半画角は34度未満であり、広角化の面で充分ではない。
特許文献5(特開2004−102211号)には、例えば実施例11、実施例15および実施例17として、第2レンズ群に3枚接合レンズを使用して、偏心による結像性能劣化に配慮した構成が開示されているが、この構成においても、半画角は33度未満であり、広角化の面で充分ではない。
同様にして、特許文献6(特開2004−325975号)、特許文献8(特開2005−37576号)および特許文献9(特開2006−39523号)にも、3枚接合レンズを使用して、偏心による結像性能劣化に配慮し、且つ比較的小型に構成し得るものが開示されているが、半画角は30〜33度程度と、やはり広角化の面で充分なものではない。
特許文献2(特開2003−107348号)には、第2レンズ群に2組の接合レンズを用いることにより、軸上色収差・倍率色収差の良好な補正を実現し、さらに半画角も39度程度と比較的広い画角を得るものが開示されているが、この場合も、半画角42度以上の要求に対しては、充分であるとはいえない。
特許文献7(特開2005−24804号)には、第2レンズ群に3枚接合レンズを使用して、軸上色収差・倍率色収差の良好な補正を実現すると同時に、半画角も39度程度と比較的広い画角を得るものが開示されているが、特許文献2(特開2003−107348号)の場合と同様に、半画角42度以上の要求に対しては、充分であるとはいえない。
そして、特許文献4(特開2006−113554号)は、その実施例の一部において、第2レンズ群に2組の接合レンズを用い、且つ半画角も43度以上と充分に広い画角を得ることが開示されている。しかしながら、倍率色収差を良好に補正するため、第1レンズ群の負レンズにアッベ数80以上の低分散ガラスを使用している。アッベ数80以上の低分散ガラスは、いわゆる特殊低分散ガラスであり、材料コストが高く、また加工の難度が高いため大型のレンズほど歩留まりが悪い。例えば、通常、レンズ加工時には、個々のレンズを超音波洗浄等によって清浄化する工程が含まれるが、特殊低分散ガラスの場合には、簡易な超音波洗浄によって清浄化することはできず、手拭きなどと称される手作業による清浄化を余儀なくされるため、レンズが大型化すればするほど、レンズの加工が容易ではなくなり、歩留まりが低下することになる。したがって、第1レンズ群のようにレンズ径が大きくなる箇所への使用は、レンズ系のコストを大幅に上昇させることになるため、好ましくない。
特開2001−281545号公報 特開2003−107348号公報 特開2003−241091号公報 特開2006−113554号公報 特開2004−102211号公報 特開2004−325975号公報 特開2005−24804号公報 特開2005−37576号公報 特開2006−39523号公報
本発明の請求項1の目的は、広角端の半画角が42度以上と充分な広画角を得て、しかも色収差、特に倍率色収差・色コマ収差、を良好に補正するとともに、射出瞳距離の確保およびフォーカシング機構の簡素化を可能とし得る小型で且つ800万〜1,000万画素またはそれ以上の画素数を有する撮像素子に対応する解像力を有し、特に、球面収差や非点収差等の単色収差をより良好に補正して高性能化し得るズームレンズを提供することにある。
本発明の請求項2の目的は
広角端の半画角が42度以上と充分な広画角を得て、しかも色収差、特に倍率色収差・色コマ収差、を良好に補正するとともに、射出瞳距離の確保およびフォーカシング機構の簡素化を可能とし得る小型で且つ800万〜1,000万画素またはそれ以上の画素数を有する撮像素子に対応する解像力を有し、特に、高性能を維持しつつ容易に且つさらに、広画角化し得るズームレンズを提供することにある。
本発明の請求項の目的は、特に、色収差をより良好に補正して高性能化することを可能とするズームレンズを提供することにある。
本発明の請求項の目的は、特に、小型化しても接合レンズの加工難度が低く、容易に製造することを可能とするズームレンズを提供することにある。
本発明の請求項の目的は、特に、単色収差と色収差の双方を良好に補正することができ、さらに高性能化することを可能とするズームレンズを提供することにある。
本発明の請求項の目的は、
広角端の半画角が42度以上と充分な広画角を得て、しかも色収差、特に倍率色収差・色コマ収差、を良好に補正するとともに、射出瞳距離の確保およびフォーカシング機構の簡素化を可能とし得る小型で且つ800万〜1,000万画素またはそれ以上の画素数を有する撮像素子に対応する解像力を有し、特に、倍率色収差をより良好に補正することができ、高性能化することを可能とするズームレンズを提供することにある。
本発明の請求項の目的は、特に、各種収差をより良好に補正することができ、高性能化することを可能とするズームレンズを提供することにある。
本発明の請求項の目的は、特に、球面収差・コマ収差をさらに良好に補正することができ、高性能化することを可能とするズームレンズを提供することにある。
本発明の請求項の目的は、特に、3枚接合レンズを製造する際の接合偏心の影響を抑えて、安定した性能の確保を可能とするとともに、球面収差・コマ収差をより良好に補正することができ、高性能化することを可能とするズームレンズを提供することにある。
本発明の請求項10の目的は、特に、広角端の半画角が42度以上と充分な広画角を得て、しかも色収差、特に倍率色収差・色コマ収差、を良好に補正するとともに、小型で且つ800万〜1,000万画素またはそれ以上の画素数を有する撮像素子に対応する解像力を有し得るズームレンズを用いて、小型で、しかも高い解像力による高画質を得ることを可能とするカメラを提供することにある。
本発明の請求項11の目的は、特に、広角端の半画角が42度以上と充分な広画角を得て、しかも色収差、特に倍率色収差・色コマ収差、を良好に補正するとともに、小型で且つ800万〜1,000万画素またはそれ以上の画素数を有する撮像素子に対応する解像力を有し得るズームレンズを用いて、小型で、しかも高い解像力による高画質を得ることを可能とする携帯情報端末装置を提供することにある。
請求項1に記載した本発明に係るズームレンズは、上述した目的を達成するために、
物体側から、順次、負の屈折力を有する第1レンズ群と、正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レンズ群とを配設し、且つ前記第2レンズ群の物体側に前記第2レンズ群と一体的に移動する絞りを有してなり、広角端から望遠端への変倍に伴って、前記第1レンズ群と前記第2レンズ群との間隔が小さくなり、且つ前記第2レンズ群と前記第3レンズ群との間隔が大きくなるように、少なくとも前記第1レンズ群および前記第2レンズ群が移動する構成のズームレンズにおいて、
前記第2レンズ群が、
少なくとも3枚のレンズが接合されてなる第1の接合レンズと、
少なくとも2枚のレンズが接合されてなる第2の接合レンズと
を含み、
前記第2の接合レンズが、前記第1の接合レンズの像側に配置されるとともに、前記第1の接合レンズの最も物体側の面と、前記第1の接合レンズの最も像側の面との双方が、共に物体側に凸であり、且つ前記第2の接合レンズが、全体として正の屈折力を有することを特徴としている。
請求項2に記載した本発明に係るズームレンズは、上述した目的を達成するために、物体側から、順次、負の屈折力を有する第1レンズ群と、正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レンズ群とを配設し、且つ前記第2レンズ群の物体側に前記第2レンズ群と一体的に移動する絞りを有してなり、広角端から望遠端への変倍に伴って、前記第1レンズ群と前記第2レンズ群との間隔が小さくなり、且つ前記第2レンズ群と前記第3レンズ群との間隔が大きくなるように、少なくとも前記第1レンズ群および前記第2レンズ群が移動する構成のズームレンズにおいて、
前記第2レンズ群が、
少なくとも3枚のレンズが接合されてなる第1の接合レンズと、
少なくとも2枚のレンズが接合されてなる第2の接合レンズと
を含み、
前記第2の接合レンズが、前記第1の接合レンズの像側に配置されるとともに、前記第1の接合レンズが、物体側から、順次、正レンズと、負レンズと、正レンズとの3枚を配置して互いに接合してなり、且つ前記第2の接合レンズが、全体として正の屈折力を有することを特徴としている。
請求項に記載した本発明に係るズームレンズは、請求項2に記載のズームレンズであって、
前記第1の接合レンズの物体側の正レンズの屈折率をnC1−1、前記第1の接合レンズの負レンズの屈折率をnC1−2、前記第1の接合レンズの物体側の正レンズのアッベ数をνC1−1、前記第1の接合レンズの負レンズのアッベ数をνC1−2、そして前記第1の接合レンズの像側の正レンズのアッベ数をνC1−3として、
条件式:
1.65<nC1−1<1.90
1.65<nC1−2<1.90
4<νC1−1−νC1−2<25
68<νC1−3<98
を満足することを特徴としている。
請求項に記載した本発明に係るズームレンズは、請求項2に記載のズームレンズであって、
前記第1の接合レンズの負レンズの中心肉厚(レンズの光軸に沿って計った厚み)をdc1−2、そして前記第1の接合レンズ全体の中心肉厚をdc1−allとして、
条件式:
0.10<dc1−2/dc1−all<0.19
を満足することを特徴としている。
請求項に記載した本発明に係るズームレンズは、請求項2に記載のズームレンズであって、
前記第1の接合レンズの最も物体側の面の曲率半径をRC1−1、前記第1の接合レンズの2つの接合面のうちの像側の接合面の曲率半径をRC1−3、そして前記第1の接合レンズの最も像側の面の曲率半径をRC1−4として、
条件式:
0.2<(RC1−1−RC1−3)/(RC1−1+RC1−3)<0.5
−0.4<(RC1−3−RC1−4)/(RC1−3+RC1−4)<−0.1
を満足することを特徴としている。
請求項に記載した本発明に係るズームレンズは、上述した目的を達成するために、物体側から、順次、負の屈折力を有する第1レンズ群と、正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レンズ群とを配設し、且つ前記第2レンズ群の物体側に前記第2レンズ群と一体的に移動する絞りを有してなり、広角端から望遠端への変倍に伴って、前記第1レンズ群と前記第2レンズ群との間隔が小さくなり、且つ前記第2レンズ群と前記第3レンズ群との間隔が大きくなるように、少なくとも前記第1レンズ群および前記第2レンズ群が移動する構成のズームレンズにおいて、
前記第2レンズ群が、
少なくとも3枚のレンズが接合されてなる第1の接合レンズと、
少なくとも2枚のレンズが接合されてなる第2の接合レンズと
を含み、
前記第2の接合レンズが、前記第1の接合レンズの像側に配置されるとともに、前記第2の接合レンズが、物体側から、順次、負レンズと、正レンズとの2枚を配置して互いに接合してなり、且つ前記第2の接合レンズの正レンズのアッベ数をνC2−2として、
条件式:
68<νC2−2<98
を満足することを特徴としている。
請求項に記載した本発明に係るズームレンズは、請求項1〜6うちのいずれか1項に記載のズームレンズであって、
記第1の接合レンズの物体側に、少なくとも1枚の正レンズが配設されることを特徴としている。
請求項に記載した本発明に係るズームレンズは、請求項7に記載のズームレンズであって、
前記第1の接合レンズの物体側に配設される少なくとも1枚の正レンズが、少なくとも1面の非球面を有することを特徴としている。
請求項に記載した本発明に係るズームレンズは、請求項1〜8うちのいずれか1項に記載のズームレンズであって、
前記第1の接合レンズが、球面のみで構成され、且つ前記第2レンズ群に少なくとも1面の非球面を含むことを特徴としている。
請求項10に記載した本発明に係るカメラは、
撮影用光学系として、請求項1〜請求項のうちいずれか1項に記載のズームレンズを含むことを特徴としている。
請求項11に記載した本発明に係る携帯情報端末装置は、
カメラ機能部の撮影用光学系として、請求項1〜請求項のうちいずれか1項に記載のズームレンズを含むことを特徴としている。
本発明の請求項1のズームレンズによれば、
