JP5241377B2 - ズームレンズ及びそれを有する撮像装置 - Google Patents

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Description

本発明はズームレンズに関し、例えばビデオカメラ、デジタルスチルカメラ、放送用カメラ、銀塩写真用カメラ等の撮像装置用の撮影光学系に好適なものである。
最近、固体撮像素子を用いたビデオカメラ、デジタルスチルカメラ等、撮像装置(カメラ)は高機能化及び小型化されている。そしてそれに用いる撮影光学系には高ズーム比で、かつカメラに用いたとき、全体が小型であること、特にカメラの厚み(撮影するときの前後方向)が薄いズームレンズであることが求められている。
カメラの厚みを薄くするために、撮影用の光束を光路中で90°折り曲げる反射部材(プリズム)を光路中に配置したズームレンズが知られている(特許文献1、2)。
また被写体を撮影するとき、ズームレンズに振動が生じると画像ぶれが生じる。このため、画像ぶれを防止する防振機能を有しているズームレンズであることも要望されている。
防振機能を有したズームレンズとして、ズームレンズを構成する一部のレンズ群を光軸に対して垂直方向に変位させて像ぶれ補正(手ぶれ補正)をしたものが知られている。
このうち物体側から像側へ順に、正、負、正、正の屈折力の第1〜第4レンズ群より成るズームレンズにおいて、第3レンズ群の一部のレンズ群を光軸に対して垂直方向に振動させて像ぶれ補正をしたズームレンズが知られている(特許文献3)。
特許文献1では物体側から像側へ順に正、負、正、正、正の屈折力の第1〜第5レンズ群より成る5群ズームレンズにおいて、第2レンズ群の像側に光路を折り曲げる反射部材を配置している。
そして広角端から望遠端へのズーミング時に第2レンズ群と第3レンズ群の間隔が狭くなるようにレンズ群を移動をさせるズームレンズを開示している。また特許文献1では第3レンズ群全体を光軸に対して垂直方向に変位させて手ぶれ補正をする構成を開示している。
特許文献2では、物体側から像側へ順に、正、負、正、正の屈折力の第1〜第4レンズ群より成る4群ズームレンズにおいて、第1、第3レンズ群に光路を折り曲げる反射部材を配置している。そして、ズーミング時には第1、第3レンズ群を固定とし、第2、第4レンズ群を移動させたズームレンズを開示している。
また特許文献2では第3レンズ群を反射部材を境に2つの部分レンズ群に分割して物体側の部分レンズ群を光軸に対して垂直方向に変位させて手ぶれ補正する構成を開示している。
特許文献3では、第3レンズ群を正、正の屈折力の第3a、第3bレンズ群の2つのレンズ群に分割し、像側の第3bレンズ群を光軸に対して垂直方向に変位させて手ぶれ補正する構成を開示している。
特開2007−293051号公報 特開2007−292795号公報 特開2005−062228号公報
物体側からの光を折り曲げる反射部材を光路中に設け、又、防振機能を設けたズームレンズをカメラに適用すれば、カメラの厚み方向(カメラ厚)を薄くし、かつ像ぶれのない良好なる画像を得ることが容易となる。
しかしながらこれらの効果を得るには反射部材と、防振機能の光学部材とをズームレンズの光路中の適切な位置に配置することが重要になってくる。
ズームレンズに設ける防振機能の光学部材及び光路折り曲げ用の反射部材の光路中への配置が適切でないと、カメラに適用したとき、カメラ厚を薄くしつつ、良好なる画像を得ることが難しくなってくる。
特許文献1のズームレンズでは、第3レンズ群全体を光軸に対して垂直方向に変位させて像ぶれ補正をしている。このため第2レンズ群と第3レンズ群が最も接近する望遠端において、ズームレンズの振動角度が増加する。さらに高ズーム比化した場合には鏡筒が干渉してしまう。
特許文献2のズームレンズは、光路を90°折り曲げる反射部材に近接配置されるレンズ群を光軸に対して垂直方向に駆動して像ぶれを補正している。このためレンズ群を保持する鏡筒が干渉しやすくなり像ぶれ補正のための補正レンズ群の駆動量を十分多く確保することが難しくなってくる。
特許文献3のズームレンズは、光路中に光路を折り曲げるプリズム(反射部材)が配置されていないため、カメラに適用したとき薄型化が難しい。
さらに、光学系内部にプリズムを配置して薄型化を図るとしても、開示されているようなパワー配置では、プリズム配置した場合に高倍化することができない。
本発明は、カメラに適用したときカメラの厚み方向を薄くでき、かつ像ぶれ補正の際の像ぶれ補正用のレンズ群の駆動量を大きくすることができ、良好なる画像を容易に得ることができるズームレンズ及びそれを用いた撮像装置の提供を目的とする。
本発明のズームレンズは、物体側より像側へ順に、正の屈折力の第1レンズ群、負の屈折力の第2レンズ群、反射部材、正の屈折力の第3レンズ群、正の屈折力の第4レンズ群を有し、広角端から望遠端へのズーミングに際し前記第1レンズ群と前記第2レンズ群と前記第3レンズ群のうち2つ以上のレンズ群が移動し、前記第2レンズ群と前記第3レンズ群間隔が減少するズームレンズであって、前記第3レンズ群は第3aレンズ群と、光軸と垂直方向の成分を持つように移動して光軸に対し垂直方向に結像位置を変化させる第3bレンズ群を有し、望遠端において無限遠物体に合焦しているときの前記第3bレンズ群の横倍率と、前記第3bレンズ群より像側に配置されているレンズ系横倍率を各々β3b、βr、前記第3レンズ群の最も物体側のレンズ面から前記第3bレンズ群の最も物体側のレンズ面までの距離をL3is、前記第3レンズ群の光軸方向の厚さをDL3とするとき
1<(1−β3b)βr<3
0.3<L3is/DL3<0.99
なる条件式を満足することを特徴としている。
本発明によれば、カメラに適用したときカメラの厚み方向を薄くでき、かつ像ぶれ補正の際の像ぶれ補正用のレンズ群の駆動量を大きくすることができ、良好なる画像を容易に得ることができるズームレンズが得られる。
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説明する。
本発明のズームレンズは、物体側より像側へ順に、正の屈折力の第1レンズ群、負の屈折力の第2レンズ群、光線を折り曲げる反射面を含むプリズムより成る反射部材、正の屈折力の第3レンズ群、正の屈折力の第4レンズ群を有している。
この他、第4レンズ群の像側に必要に応じて正の屈折力の第5レンズ群を有する場合もある。
広角端から望遠端へのズーミングに際し、反射部材は不動であり、第1レンズ群乃至第3レンズ群のうち2つ以上のレンズ群が移動する。
このとき第2レンズ群と第3レンズ群との間隔が減少するように2以上のレンズ群が移動する。
第3レンズ群は正又は負の屈折力の第3aレンズ群と、光軸と垂直方向の成分を持つように移動して光軸に対し垂直方向に像(結像位置)を変移させる像ぶれ補正用の正の屈折力の第3bレンズ群を有している。
この他、必要に応じて第3bレンズ群の像側に正又は負の屈折力の第3cレンズ群が配置される場合もある。
図1は本発明の実施例1のズームレンズの光路を展開したときの広角端(短焦点距離端)におけるレンズ断面図である。図2、図3はそれぞれ実施例1のズームレンズの広角端、望遠端(長焦点距離端)における収差図である。
図4は本発明の実施例2のズームレンズの光路を展開したときの広角端におけるレンズ断面図である。図5、図6はそれぞれ実施例2のズームレンズの広角端、望遠端における収差図である。
図7は本発明の実施例3のズームレンズの光路を展開したときの広角端におけるレンズ断面図である。図8、図9はそれぞれ実施例3のズームレンズの広角端、望遠端における収差図である。
図10は本発明の実施例4のズームレンズの光路を展開したときの広角端におけるレンズ断面図である。図11、図12はそれぞれ実施例4のズームレンズの広角端、望遠端における収差図である。
図13は本発明の実施例5のズームレンズの光路を展開したときの広角端におけるレンズ断面図である。図14、図15はそれぞれ実施例5のズームレンズの広角端、望遠端における収差図である。
図16は実施例1のズームレンズの光路を折り曲げて、カメラに装着するときの望遠端におけるレンズ断面図である。
図17は本発明のズームレンズを備えるデジタルカメラ(撮像装置)の要部概略図である。
各実施例のズームレンズは撮像装置に用いられる撮影レンズ系であり、光路を展開したレンズ断面図において、左方が物体側(前方)で、右方が像側(後方)である。
尚、各実施例のズームレンズをプロジェクター等の投射レンズとして用いるときは、光路を展開したレンズ断面図において、左方がスクリーン、右方が被投射画像となる。
