JP5251884B2 - 変倍光学系、撮像装置およびデジタル機器 - Google Patents

変倍光学系、撮像装置およびデジタル機器 Download PDF

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Description

本発明は、変倍光学系に関し、特に、小型化の可能な変倍光学系に関する。そして、本発明は、この変倍光学系を備える撮像装置およびこの撮像装置を搭載したデジタル機器に関する。
近年、携帯電話機やPDA(Personal Digital Assistants)等の携帯可能な通信機能を備えた携帯端末の普及が目覚ましく、これらの機器にコンパクトな例えばデジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラ等の静止画撮影や動画撮影可能な撮像装置が内蔵されることが多い。これらの機器に搭載される撮像装置は、通常、サイズ(大きさ)やコストの制約が厳しい。このため、単体のいわゆるデジタルカメラに較べて、低画素で小型の撮像素子を用い、1〜3枚程度のプラスチックレンズから構成される単焦点光学系を備えた撮像装置が一般的に採用されている。しかしながら、これらの機器に搭載される撮像装置も高画素化や高機能化が進展してきており、このため、高画素撮像素子に対応可能で、かつ約2.5倍程度を超える変倍比で撮影者から離れた被写体も撮影可能であって、これらの機器に搭載することができるコンパクトな変倍光学系が要求されている。
これらの機器に搭載される撮像装置の変倍光学系としては、例えば、特許文献1から特許文献7が挙げられる。この特許文献1に記載の変倍光学系は、1群を固定した負正2成分の内視鏡用の光学系である。特許文献2に記載の変倍光学系は、レンズ構成枚数が非常に少ないことを特徴としている負正負3成分の光学系である。特許文献3に記載の変倍光学系は、比較的、全長の短縮化を達成している負正負3成分の光学系である。特許文献4に記載の変倍光学系は、比較的、全長の短縮化を達成すると共に歪曲収差を小さくした光学系である。特許文献5に記載の変倍光学系は、第1群が可動である負正負3成分の光学系である。特許文献6に記載の変倍光学系は、第1群を固定した負正負正4成分の光学系である。特許文献7に記載の変倍光学系は、第1群を固定することによって小型化を図った負正負正4成分の変倍光学系である。
特開平07−181377号公報 特開2005−037935号公報 特開2007−058054号公報 特開2007−033555号公報 特開2004−333572号公報 特開平09−179026号公報 特開2006−227129号公報
しかしながら、特許文献1に記載の変倍光学系では、1群を固定することによって変倍光学系のコンパクト化を達成しているが、非常に広角であり、歪曲も比較的大きく、そして、変倍比が小さい。また、特許文献2に記載の変倍光学系では、軸上色収差ならびに倍率色収差の補正が充分ではなく、近年の撮像装置の高画素化に対応することが難しい。また、特許文献3に記載の変倍光学系では、広角過ぎるため、標準的な撮影に向いておらず特殊用途となってしまう。また、歪曲収差が広角端で−40%と大き過ぎ、変倍比が小さく、そして、テレセントリック性も悪い。また、特許文献4に記載の変倍光学系では、変倍比が小さく、そして、テレセントリック性が悪い。また、特許文献5に記載の変倍光学系では、その有効径および全長共に小型化が充分ではない。また、特許文献6に記載の変倍光学系では、比較的、全長が大きく、小型化も充分ではない。また、特許文献7に記載の変倍光学系では、第2および第3の各群を各1枚で構成しているため、球面収差および非点収差の補正が充分ではない。
このように特許文献1から特許文献7に提案されている変倍光学系では、コンパクト化を追求したことから、テレセントリック性が悪くなっていたり、広角化し過ぎて用途が限定されてしまったり、変倍比が小さかったりする。また、変倍の際に光線入射角の格差が大きくなり過ぎたりしているため、カラーシェーディングが生じたり、周辺光量が落ちたりしてしまう。また、広角化を達成しようすると、変倍群の多さや変倍移動量の大きさから、変倍光学系のユニット体積として、コンパクト化が充分ではない。また、テレセントリック性を高めていても、収差補正が充分ではなく、高画素の撮像素子に対応することが難しい。
本発明は、上述の事情に鑑みて為された発明であり、その目的は、比較的高い変倍比とコンパクト化とを達成しつつ、広角端で撮影用途に適した画角を確保しながら、テレセントリック性、撮像素子への入射角の格差、ならびに、球面収差、色収差、非点収差および歪曲収差等の諸収差を背景技術に較べてより補正することができる変倍光学系、これを備えた撮像装置およびデジタル機器を提供することである。
本発明は、上記技術的課題を解決するために、以下のような構成を有する変倍光学系、撮像装置およびデジタル機器を提供するものである。なお、以下の説明において使用されている用語は、本明細書においては、次の通り定義されているものとする。
(a)屈折率は、d線の波長(587.56nm)に対する屈折率である。
(b)アッベ数は、d線、F線(486.13nm)、C線(656.28nm)に対する屈折率を各々nd、nF、nC、アッベ数をνdとした場合に、
νd=(nd−1)/(nF−nC)
の定義式で求められるアッベ数νdをいうものとする。
(c)面形状に関する表記は、近軸曲率に基づいた表記である。
(d)レンズについて、「凹」、「凸」または「メニスカス」という表記を用いた場合、これらは光軸近傍(レンズの中心付近)でのレンズ形状を表しているもの(近軸曲率に基づいた表記)とする。