物体側から、順次、負の屈折力を有する第1レンズ群と、正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レンズ群とを配設し、且つ前記第2レンズ群の物体側に前記第2レンズ群と一体的に移動する絞りを有してなり、広角端から望遠端への変倍に伴って、前記第1レンズ群と前記第2レンズ群との間隔が小さくなり、且つ前記第2レンズ群と前記第3レンズ群との間隔が大きくなるように、少なくとも前記第1レンズ群および前記第2レンズ群が移動する構成のズームレンズにおいて、
前記第2レンズ群が、
少なくとも3枚のレンズが接合されてなる第1の接合レンズと、
少なくとも2枚のレンズが接合されてなる第2の接合レンズと
を含み、
前記第2の接合レンズが、前記第1の接合レンズの像側に配置されるとともに、前記第1の接合レンズの最も物体側の面と、前記第1の接合レンズの最も像側の面との双方が、共に物体側に凸であり、且つ前記第2の接合レンズが、全体として正の屈折力を有することにより、広角端の半画角が42度以上と充分な広画角を得て、しかも色収差、特に倍率色収差・色コマ収差、を良好に補正するとともに、射出瞳距離の確保およびフォーカシング機構の簡素化を可能とし得る小型で且つ800万〜1,000万画素またはそれ以上の画素数を有し、特に、球面収差や非点収差等の単色収差をより良好に補正して高性能化することが可能となる。
また、本発明の請求項のズームレンズによれば
物体側から、順次、負の屈折力を有する第1レンズ群と、正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レンズ群とを配設し、且つ前記第2レンズ群の物体側に前記第2レンズ群と一体的に移動する絞りを有してなり、広角端から望遠端への変倍に伴って、前記第1レンズ群と前記第2レンズ群との間隔が小さくなり、且つ前記第2レンズ群と前記第3レンズ群との間隔が大きくなるように、少なくとも前記第1レンズ群および前記第2レンズ群が移動する構成のズームレンズにおいて、
前記第2レンズ群が、
少なくとも3枚のレンズが接合されてなる第1の接合レンズと、
少なくとも2枚のレンズが接合されてなる第2の接合レンズと
を含み、
前記第2の接合レンズが、前記第1の接合レンズの像側に配置されるとともに、前記第1の接合レンズが、物体側から、順次、正レンズと、負レンズと、正レンズとの3枚を配置して互いに接合してなり、且つ前記第2の接合レンズが、全体として正の屈折力を有することにより、
広角端の半画角が42度以上と充分な広画角を得て、しかも色収差、特に倍率色収差・色コマ収差、を良好に補正するとともに、射出瞳距離の確保およびフォーカシング機構の簡素化を可能とし得る小型で且つ800万〜1,000万画素またはそれ以上の画素数を有する撮像素子に対応する解像力を有し、特に、高性能を維持しつつ容易に広画角化することが可能となる。
本発明の請求項のズームレンズによれば、請求項2に記載のズームレンズにおいて、
前記第1の接合レンズの物体側の正レンズの屈折率をnC1−1、前記第1の接合レンズの負レンズの屈折率をnC1−2、前記第1の接合レンズの物体側の正レンズのアッベ数をνC1−1、前記第1の接合レンズの負レンズのアッベ数をνC1−2、そして前記第1の接合レンズの像側の正レンズのアッベ数をνC1−3として、
条件式:
1.65<nC1−1<1.90
1.65<nC1−2<1.90
4<νC1−1−νC1−2<25
68<νC1−3<98
を満足することにより、特に、色収差をより良好に補正して高性能化することが可能となる。
本発明の請求項のズームレンズによれば、請求項2に記載のズームレンズにおいて、
前記第1の接合レンズの負レンズの中心肉厚(レンズの光軸に沿って計った厚み)をdc1−2、そして前記第1の接合レンズ全体の中心肉厚をdc1−allとして、
条件式:
0.10<dc1−2/dc1−all<0.19
を満足することにより、特に、小型化しても接合レンズの加工難度が低く、容易に製造することが可能となる。
本発明の請求項のズームレンズによれば、請求項のズームレンズにおいて、
前記第1の接合レンズの最も物体側の面の曲率半径をRC1−1、前記第1の接合レンズの2つの接合面のうちの像側の接合面の曲率半径をRC1−3、そして前記第1の接合レンズの最も像側の面の曲率半径をRC1−4として、
条件式:
0.2<(RC1−1−RC1−3)/(RC1−1+RC1−3)<0.5
−0.4<(RC1−3−RC1−4)/(RC1−3+RC1−4)<−0.1
を満足することにより、特に、単色収差と色収差の双方を良好に補正することができ、さらに高性能化することが可能となる。
本発明の請求項のズームレンズによれば、
物体側から、順次、負の屈折力を有する第1レンズ群と、正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レンズ群とを配設し、且つ前記第2レンズ群の物体側に前記第2レンズ群と一体的に移動する絞りを有してなり、広角端から望遠端への変倍に伴って、前記第1レンズ群と前記第2レンズ群との間隔が小さくなり、且つ前記第2レンズ群と前記第3レンズ群との間隔が大きくなるように、少なくとも前記第1レンズ群および前記第2レンズ群が移動する構成のズームレンズにおいて、
前記第2レンズ群が、
少なくとも3枚のレンズが接合されてなる第1の接合レンズと、
少なくとも2枚のレンズが接合されてなる第2の接合レンズと
を含み、
前記第2の接合レンズが、前記第1の接合レンズの像側に配置されるとともに、前記第2の接合レンズが、物体側から、順次、負レンズと、正レンズとの2枚を配置して互いに接合してなり、且つ前記第2の接合レンズの正レンズのアッベ数をνC2−2として、
条件式:
68<νC2−2<98
を満足することにより、
広角端の半画角が42度以上と充分な広画角を得て、しかも色収差、特に倍率色収差・色コマ収差、を良好に補正するとともに、射出瞳距離の確保およびフォーカシング機構の簡素化を可能とし得る小型で且つ800万〜1,000万画素またはそれ以上の画素数を有する撮像素子に対応する解像力を有し、特に、倍率色収差をより良好に補正することができ、高性能化することが可能となる。
本発明の請求項のズームレンズによれば、請求項1〜6うちのいずれか1項に記載のズームレンズにおいて、
記第1の接合レンズの物体側に、少なくとも1枚の正レンズが配設されることにより、特に、各種収差をより良好に補正することができ、高性能化することが可能となる。
本発明の請求項のズームレンズによれば、請求項7に記載のズームレンズにおいて、
前記第1の接合レンズの物体側に配設される少なくとも1枚の正レンズが、少なくとも1面の非球面を有することにより、特に、球面収差・コマ収差をさらに良好に補正することができ、高性能化することが可能となる。
さらに、本発明の請求項のズームレンズによれば、請求項1〜請求項8のうちのいずれか1項に記載のズームレンズにおいて、
前記第1の接合レンズが、球面のみで構成され、且つ前記第2レンズ群に少なくとも1面の非球面を含むことにより、特に、3枚接合レンズを製造する際の接合偏心の影響を抑えて、安定した性能の確保を可能とするとともに、球面収差・コマ収差をより良好に補正することができ、高性能化することが可能となる。
また、本発明の請求項10のカメラによれば、
撮影用光学系として、請求項1〜請求項のうちのいずれか1項に記載のズームレンズを含むことにより、特に、広角端の半画角が42度以上と充分な広画角を得て、しかも色収差、特に倍率色収差・色コマ収差、を良好に補正するとともに、小型で且つ800万〜1,000万画素またはそれ以上の画素数を有する撮像素子に対応する解像力を有し得るズームレンズを用いて、小型で、しかも高い解像力による高画質を得ることが可能となる。
本発明の請求項11の携帯情報端末装置によれば、
カメラ機能部の撮影用光学系として、請求項1〜請求項のうちのいずれか1項に記載のズームレンズを含むことにより、特に、広角端の半画角が42度以上と充分な広画角を得て、しかも色収差、特に倍率色収差・色コマ収差、を良好に補正するとともに、小型で且つ800万〜1,000万画素またはそれ以上の画素数を有する撮像素子に対応する解像力を有し得るズームレンズを用いて、小型で、低コストで、しかも高い解像力による高画質を得ることが可能となる。
以下、本発明の実施の形態に基づき、図面を参照して本発明に係るズームレンズ、カメラおよび携帯情報端末装置を詳細に説明する。具体的な実施例について説明する前に、まず、本発明の原理的な実施の形態を説明するために、特許請求の範囲の各請求項に定義した構成およびその機能について説明する
請求項1に係るズームレンズは、物体側から、順次、負の屈折力を有する第1レンズ群と、正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レンズ群とを配設し、且つ前記第2レンズ群の物体側に前記第2レンズ群と一体的に移動する絞りを有してなり、広角端から望遠端への変倍に伴って、前記第1レンズ群と前記第2レンズ群との間隔が小さくなり、且つ前記第2レンズ群と前記第3レンズ群との間隔が大きくなるように、少なくとも前記第1レンズ群および前記第2レンズ群が移動する構成のズームレンズにおいて、
前記第2レンズ群が、
少なくとも3枚のレンズが接合されてなる第1の接合レンズと、
少なくとも2枚のレンズが接合されてなる第2の接合レンズと
を含み、
前記第2の接合レンズが、前記第1の接合レンズの像側に配置されるとともに、前記第1の接合レンズの最も物体側の面と、前記第1の接合レンズの最も像側の面との双方が、共に物体側に凸であり、且つ前記第2の接合レンズが、全体として正の屈折力を有する。
請求項2に係るズームレンズは、物体側から、順次、負の屈折力を有する第1レンズ群と、正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レンズ群とを配設し、且つ前記第2レンズ群の物体側に前記第2レンズ群と一体的に移動する絞りを有してなり、広角端から望遠端への変倍に伴って、前記第1レンズ群と前記第2レンズ群との間隔が小さくなり、且つ前記第2レンズ群と前記第3レンズ群との間隔が大きくなるように、少なくとも前記第1レンズ群および前記第2レンズ群が移動する構成のズームレンズにおいて、
前記第2レンズ群が、
少なくとも3枚のレンズが接合されてなる第1の接合レンズと、
少なくとも2枚のレンズが接合されてなる第2の接合レンズと
を含み、
前記第2の接合レンズが、前記第1の接合レンズの像側に配置されるとともに、前記第1の接合レンズが、物体側から、順次、正レンズと、負レンズと、正レンズとの3枚を配置して互いに接合してなり、且つ前記第2の接合レンズが、全体として正の屈折力を有する。
求項に係るズームレンズは、請求項のズームレンズにおいて、前記第1の接合レンズの物体側の正レンズの屈折率をnC1−1、前記第1の接合レンズの負レンズの屈折率をnC1−2、前記第1の接合レンズの物体側の正レンズのアッベ数をνC1−1、前記第1の接合レンズの負レンズのアッベ数をνC1−2、そして前記第1の接合レンズの像側の正レンズのアッベ数をνC1−3とするとき、次の条件式を満足する。
条件式:
1.65<nC1−1<1.90
1.65<nC1−2<1.90
4<νC1−1−νC1−2<25
68<νC1−3<98
請求項に係るズームレンズは、請求項に記載のズームレンズにおいて、前記第1の接合レンズの負レンズの中心肉厚、すなわちレンズの光軸に沿って計った厚み、をdc1−2、そして前記第1の接合レンズ全体の中心肉厚をdc1−allとするとき、次の条件式を満足する。
条件式:
0.10<dc1−2/dc1−all<0.19
請求項に係るズームレンズは、請求項に記載のズームレンズにおいて、前記第1の接合レンズの最も物体側の面の曲率半径をRC1−1、前記第1の接合レンズの2つの接合面のうちの像側の接合面の曲率半径をRC1−3、そして前記第1の接合レンズの最も像側の面の曲率半径をRC1−4とするとき、次の条件式を満足する。
条件式:
0.2<(RC1−1−RC1−3)/(RC1−1+RC1−3)<0.5
−0.4<(RC1−3−RC1−4)/(RC1−3+RC1−4)<−0.1
請求項に係るズームレンズは、