iを物体側から順に第i番目のレンズ群の番号とするとき、Liは第iレンズ群である。
図1、図4、図7、図10、図13のレンズ断面図において、L1は正の屈折力(光学的パワー=焦点距離の逆数)の第1レンズ群である。
L2は負の屈折力の第2レンズ群、L3は正の屈折力の第3レンズ群、L4は正の屈折力の第4レンズ群、L5は正の屈折力の第5レンズ群である。
PRは反射面PRaを含む反射部材(プリズム部材)であり、第2レンズ群L2と第3レンズ群L3との間に配置されており、図16に示すように光軸上の光線を入射方向に対し90度反射させている。即ち入射方向と出射方向が直角になるようにしている。
SPは開口絞りである。GBは光学フィルター、フェースプレート等に相当する光学ブロックである。IPは像面であり、ビデオカメラやデジタルカメラの撮影光学系として使用する際にはCCDセンサやCMOSセンサ等の固体撮像素子(光電変換素子)の撮像面が、銀塩フィルム用カメラの撮像光学系として使用する際にはフィルム面に相当する。
矢印は広角端から望遠端へのズーミングにおける各レンズ群の移動軌跡を示している。
各実施例のズームレンズは、ズーミング時に反射部材PR以外の2以上のレンズ群を移動させることにより所望のズーム比(変倍比)を確保している。尚、広角端と望遠端とはズーミング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。
各実施例のポジティブリードタイプのズームレンズでは、第2レンズ群L2と第3レンズ群L3との間の光路中において光線有効径が比較的小さくなる。このため第2レンズ群L2と第3レンズ群L3との間に物体側からの光路を折り曲げるための反射部材PRを設けている。
反射部材PRは物体からの光線を、例えば光軸上の光線を90度又は略90度(90度±10度)折り曲げる反射面PRaを有している。
図16は反射部材PRによって光路を折り曲げた状態を示している。
図16に示すように物体側からの光を内部に反射面PRaを含むプリズムより成る反射部材PRで光路を90度折り曲げることで、カメラ(撮像装置)に適用したときの厚み方向(前後方向)を薄くしている。
図16においてPRaは反射部材PR内に設けた物体からの光路を折り曲げるための反射面である。
第3レンズ群L3は物体側から像側へ順に像ぶれ補正時に固定の正又は負の屈折力の第3aレンズ群L3aと像ぶれ補正用の正又は負の屈折力の第3bレンズ群L3bの少なくとも2つのレンズ群を有している。
そして必要に応じて第3bレンズ群L3bの像側に正又は負の屈折力の第3cレンズ群L3cを配置している。
第3bレンズ群L3bは像ぶれ補正のため(画像の変位を調整するため)(防振のため)に光軸に対して垂直方向の成分を持つように移動している。
なお、像ぶれ補正のための移動としては光軸上のある点を回転中心とした揺動(回転移動)でも良い。
即ち光軸に対して垂直方向の成分を持つように防振用の第3bレンズ群L3bを移動させれば、像の面内での移動が可能となる。
各実施例のズームレンズは、望遠端において第2レンズ群L2と第3レンズ群L3が最も近づく構成となる。
このため例えば、第3レンズ群L3全体を光軸に対して垂直方向に変位させて像ぶれ補正を行う構成にしたとする。そうするとズームレンズの振動角度の大きさによっては、反射部材PRに隣接する第2レンズ群L2と第3レンズ群L3までの間隔を大きく設定しておかないと第2レンズ群L2と第3レンズ群L3の鏡筒が干渉する場合がある。
そこで本実施例では、第3レンズ群L3を複数のレンズ群に分割して像側の第3bレンズ群L3bを光軸に対して垂直方向の成分を持つように変位させて像ぶれ補正を行なっている。これによって、ズームレンズの振動角度が増加しても、第2レンズ群L2と第3レンズ群L3の鏡筒が干渉することなく像ぶれ補正ができるようにしている。
各実施例のレンズ構成の特徴は次のとおりである。
望遠端において無限遠物体に合焦しているときの第3bレンズ群L3bの横倍率と、第3bレンズ群L3bより像側に配置されているレンズ系の総合の横倍率を各々β3b、βrとする。
第3レンズ群L3(第3aレンズ群L3a)の最も物体側のレンズ面から第3bレンズ群L3bの最も物体側のレンズ面までの距離をL3isとする。第3レンズ群L3の光軸方向の厚さをDL3とする。このとき
1<(1−β3b)βr<3 ・・・(1)
0.3<L3is/DL3<0.99 ・・・(2)
なる条件式を満足している。
条件式(1)は、一定量の像ぶれを補正するために、第3bレンズ群(補正レンズ群)L3bを光軸に対して垂直方向に駆動するのに必要な駆動量(敏感度)を規定するものである。条件式(1)の下限を超えると駆動量が増加して収差変動が大きくなる。逆に上限を超えても、第3bレンズ群L3bの屈折力が大きくなって収差変動が大きくなるため好ましくない。
さらに望ましくは、条件式(1)の数値範囲を次の如く設定することで、収差変動を小さくしつつ像ぶれの補正が容易となる。
1.2<(1−β3b)βr<2.3・・・(1a)
条件式(2)は、第3レンズ群L3の最も物体側の面から像ぶれ補正用のレンズ群である第3bレンズ群L3bまでの距離を第3レンズ群L3の厚さに対して規定したものである。
下限を超えると像ぶれ補正用のレンズ群が反射部材(プリズム)寄りに配置されるため、像ぶれ補正量が大きい場合など、特に望遠端において第2レンズ群L2と第3レンズ群L3の鏡筒が干渉する場合がある。
または隣接する反射部材PRとの間隔を大きくしていかねばならず光学系が大型化してくるので良くない。逆に上限を超えると第3bレンズ群L3bの屈折力が不足してしまって像ぶれ補正量が大きくなってしまい好ましくない。
さらに望ましくは、条件式(2)の数値範囲を次の如く設定することで、さらに適切なる値の像ぶれ補正量を確保することが容易となる。
0.3<L3is/L3<0.9・・・(2a)
以上のように各実施例によれば、ズームレンズの振動角度が増加、または高ズーム比化して像ぶれ補正のための補正レンズ群の駆動量が大きくなっても、光学系が大型化することなく像ぶれ補正を良好に行うことができる。
また、各実施例において更に好ましくは以下の条件式のうち1以上を満足するのが良い。これによれば、各条件式に対応した効果を得ることができる。
望遠端において無限遠物体に合焦しているときの第3bレンズ群L3bより像側に配置されているレンズ系の総合の焦点距離をfrとする。広角端と望遠端における全系の焦点距離をそれぞれfw、ftとする。
第3レンズ群L3の焦点距離をf3とする。第3bレンズ群L3bの焦点距離をf3bとする。
第2レンズ群L2の像側のレンズ面の有効径をΦ2rとする。
反射部材PRの光軸方向の厚さをLpとする。すなわち、反射部材PRの入射面から射出面までの光軸上の長さをLpとする。
望遠端において反射部材PRの出射面から第3レンズ群L3の最も物体側のレンズ面までの距離をLp3とする。 このとき、
0.1<|fr/√(fw・ft)|<3.0 ・・・(3)
1.5<f3/fw<3.2 ・・・(4)
0.5<f3b/f3<1.5 ・・・(5)
0.7<(Lp+Lp3)/Φ2r<1.5 ・・・(6)
なる条件式のうち1以上を満足するのが良い。
条件式(3)は、第3bレンズ群L3bに隣接する像側のレンズ群から像面までの間に配置されているレンズ系の総合の焦点距離の大きさを規定したものである。条件式(3)の下限を超えると像ぶれ補正のための第3bレンズ群L3bの駆動量が大きくなるため好ましくない。逆に、上限を超えると機構上追従性が難しくなるため好ましくない。
条件式(3)はさらに望ましくは、以下の条件式(3a)の数値範囲とすることで、収差変動が小さく、かつ機構上追従性に優れた像ぶれ補正が容易となる。
0.4<|fr/√(fw・ft)|<2.0 ・・・(3a)
条件式(4)は第3レンズ群L3の焦点距離を規定したものである。条件式(4)の下限をこえると第3レンズ群L3の屈折力が大きくなってズーミング時に際して収差変動が大きくなる。逆に上限をこえると第3レンズ群L3の屈折力が小さくなって、所望のズーム比(変倍比)を確保するためのストロークが増大して光学系が大型化してしまうので良くない。
条件式(4)はさらに望ましくは、以下の条件式(4a)の数値範囲とすることで、ズーミング時の収差変動が小さく抑えられたズームレンズを実現することが容易となる。
2.4<f3/fw<3.2・・・(4a)
条件式(5)は、第3レンズ群L3に対する第3bレンズ群L3bの焦点距離比を規定したものである。条件式(5)の下限を超えると第3bレンズ群L3bの屈折力が大きくなって、像ぶれ補正時の収差変動をおさえることが困難になる。逆に上限を超えると、像ぶれを補正するための第3bレンズ群L3bの駆動量が大きくなってしまうため好ましくない。