(e)接合レンズを構成している各単レンズにおける光学的パワーの表記は、単レンズのレンズ面の両側が空気である場合におけるパワーである。
(f)非球面サグ量とは、レンズの面頂点と最大有効半径に対する非球面曲線上の点との間の光軸方向の距離と、近軸曲率に基づく球面サグ量との差分を表す。
(g)複合型非球面レンズに用いる樹脂材料は、基板ガラス材料の付加的機能しかないため、単独の光学部材として扱わず、基板ガラス材料が非球面を有する場合と同等の扱いとし、レンズ枚数も1枚として取り扱うものとする。そして、レンズ屈折率も基板となっているガラス材料の屈折率とする。複合型非球面レンズは、基板となるガラス材料の上に薄い樹脂材料を塗布して非球面形状としたレンズである。
1.物体側より像側へ順に、負の光学的パワーを有する第1レンズ群と、正の光学的パワーを有する第2レンズ群と、第3レンズ群との3個の群のみから構成され、前記第1レンズ群は、1枚の負レンズから構成されて成ると共に、変倍において固定であり、前記第2および第3レンズ群は、前記変倍の際に移動し、前記第3レンズ群は、少なくとも1面の非球面を含むと共に、当該群内において最も大きい空気間隔で当該群を前群と後群とに分けた場合に、前記前群が負の光学的パワーを有し、前記後群が正の光学的パワーを有することを特徴とする変倍光学系。
2.前記第3レンズ群は、下記(1)の条件式を満足することを特徴とする前記1に記載の変倍光学系。
0.3<Da/D3<0.8 ・・・(1)
ただし、Daは、前記第3レンズ群内において最も大きいレンズ間隔であり、D3は、前記第3レンズ群において、最も物体側の面から像側の面までの距離である。
3.前記第3レンズ群は、全体として負の光学的パワーを有し、下記(2)の条件式を満足することを特徴とする前記1または2に記載の変倍光学系。
1<|f3|/fw<3 ・・・(2)
ただし、f3は、前記第3レンズ群の合成焦点距離であり、fwは、広角端における全系の合成焦点距離である。
4.前記第1レンズ群は、下記(3)の条件式を満足することを特徴とする前記1から3のいずれか1項に記載の変倍光学系。
1<|f1|/fw<1.5 ・・・(3)
ただし、f1は、前記第1レンズ群の合成焦点距離であり、fwは、広角端における全系の合成焦点距離である。
5.前記第1レンズ群の前記負レンズは、下記(4)の条件式を満足することを特徴とする前記1から4のいずれか1項に記載の変倍光学系。
40<ν1 ・・・(4)
ただし、ν1は、前記第1レンズ群の前記負レンズのアッベ数である。
6.前記第1レンズ群の前記負レンズは、物体側に凸面を向けた負のメニスカスレンズであることを特徴とする前記1から5のいずれか1項に記載の変倍光学系。
7.前記第1レンズ群における前記負レンズの像側の面は、下記(5)の条件式を満足することを特徴とする前記1から6のいずれか1項に記載の変倍光学系。
0.6<r12/fw<0.8 ・・・(5)
ただし、r12は、前記第1レンズ群の前記負レンズにおける像側の面の曲率半径であり、fwは、広角端における全系の合成焦点距離である。
8.前記第1および第3レンズ群は、下記(6)の条件式を満足することを特徴とする前記1から7のいずれか1項に記載の変倍光学系。
0.5<|f1/f3|<1 ・・・(6)
ただし、f1は、前記第1レンズ群の合成焦点距離であり、f3は、前記第3レンズ群の合成焦点距離である。
9.前記第3レンズ群は、1枚の負レンズと1枚の正レンズとから構成されることを特徴とする前記1から8のいずれか1項に記載の変倍光学系。
10.前記第2レンズ群は、その群内に開口絞りを有し、該開口絞りは、前記変倍の際に前記第2レンズ群と一体で移動することを特徴とする前記1から9のいずれか1項に記載の変倍光学系。
11.前記第1および第2レンズ群は、下記(7)の条件式を満足することを特徴とする前記1から10のいずれか1項に記載の変倍光学系。
1.2<|f1|/f2<3.2 ・・・(7)
ただし、f1は、前記第1レンズ群の合成焦点距離であり、f2は、前記第2レンズ群の合成焦点距離である。
12.前記第2レンズ群は、下記(8)の条件式を満足することを特徴とする前記1から11のいずれか1項に記載の変倍光学系。
0.7<f2/fw<1 ・・・(8)
ただし、f2は、前記第2レンズ群の合成焦点距離であり、fwは、広角端における全系の合成焦点距離である。
13.前記第2レンズ群は、少なくとも2枚の正レンズを含むことを特徴とする前記1から12のいずれか1項に記載の変倍光学系。
14.前記第2レンズ群または第3レンズ群でフォーカシングを行うことを特徴とする前記1から13のいずれか1項に記載の変倍光学系。
15.また、これら上述の変倍光学系において、好ましくは、前記第3レンズ群は、全体として負の光学的パワーを有し、前記第1から第3レンズ群の3個の群のみから構成されることを特徴とする前記1から14のいずれか1項に記載の変倍光学系。
17.前記1から16のいずれか1項に記載の変倍光学系と、光学像を電気的な信号に変換する撮像素子とを備え、前記変倍光学系が前記撮像素子の受光面上に物体の光学像を形成可能とされていることを特徴とする撮像装置。
18.前記17に記載の撮像装置と、前記撮像装置に被写体の静止画撮影および動画撮影の少なくとも一方の撮影を行わせる制御部とを備え、前記撮像装置の変倍光学系が、前記撮像素子の受光面上に前記被写体の光学像を形成可能に組み付けられていることを特徴とするデジタル機器。
本発明によれば、負の光学的パワーを有する第1レンズ群と、正の光学的パワーを有する第2レンズ群と、第3レンズ群とを含む変倍光学系において、第1レンズ群は、1枚の負レンズから構成され、変倍において固定であり、第3レンズ群は、少なくとも1面の非球面を含むと共に、負の光学的パワーを有する前群と正の光学的パワーを有する後群とで構成される。これによってコンパクト化を達成しつつ、テレセントリック性、撮像素子への入射角の格差、ならびに、球面収差、色収差、非点収差および歪曲収差等の諸収差を背景技術に較べてより補正することができる変倍光学系、撮像装置およびデジタル機器を提供することができる。