物体側から、順次、負の屈折力を有する第1レンズ群と、正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レンズ群とを配設し、且つ前記第2レンズ群の物体側に前記第2レンズ群と一体的に移動する絞りを有してなり、広角端から望遠端への変倍に伴って、前記第1レンズ群と前記第2レンズ群との間隔が小さくなり、且つ前記第2レンズ群と前記第3レンズ群との間隔が大きくなるように、少なくとも前記第1レンズ群および前記第2レンズ群が移動する構成のズームレンズにおいて、
前記第2レンズ群が、
少なくとも3枚のレンズが接合されてなる第1の接合レンズと、
少なくとも2枚のレンズが接合されてなる第2の接合レンズと
を含み、
前記第2の接合レンズが、前記第1の接合レンズの像側に配置されるとともに、前記第2の接合レンズが、物体側から、順次、負レンズと、正レンズとの2枚を配置して互いに接合したものであり、且つ前記第2の接合レンズの正レンズのアッベ数をνC2−2とするとき、次の条件式を満足する。
条件式:
68<νC2−2<98
請求項に係るズームレンズは、請求項1〜6のうちのいずれか1項に記載のズームレンズにおいて、記第1の接合レンズの物体側に、少なくとも1枚の正レンズを有する。
請求項に係るズームレンズは、請求項7に記載のズームレンズにおいて、前記第1の接合レンズの物体側に配設される少なくとも1枚の正レンズが、少なくとも1面の非球面を有する。
請求項に係るズームレンズは、請求項1〜8のうちのいずれか1項に記載のズームレンズにおいて、前記第1の接合レンズが、球面のみで構成され、且つ第2レンズ群に少なくとも1面の非球面を含む。
また、請求項10に係るカメラは、請求項1〜請求項のうちのいずれか1項に記載のズームレンズを、撮影用光学系として有する。
請求項11に係る携帯情報端末装置は、請求項1〜請求項のいずれか1項に記載のズームレンズを、カメラ機能部の撮影用光学系として有する。
次に、上述した本発明の特許請求の範囲の各請求項に定義した実施の形態についてさらに詳細に説明する。
本発明に係るズームレンズのように、物体側から、順次、負−正と配置した負のパワーを有する第1レンズ群と正のパワーを有する第2レンズ群との2群を有する構成のズームレンズは、一般に、広角端から望遠端への変倍に伴って、第2レンズ群が像側から物体側へ単調に移動し、第1レンズ群が変倍に伴う像面位置の変動を補正するように移動する。射出瞳を像面から遠ざけることや、リアフォーカス化を目的として、正の第3レンズ群を付加することもできるが、その場合にも変倍機能の大半は第2レンズ群に依存している。
各種収差が少なく解像力の高いズームレンズを実現するためには、変倍による収差変動を小さく抑えなければならず、特に主変倍群である第2レンズ群がその変倍範囲の全域において良好に収差補正されている必要がある。特に、短焦点端、すなわち広角端、の広画角化を実現するためには、広画角化に伴って増大する倍率色収差を低減する必要があり、これを変倍範囲の全域において良好に補正するためには、やはり第2レンズ群の構成が重要となる。
第2レンズ群の構成としては、物体側から、順次配置した、正レンズ・負レンズ・正レンズの3枚からなるもの、正レンズ・正レンズ・負レンズの3枚からなるもの、正レンズ・正レンズ・負レンズ・正レンズの4枚からなるもの、正レンズ・負レンズ・負レンズ・正レンズの4枚からなるものなどがある。また、2組の接合レンズを含むもの、3枚接合レンズを含むものなども知られている。
本発明は、これらの従来より存在し、あるいは知られている構成を上回る収差補正能力を有する第2レンズ群の構成に関するものであり、充分に小型で、且つより広画角でありながら、高性能が得られるズームレンズを、コストの上昇を抑えて実現しようとするものである。
すなわち、第2レンズ群を、少なくとも3枚のレンズが接合された第1の接合レンズと、少なくとも2枚のレンズが接合された第2の接合レンズとを有する構成とした。これは、次のような理由による。
まず、第2のレンズ群における3つの接合面は、それぞれ絞りからの距離が異なり、軸上および軸外の光線の通り方も異なる。ここで、色収差の補正のみを考えると、2つの接合面を有していれば、軸上色収差と倍率色収差をある程度独立して補正することが可能となり、充分な性能を確保することができる。しかし、特に軸外の単色収差(コマ収差・非点収差)の補正を併せて考えるとき、2つの接合面の少なくとも1つは、単色収差補正の制限からその曲率をコントロールする必要が生じ、色収差の補正のみに使用することはできない。そこで、さらに1つの接合面を設けることによって、色収差の補正に利用することが可能な自由度を確保し、単色収差補正と色収差補正を高い次元で両立できるようにした。
ここで、第2レンズ群に3つの接合面を設けるには、3組の接合レンズを使用する方法もある。しかし、3組の接合レンズでは、それだけで6枚のレンズが必要となり、小型化の面で不利である。また、組み立て時に発生するレンズ同士の偏心による結像性能の劣化を抑制するためにも、3つの接合面のうちの2つは、3枚接合レンズとして構成されることが望ましい。ここで、小型化や偏心の低減を単に優先すれば、3つの接合面を持つ4枚接合レンズの採用も考えられるが、そのような構成では、単色収差を補正するための自由度が大幅に奪われてしまう。よって、本発明者らは、3枚接合レンズと2枚接合レンズによって、3つの接合面を設ける方法が最もバランスが良く優れていると考えた。画面周辺における色滲みを抑制するためには、倍率色収差と共に、色コマ収差、すなわち波長によるコマ収差の形状の違い、を良好に補正することが重要であり、そのためにも、色収差を補正するための自由度を従来以上に確保できることの効果は大きい。
以上のような第2レンズ群の構成は、広角端の半画角が40度を越える場合には特に有効であり、広画角化に伴って増大する軸外単色収差の発生を充分に抑えつつ、色収差、特に倍率色収差・色コマ収差を非常に良好に補正することが可能となる。これにより、例えばレンズ径の大きな第1レンズ群に特殊低分散ガラスを使用することもなく、充分な広画角化を達成することができ、全体としてのコスト上昇を最小限に抑えることが可能となる。
本発明は、先に述べたように、正の第3レンズ群を付加して、負−正−正の3群を有する構成としたものである。正のパワーを有する第3レンズ群を付加することにより、射出瞳距離の確保が容易となるばかりか、第3レンズ群の移動によるフォーカシングも可能となる。
色収差の補正に加えて、球面収差や非点収差等の単色収差をより良好に補正するためには、前記第2の接合レンズは前記第1の接合レンズの像側に配置されるとともに、前記第1の接合レンズの最も物体側の面と、前記第1の接合レンズの最も像側の面との双方が、物体側に凸であり、前記第2の接合レンズが全体として正のパワーを有することが望ましい。
前記第1の接合レンズを全体として物体側に凸面を向けたメニスカス形状とすることにより、入射面と射出面とで互いに逆方向の収差を発生させ、全体として良好な収差補正が成立するようになる。また、全体として正の屈折力を有する前記第2の接合レンズを前記第1の接合レンズの像側に配置することにより、前記第1の接合レンズの最も像側の面が有する負のパワーを中心として、第2レンズ群が全体として正・負・正の対称的なパワー配置を採り易くなり、色収差補正と像面湾曲補正をより高いレベルで両立することが可能となる。
前記第1の接合レンズは物体側から、順次、正レンズ・負レンズ・正レンズの3枚を配置し互いに接合して構成することができる。
第2レンズ群に接合レンズを1組だけ使用して、軸上色収差と倍率色収差の双方を良好に補正しようとする場合には、負レンズ・正レンズ・負レンズの順に接合した3枚接合レンズが適しているが、本発明のように2組の接合レンズを使用する場合、前記第1の接合レンズと前記第2の接合レンズとで軸上色収差と倍率色収差の補正を分担することができるため、その限りではない。前記第1の接合レンズを正・負・正の一般的なトリプレットのパワー配置とし、その像側に全体として正の屈折力を有する前記第2の接合レンズを配置すれば、絞りから遠く、軸外収差への寄与が大きい正のパワーを分割できることになり、収差補正の自由度が大きくなって、広画角化に有利となる。
物体側から、順次、正レンズ・負レンズ・正レンズの3枚を配置して接合して前記第1の接合レンズを構成する場合、より充分な収差補正を行うためには、次の条件式を満足することが望ましい。
条件式:
1.65<nC1−1<1.90
1.65<nC1−2<1.90
4<νC1−1−νC1−2<25
68<νC1−3<98
但し、nC1−1は、前記第1の接合レンズの物体側の正レンズの屈折率、nC1−2は、前記第1の接合レンズの負レンズの屈折率、νC1−1は、前記第1の接合レンズの物体側の正レンズのアッベ数、νC1−2は、前記第1の接合レンズの負レンズのアッベ数、そしてνC1−3は、前記第1の接合レンズの像側の正レンズのアッベ数をあらわしている。
すなわちnC1−1およびnC1−2は、いずれも1.65を超え且つ1.90未満であることが望ましい。もしも、nC1−1またはnC1−2が、1.65以下であると、収差補正に必要な屈折力を得るための面の曲率が大きくなり、過大な高次収差が発生して好ましくない。一方、もしも、nC1−1またはnC1−2が1.90以上であると、選択できる硝種が限られてしまい、色収差のバランスを取ることが難しくなる。その色収差のバランスに関しては、νC1−1−νC1−2が、所定の範囲内にあること、すなわち4を超え且つ25未満であること、が望ましい。もしも、νC1−1−νC1−2が4以下であると、物体側の接合面による色収差補正の効果を発揮しにくくなり、もしも、νC1−1−νC1−2が25以上であると、軸上色収差と倍率色収差のバランスが取りにくくなる。さらに、νC1−3が、68を超え且つ98未満であることが望ましい。もしも、νC1−3が68以下であると、色収差の2次スペクトルの補正が不充分になり易い。一方、もしも、νC1−3が98以上となるような硝種は、入手が困難であるか、非常に高価となって現実性に乏しい。
物体側から、順次、正レンズ・負レンズ・正レンズの3枚を配置して接合した前記第1の接合レンズに関して、小型化と加工性の確保を両立するために、次の条件式を満足することが望ましい。
条件式:
0.10<dc1−2/dc1−all<0.19
但し、dc1−2は、前記第1の接合レンズの負レンズの中心肉厚(レンズの光軸に沿って計った厚み)、そしてdc1−allは、前記第1の接合レンズ全体の中心肉厚をあらわしている。
すなわち、dc1−2/dc1−allは、0.10を超え且つ0.19未満であることが望ましい。もしも、dc1−2/dc1−allが0.10以下であると、負レンズの中心肉厚が薄くなりすぎて加工が困難となる。一方、もしも、dc1−2/dc1−allが0.19以上であると、正レンズのコバ厚、すなわち周縁部の厚み、が薄くなりすぎて加工が困難となる。これらいずれの場合にも、接合レンズ全体の中心肉厚を大きくすれば、条件式の範囲外でも加工可能となるが、小型化の妨げとなるため好ましくない。
物体側から、順次、正レンズ・負レンズ・正レンズの3枚を配置して接合した前記第1の接合レンズに関して、単色収差と色収差の双方をさらに良好に補正するためには、次の条件式を満足することが望ましい。
条件式:
0.2<(RC1−1−RC1−3)/(RC1−1+RC1−3)<0.5
−0.4<(RC1−3−RC1−4)/(RC1−3+RC1−4)<−0.1
但し、RC1−1は、前記第1の接合レンズの最も物体側の面の曲率半径、RC1−3は、前記第1の接合レンズの2つの接合面のうち像側の接合面の曲率半径、そしてRC1−4は、前記第1の接合レンズの最も像側の面の曲率半径をあらわしている。
すなわち、(RC1−1−RC1−3)/(RC1−1+RC1−3)は、0.2を超え且つ0.5未満であり、(RC1−3−RC1−4)/(RC1−3+RC1−4)は、−0.4よりも大きく且つ−0.1よりも小さいことが望ましい。もしも、(RC1−1−RC1−3)/(RC1−1+RC1−3)が0.2以下、または(RC1−3−RC1−4)/(RC1−3+RC1−4)が−0.1以上となると、前記第1の接合レンズ内の各レンズの屈折力が強くなり過ぎて、過剰な高次収差を発生し、収差補正のバランスが取りにくくなる。