条件式(5)は、さらに望ましくは、以下の条件式(5a)の数値範囲とすることで、収差変動が小さく、かつ第3bレンズ群L3b駆動量が適切に設定された像ぶれ補正が容易となる。
0.7<f3b/f3<1.2・・・(5a)
条件式(6)は、第2レンズ群L2の最も像側のレンズ面の有効径に対する反射部材の出射面から第3レンズ群L3の最も物体側のレンズ面までの距離との比を規定したものである。
下限を超えると反射部材PRから第3レンズ群L3までの必要間隔が不足して、像ぶれを補正時などに第2、第3レンズ群の鏡筒が干渉してくるので良くない。逆に上限をこえると、必要以上に反射部材PRから第3レンズ群L3までの間隔が与えられるためズームレンズが大型化してしまう。
条件式(6)はさらに望ましくは、以下の条件式(6a)の数値範囲とすることで、より小型なズームレンズを実現することができる。
0.7<(Lp+Lp3)/Φ2r<1.2・・・(6a)
次に各実施例の具体的なレンズ構成について説明する。
図1の実施例1のズームレンズについて説明する。
実施例1のズームレンズは、物体側より像側へ順に、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、反射部材PR、正の屈折力の第3レンズ群L3、正の屈折力の第4レンズ群L4から構成されている。またプリズムより成る反射部材PR内に物体からの光路を折り曲げるための反射面PRaが設けられている。
広角端から望遠端へのズーミングに際し、反射部材PRは固定(不動)としている。反射部材を配置する空間を確保しつつ高ズーム比化を達成するため第2、第3レンズ群L2、L3の屈折力を強くしている。第2レンズ群L2は像側へ移動するが、この際像側に凸状の軌跡を描きながら移動しても良い。
さらに、第3レンズ群L3を物体側へ移動させている。これによって約10倍といった高ズーム比化(高変倍比)を達成している。変倍に伴う像面位置ずれを補正するために第4レンズ群L4は物体側に凸状の軌跡を描きながら移動している。撮影距離が変化したときのフォーカシングは、第4レンズ群L4にて行なっている。
第3レンズ群L3は物体側から像側へ順に、正の屈折力の第3aレンズ群L3a、正の屈折力の第3bレンズ群L3b、負の屈折力の第3cレンズ群L3cより成っている。
第3bレンズ群L3bを光軸に対して垂直方向の成分を持つように移動させて像を変位させている。即ち、像ぶれ補正(防振)を行っている。
これにより、望遠端において、反射部材PRから第3レンズ群L3までの間隔を広げることなく像ぶれ補正のための第3bレンズ群L3bの十分な駆動量を確保している。また負の屈折力の第3cレンズ群L3cを付加することにより、第3bレンズ群L3bの屈折力を高め、かつ像側の横倍率を大きく設計することができるため、像ぶれ補正時の第3bレンズ群L3bの駆動量を小さくしている。
さらには防振時の収差変動を小さくしている。この第3bレンズ群L3bに1以上の非球面を導入しても良く、これによれば防振時のコマ収差変動などを低減することが容易となる。
図4の実施例2のズームレンズについて説明する。実施例2は実施例1に比べて第3レンズ群L3のレンズ構成が異なっている。実施例2の第3レンズ群L3は物体側より像側へ順に、正の屈折力の第3aレンズ群L3a、正の屈折力の第3bレンズ群L3bからなっている。
そして第3bレンズ群L3bを光軸に対して垂直方向の成分を持つように移動させて像を変位させている。これらの構成が実施例1と異なっているだけで、この他の構成は実施例1と同じである。
実施例2のズームレンズは、約10倍といった高変倍比(高ズーム比)を達成している。
図7の実施例3のズームレンズについて説明する。実施例3のズームレンズは実施例1に比べて、ズーミングに際して第1レンズ群L1が移動している点が異なっているだけである。実施例3では広角端から望遠端へのズーミングに際して第1レンズ群L1が像側へ凸状の軌跡を描いて移動している。
これによって、約20倍といった高変倍比(高ズーム比)を達成している。その他については、実施例1と同じである。
図10の実施例4のズームレンズについて説明する。実施例4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、正の屈折力の第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より構成されている。
広角端から望遠端へのズーミングに際して第1レンズ群L1は不動であり、第2レンズ群L2は像側へ、第3レンズ群L3は物体側へ移動している。
第4レンズ群L4は物体側に凸状の軌跡を描きながら移動している。変倍に伴う像面位置の変動を補正している。第5レンズ群L5は不動である。フォーカスは第4レンズ群L4で行っている。
第3レンズ群は、物体側より像側へ順に、正の屈折力の第3aレンズ群L3aと、正の屈折力の第3bレンズ群L3bより成っている。そして第3bレンズ群L3bを光軸に対して垂直方向の成分を持つように移動させて像を変位させている。
本実施形態では、約6倍といった高変倍比(高ズーム比)を達成している。この他の構成は実施例1と同じである。
図13の実施例5のズームレンズについて説明する。実施例5は図1の実施例1に比べて第3レンズ群L3のレンズ構成が異なっている。実施例5の第3レンズ群L3は物体側より像側へ順に、負の屈折力の第3aレンズ群L3a、正の屈折力の第3bレンズ群L3bより成っている。そして該第3bレンズ群L3bを光軸に対して垂直方向の成分を持つように移動させて像を変位させている。本施形例では、約8倍といった高変倍比(高ズーム比)を達成している。この他の構成は実施例1と同じである。
各実施例において、ズーミング(変倍)に際して、第1、第2、第4レンズ群が移動しても良い。又第1、第3レンズ群が移動しても良い。又第1、第3、第4レンズ群が移動しても良い。
実施例1〜5のズームレンズにおいて、ズーミング時(変倍時)のF値(Fナンバー)変動を低減するために開口絞りの開口径の制御を行なっても良い。また受光面上に形成された光学像を電気信号に変換する撮像素子を備えた撮像装置と組み合わせた場合などにはズームレンズの歪曲収差量の大きさによっては電気的な補正を加えても良い。
以上のように各実施例では、光路を折り曲げるための反射面を有する反射部材(プリズム部)PRを第2レンズ群L2と第3レンズ群L3の間に配置している。そしてズーミングに際して反射部材PRを固定とし、第1レンズ群L1乃至第3レンズ群L3のうち2以上のレンズ群を移動させている。
これによって高ズーム比を達成しつつ、カメラに適用したときの厚み(カメラの前後方向の長さ)を薄くしている。
また、第3レンズ群L3の像側に配置された第3bレンズ群L3bを光軸に対して垂直方向に変位させ像ぶれ補正している。これによりプリズムに隣接する第2,第3レンズ群が最も接近する望遠端においてレンズ群を保持する鏡筒が互いに干渉することなく十分な像ぶれ補正のための駆動量を確保している。
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カメラ(光学機器)の実施形態を図17を用いて説明する。
図17において、20はデジタルカメラ本体、21は上述の実施例のズームレンズによって構成された撮影光学系である。Pはプリズムである。撮影光学系21を経た被写体像(撮影光)をCCD等の固体撮像素子上(光電変換素子上)22に導いている。23は撮像素子22が受光した被写体像を記録する記録手段、24は不図示の表示素子に表示された被写体像を観察するためのファインダーである。上記表示素子は液晶パネル等によって構成され、撮像素子22上に形成された被写体像が表示される。
このように本発明のズームレンズをデジタルカメラ等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。
次に、本発明の各実施例に対応する数値実施例を示す。
数値実施例において、iは物体側からの面の順序を示す。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である。ndi、νdiはそれぞれd線に対する屈折率、アッベ数を表す。
また、最も像側の5つの面はガラスブロックや色合成プリズムなどに相当する平面である。また、k、A4、A6、A8、A10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)21/2
+A4h4+A6h6+A8h8+A10h10
但し、ここでRは曲率半径である。又、前述の各条件式と各実施例との関係を表−1に示す。