実施形態における変倍光学系の説明のための、その構成を模式的に示したレンズ断面図である。 実施形態におけるデジタル機器の構成を示すブロック図である。 デジタル機器の一実施形態を示すカメラ付携帯電話機の外観構成図である。 実施例1における変倍光学系におけるレンズ群の配列を示す断面図である。 実施例1の変倍光学系の変倍における各レンズ群の移動の様子を示す図である。 実施例2における変倍光学系におけるレンズ群の配列を示す断面図である。 実施例2の変倍光学系の変倍における各レンズ群の移動の様子を示す図である。 実施例3における変倍光学系におけるレンズ群の配列を示す断面図である。 実施例3の変倍光学系の変倍における各レンズ群の移動の様子を示す図である。 実施例4における変倍光学系におけるレンズ群の配列を示す断面図である。 実施例4の変倍光学系の変倍における各レンズ群の移動の様子を示す図である。 実施例5における変倍光学系におけるレンズ群の配列を示す断面図である。 実施例5の変倍光学系の変倍における各レンズ群の移動の様子を示す図である。 実施例6における変倍光学系におけるレンズ群の配列を示す断面図である。 実施例6の変倍光学系の変倍における各レンズ群の移動の様子を示す図である。 実施例7における変倍光学系におけるレンズ群の配列を示す断面図である。 実施例7の変倍光学系の変倍における各レンズ群の移動の様子を示す図である。 実施例8における変倍光学系におけるレンズ群の配列を示す断面図である。 実施例8の変倍光学系の変倍における各レンズ群の移動の様子を示す図である。 実施例9における変倍光学系におけるレンズ群の配列を示す断面図である。 実施例9の変倍光学系の変倍における各レンズ群の移動の様子を示す図である。 実施例10における変倍光学系におけるレンズ群の配列を示す断面図である。 実施例10の変倍光学系の変倍における各レンズ群の移動の様子を示す図である。 実施例11における変倍光学系におけるレンズ群の配列を示す断面図である。 実施例11の変倍光学系の変倍における各レンズ群の移動の様子を示す図である。 実施例1における変倍光学系の収差図である。 実施例2における変倍光学系の収差図である。 実施例3における変倍光学系の収差図である。 実施例4における変倍光学系の収差図である。 実施例5における変倍光学系の収差図である。 実施例6における変倍光学系の収差図である。 実施例7における変倍光学系の収差図である。 実施例8における変倍光学系の収差図である。 実施例9における変倍光学系の収差図である。 実施例10における変倍光学系の収差図である。 実施例11における変倍光学系の収差図である。
符号の説明
AX 光軸
1、1A〜1K 変倍光学系
3 デジタル機器
5 携帯電話機
11、Gr1 第1レンズ群
12、Gr2 第2レンズ群
13、Gr3 第3レンズ群
Gr3f 前群
Gr3b 後群
16、SR 撮像素子
21 撮像装置
以下、本発明に係る実施の一形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、その説明を省略する。
図1は、実施形態における変倍光学系の説明のための、その構成を模式的に示したレンズ断面図である。
図1において、この変倍光学系1は、光学像を電気的な信号に変換する撮像素子16の受光面(像面)上に、物体(被写体)の光学像を形成するものであって、物体側(図の左側)より像側(図の右側)へ順に、負の光学的パワーを有する第1レンズ群11と、正の光学的パワーを有する第2レンズ群12と、第3レンズ群13とを含み、変倍の際に、第1レンズ群11が固定してなる変倍光学系である。なお、図1で例示した変倍光学系1は、後述する実施例1の変倍光学系1A(図4)と同じ構成である。
図1では、第1レンズ群11は、物体側に凸の負メニスカスレンズ111から構成されて成り、第2レンズ群12は、変倍において移動し、物体側より像側へ順に、両凸の正レンズ121と、変倍においてこの第2レンズ群12と共に可動する開口絞り14と、両凸の正レンズ122とから構成されて成り、第3レンズ群13は、変倍において移動し、物体側より像側へ順に、両凹の負レンズ131と、物体側に凸の正メニスカスレンズ132とから構成される例を示している。そして、第3レンズ群13内において最も大きい空気間隔で第3レンズ群13を前群(Gr3f)と後群(Gr3b)とに分けた場合に、前群(Gr3f)が負の光学的パワーを有し、後群(Gr3b)が正の光学的パワーを有するものとなっている。第2レンズ群12における正レンズ121および正レンズ122ならびに第3レンズ群13の負レンズ131および正メニスカスレンズ132は、それぞれ、両面が非球面であり、そして、例えばプラスチックなどの樹脂材料製レンズである。
このような変倍光学系1では、第1レンズ群11は、1枚の負レンズから構成されて成っている。図1に示す例では、第1レンズ群11は、負メニスカスレンズ111から構成されて成っている。そして、この変倍光学系1では、第3レンズ群13は、少なくとも1面の非球面を含むと共に、少なくとも1枚の負の光学的パワーを有するレンズと、少なくとも1枚の正の光学的パワーを有するレンズとを有するものとなっている。そして、当該第3レンズ群13内において最も大きい空気間隔で当該第3レンズ群13を前群(Gr3f)と後群(Gr3b)とに分けた場合に、この前群(Gr3f)が負の光学的パワーを有し、そして、後群(Gr3b)が正の光学的パワーを有するものとなっている。図1に示す例では、第3レンズ群13の負レンズ131が前群(Gr3f)であり、第3レンズ群13の正メニスカスレンズ132が後群(Gr3b)であり、これら負レンズ131および正メニスカスレンズ132の両面が非球面となっている。