一方、もしも(RC1−1−RC1−3)/(RC1−1+RC1−3)が0.5以上、または(RC1−3−RC1−4)/(RC1−3+RC1−4)が−0.4以下となると、前記第1の接合レンズ内の各レンズの屈折力が弱くなり過ぎて、単色収差・色収差が共に補正不足になり易い。
本発明のズームレンズにおいて、倍率色収差をより良好に補正するためには、前記第2の接合レンズが前記第1の接合レンズの像側に配置されるとともに、前記第2の接合レンズは、物体側から、順次、負レンズ・正レンズの2枚を配置して接合してなり、且つ次の条件式を満足することが望ましい。
条件式:
68<νC2−2<98
但し、νC2−2は、前記第2の接合レンズの正レンズのアッベ数をあらわしている。
像側に配置された前記第2の接合レンズは、絞りから離れ、軸外収差への寄与が大きくなる。この場合、前記第2の接合レンズは、倍率色収差の補正に大きな役割を果たすことになるが、上述の構成を採ることにより、その効果が最大限に発揮されるようになる。すなわち、νC2−2は、68を超え且つ98未満であることが望ましい。第2レンズ群の像側に位置することになる前記正レンズは低分散であることが望ましく、もしも、νC2−2が68以下であると、色収差の2次スペクトルの補正が不充分になり易い。一方、もしもνC2−2が、98以上となるような硝種は入手が困難であるか、非常に高価となって現実性に乏しい。
なお、前記第2の接合レンズの正レンズは、単なる低分散ガラスで構成するだけでなく、比較的小径のレンズとなるので、いわゆる特殊低分散ガラスを用いることも可能であるので、特殊低分散ガラスで構成し、より良好な収差補正を達成することも可能である。
また、本発明のズームレンズにおいて、各種収差をより良好に補正するためには、前記第2の接合レンズが前記第1の接合レンズの像側に配置されるとともに、前記第1の接合レンズの物体側に、少なくとも1枚の正レンズを配設することが望ましい。つまり、第2レンズ群として、物体側から、順次、正レンズ・第1の接合レンズ・第2の接合レンズというように配置した構成である。また、球面収差・コマ収差の良好な補正のために、この正レンズの少なくとも1面を、非球面とすることが望ましい。
さらに、第2レンズ群において、前記第1の接合レンズは球面のみで構成し、第2レンズ群のそれ以外のレンズに非球面を含むことが望ましい。前記第1の接合レンズは少なくとも3枚のレンズを接合して構成されるため、接合の際の偏心の管理が複雑となる。もしも、前記第1の接合レンズに非球面を設けた場合には、接合時の偏心の影響による結像性能の低下が発生し易くなる。
本発明のズームレンズにおける第2レンズ群は、物体側から、順次、正レンズ、物体側に凸面を向けた正レンズと像側に凹面を向けた負レンズと物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズとの3枚を物体側から順次配置して接合してなる第1接合レンズ、そして像側に凹面を向けた負メニスカスレンズと正レンズとの2枚を物体側から順次配置して接合してなる第2接合レンズを配置して構成することができる。このような3群6枚の構成は、全体として正・正・負・正・負・正の並びとなり、屈折力の配置が対称に近くバランスの良い収差補正が可能である。
さらに良好な収差補正のためには、第2レンズ群に複数の非球面を用いることが効果的である。その際、2つの非球面は、最も物体側のレンズと、最も像側のレンズに使用することが望ましい。最も物体側のレンズは絞りに近く、主として球面収差、コマ収差の補正に効果がある。最も像側のレンズは絞りから離れており、軸外の光束がある程度分離して通るため、球面収差、コマ収差の他に、非点収差の補正に効果がある。
上述したような第2レンズ群の構成によって、本発明は充分に特徴付けられているが、次に、ズームレンズとしてさらに良好な性能を確保するための条件を付記する。
第1レンズ群は、物体側から、順次、像側に凹面を向けた負メニスカスレンズ、負レンズ、そして正レンズの3枚を配置して構成するか、物体側から、順次、像側に凹面を向けた負メニスカスレンズ、負レンズ、そして正レンズと負レンズの接合レンズを配置して3群4枚で構成することが望ましい。第1レンズ群の物体側に負レンズを2枚配置することで、大きな入射角を持つ軸外光束を計4つの面で少しずつ屈折させることができ、軸外収差の発生をより小さく抑えることが可能となる。
単色収差の補正をより良好に行うためには、第1レンズ群に1面以上の非球面を有することが望ましい。特に、物体側に配置された2枚の負レンズのうち、どちらか一方の像側面を非球面とするのが良い。この箇所に非球面を導入することにより、特に短焦点端における歪曲収差や非点収差等を、効果的に補正することが可能となる。
第3レンズ群は物体側に曲率の大きな面を向けた正レンズからなり、少なくとも1面の非球面を有することが望ましい。このような構成によれば、第3レンズ群の厚みを最小限に抑えつつ、非点収差等の軸外収差をより良好に補正することができる。さらに、第3レンズ群を正レンズ1枚で構成する場合は、なるべく低分散の硝種を使用することが、色収差補正の上から望ましい。
また、第3レンズ群は変倍に際して固定としてもよいが、少量移動させることにより、収差補正の自由度を増加させることができる。
絞りの開放径は変倍にかかわらず一定とすることが、機構上簡略となるので好ましい。但し、長焦点端、つまり望遠端、の開放径を、短焦点端、つまり広角端、に比べて大きくすることにより、変倍に伴うFナンバ(F値)の変化を小さくすることもできる。また、像面に到達する光量を減少させる必要があるときには、絞りを小径化してもよいが、絞り径を大きく変えることなく、ND(中間濃度)フィルタ等の挿入により光量を減少させるようにしたほうが、回折現象による解像力の低下を防止することができるので好ましい。
なお、非球面レンズとしては、光学ガラスや光学プラスチックを成型したもの(ガラスモールド非球面、プラスチックモールド非球面)や、ガラスレンズの面上に薄い樹脂層を成型し、その表面を非球面としたもの(ハイブリッド非球面、レプリカ非球面等と称される)等、種々の非球面レンズを使用することができる。
上述したようなズームレンズを撮影用光学系として用いて、カメラを構成すれば、広角端の半画角が42度以上と充分な広画角を得て、しかも色収差、特に倍率色収差・色コマ収差、を良好に補正するとともに、小型で且つ800万〜1,000万画素またはそれ以上の画素数を有する撮像素子に対応する解像力を有し得るズームレンズを用いて、小型で、しかも高い解像力による高画質を得ることが可能となる。
また、上述したようなズームレンズをカメラ機能部の撮影用光学系として用いて、携帯情報端末装置を構成すれば、広角端の半画角が42度以上と充分な広画角を得て、しかも色収差、特に倍率色収差・色コマ収差、を良好に補正するとともに、小型で且つ800万〜1,000万画素またはそれ以上の画素数を有する撮像素子に対応する解像力を有し得るズームレンズを用いて、小型で、しかも高い解像力による高画質を得ることが可能となる。
次に、上述した本発明の実施の形態に基づく、具体的な実施例を詳細に説明する。以下に述べる実施例1、実施例2、実施例3、実施例4は、本発明に係るズームレンズの具体的数値例による具体的構成の実施例である。尚、実施例1〜実施例に示されるようなズームレンズを有して構成したレンズユニットを撮影用光学系として用いた本発明に係るカメラまたは携帯情報端末装置についての実施の形態については、後述する。
本発明に係るズームレンズの実施例1〜実施例においては、ズームレンズの構成およびその具体的な数値例を示している。なお、実施例1〜実施例において、最大像高は4.70mmである。
実施例1〜実施例4において、第3レンズ群の像面側、または実施例において、第2レンズ群の像面側に配設される平行平板からなる光学要素は、光学ローパスフィルタ・赤外カットフィルタ等の光学フィルタや、CCDセンサ等の受光素子のカバーガラス(シールガラス)を想定したものであり、ここでは各種フィルタと称することにする。
また、実施例1〜実施例において、第1レンズ群の最も物体側のレンズの像側の面、第2レンズ群の最も物体側の面と最も像側の面の双方および実施例1〜実施例4において、第3レンズ群の最も像側の面をそれぞれ非球面としている。なお、先に触れたように、実施例1〜実施例における非球面は、いわゆるモールド非球面レンズのように、各レンズ面を直接非球面とするものとして説明しているが、球面レンズのレンズ面に非球面を形成する樹脂薄膜を敷設して同等の非球面を得る、いわゆるハイブリッド非球面等により非球面レンズを構成してもよい。
実施例1〜実施例における収差は、充分に補正されており、800万画素〜1,000万画素またはそれ以上の画素数の受光素子に対応することが可能となっている。本発明に従ってズームレンズを構成することによって、充分な小型化を達成しながら非常に良好な像性能を確保し得ることは、実施例1〜実施例より明らかである。
実施例1〜実施例における記号の意味は、以下の通りである。
f:全系の焦点距離
F:Fナンバ
ω:半画角
R:曲率半径
D:面間隔
:屈折率
ν:アッベ数
K:非球面の円錐定数
:4次の非球面係数
:6次の非球面係数
:8次の非球面係数
10:10次の非球面係数
12:12次の非球面係数
14:14次の非球面係数
16:16次の非球面係数
18:18次の非球面係数
但し、ここで用いられる非球面は、近軸曲率半径の逆数(近軸曲率)をC、光軸からの高さをHとするとき、次式で定義される。
Figure 0005158465
図1は、本発明の実施例1に係るズームレンズの光学系の構成を示しており、矢印は、短焦点端、つまり広角端、から中間焦点距離を経て長焦点端、つまり望遠端へのズーミングに伴う各レンズ群の概略的な移動軌跡を模式的に示している。
図1に示すズームレンズは、第1レンズE1、第2レンズE2、第3レンズE3、第4レンズE4、第5レンズE5、第6レンズE6、第7レンズE7、第8レンズE8、第9レンズE9、第10レンズE10、第11レンズE11、絞りFAおよび各種フィルタMFを具備している。この場合、第1レンズE1〜第4レンズE4は、第1レンズ群G1を構成し、第5レンズE5〜第10レンズE10は、第2レンズ群G2を構成し、そして第11レンズE11は、単独で第3レンズ群G3を構成しており、それぞれ各群毎に適宜なる共通の支持枠等によって支持され、ズーミング等に際しては各群毎に一体的に動作し、絞りFAは、第2レンズ群G2と一体的に動作する。図1には、各光学面の面番号も示している。なお、図1に対する各参照符号は、参照符号の桁数の増大による説明の煩雑化を避けるため、各実施例毎に独立に用いており、そのため図2〜図5と共通の参照符号を付していてもそれらは他の実施例とはかならずしも共通の構成ではない。
図1において、ズームレンズの光学系を構成する各光学要素は、例えば被写体等の物体側から、第1レンズE1、第2レンズE2、第3レンズE3、第4レンズE4、絞りFA、第5レンズE5、第6レンズE6、第7レンズE7、第8レンズE8、第9レンズE9、第10レンズE10、第11レンズE11、そして各種フィルタMFの順で、順次、配列されており、各種フィルタMFの背後に結像される。
第1レンズE1は、像側の面を非球面として物体側に凸に形成された負メニスカスレンズである。第2レンズE2は、両凹レンズからなる負レンズである。第3レンズE3は、両凸レンズからなる正レンズ、そして第4レンズE4は、両凹レンズからなる負レンズであり、これら第3レンズE3および第4レンズE4の2枚のレンズは、互いに密接して貼り合わせられて一体に接合され、2枚接合レンズからなる接合レンズC0を形成している。これら第1レンズE1〜第4レンズE4により構成する第1レンズ群G1は、全体として負のパワー、つまり負の屈折力、を有する。