数値実施例1
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd 有効径
1 45.491 1.20 1.84666 23.8 24.11
2 21.920 4.28 1.59201 67.0 22.04
3 -428.082 0.05 21.52
4 21.101 2.89 1.77250 49.6 19.85
5 94.188 (可変) 19.24
6 106.997 0.70 1.88300 40.8 14.54
7 8.765 3.41 11.56
8 -17.734 0.55 1.81600 46.6 11.36
9 19.900 0.12 11.29
10* 15.052 1.90 2.14352 17.8 11.47
11 70.000 (可変) 11.26
12 ∞ 8.50 1.83400 37.2 8.40
13 ∞ (可変) 7.32
14* 7.353 3.10 1.58913 61.1 8.16
15 -31.175 0.24 7.50
16 -59.294 0.70 1.74950 35.3 7.21
17 11.945 1.67 6.71
18(絞り) ∞ 4.00 6.48
19* 10.412 3.58 1.49700 81.6 7.51
20 -43.813 1.76 7.19
21 -7.050 0.70 1.71300 53.9 6.95
22 -14.153 (可変) 7.32
23* 19.732 3.25 1.69350 53.2 10.24
24 -30.172 0.60 1.84666 23.8 9.98
25 -152.579 (可変) 9.90
26 ∞ 0.31 1.54427 70.6 20.94
27 ∞ 0.50 1.49400 75.0 20.94
28 ∞ 0.40 20.94
29 ∞ 0.50 1.49831 65.1 20.94
30 ∞ 0.12 20.94
像面 ∞