この本実施形態にかかる変倍光学系1は、物体側から順に「負・正・負」の3成分を有する、いわゆる負リードの光学系であり、物体側より像側へ順に負正といういわゆるレトロフォーカスの配置となっている。このため、光学全長および前玉径のサイズの小型化に有利な配置である。
さらに、この変倍光学系1は、第2レンズ群の合成焦点距離をf2とし、第3レンズ群の合成焦点距離をf3とする場合に、第2および第3レンズ群12、13は、下記(1)の条件式を満足するものとされる。
0.3<f2/|f3|<0.8 ・・・(1)
仮に、レトロフォーカスの配置のままで全長を短縮しようとすると、第2レンズ群12の移動量が制限され、高い変倍比を確保するために第2レンズ群12に強い光学的パワーが必要となる。このため、第2レンズ群12に強い光学的パワーを採用すると、全長の短縮化と共に広角化が進む傾向にある。この結果、小型化(コンパクト化)を達成しようとすると、広角化が進むために用途が限定されてしまう。しかしながら、この変倍光学系1では、第2レンズ群12の次に(後段に)、負の光学的パワーを有する第3レンズ群13が配置され、条件式(1)の下限を上回ることによって、第2および第3レンズ群12、13における光学的パワーを適切にコントロールすることが可能となる。この結果、小型(コンパクト)でありながら、広画角になり過ぎることがない。一方、条件式(1)の上限を下回ることによって、第2レンズ群12から射出された光線を第3レンズ群13で強く曲げることがなくなるため、第3レンズ群13に微小な偏心が生じた場合でも、この変倍光学系1では、その性能の劣化の少ない光学系を実現することができる。また、第3レンズ群13の光学的パワーが強くなり過ぎることによって生じるテレセントリック性の悪化を防止することが可能となる。
そして、仮に、全長を短縮しようとすると、射出瞳位置が像面に必然的に近づいてしまうため、特にテレセントリック性の悪化が顕著となり、周辺露光落ちやカラーシェーディング(色むら)等が生じてしまう。しかしながら、この変倍光学系1は、第3レンズ群13内に少なくとも1枚の負レンズ(図1に示す例では負レンズ131)だけでなく、少なくとも1枚の正レンズ(図1に示す例では正メニスカスレンズ132)を有し、また、非球面を有するので、軸外光線を収束させ、テレセントリック性を効果的に改善することが可能となる。
また、小型でありながらより適切な画角およびテレセントリック性を確保する観点から、変倍光学系1は、下記条件式(1’)を満たすことがより一層好ましい。
0.5<f2/|f3|<0.7 ・・・(1’)
また、仮に、第1レンズ群11を可動群としてしまうと、この第1レンズ群11の径方向の外側に、第1レンズ群11を駆動するための駆動装置を配置することが必要となる。しかしながら、この変倍光学系1では、第1レンズ群11を変倍の際に固定としているので、第1レンズ群11の外側に駆動装置を配置する必要がなく、外形方向の小型化が可能となる。さらに、第1レンズ群が1枚の負メニスカスレンズ111で構成されているので、レンズを支持するメカ構成をシンプルに構成することができ、外形方向を最小限まで小型化することが可能となる。また、レンズ系全体の中でも有効径の大きくなる傾向のある、第1レンズ群11の構成枚数を減らすことによってコストダウンも可能となる。
また、仮に、第1レンズ群11を固定すると、変倍の際に第1レンズ群11を通る光線の経路が限定されてしまい、収差補正能力が大幅に減少してしまう。特に、広い画角を確保しようとすると、その傾向が顕著となる。しかしながら、この変倍光学系1では、第2レンズ群12の後に(後段に)、負の光学的パワーを有する負レンズ131からなる前群(Gr3f)と、正の光学的パワーを有する正メニスカスレンズ132からなる後群(Gr3b)とから構成されて成る第3レンズ群13が配置されているので、小型化を達成しつつ、諸収差の改善も可能となる。より具体的には、第1レンズ群11が固定された1枚の負レンズで構成されて成る場合、軸外収差を補正することが難しく、特に、像面湾曲収差や歪曲収差を補正することが難しい。しかしながら、この変倍光学系1では、第3レンズ群13内に負の光学的パワーを有する前群(Gr3f)として両凹の負レンズ131が配置されているので、ペッツバール和が低減され、像面湾曲収差の低減が可能となっている。その一方で、このような負の光学的パワーを有する群を配置すると、光線が強く跳ね上げられてしまい、テレセントリック性を悪化させてしまう。しかしながら、この変倍光学系1では、第3レンズ群13内に正の光学的パワーを有する後群(Gr3b)として正メニスカスレンズ132が配置されているので、光線が収束され、テレセントリック性の実現が可能となっている。また、負の光学的パワーを有する前群(Gr3f)と正の光学的パワーを有する後群(Gr3b)との間隔を空けることによって、互いの群の主点間隔を離すことが可能となり、パワーが弱められ、収差バランスを改善することが可能となる。また、撮像面に近く、軸外光線が光軸から離れた位置を通る第3レンズ群13内に少なくとも1面非球面を有することによって、歪曲収差を効果的に補正することが可能となる。