第5レンズE5は、物体側の面を非球面として物体側に凸に形成された正メニスカスレンズである。第6レンズE6は、物体側に凸に形成された正メニスカスレンズ、第7レンズE7は、物体側に凸に形成された負メニスカスレンズ、そして第8レンズE8は、物体側に凸に形成された正メニスカスレンズであり、これら第6レンズE6〜第8レンズE8の3枚のレンズは、順次密接して貼り合わせられて一体に接合され、3枚接合レンズからなる第1の接合レンズC1を形成している。第9レンズE9は、物体側に凸に形成された負メニスカスレンズ、そして第10レンズE10は、像側の面を非球面とした両凸レンズからなる正レンズであり、これら第9レンズE9および第10レンズE10の2枚のレンズは、互いに密接して貼り合わせられて一体に接合され、2枚接合レンズからなる第2の接合レンズC2を形成している。これら第5レンズE5〜第10レンズE10により構成する第2レンズ群G2は、全体として正のパワー、つまり正の屈折力、を有する。
第11レンズE11は、像側の面を非球面とした両凸レンズからなる正レンズである。この第11レンズE11のみにより単独で構成する第3レンズ群G3は、もちろん正のパワー、つまり正の屈折力、を有する。
短焦点端、つまり広角端、と長焦点端、つまり望遠端、との間の変倍に際しては、各群間の可変間隔、すなわち、第1レンズ群G1の最も像側の面、つまり第4レンズE4の像側の面(面番号7)と、第2レンズ群G2の物体側に位置して第2レンズ群G2と一体的に動作する絞りFAの面(面番号8)との間隔DA、第2レンズ群G2の最も像側の面、つまり第10レンズE10の像側の面(面番号17)と、第3レンズ群G3の最も物体側の面、つまり第11レンズE11の物体側の面(面番号18)との間隔DB、第3レンズ群G3の最も像側の面、つまり第11レンズE11の像側の面(面番号19)と、各種フィルタMFの物体側の面(面番号20)との間隔DCが変化して、広角端から望遠端への変倍に伴って、第1レンズ群G1と(第2レンズ群G2と一体的な)絞りFAとの間隔DAが漸次減小し、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3との間隔DBが漸次増大し、そして第3レンズ群G3と各種フィルタMFとの間隔DCが一旦増大した後に減小するように、第1レンズ群G1、第2レンズ群G2および第3レンズ群G3が移動する。この広角端から望遠端への変倍に伴う移動においては、第2レンズ群G2が物体側に向かってほぼ単調に移動するとともに、第1レンズ群G1が、一旦像側に移動した後に物体側に移動し、第3レンズ群G3が、一旦物体側に移動した後に像側に移動する。
この実施例1においては、全系の焦点距離f,FナンバF,半画角ωが、ズーミングによって、それぞれf=5.204〜14.996,F=2.66〜4.67,ω=43.26〜17.51の範囲で変化する。各光学要素の光学特性は、次表の通りである。
Figure 0005158465
表1において面番号に「*(アスタリスク)」を付して示した第2面、第9面、第17面および第19面の各光学面が非球面であり、各非球面の(1)式におけるパラメータは次の通りである。
非球面:第2面
K=0.0,
=−1.28414×10−4
=−6.57446×10−7
=−6.30308×10−9
10=−1.72874×10−10
12=−2.57252×10−12
14=2.13910×10−14
16=7.39915×10−16
18=−1.13603×10−17
非球面:第9面
K=0.0,
=−7.05273×10−5
=5.04003×10−7
=−6.78678×10−8
10=1.47308×10−9
非球面:第17面
K=0.0,
=4.43634×10−5
=1.20686×10−5
=−4.69301×10−6
10=1.28473×10−7
非球面:第19面
K=0.0,
=6.54212×10−5
=−8.10291×10−6
=1.98320×10−7
10=−2.19065×10−9
第1レンズ群G1と絞りFA(第2レンズ群G2)との間の可変間隔DA、第2レンズ群G2と第3レンズ群との間の可変間隔DB、そして第3レンズ群G3と各種フィルタMFとの間の可変間隔DCは、ズーミングに伴って次表のように変化させられる。
Figure 0005158465
また、この実施例1における先に述べた各条件式に係る値は、次の通りとなる。
条件式数値
C1−1 = 1.80440
C1−2 = 1.80100
νC1−1−νC1−2 = 4.62
νC1−3 = 70.24
c1−2/dc1−all = 0.159
(RC1−1−RC1−3)/(RC1−1+RC1−3) = 0.289
(RC1−3−RC1−4)/(RC1−3+RC1−4) = −0.256
νC2−2 = 81.54
したがって、この実施例1における先に述べた各条件式に係る数値は、条件式の範囲内である。
図2は、本発明の実施例2に係るズームレンズの光学系の構成を示しており、矢印は、短焦点端(広角端)、から中間焦点距離を経て長焦点端(望遠端)へのズーミングに伴う 各レンズ群の概略的な移動軌跡を模式的に示している。
図2に示すズームレンズは、第1レンズE1、第2レンズE2、第3レンズE3、第4レンズE4、第5レンズE5、第6レンズE6、第7レンズE7、第8レンズE8、第9レンズE9、第10レンズE10、第11レンズE11、絞りFAおよび各種フィルタMFを具備している。この場合も、第1レンズE1〜第4レンズE4は、第1レンズ群G1を構成し、第5レンズE5〜第10レンズE10は、第2レンズ群G2を構成し、そして第11レンズE11は、単独で第3レンズ群G3を構成しており、それぞれ各群毎に適宜なる共通の支持枠等によって支持され、ズーミング等に際しては各群毎に一体的に動作し、絞りFAは、第2レンズ群G2と一体的に動作する。図2には、各光学面の面番号も示している。なお、図2に対する各参照符号は、上述したように、各実施例毎に独立に用いており、そのため図1、図3および図4と共通の参照符号を付していてもそれらは他の実施例とはかならずしも共通の構成ではない。
図2においても、ズームレンズの光学系を構成する各光学要素は、物体側から、第1レンズE1、第2レンズE2、第3レンズE3、第4レンズE4、絞りFA、第5レンズE5、第6レンズE6、第7レンズE7、第8レンズE8、第9レンズE9、第10レンズE10、第11レンズE11、そして各種フィルタMFの順で、順次、配列されており、各種フィルタMFの背後に結像される。
第1レンズE1は、像側の面を非球面として物体側に凸に形成された負メニスカスレンズである。第2レンズE2は、両凹レンズからなる負レンズである。第3レンズE3は、両凸レンズからなる正レンズ、そして第4レンズE4は、両凹レンズからなる負レンズであり、これら第3レンズE3および第4レンズE4の2枚のレンズは、互いに密接して貼り合わせられて一体に接合され、2枚の接合レンズからなる接合レンズC0を形成している。これら第1レンズE1〜第4レンズE4により構成する第1レンズ群G1は、全体として負の屈折力を有する。
第5レンズE5は、物体側の面を非球面として物体側に凸に形成された正メニスカスレンズである。第6レンズE6は、物体側に凸に形成された正メニスカスレンズ、第7レンズE7は、物体側に凸に形成された負メニスカスレンズ、そして第8レンズE8は、物体側に凸に形成された正メニスカスレンズであり、これら第6レンズE6〜第8レンズE8の3枚のレンズは、順次密接して貼り合わせられて一体に接合され、3枚接合レンズからなる第1の接合レンズC1を形成している。第9レンズE9は、物体側に凸に形成された負メニスカスレンズ、そして第10レンズE10は、像側の面を非球面とした両凸レンズからなる正レンズであり、これら第9レンズE9および第10レンズE10の2枚のレンズは、互いに密接して貼り合わせられて一体に接合され、2枚接合レンズからなる第2の接合レンズC2を形成している。これら第5レンズE5〜第10レンズE10により構成する第2レンズ群G2は、全体として正の屈折力を有する。
第11レンズE11は、像側の面を非球面とした両凸レンズからなる正レンズである。この第11レンズE11のみにより単独で構成する第3レンズ群G3は、もちろん正の屈折力を有する。
短焦点端(広角端)と長焦点端(望遠端)との間の変倍に際しては、各群間の可変間隔、すなわち、第1レンズ群G1の最も像側の面、つまり第4レンズE4の像側の面(面番号7)と、第2レンズ群G2の物体側に位置して第2レンズ群G2と一体的に動作する絞りFAの面(面番号8)との間隔DA、第2レンズ群G2の最も像側の面、つまり第10レンズE10の像側の面(面番号17)と、第3レンズ群G3の最も物体側の面、つまり第11レンズE11の物体側の面(面番号18)との間隔DB、第3レンズ群G3の最も像側の面、つまり第11レンズE11の像側の面(面番号19)と、各種フィルタMFの物体側の面(面番号20)との間隔DCが変化して、広角端から望遠端への変倍に伴って、第1レンズ群G1と(第2レンズ群G2と一体的な)絞りFAとの間隔DAが漸次減小し、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3との間隔DBが漸次増大し、そして第3レンズ群G3と各種フィルタMFとの間隔DCが一旦増大した後に減小するように、第1レンズ群G1、第2レンズ群G2および第3レンズ群G3が移動する。この広角端から望遠端への変倍に伴う移動においては、第2レンズ群G2が物体側に向かってほぼ単調に移動するとともに、第1レンズ群G1が、一旦像側に移動した後に物体側に移動し、第3レンズ群G3が、一旦物体側に移動した後に像側に移動する。
この実施例2においては、全系の焦点距離f,FナンバF,半画角ωが、ズーミングによって、それぞれf=5.204〜14.993,F=2.64〜4.59,ω=43.27〜17.51の範囲で変化する。各光学要素の光学特性は、次表の通りである。
Figure 0005158465
表3において面番号に「*」を付して示した第2面、第9面、第17面および第19面の各光学面が非球面であり、各非球面の(1)式におけるパラメータは、次の通りである。
非球面:第2面
K=0.0,
=−1.32978×10−4
=−7.12156×10−7
=−5.44124×10−9
10=−1.64121×10−10
12=−3.45408×10−12
14=2.29505×10−14
16=9.05635×10−16
18=−1.23794×10−17
非球面:第9面
K=0.0,
=−1.04029×10−4
=−2.77447×10−7
=−6.56948×10−8
10=1.04196×10−9
非球面:第17面
K=0.0,
=1.48398×10−4
=1.72916×10−5
=−3.99171×10−6
10=1.80296×10−7
非球面:第19面
K=0.0,
=7.02797×10−5
=−7.99511×10−6
=1.94122×10−7
10=−2.22699×10−9
第1レンズ群G1と絞りFA(第2レンズ群G2)との間の可変間隔DA、第2レンズ群G2と第3レンズ群との間の可変間隔DB、そして第3レンズ群G3と各種フィルタMFとの間の可変間隔DCは、ズーミングに伴って次表のように変化させられる。
Figure 0005158465
また、この実施例2における先に述べた各条件式に係る値は、次の通りとなる。
条件式数値
C1−1 = 1.77250
C1−2 = 1.80100
νC1−1−νC1−2 = 14.37
νC1−3 = 70.24
c1−2/dc1−all = 0.165
(RC1−1−RC1−3)/(RC1−1+RC1−3) = 0.363
(RC1−3−RC1−4)/(RC1−3+RC1−4) = −0.208
νC2−2 = 94.94
したがって、この実施例2における先に述べた各条件式に係る数値は、条件式の範囲内である。
図3は、本発明の実施例3に係るズームレンズの光学系の構成を示しており、矢印は、短焦点端(広角端)、から中間焦点距離を経て長焦点端(望遠端)へのズーミングに伴う各レンズ群の概略的な移動軌跡を模式的に示している。