非球面データ
第10面
K =-5.30134e-001 A 4=-1.20991e-005 A 6= 4.32018e-008
A 8=-1.23062e-008 A10= 1.61310e-010

第14面
K =-3.35905e-001 A 4=-4.82963e-005 A 6=-6.54168e-007
A 8=-9.30211e-009

第19面
K =-3.30880e-001 A 4=-4.79598e-005 A 6= 2.84402e-006
A 8=-1.29374e-007 A10= 4.96750e-009

第23面
K =-1.34241e-001 A 4= 1.69409e-006 A 6= 7.75735e-007
A 8=-2.20352e-008 A10= 3.15210e-010

各種データ
ズーム比 9.39
広角 中間 望遠
焦点距離 7.01 35.82 65.90
Fナンバー 3.10 4.30 5.22
画角 28.9 6.18 3.37
像高 3.88 3.88 3.88
レンズ全長 85.60 85.56 85.57
BF 0.12 0.12 0.12

d 5 0.60 9.94 12.01
d11 11.73 2.39 0.31
d13 16.87 4.31 1.80
d22 6.21 15.74 23.92
d25 5.17 8.15 2.51

入射瞳位置 21.20 71.80 98.57
射出瞳位置 -34.78 -140.20 276.17
前側主点位置 26.81 98.48 180.20
後側主点位置 -6.90 -35.71 -65.77

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 27.34 8.41 2.25 -2.82
2 6 -7.86 6.68 1.12 -3.72
pr 12 ∞ 8.50 2.32 -2.32
3 14 19.01 15.75 -3.05 -13.50
4 23 28.14 3.85 0.08 -2.17
26 ∞ 1.71 0.63 -0.63

単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 -51.16
2 2 35.35
3 4 34.61
4 6 -10.85
5 8 -11.42
6 10 16.47
7 12 0.00
8 14 10.41
9 16 -13.21
10 19 17.31
11 21 -20.55
12 23 17.67
13 24 -44.52
14 26 0.00
15 27 0.00
16 29 0.00