さらに、この変倍光学系1の像側には、フィルタ15や撮像素子16が配置される。フィルタ15は、平行平板状の光学素子であり、各種光学フィルタや、撮像素子のカバーガラス等を模式的に表したものである。使用用途、撮像素子、カメラの構成等に応じて、ローパスフィルタ、赤外線カットフィルタ等の光学フィルタを適宜に配置することが可能である。撮像素子16は、この変倍光学系1によって結像された被写体の光学像における光量に応じてR(赤)、G(緑)、B(青)の各成分の画像信号に光電変換して所定の画像処理回路(不図示)へ出力する素子である。これらによって物体側の被写体光学像が、変倍光学系1によりその光軸AXに沿って適宜な変倍比で撮像素子16の受光面まで導かれ、撮像素子16によって被写体の光学像が撮像される。
また、この変倍光学系1では、第1レンズ群11のレンズ111は、物体側に凸面を向けた負のメニスカスレンズである。したがって、第1レンズ群11における最初のレンズに物体側に凸の負メニスカスレンズを配置することによって、光線の入射角が小さくなり、球面収差を小さくすることが可能となる。
また、この変倍光学系1では、第2レンズ群12は、少なくとも2枚の正レンズ121、122を含んでいる。通常、コンパクト化を追及すると、変倍群の移動量を抑えるために第2レンズ群12内の正レンズの光学的パワーが増加してしまう。この変倍光学系1では、正の光学的パワーを有する第2レンズ群12を少なくとも2枚の正レンズ121、122で構成することによって、各正レンズの正の光学的パワーの負担を低減することができ、諸収差を低減することができる。特に、球面収差およびコマ収差を低減することができる。
また、この変倍光学系1では、第2レンズ群12内の正レンズ121、122が非球面とされている。したがって、コンパクト化に伴う第2レンズ群12の光学的パワー増大によって発生する球面収差とコマ収差を良好に補正することができる。
また、この変倍光学系1では、第2レンズ群12は、その群内に開口絞り14を有し、この開口絞り14は、変倍の際に第2レンズ群12と一体で移動する。したがって、負正負3成分構成のうちの正の光学的パワーを有する第2レンズ群12内に開口絞り14を配置することによって、開口絞り14を中心として略対称に光学的パワーの配置を取ることができる。このため、歪曲収差や倍率色収差を効果的に低減することが可能となる。
また、この変倍光学系1では、第3レンズ群13は、1枚の負レンズ131と1枚の正レンズ132とから構成されている。したがって、可動群である第3レンズ群13を2枚のレンズで構成することによって、レンズ要素が軽量化される結果、第3レンズ群13を駆動するための駆動装置(不図示)にかかる負荷を低減することができる。このため、駆動装置のサイズを小さくすることができる。
また、この変倍光学系1では、第2レンズ群12または第3レンズ群13でフォーカシングが行われる。したがって、第2レンズ群12または第3レンズ群13でフォーカシングすることによって、繰り出しによる光学全長の増加や前玉レンズ径の増大を招くことなく、近距離物体まで鮮明な画像を得ることが可能となる。
また、この変倍光学系1では、変倍の際の可動群は、2個の群のみである。したがって、可動群を、変倍群とズーミングによる像面補正群の2個の群に限定することによって、各レンズ群を駆動するための駆動装置の占有する体積を減少させることができ、その結果、ユニット体積を減少させることができる。ここで、2個の群が、変倍群と像面補正群として完全に機能分離している必要はなく、互いの機能を2個の群で兼ねていてもよい。
また、この変倍光学系1では、2枚以上のレンズが、本実施形態では、4枚のレンズ121、122、131、132が樹脂材料で構成されている。したがって、コストや生産性の観点において、優れている。
また、このような構成の変倍光学系1において、第3レンズ群13は、第3レンズ群13内において最も大きいレンズ間隔をDaとし、第3レンズ群13において、最も物体側の面から像側の面までの距離をD3とする場合に、下記(2)の条件式を満足することが好ましい。
0.3<Da/D3<0.8 ・・・(2)
条件式(2)の上限を下回ることによって、第3レンズ群13の光学全長を小さくすることができ、変倍光学系1全体のサイズを小型化することが可能となる。一方、条件式(2)の下限を上回ることによって、第3レンズ群13内で最も大きいレンズ間隔を挟んだ前後のレンズ群の主点間隔を離すことができ、各レンズ群の光学的パワーを弱めることが可能となる。
そして、変倍光学系1をより小型化する観点から、変倍光学系1は、下記条件式(2’)を満たすことがより一層好ましい。
0.3<Da/D3<0.5 ・・・(2’)
また、このような構成の変倍光学系1において、第3レンズ群13は、全体として負の光学的パワーを有し、第3レンズ群13の合成焦点距離をf3とし、広角端における全系の合成焦点距離をfwとする場合に、下記(3)の条件式を満足することが好ましい。
1<|f3|/fw<3 ・・・(3)
条件式(3)の上限を下回ることによって、第1および第2レンズ群11、12の合成焦点距離を伸ばすことが可能となり、広角になり過ぎることを防ぐことが可能となる。一方、条件式(3)の下限を上回ることによって、第3レンズ群13の光学的パワーが強くなり過ぎずに、第3レンズ群13内における正レンズおよび負レンズで極端な光学的パワー比を採用する必要がなく、微小なレンズの偏心による性能の劣化を防ぐことが可能となる。このため、製造の際における組み付けが容易となる。
そして、より適切な画角および組み付け性を得るべく、変倍光学系1は、下記条件式(3’)を満たすことがより好ましく、下記条件式(3”)を満たすことがより一層好ましい。
1<|f3|/fw<2 ・・・(3’)
1<|f3|/fw<1.5 ・・・(3”)
また、このような構成の変倍光学系1において、第1レンズ群11は、第1レンズ群11の合成焦点距離をf1とし、広角端における全系の合成焦点距離をfwとする場合に、下記(4)の条件式を満足することが好ましい。