図3に示すズームレンズは、第1レンズE1、第2レンズE2、第3レンズE3、第4レンズE4、第5レンズE5、第6レンズE6、第7レンズE7、第8レンズE8、第9レンズE9、第10レンズE10、第11レンズE11、絞りFAおよび各種フィルタMFを具備している。この場合も、第1レンズE1〜第4レンズE4は、第1レンズ群G1を構成し、第5レンズE5〜第10レンズE10は、第2レンズ群G2を構成し、そして第11レンズE11は、単独で第3レンズ群G3を構成しており、それぞれ各群毎に適宜なる共通の支持枠等によって支持され、ズーミング等に際しては各群毎に一体的に動作し、絞りFAは、第2レンズ群G2と一体的に動作する。図3には、各光学面の面番号も示している。なお、図3に対する各参照符号は、上述したように、各実施例毎に独立に用いており、そのため図1、図2および図4と共通の参照符号を付していてもそれらは他の実施例とはかならずしも共通の構成ではない。
図3においても、ズームレンズの光学系を構成する各光学要素は、物体側から、第1レンズE1、第2レンズE2、第3レンズE3、第4レンズE4、絞りFA、第5レンズE5、第6レンズE6、第7レンズE7、第8レンズE8、第9レンズE9、第10レンズE10、第11レンズE11、そして各種フィルタMFの順で、順次、配列されており、各種フィルタMFの背後に結像される。
第1レンズE1は、像側の面を非球面として物体側に凸に形成された負メニスカスレンズである。第2レンズE2は、両凹レンズからなる負レンズである。第3レンズE3は、両凸レンズからなる正レンズ、そして第4レンズE4は、両凹レンズからなる負レンズであり、これら第3レンズE3および第4レンズE4の2枚のレンズは、互いに密接して貼り合わせられて一体に接合され、2枚接合レンズからなる接合レンズC0を形成している。これら第1レンズE1〜第4レンズE4により構成する第1レンズ群G1は、全体として負の屈折力を有する。
第5レンズE5は、物体側の面を非球面として物体側に凸に形成された正メニスカスレンズである。第6レンズE6は、物体側に凸に形成された正メニスカスレンズ、第7レンズE7は、物体側に凸に形成された負メニスカスレンズ、そして第8レンズE8は、物体側に凸に形成された正メニスカスレンズであり、これら第6レンズE6〜第8レンズE8の3枚のレンズは、順次密接して貼り合わせられて一体に接合され、3枚接合レンズからなる第1の接合レンズC1を形成している。第9レンズE9は、物体側に凸に形成された負メニスカスレンズ、そして第10レンズE10は、像側の面を非球面とした両凸レンズからなる正レンズであり、これら第9レンズE9および第10レンズE10の2枚のレンズは、互いに密接して貼り合わせられて一体に接合され、2枚接合レンズからなる第2の接合レンズC2を形成している。これら第5レンズE5〜第10レンズE10により構成する第2レンズ群G2は、全体として正の屈折力を有する。
第11レンズE11は、像側の面を非球面とした両凸レンズからなる正レンズである。この第11レンズE11のみにより単独で構成する第3レンズ群G3は、もちろん正の屈折力を有する。
短焦点端(広角端)と長焦点端(望遠端)との間の変倍に際しては、各群間の可変間隔、すなわち、第1レンズ群G1の最も像側の面、つまり第4レンズE4の像側の面(面番号7)と、第2レンズ群G2の物体側に位置して第2レンズ群G2と一体的に動作する絞りFAの面(面番号8)との間隔DA、第2レンズ群G2の最も像側の面、つまり第10レンズE10の像側の面(面番号17)と、第3レンズ群G3の最も物体側の面、つまり第11レンズE11の物体側の面(面番号18)との間隔DB、第3レンズ群G3の最も像側の面、つまり第11レンズE11の像側の面(面番号19)と、各種フィルタMFの物体側の面(面番号20)との間隔DCが変化して、広角端から望遠端への変倍に伴って、第1レンズ群G1と(第2レンズ群G2と一体的な)絞りFAとの間隔DAが漸次減小し、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3との間隔DBが漸次増大し、そして第3レンズ群G3と各種フィルタMFとの間隔DCが一旦増大した後に減小するように、第1レンズ群G1、第2レンズ群G2および第3レンズ群G3が移動する。この広角端から望遠端への変倍に伴う移動においては、第2レンズ群G2が物体側に向かってほぼ単調に移動するとともに、第1レンズ群G1が、一旦像側に移動した後に物体側に移動し、第3レンズ群G3が、一旦物体側に移動した後に像側に移動する。
この実施例3においては、全系の焦点距離f,FナンバF,半画角ωが、ズーミングによって、それぞれf=5.206〜14.991,F=2.59〜4.54,ω=43.25〜17.54の範囲で変化する。各光学要素の光学特性は、次表の通りである。
Figure 0005158465
表5において面番号に「*」を付して示した第2面、第9面、第17面および第19面の各光学面が非球面であり、各非球面の(1)式におけるパラメータは、次の通りである。
非球面:第2面
K=0.0,
=−1.39387×10−4
=−7.80179×10−7
=−6.87645×10−9
10=−1.52963×10−10
12=−3.38847×10−12
14=2.20046×10−14
16=8.85391×10−16
18=−1.29685×10−17
非球面:第9面
K=0.0,
=−1.06101×10−4
=2.72443×10−7
=−1.08617×10−7
10=2.33258×10−9
非球面:第17面
K=0.0,
=1.38067×10−4
=2.21574×10−5
=−4.54215×10−6
10 = 2.25263×10−7
非球面:第19面
K=0.0,
=7.83132×10−5
=−7.56154×10−6
=1.72007×10−7
10=−1.73437×10−9
第1レンズ群G1と絞りFA(第2レンズ群G2)との間の可変間隔DA、第2レンズ群G2と第3レンズ群との間の可変間隔DB、そして第3レンズ群G3と各種フィルタMFとの間の可変間隔DCは、ズーミングに伴って次表のように変化させられる。
Figure 0005158465
また、この実施例3における先に述べた各条件式に係る値は、次の通りとなる。
条件式数値
C1−1 = 1.77250
C1−2 = 1.80100
νC1−1−νC1−2 = 14.63
νC1−3 = 70.24
c1−2/dc1−all = 0.137
(RC1−1−RC1−3)/(RC1−1+RC1−3) = 0.352
(RC1−3−RC1−4)/(RC1−3+RC1−4) = −0.198
νC2−2 = 94.94
したがって、この実施例3における先に述べた各条件式に係る数値は、条件式の範囲内である。
図4は、本発明の実施例4に係るズームレンズの光学系の構成を示しており、矢印は、短焦点端(広角端)、から中間焦点距離を経て長焦点端(望遠端)へのズーミングに伴う各レンズ群の概略的な移動軌跡を模式的に示している。
図4に示すズームレンズは、第1レンズE1、第2レンズE2、第3レンズE3、第4レンズE4、第5レンズE5、第6レンズE6、第7レンズE7、第8レンズE8、第9レンズE9、第10レンズE10、絞りFAおよび各種フィルタMFを具備している。この場合は、第1レンズE1〜第3レンズE3は、第1レンズ群G1を構成し、第4レンズE4〜第9レンズE9は、第2レンズ群G2を構成し、そして第10レンズE10は、単独で第3レンズ群G3を構成しており、それぞれ各群毎に適宜なる共通の支持枠等によって支持され、ズーミング等に際しては各群毎に一体的に動作し、絞りFAは、第2レンズ群G2と一体的に動作する。図4には、各光学面の面番号も示している。なお、図4に対する各参照符号は、上述したように、各実施例毎に独立に用いており、そのため図1〜図3と共通の参照符号を付していてもそれらは他の実施例とはかならずしも共通の構成ではない。
図4においては、ズームレンズの光学系を構成する各光学要素は、物体側から、第1レンズE1、第2レンズE2、第3レンズE3、絞りFA、第4レンズE4、第5レンズE5、第6レンズE6、第7レンズE7、第8レンズE8、第9レンズE9、第10レンズE10、そして各種フィルタMFの順で、順次、配列されており、各種フィルタMFの背後に結像される。
第1レンズE1は、像側の面を非球面として物体側に凸に形成された負メニスカスレンズである。第2レンズE2は、両凹レンズからなる負レンズである。第3レンズE3は、物体側に凸に形成された正メニスカスレンズである。これら第1レンズE1〜第3レンズE3により構成する第1レンズ群G1は、全体として負の屈折力を有する。
第4レンズE4は、物体側の面を非球面として物体側に凸に形成された正メニスカスレンズである。第5レンズE5は、物体側に凸に形成された正メニスカスレンズ、第6レンズE6は、物体側に凸に形成された負メニスカスレンズ、そして第7レンズE7は、物体側に凸に形成された正メニスカスレンズであり、これら第5レンズE5〜第7レンズE7の3枚のレンズは、順次密接して貼り合わせられて一体に接合され、3枚接合レンズからなる第1の接合レンズC1を形成している。
第8レンズE8は、物体側に凸に形成された負メニスカスレンズ、そして第9レンズE9は、像側の面を非球面とした両凸レンズからなる正レンズであり、これら第8レンズE8および第9レンズE9の2枚のレンズは、互いに密接して貼り合わせられて一体に接合され、2枚接合レンズからなる第2の接合レンズC2を形成している。これら第4レンズE4〜第9レンズE9により構成する第2レンズ群G2は、全体として正の屈折力を有する。
第10レンズE10は、像側の面を非球面とした両凸レンズからなる正レンズである。この第10レンズE10のみにより単独で構成する第3レンズ群G3は、もちろん正の屈折力を有する。
短焦点端(広角端)と長焦点端(望遠端)との間の変倍に際しては、各群間の可変間隔、すなわち、第1レンズ群G1の最も像側の面、つまり第3レンズE3の像側の面(面番号6)と、第2レンズ群G2の物体側に位置して第2レンズ群G2と一体的に動作する絞りFAの面(面番号7)との間隔DA、第2レンズ群G2の最も像側の面、つまり第9レンズE9の像側の面(面番号16)と、第3レンズ群G3の最も物体側の面、つまり第10レンズE10の物体側の面(面番号17)との間隔DB、第3レンズ群G3の最も像側の面、つまり第10レンズE10の像側の面(面番号18)と、各種フィルタMFの物体側の面(面番号19)との間隔DCが変化して、広角端から望遠端への変倍に伴って、第1レンズ群G1と(第2レンズ群G2と一体的な)絞りFAとの間隔DAが漸次減小し、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3との間隔DBが漸次増大し、そして第3レンズ群G3と各種フィルタMFとの間隔DCが一旦増大した後に減小するように、第1レンズ群G1、第2レンズ群G2および第3レンズ群G3が移動する。
この広角端から望遠端への変倍に伴う移動においては、第2レンズ群G2が物体側に向かってほぼ単調に移動するとともに、第1レンズ群G1が、一旦像側に移動した後に物体側に移動し、第3レンズ群G3が、一旦物体側に移動した後に像側に移動する。
この実施例4においては、全系の焦点距離f,FナンバF,半画角ωが、ズーミングによって、それぞれf=5.203〜14.987,F=2.67〜4.65,ω=43.29〜17.55の範囲で変化する。各光学要素の光学特性は、次表の通りである。
Figure 0005158465
表7において面番号に「*」を付して示した第2面、第8面、第16面および第18面の各光学面が非球面であり、各非球面の(1)式におけるパラメータは次の通りである。
非球面:第2面
K=0.0,
=−1.27855×10−4
=−6.57584×10−7
=−8.49625×10−9
10=−1.27642×10−10
12=−3.39257×10−12
14=2.28913×10−14
16=9.13355×10−16
18=−1.41491×10−17
非球面:第8面
K=0.0,
=−9.07488×10−5
=5.83969×10−7
=−1.21765×10−7
10=3.21079×10−9
非球面:第16面
K=0.0,
=4.63337×10−5
=1.96988×10−5
=−6.18745×10−6
10=2.53045×10−7
非球面:第18面
K=0.0,
=1.02119×10−4
=−8.13158×10−6
=1.72125×10−7
10=−1.60528×10−9