数値実施例2
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd 有効径
1 41.884 1.20 1.84666 23.8 26.65
2 20.833 5.47 1.59201 67.0 24.30
3 -277.257 0.05 23.37
4 20.346 3.20 1.77250 49.6 20.38
5 100.018 (可変) 19.74
6 106.955 0.70 1.88300 40.8 14.41
7 8.569 3.48 11.25
8 -14.591 0.55 1.88300 40.8 11.00
9 21.803 0.16 11.00
10* 16.325 1.93 2.14352 17.8 11.19
11 377.967 (可変) 11.06
12 ∞ 8.50 1.83400 37.2 8.40
13 ∞ (可変) 7.22
14* 8.183 2.76 1.69350 53.2 7.97
15 -156.084 0.59 7.36
16 ∞ 0.61 6.93
17 150.002 0.70 1.80610 33.3 6.50
18 7.604 1.56 6.02
19(絞り) ∞ 0.88 6.06
20* 17.059 1.93 1.49700 81.6 7.01
21 -27.419 (可変) 7.18
22* 17.766 2.71 1.69350 53.2 10.84
23 -25.209 0.60 1.84666 23.8 10.61
24 -296.530 (可変) 10.48
25 ∞ 0.31 1.54427 70.6 20.94
26 ∞ 0.50 1.49400 75.0 20.94
27 ∞ 0.40 20.94
28 ∞ 0.50 1.49831 65.1 20.94
29 ∞ 0.74 20.94
像面 ∞

非球面データ
第10面
K =-6.83889e-001 A 4=-1.74588e-005 A 6= 9.12125e-008
A 8=-1.91282e-008 A10= 2.60759e-010

第14面
K =-3.25539e-001 A 4=-3.65995e-005 A 6=-4.25045e-007
A 8= 8.37541e-010

第20面
K =-1.63218e+000 A 4=-3.18974e-005 A 6= 2.69537e-006
A 8=-2.51783e-007 A10= 8.99540e-009

第22面
K = 1.87341e-001 A 4= 1.91454e-005 A 6=-3.21895e-008
A 8= 7.84140e-009 A10=-1.51657e-010

各種データ
ズーム比 9.40
広角 中間 望遠
焦点距離 7.01 21.57 65.96
Fナンバー 3.10 3.89 5.18
画角 28.9 10.2 3.36
像高 3.88 3.88 3.88
レンズ全長 87.70 87.65 87.68
BF 0.74 0.74 0.74

d 5 0.60 6.72 10.64
d11 10.35 4.22 0.30
d13 17.12 7.30 1.80
d21 13.24 20.99 33.03
d24 6.36 8.39 1.87

入射瞳位置 22.97 53.58 104.90
射出瞳位置 -44.21 -150.70 126.82
前側主点位置 28.89 72.07 205.37
後側主点位置 -6.27 -20.83 -65.22

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 25.10 9.92 2.89 -3.16
2 6 -7.35 6.82 1.11 -3.91
pr 12 ∞ 8.50 2.32 -2.32
3 14 21.00 9.03 0.27 -7.70
4 22 27.79 3.31 -0.12 -2.03
25 ∞ 1.71 0.63 -0.63

単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 -50.27
2 2 32.96
3 4 32.50
4 6 -10.59
5 8 -9.83
6 10 14.88
7 12 0.00
8 14 11.29
9 17 -9.96
10 20 21.47
11 22 15.43
12 23 -32.57
13 25 0.00
14 26 0.00
15 28 0.00


数値実施例3
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd 有効径
1 69.849 1.23 1.84666 23.8 34.96
2 35.896 7.12 1.49700 81.5 34.05
3 -264.127 0.05 33.82
4 31.080 4.18 1.77250 49.6 32.72
5 97.197 (可変) 32.17
6 48.513 0.72 1.88300 40.8 17.12
7 10.385 4.13 13.86
8 -20.090 0.56 1.77250 49.6 13.62
9 19.881 0.01 13.35
10* 13.218 2.00 2.14352 17.8 13.58
11 30.000 (可変) 13.23
12 ∞ 8.71 1.83400 37.2 7.62
13 ∞ (可変) 6.65
14* 7.947 3.29 1.58913 61.1 9.01
15 -48.570 0.05 8.39
16 71.006 0.72 1.74950 35.3 8.15
17 9.442 1.99 7.55
18(絞り) ∞ 3.61 7.41
19* 10.385 3.70 1.45650 90.3 8.47
20 -67.109 5.94 8.23
21 -7.573 0.55 1.58913 61.1 7.50
22 -48.018 (可変) 7.96
23* 24.190 4.20 1.69350 53.2 11.17
24 -12.383 0.61 1.84666 23.8 11.25
25 -20.531 (可変) 11.40
26 ∞ 0.32 1.54427 70.6 21.46
27 ∞ 0.51 1.49400 75.0 21.46
28 ∞ 0.41 21.46
29 ∞ 0.51 1.49831 65.1 21.46
30 ∞ 0.11 21.46
像面 ∞

非球面データ
第10面
K =-7.60271e-001 A 4=-2.14965e-005 A 6=-8.27907e-008
A 8=-1.85857e-009 A10= 2.38955e-011

第14面
K =-3.81331e-001 A 4=-6.18891e-005 A 6=-6.15089e-007
A 8=-1.05099e-008

第19面
K =-3.53354e-001 A 4=-4.79216e-005 A 6= 2.24978e-008
A 8= 1.03870e-008 A10= 7.88194e-011

第23面
K =-1.63549e+000 A 4=-1.48372e-005 A 6=-3.23057e-008
A 8= 6.95691e-009 A10=-1.44518e-010

各種データ
ズーム比 19.17
広角 中間 望遠
焦点距離 6.41 16.54 122.84
Fナンバー 3.11 3.86 6.47
画角 31.2 13.2 1.81
像高 3.88 3.88 3.88
レンズ全長 105.26 101.11 106.54
BF 0.11 0.11 0.11

d 5 0.62 10.95 27.64
d11 26.50 12.02 0.75
d13 15.43 6.19 1.30
d22 4.91 7.55 19.22
d25 2.57 9.16 2.39

入射瞳位置 25.41 54.63 268.27
射出瞳位置 -65.67 -206.91 45.34
前側主点位置 31.19 69.85 724.79
後側主点位置 -6.29 -16.42 -122.73