1<|f1|/fw<1.5 ・・・(4)
条件式(4)の上限を下回ることによって、第1レンズ群11の光学的パワーが弱くなり過ぎずに、前玉径を小さくすることができる。一方、条件式(4)の下限を上回ることによって、第1レンズ群11を構成するレンズの曲率半径が小さくなり過ぎたり、各レンズの光学的パワーを弱めるためにレンズ枚数を増やしたりすることなく、製造難易度やコストを下げることが可能となる。
そして、一層、第1レンズ群11の光学的パワーが弱くなり過ぎずに前玉径を小さくする観点から、変倍光学系1は、下記条件式(4’)を満たすことがより一層好ましい。
1<|f1|/fw<1.3 ・・・(4’)
また、このような構成の変倍光学系1において、第1レンズ群11の負レンズ、この図1に示す例ではメニスカスレンズ111は、そのアッベ数をν1とする場合に、下記(5)の条件式を満足することが好ましい。
40<ν1 ・・・(5)
このように条件式(5)の下限を上回ることによって、軸上色収差や倍率色収差の低減が可能となる。
そして、軸上色収差や倍率色収差をより低減する観点から、変倍光学系1は、下記条件式(5’)を満たすことがより一層好ましい。
50<ν1 ・・・(5’)
また、このような構成の変倍光学系1において、第1レンズ群11の負レンズ、この図1に示す例では負メニスカスレンズ111は、その像側の面の曲率半径をr12とし、広角端における全系の合成焦点距離をfwとする場合に、負メニスカスレンズ111の像側の面は、下記(6)の条件式を満足することが好ましい。
0.6<r12/fw<0.8 ・・・(6)
条件式(6)の上限を下回ることによって、ペッツバール和を低減することができ、像面湾曲を小さくすることができる。一方、条件式(6)の下限を上回ることによって、面の曲率半径が小さくなり過ぎることによる製造難度の上昇を防ぐことができる。
また、このような構成の変倍光学系1において、第1および第3レンズ群11、13は、第1レンズ群11の合成焦点距離をf1とし、第3レンズ群13の合成焦点距離をf3とする場合に、以下(7)の条件式を満足することが好ましい。
0.5<|f1/f3|<1 ・・・(7)
条件式(7)の上限を下回ることによって、ペッツバール和を小さく抑えることができ、像面湾曲を小さくすることができる。一方、条件式(7)の下限を上回ることによって、広角になり過ぎずに、全長の短縮化が可能となる。
そして、像面湾曲をより小さくする観点から、変倍光学系1は、下記条件式(7’)を満たすことがより一層好ましい。
0.5<|f1/f3|<0.9 ・・・(7’)
また、このような構成の変倍光学系1において、第1および第2レンズ群11、12は、第1レンズ群11の合成焦点距離をf1とし、第2レンズ群12の合成焦点距離をf2とする場合に、下記(8)の条件式を満足することが好ましい。
1.2<|f1|/f2<3.2 ・・・(8)
条件式(8)の上限を下回ることによって、第1レンズ群11の有効径を小さくしつつ、高い変倍比を実現することができる。一方、条件式(8)の下限を上回ることによって、いわゆるペッツバール和が大きくなり過ぎずに、像面湾曲を小さくすることができる。また、特に、望遠側において、第1レンズ群11で発生した球面収差を、第2レンズ群12で打ち消すことができ、画面全体にわたって良好な性能を確保することができる。
そして、一層、第1レンズ群11の有効径を小さくしつつ高い変倍比を実現する観点から、変倍光学系1は、下記条件式(8’)を満たすことがより一層好ましく、下記条件式(8”)を満たすことがさらにより一層好ましい。
1.2<|f1|/f2<2.1 ・・・(8’)
1.2<|f1|/f2<1.5 ・・・(8”)
また、このような構成の変倍光学系1において、第2レンズ群12は、第2レンズ群12の合成焦点距離をf2とし、広角端における全系の合成焦点距離をfwとする場合に、下記(9)の条件式を満足することが好ましい。
0.7<f2/fw<1 ・・・(9)
条件式(9)の上限を下回ることによって、第2レンズ群12の光学的パワーが弱くなり過ぎずに、高い変倍比を有していても、第2レンズ群12の可動距離を低減することができ、全長のコンパクト化を実現することができる。一方、条件式(9)の下限を上回ることによって、第2レンズ群12の光学的パワーが強くなり過ぎずに、第2レンズ群12を構成するレンズの曲率半径が小さくなり過ぎたり、各レンズの光学的パワーを弱めるためにレンズ枚数を増やしたりすることなく、製造難易度やコストを下げることが可能となる。
そして、よりコンパクト化する観点から、変倍光学系1は、下記条件式(9’)を満たすことがより一層好ましい。
0.7<f2/fw<0.9 ・・・(9’)
また、このような構成の変倍光学系1において、第3レンズ群13は、全体として負の光学的パワーを有し、変倍光学系1は、第1から第3レンズ群の3個の群のみから構成されることが好ましい。
通常、小型化を図った場合に、レンズは、製造限界の都合上、一定のスペースを必ず占有するため、レンズユニットの全空間に対するレンズの空間占有比率が相対的に高くなる。このため、レンズ単品の精度を向上させてでも、群数やレンズ枚数を極力減らす必要がある。このような構成の変倍光学系1では、負正負3成分とすることによって、他のズームタイプよりも、コンパクト化と高性能化、フォーカス性能、製造誤差感度および像面入射角のテレセントリック性のバランスを最適化することが可能となる。
また、このような構成の変倍光学系1において、風景や人物撮影等を目的としたカメラに使用する観点から、変倍光学系1は、広角端の全画角を2ωwとする場合に、以下(10)の条件式を満足することが好ましい。
40<2ωw≦94 ・・・(10)