第1レンズ群G1と絞りFA(第2レンズ群G2)との間の可変間隔DA、第2レンズ群G2と第3レンズ群との間の可変間隔DB、そして第3レンズ群G3と各種フィルタMFとの間の可変間隔DCは、ズーミングに伴って次表のように変化させられる。
Figure 0005158465
また、この実施例4における先に述べた各条件式に係る値は、次の通りとなる。
条件式数値
C1−1=1.80610
C1−2=1.85000
νC1−1−νC1−2=8.53
νC1−3=70.24
c1−2/dc1−all=0.129
(RC1−1−RC1−3)/(RC1−1+RC1−3)=0.291
(RC1−3−RC1−4)/(RC1−3+RC1−4)=−0.167
νC2−2=94.94
したがって、この実施例4における先に述べた各条件式に係る数値は、条件式の範囲内である。
〔参考例〕
図5は、本発明には属さない参考例(以下、「本参考例」という)に係るズームレンズの光学系の構成を示しており、矢印は、短焦点端(広角端)、から中間焦点距離を経て長焦点端(望遠端)へのズーミングに伴う 各レンズ群の概略的な移動軌跡を模式的に示している。
図5に示すズームレンズは、第1レンズE1、第2レンズE2、第3レンズE3、第4レンズE4、第5レンズE5、第6レンズE6、第7レンズE7、第8レンズE8、第9レンズE9、絞りFAおよび各種フィルタMFを具備している。この場合も、第1レンズE1〜第3レンズE3は、第1レンズ群G1を構成し、第4レンズE4〜第9レンズE9は、第2レンズ群G2を構成する。本参考例においては、第3レンズ群は存在しない。第1レンズ群G1と第2レンズ群G2は、それぞれ各群毎に適宜なる共通の支持枠等によって支持され、ズーミング等に際しては各群毎に一体的に動作し、絞りFAは、第2レンズ群G2と一体的に動作する。図5には、各光学面の面番号も示している。なお、図5に対する各参照符号は、上述したように、各実施例毎に独立に用いており、そのため図1〜図4および図5と共通の参照符号を付していてもそれらは他の実施例とはかならずしも共通の構成ではない。
図5においては、ズームレンズの光学系を構成する各光学要素は、物体側から、第1レンズE1、第2レンズE2、第3レンズE3、絞りFA、第4レンズE4、第5レンズE5、第6レンズE6、第7レンズE7、第8レンズE8、第9レンズE9、そして各種フィルタMFの順で、順次、配列されており、各種フィルタMFの背後に結像される。
第1レンズE1は、像側の面を非球面として物体側に凸に形成された負メニスカスレンズである。第2レンズE2は、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズからなる負レンズである。第3レンズE3は、物体側に凸に形成された正メニスカスレンズからなる正レンズである。これら第1レンズE1〜第3レンズE3により構成する第1レンズ群G1は、全体として負の屈折力を有する。
第4レンズE4は、物体側の面を非球面として物体側に凸に形成された正メニスカスレンズである。第5レンズE5は、両凸レンズ、第6レンズE6は、両凹レンズ、そして第7レンズE7は、物体側に凸に形成された正メニスカスレンズであり、これら第5レンズE5〜第7レンズE7の3枚のレンズは、順次密接して貼り合わせられて一体に接合され、3枚接合レンズからなる第1の接合レンズC1を形成している。第8レンズE8は、物体側に凸に形成された負メニスカスレンズ、そして第9レンズE9は、像側の面を非球面とした両凸レンズからなる正レンズであり、これら第8レンズE8および第9レンズE9の2枚のレンズは、互いに密接して貼り合わせられて一体に接合され、2枚接合レンズからなる第2の接合レンズC2を形成している。これら第4レンズE4〜第9レンズE9により構成する第2レンズ群G2は、全体として正の屈折力を有する。
本参考例は、実施例1〜実施例4と異なり、像側の面を非球面とした正レンズで構成する第3レンズ群は、用いていない。
短焦点端(広角端)と長焦点端(望遠端)との間の変倍に際しては、各群間の可変間隔、すなわち、第1レンズ群G1の最も像側の面、つまり第3レンズE3の像側の面(面番号6)と、第2レンズ群G2の物体側に位置して第2レンズ群G2と一体的に動作する絞りFAの面(面番号7)との間隔DA、第2レンズ群G2の最も像側の面、つまり第9レンズE9の像側の面(面番号16)と、各種フィルタMFの物体側の面(面番号17)との間隔DBが変化して、広角端から望遠端への変倍に伴って、第1レンズ群G1と(第2レンズ群G2と一体的な)絞りFAとの間隔DAが漸次減小し、第2レンズ群G2と各種フィルタMFとの間隔DBが漸次増大するように、第1レンズ群G1および第2レンズ群G2が移動する。この広角端から望遠端への変倍に伴う移動においては、第レンズG1と第2レンズ群G2とは、図5に示す軌跡線図に示すように移動する。
本参考例においては、全系の焦点距離f,FナンバF,半画角ωが、ズーミングによって、それぞれf=5.240〜13.102,F=2.90〜4.20,ω=43.05〜19.72の範囲で変化する。各光学要素の光学特性は、次表の通りである。
Figure 0005158465
表9において、面番号に「*」を付して示した第2面、第6面、第8面および第16面の各光学面が非球面であり、各非球面の(1)式におけるパラメータは、次に通りである。
非球面;第2面
K=0.0,
=−1.05887×10−4
=−2.34930×10−6
=8.58632×10−9
10=−8.29139×10−11
12=−4.17598×10−12
14=1.45126×10−14
16=9.40862×10−16
18=−1.23380×10−17
非球面;第6面
K=0.0,
=−2.66404×10−5
=2.51497×10−7
=−1.81549×10−8
10=9.02091×10−11
非球面;第8面
K=0.0,
=−8.70033×10−5
=4.18211×10−7
=−1.17839×10−7
10=4.35044×10−9
非球面;第16面
K=0.0,
=2.47518×10−4
=4.61017×10−6
=−2.17379×10−6
10=1.54197×10−8
第1レンズ群G1と絞りFA(第2レンズ群G2)との間の可変間隔DA、第2群レンズ群G2と各種フィルタMFとの間の可変間隔DBは、ズーミングに伴って次表のように変化させられる。
Figure 0005158465
また、本参考例における先に述べた各条件式に係る値は、次の通りとなる。
条件式数値
C1−1=1.79952
C1−2=1.77250
νC1−1−νC1−2=12.44
νC1−3=81.54
c1−2/dc1−all=0.159
(RC1−1−RC1−3)/(RC1−1+RC1−3)=0.422
(RC1−3−RC1−4)/(RC1−3+RC1−4)=−0.303
νC2−2=94.94
したがって、本参考例における先に述べた各条件式に係る数値は、条件式の範囲内である。
図6〜図8は、上述した実施例1に係る図1に示したズームレンズおける球面収差、非点収差、歪曲収差およびコマ収差の収差曲線図を示しており、このうち、図6は、広角端における収差曲線図、図7は、中間焦点距離における収差曲線図、そして図8は、望遠端における収差曲線図である。各収差曲線図中、球面収差図における破線は正弦条件をあらわし、非点収差図における実線はサジタル、破線はメリディオナルをあらわし、そして太線はd線、細線はg線をあらわしている。
図9〜図11は、上述した実施例2に係る図2に示したズームレンズおける球面収差、非点収差、歪曲収差およびコマ収差の収差曲線図を示しており、図9は、広角端における収差曲線図、図10は、中間焦点距離における収差曲線図、そして図11は、望遠端における収差曲線図である。この場合も、各収差曲線図中、球面収差図における破線は正弦条件をあらわし、非点収差図における実線はサジタル、破線はメリディオナルをあらわし、そして太線はd線、細線はg線をあらわしている。
図12〜図14は、上述した実施例3に係る図3に示したズームレンズおける球面収差、非点収差、歪曲収差およびコマ収差の収差曲線図を示しており、このうち、図12は、広角端における収差曲線図、図13は、中間焦点距離における収差曲線図、そして図14は、望遠端における収差曲線図である。この場合も、各収差曲線図中、球面収差図における破線は正弦条件をあらわし、非点収差図における実線はサジタル、破線はメリディオナルをあらわし、そして太線はd線、細線はg線をあらわしている。
そして、図15〜図17は、上述した実施例4に係る図4に示したズームレンズおける球面収差、非点収差、歪曲収差およびコマ収差の収差曲線図を示しており、このうち、図15は、広角端における収差曲線図、図16は、中間焦点距離における収差曲線図、そして図17は、望遠端における収差曲線図である。この場合も、各収差曲線図中、球面収差図における破線は正弦条件をあらわし、非点収差図における実線はサジタル、破線はメリディオナルをあらわし、そして太線はd線、細線はg線をあらわしている。
そして、図18〜図20は、上述した本参考例に係る図5に示したズームレンズにおける球面収差、非点収差、歪曲収差およびコマ収差の収差曲線図を示しており、このうち、図18は、広角端における収差曲線図、図19は、中間焦点距離における収差曲線図、そして図20は、望遠端における収差曲線図である。この場合も、各収差曲線図中、球面収差図における破線は正弦条件をあらわし、非点収差図における実線はサジタル、破線はメリディオナルをあらわし、そして太線はd線、細線はg線をあらわしている。
これらの図6〜図20の収差曲線図によれば、上述した本発明の実施例1〜参考例に係る図1〜図5に示した構成のズームレンズでは、いずれも収差は良好に補正されあるいは抑制されていることがわかる。
[実施の形態]
次に、上述した実施例1〜実施例に示されたような本発明に係るズームレンズを撮影光学系として採用してカメラを構成した本発明の実施の形態について図21〜図23を参照して説明する。図21は、物体、すなわち被写体側である前面側から見たカメラの外観を示す斜視図であるが、このうち(a)は、撮影レンズがカメラのボディー内に沈胴している状態、(b)は、撮影レンズがカメラのボディーから突出している状態を示す。図22は、撮影者側である背面側から見たカメラの外観を示す斜視図であり、図23は、カメラの機能構成を示すブロック図である。なお、ここでは、カメラについて説明しているが、いわゆるPDA(personal data assistant)や携帯電話機等の携帯情報端末装置にカメラ機能を組み込んだものが近年登場している。このような携帯情報端末装置も外観は若干異にするもののカメラと実質的に全く同様の機能・構成を含んでおり、このような携帯情報端末装置に本発明に係るズームレンズを採用してもよい。
図21および図22に示すように、カメラは、撮影レンズ101、シャッタボタン102、ズームレバー103、ファインダ104、ストロボ105、液晶モニタ106、操作ボタン107、電源スイッチ108、メモリカードスロット109および通信カードスロット110等を備えている。
さらに、図23に示すように、カメラは、受光素子201、信号処理装置202、画像処理装置203、中央演算装置(CPU)204、半導体メモリ205および通信カード等206も備えている。
カメラは、撮影レンズ101とCCD(電荷結合素子)撮像素子等のエリアセンサとしての受光素子201を有しており、撮影光学系である撮影レンズ101によって形成される撮影対象となる物体、つまり被写体、の像を受光素子201によって読み取るように構成されている。この撮影レンズ101としては、第1〜第の実施例において説明したような本発明に係るズームレンズを用いる。
受光素子201の出力は、中央演算装置204によって制御される信号処理装置202によって処理され、ディジタル画像情報に変換される。信号処理装置202によってディジタル化された画像情報は、やはり中央演算装置204によって制御される画像処理装置203において所定の画像処理が施された後、不揮発性メモリ等の半導体メモリ205に記録される。この場合、半導体メモリ205は、メモリカードスロット109に装填されたメモリカードでもよく、カメラ本体に内蔵された半導体メモリでもよい。液晶モニタ106には、撮影中の画像を表示することもできるし、半導体メモリ205に記録されている画像を表示することもできる。また、半導体メモリ205に記録した画像は、通信カードスロット110に装填した通信カード等206を介して外部へ送信することも可能である。