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 46.71 12.58 3.77 -4.09
2 6 -9.59 7.42 1.89 -3.39
pr 12 ∞ 8.71 2.38 -2.38
3 14 19.20 19.84 -12.58 -17.01
4 23 18.10 4.81 1.55 -1.39
26 ∞ 1.75 0.65 -0.65

単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 -88.69
2 2 64.09
3 4 57.56
4 6 -15.10
5 8 -12.86
6 10 19.43
7 12 0.00
8 14 11.85
9 16 -14.60
10 19 20.00
11 21 -15.34
12 23 12.39
13 24 -38.18
14 26 0.00
15 27 0.00
16 29 0.00

数値実施例4
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd 有効径
1 ∞ 0.00 200.00
2 40.005 1.20 1.84666 23.8 24.41
3 21.097 4.57 1.59201 67.0 22.39
4 -1426.250 0.05 21.86
5 21.443 3.07 1.77250 49.6 20.54
6 100.957 (可変) 19.87
7 123.947 0.70 1.88300 40.8 13.46
8 8.597 3.15 10.77
9 -14.986 0.55 1.88300 40.8 10.55
10 28.647 0.67 10.58
11* 24.004 2.23 2.14352 17.8 10.88
12 -128.210 (可変) 10.78
13 ∞ 8.50 1.83400 37.2 8.38
14 ∞ (可変) 7.82
15 ∞ 0.75 8.00
16 ∞ -0.75 8.01
17* 7.916 2.91 1.69350 53.2 8.01
18 -90.395 0.57 7.26
19 ∞ 0.59 6.75
20 -237.200 0.70 1.80610 33.3 6.29
21 7.398 1.52 5.75
22(絞り) ∞ 2.25 5.76
23* 14.747 2.11 1.49700 81.6 7.27
24 -24.750 (可変) 7.52
25* 18.800 4.00 1.69350 53.2 10.66
26 -18.431 0.60 1.76182 26.5 10.24
27 694.626 (可変) 10.05
28 115.000 0.81 1.51633 64.1 8.83
29 ∞ 0.00 8.71
30 ∞ 0.40 20.94
31 ∞ 0.50 1.49831 65.1 20.94
32 ∞ 1.11 20.94
像面 ∞

非球面データ
第11面
K = 3.75709e-001 A 4=-6.87536e-007 A 6=-2.74594e-007
A 8=-3.34517e-009 A10= 5.46744e-011

第17面
K =-3.19546e-001 A 4=-3.44312e-005 A 6=-5.38007e-007
A 8= 3.09698e-009

第23面
K =-1.71905e+000 A 4=-3.34666e-005 A 6= 2.77369e-006
A 8=-2.66243e-007 A10= 9.10758e-009

第25面
K =-9.90052e-002 A 4= 1.19499e-005 A 6= 3.10778e-007
A 8=-6.88274e-009 A10= 7.59089e-011

各種データ
ズーム比 5.99
広角 中間 望遠
焦点距離 7.01 20.03 42.04
Fナンバー 3.10 3.90 4.31
画角 28.9 11.0 5.27
像高 3.88 3.88 3.88
レンズ全長 88.05 88.03 88.05
BF 1.11 1.11 1.11

d 1 2.97 2.97 2.96
d 6 0.60 6.72 10.65
d12 10.34 4.22 0.30
d14 14.11 4.62 1.80
d24 12.69 20.48 25.17
d27 4.59 6.28 4.41

入射瞳位置 23.96 48.86 85.75
射出瞳位置 -54.79 -283.95 396.05
前側主点位置 30.09 67.49 132.26
後側主点位置 -5.90 -18.93 -40.92

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 26.69 8.89 2.24 -3.13
2 7 -7.83 7.30 0.68 -5.01
pr 13 ∞ 8.50 2.32 -2.32
3 15 20.54 10.65 2.64 -8.27
4 25 30.75 4.60 -0.36 -3.03
5 28 222.73 1.71 0.00 -1.27

単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 2 -54.30
2 3 35.16
3 5 34.66
4 7 -10.49
5 9 -11.08
6 11 17.82
7 13 0.00
8 17 10.62
9 20 -8.89
10 23 18.93
11 25 14.04
12 26 -23.56
13 28 222.73
14 31 0.00



数値実施例5
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd 有効径
1 47.940 1.20 1.84666 23.8 27.53
2 23.137 5.05 1.59240 68.3 26.35
3 -259.356 0.05 26.23
4 21.007 4.05 1.77250 49.6 24.57
5 87.358 (可変) 23.84
6 71.299 0.70 1.88300 40.8 14.62
7 8.213 3.67 11.31
8 -14.347 0.70 1.88300 40.8 11.07
9 23.448 0.05 11.11
10* 16.390 1.95 2.14352 17.8 11.27
11 723.372 (可変) 11.14
12 ∞ 8.50 1.83400 37.2 8.27
13 ∞ (可変) 7.18
14 100.000 1.00 1.83400 37.2 7.49
15 39.837 2.93 7.65
16* 8.475 2.80 1.65100 56.2 8.07
17 -199.396 1.04 7.94
18 24.325 0.70 1.80610 33.3 7.73
19 8.059 0.62 7.43
20* 23.985 1.98 1.49700 81.6 7.43
21 -24.828 (可変) 7.69
22* 13.596 2.67 1.51633 64.1 10.01
23 -38.595 0.60 1.84666 23.8 9.76
24 1059.708 (可変) 9.66
25 ∞ 0.31 1.54427 70.6 20.94
26 ∞ 0.50 1.49400 75.0 20.94
27 ∞ 0.40 20.94
28 ∞ 0.50 1.49831 65.1 20.94
29 ∞ 0.22 20.94
像面 ∞

非球面データ
第10面
K =-8.67091e-001 A 4=-2.07518e-005 A 6= 1.42567e-007
A 8=-2.52900e-008 A10= 3.48108e-010