一方、このような構成の変倍光学系1において、例えば監視カメラ等の広画角が必要とされるカメラに使用する観点から、変倍光学系1は、広角端の全画角を2ωwとする場合に、下記条件式(10’)を満足することが好ましい。
94<2ωw ・・・(10’)
また、このような構成の変倍光学系1において、第1レンズ群11は、少なくとも1面の非球面を含むことが好ましい。このように構成することによって、負レンズで発生する負の歪曲収差を効果的に低減させることができ、また非点収差を低減させることが可能となる。
また、このような構成の変倍光学系1において、第1レンズ群11における最も物体側の面から最も像面側の面までの光軸上での厚みT1は、広角端の全系の合成焦点距離をfwとし、望遠端の全系の合成焦点距離をftとする場合に、以下(11)の条件式を満足することが好ましい。
0.5<T1/(fw×ft)0.5<1 ・・・(11)
条件式(11)の下限を下回ると、レンズ外径の大きい第1レンズ群11内の各レンズ芯厚が薄くなるため、レンズの製造難易度が高くなってしまう。一方、条件式(11)の上限を上回ると、第1レンズ群の厚みが厚くなり過ぎて、全長が大きくなり過ぎてしてしまう。
また、このような構成の変倍光学系1において、第2および第3レンズ群12、13や光学絞り14やシャッター(不図示)等の駆動には、カムやステッピングモータ等が用いられても良いし、あるいは、圧電アクチュエータが用いられても良い。圧電アクチュエータを用いる場合では、駆動装置の体積および消費電力の増加を抑制しつつ、各群を独立に駆動させることも可能で、撮像装置の更なるコンパクト化を図ることができる。
また、このような構成の変倍光学系1において、空気と面している全てのレンズ面が非球面であることが好ましい。この構成によってコンパクト化と高画質化との両立が可能となる。
また、このような構成の変倍光学系1において、当該変倍光学系1は、6枚以下のレンズ枚数で構成されることが好ましい。このように構成することによって、全長の短縮化とコストダウンとを両立することが可能となる。
ここで、本発明で言う小型化(コンパクト化)とは、変倍光学系1の全系において最も物体側のレンズ面から像側焦点までの光軸上の距離、即ちレンズ全長をTLとし、撮像素子の撮像面対角線長(撮像素子の矩形実効画素領域の対角線長)、即ち撮像面での像高の2倍を2Y’とする場合に、下記(12)の条件式を満足するレベルを言う。
TL/2Y’<4 ・・・(12)
これによって変倍光学系全体の小型化が可能となり、この結果、撮像装置全体の小型軽量化も可能となる。
また、変倍光学系および撮像装置全体のより一層の小型軽量化の観点から、変倍光学系1は、下記条件式(12’)を満たすことがより好ましく、下記条件式(12’)を満たすことがより一層好ましい。
TL/2Y’<3 ・・・(12’)
TL/2Y’<2.5 ・・・(12”)
条件式(12’)の上限を下回ることによって、可動群の移動量もそれに伴い小さくなり、可動群を動かすアクチュエータの負荷を低減させることができる。これにより、省電力化が図れるとともに、使用できるアクチュエータの選択の範囲が広がる。例えば、ステッピングモータ、ボイスコイルモータ、圧電アクチュエータ等がある。さらに、条件式(12”)の上限を下回ることによって、可動群の移動量もそれに伴いより一層小さくなり、可動群を動かすアクチュエータの負荷をより一層低減させることができる。
また、このような構成の変倍光学系1において、非球面を有するガラスレンズは、ガラスモールド非球面レンズや、研削非球面ガラスレンズや、複合型非球面レンズ(球面ガラスレンズ上に非球面形状の樹脂を形成したもの)であってもよい。ガラスモールド非球面レンズは、大量生産に向き好ましく、複合型非球面レンズは、基板となり得るガラス材料の種類が多いため、設計の自由度が高くなる。特に、高屈折率材料を用いた非球面レンズでは、モールド形成が容易ではないため、複合型非球面レンズが好ましい。また、片面非球面の場合には、複合型非球面レンズの利点を最大限に活用することが可能となる。
また、このような構成の変倍光学系1において、光学絞り14は、撮像素子16に対して遮光する機能を備えたメカニカルシャッタでもよい。このようなメカニカルシャッタは、例えば、撮像素子16にCCD方式の素子を用いた場合にスミアの防止に効果的である。
また、このような構成の変倍光学系1において、プラスチックレンズとガラスレンズとが共用されてもよい。一般に、プラスチック材料は、温度変化に対する屈折率変化が大きいため、後述の実施例1のように、多数のレンズがプラスチックレンズで構成されると、周囲温度が変化した場合に、変倍光学系1全系の像点位置が変動してしまうことがあり得る。変倍光学系1に要求される仕様によって像点位置の変動が無視できない場合では、例えば、後述の実施例6のように、第1から第4レンズL1〜L4をガラス材料で形成されるレンズ(ガラスモールドレンズを含む)とし、第5および第6レンズをプラスチックレンズとし、かつ第5レンズL5を温度変化の際に像点位置の変動を相殺するような屈折力配分とすることによって、周囲温度が変化した場合における像点位置の変動を軽減することが可能となる。なお、ガラスモールドレンズを用いる場合は、成形金型の消耗を軽減するために、ガラス転移点(Tg)が400℃以下のガラス材料を使用することが好ましい。
また、このような構成の変倍光学系1において、プラスチックレンズを用いる場合では、プラスチック(樹脂材料)中に最大長が30ナノメートル以下の粒子を分散させた素材を用いて成形したレンズであることが好ましい。