撮影レンズ101は、カメラの携帯時には図21の(a)に示すように沈胴状態にあってカメラのボディー内に埋没しており、ユーザが電源スイッチ108を操作して電源を投入すると、図21の(b)に示すように鏡胴が繰り出され、カメラのボディーから突出する構成とする。このとき、撮影レンズ101の鏡胴の内部では、ズームレンズを構成する各群の光学系が、例えば広角端の配置となっており、ズームレバー103を操作することによって、各群光学系の配置が変更されて、望遠端への変倍動作を行うことができる。なお、ファインダ104の光学系も撮影レンズ101の画角の変化に連動して変倍するようにすることが望ましい。
多くの場合、シャッタボタン102の半押し操作により、フォーカシングがなされる。本発明に係るズームレンズ(請求項1〜請求項10で定義され、あるいは実施例1〜実施例に示されたズームレンズ)におけるフォーカシングは、第1レンズ群G1の移動、受光素子の移動、あるいは、実施例1〜実施例4のズームレンズにあっては、第3レンズ群G3の移動などによって行うことができる。シャッタボタン102をさらに押し込み全押し状態とすると撮影が行なわれ、その後に上述した通りの処理がなされる。
半導体メモリ205に記録した画像を液晶モニタ106に表示させたり、通信カード等206を介して外部へ送信させる際には、操作ボタン107を所定のごとく操作する。半導体メモリ205および通信カード等206は、メモリカードスロット109および通信カードスロット110等のような、それぞれ専用または汎用のスロットに装填して使用される。
なお、撮影レンズ101が沈胴状態にあるときには、ズームレンズの各群は必ずしも光軸上に並んでいなくても良い。例えば沈胴時に第2レンズ群G2および第3レンズ群G3の少なくとも一方が光軸上から退避して、その他のレンズ群と並列的に収納されるような機構とすれば、カメラのさらなる薄型化を実現することができる。
上述のようなカメラまたは携帯情報端末装置には、既に述べた通り、実施例1〜実施例に示されたようなズームレンズを用いて構成した撮影レンズ101を撮影光学系として使用することができる。したがって、800万画素〜1,000万画素クラスの受光素子を使用した高画質で小型のカメラまたは携帯情報端末装置を実現することができる。
本発明の実施例1に係るズームレンズの光学系の構成を模式的に示す光軸に沿った断面図である。 本発明の実施例2に係るズームレンズの光学系の構成を模式的に示す光軸に沿った断面図である。 本発明の実施例3に係るズームレンズの光学系の構成を模式的に示す光軸に沿った断面図である。 本発明の実施例4に係るズームレンズの光学系の構成を模式的に示す光軸に沿った断面図である。 参考例に係るズームレンズの光学系の構成を模式的に示す光軸に沿った断面図である。 図1に示す本発明の実施例1によるズームレンズの広角端における球面収差、非点収差、歪曲収差およびコマ収差を示す収差曲線図である。 図1に示す本発明の実施例1によるズームレンズの中間焦点距離における球面収差、非点収差、歪曲収差およびコマ収差を示す収差曲線図である。 図1に示す本発明の実施例1によるズームレンズの望遠端における球面収差、非点収差、歪曲収差およびコマ収差を示す収差曲線図である。 図2に示す本発明の実施例2によるズームレンズの広角端における球面収差、非点収差、歪曲収差およびコマ収差を示す収差曲線図である。 図2に示す本発明の実施例2によるズームレンズの中間焦点距離における球面収差、非点収差、歪曲収差およびコマ収差を示す収差曲線図である。 図2に示す本発明の実施例2によるズームレンズの望遠端における球面収差、非点収差、歪曲収差およびコマ収差を示す収差曲線図である。 図3に示す本発明の実施例3によるズームレンズの広角端における球面収差、非点収差、歪曲収差およびコマ収差を示す収差曲線図である。 図3に示す本発明の実施例3によるズームレンズの中間焦点距離における球面収差、非点収差、歪曲収差およびコマ収差を示す収差曲線図である。 図3に示す本発明の実施例3によるズームレンズの望遠端における球面収差、非点収差、歪曲収差およびコマ収差を示す収差曲線図である。 図4に示す本発明の実施例4によるズームレンズの広角端における球面収差、非点収差、歪曲収差およびコマ収差を示す収差曲線図である。 図4に示す本発明の実施例4によるズームレンズの中間焦点距離における球面収差、非点収差、歪曲収差およびコマ収差を示す収差曲線図である。 図4に示す本発明の実施例4によるズームレンズの望遠端における球面収差、非点収差、歪曲収差およびコマ収差を示す収差曲線図である。 図5に示す本参考例によるズームレンズの広角端における球面収差、非点収差、歪曲収差およびコマ収差を示す収差曲線図である。 図5に示す本参考例によるズームレンズの中間焦点距離における球面収差、非点収差、歪曲収差およびコマ収差を示す収差曲線図である。 図5に示す本参考例によるズームレンズの望遠端における球面収差、非点収差、歪曲収差およびコマ収差を示す収差曲線図である。 本発明の一実施形態に係るカメラの外観構成を模式的に示す物体側から見た斜視図であり、(a)は撮影レンズがカメラのボディー内に沈胴埋没している状態、(b)は撮影レンズがカメラのボディーから突出している状態を示している。 図21のカメラの外観構成を模式的に示す撮影者側から見た斜視図である。 図21のカメラの機能構成を模式的に示すブロック図である。
符号の説明
G1 第1レンズ群
G2 第2レンズ群
G3 第3レンズ群
E1〜E11 第1レンズ〜第11レンズ
C0,C1,C2 接合レンズ
FA 絞り
MF 各種フィルタ
101 撮影レンズ
102 シャッタボタン
103 ズームレバー
104 ファインダ
105 ストロボ
106 液晶モニタ
107 操作ボタン
108 電源スイッチ
109 メモリカードスロット
110 通信カードスロット
201 受光素子(エリアセンサ)
202 信号処理装置
203 画像処理装置
204 中央演算装置(CPU)
205 半導体メモリ
206 通信カード等

Claims (11)

  1. 物体側から、順次、負の屈折力を有する第1レンズ群と、正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レンズ群とを配設し、且つ前記第2レンズ群の物体側に前記第2レンズ群と一体的に移動する絞りを有してなり、広角端から望遠端への変倍に伴って、前記第1レンズ群と前記第2レンズ群との間隔が小さくなり、且つ前記第2レンズ群と前記第3レンズ群との間隔が大きくなるように、少なくとも前記第1レンズ群および前記第2レンズ群が移動する構成のズームレンズにおいて、
    前記第2レンズ群が、
    少なくとも3枚のレンズが接合されてなる第1の接合レンズと、
    少なくとも2枚のレンズが接合されてなる第2の接合レンズと
    を含み、
    前記第2の接合レンズが、前記第1の接合レンズの像側に配置されるとともに、前記第1の接合レンズの最も物体側の面と、前記第1の接合レンズの最も像側の面との双方が、共に物体側に凸であり、且つ前記第2の接合レンズが、全体として正の屈折力を有することを特徴とするズームレンズ。
  2. 物体側から、順次、負の屈折力を有する第1レンズ群と、正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レンズ群とを配設し、且つ前記第2レンズ群の物体側に前記第2レンズ群と一体的に移動する絞りを有してなり、広角端から望遠端への変倍に伴って、前記第1レンズ群と前記第2レンズ群との間隔が小さくなり、且つ前記第2レンズ群と前記第3レンズ群との間隔が大きくなるように、少なくとも前記第1レンズ群および前記第2レンズ群が移動する構成のズームレンズにおいて、
    前記第2レンズ群が、
    少なくとも3枚のレンズが接合されてなる第1の接合レンズと、
    少なくとも2枚のレンズが接合されてなる第2の接合レンズと
    を含み、
    前記第2の接合レンズが、前記第1の接合レンズの像側に配置されるとともに、前記第1の接合レンズが、物体側から、順次、正レンズと、負レンズと、正レンズとの3枚を配置して互いに接合してなり、且つ前記第2の接合レンズが、全体として正の屈折力を有することを特徴とするズームレンズ。
  3. 前記第1の接合レンズの物体側の正レンズの屈折率をnC1−1、前記第1の接合レンズの負レンズの屈折率をnC1−2、前記第1の接合レンズの物体側の正レンズのアッベ数をνC1−1、前記第1の接合レンズの負レンズのアッベ数をνC1−2、そして前記第1の接合レンズの像側の正レンズのアッベ数をνC1−3として、
    条件式:
    1.65<nC1−1<1.90
    1.65<nC1−2<1.90
    4<νC1−1−νC1−2<25
    68<νC1−3<98
    を満足することを特徴とする請求項に記載のズームレンズ。
  4. 前記第1の接合レンズの負レンズの中心肉厚(レンズの光軸に沿って計った厚み)をdc1−2、そして前記第1の接合レンズ全体の中心肉厚をdc1−allとして、
    条件式:
    0.10<dc1−2/dc1−all<0.19
    を満足することを特徴とする請求項に記載のズームレンズ。
  5. 前記第1の接合レンズの最も物体側の面の曲率半径をRC1−1、前記第1の接合レンズの2つの接合面のうちの像側の接合面の曲率半径をRC1−3、そして前記第1の接合レンズの最も像側の面の曲率半径をRC1−4として、
    条件式:
    0.2<(RC1−1−RC1−3)/(RC1−1+RC1−3)<0.5
    −0.4<(RC1−3−RC1−4)/(RC1−3+RC1−4)<−0.1
    を満足することを特徴とする請求項に記載のズームレンズ。
  6. 物体側から、順次、負の屈折力を有する第1レンズ群と、正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レンズ群とを配設し、且つ前記第2レンズ群の物体側に前記第2レンズ群と一体的に移動する絞りを有してなり、広角端から望遠端への変倍に伴って、前記第1レンズ群と前記第2レンズ群との間隔が小さくなり、且つ前記第2レンズ群と前記第3レンズ群との間隔が大きくなるように、少なくとも前記第1レンズ群および前記第2レンズ群が移動する構成のズームレンズにおいて、
    前記第2レンズ群が、
    少なくとも3枚のレンズが接合されてなる第1の接合レンズと、
    少なくとも2枚のレンズが接合されてなる第2の接合レンズと
    を含み、
    前記第2の接合レンズが、前記第1の接合レンズの像側に配置されるとともに、前記第2の接合レンズが、物体側から、順次、負レンズと、正レンズとの2枚を配置して互いに接合してなり、且つ前記第2の接合レンズの正レンズのアッベ数をνC2−2として、
    条件式:
    68<νC2−2<98
    を満足することを特徴とするズームレンズ。
  7. 記第1の接合レンズの物体側に、少なくとも1枚の正レンズが配設されることを特徴とする請求項1〜6のうちのいずれか1項に記載のズームレンズ。
  8. 前記第1の接合レンズの物体側に配設される少なくとも1枚の正レンズが、少なくとも1面の非球面を有することを特徴とする請求項に記載のズームレンズ。
  9. 前記第1の接合レンズが、球面のみで構成され、且つ前記第2レンズ群に少なくとも1面の非球面を含むことを特徴とする請求項1〜8のうちのいずれか1項に記載のズームレンズ。
  10. 撮影用光学系として、請求項1〜請求項のうちのいずれか1項に記載のズームレンズを含むことを特徴とするカメラ。
  11. カメラ機能部の撮影用光学系として、請求項1〜請求項のうちのいずれか1項に記載のズームレンズを含むことを特徴とする携帯情報端末装置。
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