第16面
K =-4.48898e-001 A 4=-7.59908e-005 A 6=-2.63291e-007
A 8=-8.45311e-009

第20面
K = 4.22377e-001 A 4= 3.44407e-006 A 6= 2.43684e-007
A 8= 5.78953e-008

第22面
K = 1.22038e-001 A 4=-1.60158e-006 A 6= 2.33052e-006
A 8=-9.37529e-008 A10= 1.44928e-009

各種データ
ズーム比 7.67
広角 中間 望遠
焦点距離 7.00 20.15 53.74
Fナンバー 3.11 3.71 4.44
画角 29.0 10.9 4.13
像高 3.88 3.88 3.88
レンズ全長 88.44 88.38 88.38
BF 0.22 0.22 0.22

d 5 0.60 7.26 11.71
d11 11.42 4.73 0.30
d13 13.03 5.45 2.80
d21 13.55 19.47 28.93
d24 7.66 9.28 2.45

入射瞳位置 22.83 53.24 107.11
射出瞳位置 -50.33 -94.79 -1825.34
前側主点位置 28.86 69.12 159.27
後側主点位置 -6.79 -19.93 -53.52

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 27.10 10.35 2.53 -3.66
2 6 -7.48 7.07 1.13 -4.04
pr 12 ∞ 8.50 2.32 -2.32
3 14 20.58 11.07 3.52 -5.08
4 22 34.18 3.27 -0.57 -2.62
25 ∞ 1.71 0.63 -0.63

単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 -54.02
2 2 36.10
3 4 34.88
4 6 -10.57
5 8 -9.99
6 10 14.64
7 12 0.00
8 14 -80.00
9 16 12.55
10 18 -15.24
11 20 24.88
12 22 19.82
13 23 -43.97
14 25 0.00
15 26 0.00
16 28 0.00



本発明の実施例1の光路を展開したときのレンズ断面図 本発明の実施例1の広角端における収差図 本発明の実施例1の望遠端における収差図 本発明の実施例2の光路を展開したときのレンズ断面図 本発明の実施例2の広角端における収差図 本発明の実施例2の望遠端における収差図 本発明の実施例3の光路を展開したときのレンズ断面図 本発明の実施例3の広角端における収差図 本発明の実施例3の望遠端における収差図 本発明の実施例4の光路を展開したときのレンズ断面図 本発明の実施例4の広角端における収差図 本発明の実施例4の望遠端における収差図 本発明の実施例5の光路を展開したときのレンズ断面図 本発明の実施例5の広角端における収差図 本発明の実施例5の望遠端における収差図 本発明の実施例1のレンズ断面図 本発明の撮像装置の要部概略図
符号の説明
L1 第1レンズ群
L2 第2レンズ群
L3 第3レンズ群
L3a 第3aレンズ群
L3b 第3bレンズ群
L3c 第3cレンズ群
L4 第4レンズ群
L5 第5レンズ群
PR 反射部材
PRa 反射面
d d線
g g線
ΔM メリディオナル像面
ΔS サジタル像面
SP 絞り
IP 結像面
G ガラスブロック
ω 半画角
F Fナンバー

Claims (9)

  1. 物体側より像側へ順に、正の屈折力の第1レンズ群、負の屈折力の第2レンズ群、反射部材、正の屈折力の第3レンズ群、正の屈折力の第4レンズ群を有し、広角端から望遠端へのズーミングに際し前記第1レンズ群と前記第2レンズ群と前記第3レンズ群のうち2つ以上のレンズ群が移動し、前記第2レンズ群と前記第3レンズ群間隔が減少するズームレンズであって、前記第3レンズ群は第3aレンズ群と、光軸と垂直方向の成分を持つように移動して光軸に対し垂直方向に結像位置を変化させる第3bレンズ群を有し、望遠端において無限遠物体に合焦しているときの前記第3bレンズ群の横倍率と、前記第3bレンズ群より像側に配置されているレンズ系横倍率を各々β3b、βr、前記第3レンズ群の最も物体側のレンズ面から前記第3bレンズ群の最も物体側のレンズ面までの距離をL3is、前記第3レンズ群の光軸方向の厚さをDL3とするとき
    1<(1−β3b)βr<3
    0.3<L3is/DL3<0.99
    なる条件式を満足することを特徴とするズームレンズ。
  2. 望遠端において無限遠物体に合焦しているときの前記第3bレンズ群より像側に配置されているレンズ系焦点距離をfr、広角端と望遠端における全系の焦点距離をそれぞれfw、ftとするとき
    0.1<|fr/√(fw・ft)|<3.0
    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。
  3. 前記第3bレンズ群は正の屈折力を有し、1以上の非球面を有することを特徴とする請求項1又は2に記載のズームレンズ。
  4. 前記第3レンズ群の焦点距離をf3、広角端における全系の焦点距離をfwとするとき、
    1.5<f3/fw<3.2
    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。
  5. 前記第3bレンズ群の焦点距離をf3b、前記第3レンズ群の焦点距離をf3とするとき、
    0.5<f3b/f3<1.5
    なる条件式を満足することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載のズームレンズ。
  6. 前記反射部材は、光軸上の光線を入射方向と出射方向が直角になるように反射させる反射面を有し、前記第2レンズ群の最も像側のレンズ面の有効径をΦ2r、前記反射部材の光軸方向の厚さをLp、望遠端における前記反射部材の出射面から前記第3レンズ群の最も物体側のレンズ面までの距離をLp3とするとき、
    0.7<(Lp+Lp3)/Φ2r<1.5
    なる条件式を満足することを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載のズームレンズ。
  7. 前記第4レンズ群の像側に正の屈折力の第5レンズ群を有することを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項のズームレンズ。
  8. 前記第3bレンズ群の像側に負の屈折力の第3cレンズ群を有することを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項のズームレンズ。
  9. 請求項1乃至8のいずれか1項に記載のズームレンズと、該ズームレンズによって形成された像を受光する固体撮像素子を有することを特徴とする撮像装置。
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