一般に透明な樹脂材料に微粒子を混合させると、光が散乱し透過率が低下するので、光学材料として使用することが困難であったが、微粒子の大きさを透過光束の波長よりも小さくすることによって、光は、実質的に散乱しない。そして、樹脂材料は、温度上昇に伴って屈折率が低下してしまうが、無機粒子は、逆に、温度上昇に伴って屈折率が上昇する。このため、このような温度依存性を利用して互いに打ち消し合うように作用させることで、温度変化に対して屈折率変化がほとんど生じないようにすることができる。より具体的には、母材となる樹脂材料に最大長で30ナノメートル以下の無機微粒子を分散させることによって、屈折率の温度依存性を低減した樹脂材料となる。例えば、PMMA樹脂に酸化ニオブ(Nb)の微粒子を分散させる。このような構成の変倍光学系1において、少なくとも1枚のレンズに、このような無機微粒子を分散させたプラスチック材料製レンズを用いることによって、変倍光学系1の環境温度変化に伴うバックフォーカスのずれを小さく抑えることが可能となる。
このような無機微粒子を分散させたプラスチック材料製レンズは、以下のように成形されることが好ましい。
屈折率の温度変化について説明すると、屈折率の温度変化n(T)は、ローレンツ・ローレンツの式に基づいて、屈折率nを温度Tで微分することによって式(13)で表される。n(T)=((n+2)×(n−1))/6n×(−3α+(1/[R])×(∂[R]/∂T)) ・・・(13)
ただし、αは、線膨張係数であり、[R]は、分子屈折である。
樹脂材料の場合では、一般に、屈折率の温度依存性に対する寄与は、式(13)中の第1項に較べて第2項が小さく、ほぼ無視することができる。例えば、PMMA樹脂の場合では、線膨張係数αは、7×10−5であって、式(13)に代入すると、n(T)=−12×10−5(/℃)となり、実測値と略一致する。
具体的には、従来は、−12×10−5[/℃]程度であった屈折率の温度変化n(T)を、絶対値で8×10−5[/℃]未満に抑えることが好ましい。さらに好ましくは、絶対値で6×10−5[/℃]未満にすることである。
よって、このような樹脂材料としては、ポリオレフィン系の樹脂材料やポリカーボネイト系の樹脂材料やポリエステル系の樹脂材料が好ましい。ポリオレフィン系の樹脂材料では、屈折率の温度変化n(T)は、約−11×10−5(/℃)となり、ポリカーボネイト系の樹脂材料では、屈折率の温度変化n(T)は、約−14×10−5(/℃)となり、そして、ポリエステル系の樹脂材料では、屈折率の温度変化n(T)は、約−13×10−5(/℃)となる。
一例として、後述の実施例1の変倍光学系1Aの場合において、微粒子を分散させたプラスチック材料製レンズの使用の有無に応じた温度変化の際のバックフォーカス変化量の相違を以下に示す。
まず、実施例1の変倍光学系1Aに微粒子を分散させたプラスチック材料製レンズを全く使用しない場合において、常温(20℃)に対し+30℃だけ上昇した場合におけるバックフォーカス変化量(Δfb)は、広角端で+0.118mmであり、望遠端で+0.376mmであり、常温(20℃)に対し−30℃だけ下降した場合におけるバックフォーカス変化量(Δfb)は、広角端で−0.115mmであり、望遠端で−0.353mmである。
一方、第2および第3レンズL2、L3(図4参照)に微粒子を分散させたプラスチック材料製レンズを使用すると共に第4および第5レンズL4、L5(図4参照)には微粒子を含まないプラスチック材料製レンズを使用する場合において、第1レンズL1の屈折率は、屈折率の温度変化n(T)=5×10−6(/℃)の場合、常温(20℃)では1.7725であり、常温に対し+30℃だけ上昇した場合では1.7727であり、そして、常温(20℃)に対し−30℃だけ下降した場合では1.7724である。第2および第3レンズL2、L3の屈折率は、屈折率の温度変化n(T)=−8×10−5(/℃)の場合、常温(20℃)では1.5305であり、常温に対し+30℃だけ上昇した場合では1.5281であり、そして、常温(20℃)に対し−30℃だけ下降した場合では1.5329である。一方、第2および第3レンズL2、L3の屈折率は、屈折率の温度変化n(T)=−6×10−5(/℃)の場合、常温(20℃)では1.5305であり、常温に対し+30℃だけ上昇した場合では1.5287であり、そして、常温(20℃)に対し−30℃だけ下降した場合では1.5323である。第4ンズL4の屈折率は、屈折率の温度変化n(T)=−13×10−5(/℃)の場合、常温(20℃)では1.6322であり、常温に対し+30℃だけ上昇した場合では1.6283であり、そして、常温(20℃)に対し−30℃だけ下降した場合では1.6361である。第5レンズL5の屈折率は、屈折率の温度変化n(T)=−14×10−5(/℃)の場合、常温(20℃)では1.5834であり、常温に対し+30℃だけ上昇した場合では1.5792であり、そして、常温(20℃)に対し−30℃だけ下降した場合では1.5876である。
したがって、常温(20℃)に対し+30℃だけ上昇した場合のバックフォーカス変化量(ΔfB)は、第2レンズL2と第3レンズL3が屈折率の温度変化n(T)=−8×10−5(/℃)の場合、広角端で+0.071mmであり、望遠端で+0.241mmであり、また、第2レンズL2と第3レンズL3が屈折率の温度変化n(T)=−6×10−5(/℃)の場合、広角端で+0.040mmであり、望遠端で+0.152mmであり、一方、常温(20℃)に対し−30℃だけ降下した場合のバックフォーカス変化量(ΔfB)は、第2レンズL2と第3レンズL3が屈折率の温度変化n(T)=−8×10−5(/℃)の場合、広角端で−0.069mmであり、望遠端で−0.230mmであり、また、第2レンズL2と第3レンズL3が屈折率の温度変化n(T)=−6×10−5(/℃)の場合、広角端で−0.039mmであり、望遠端で−0.146mmである。
よって、微粒子を全く含まない場合と比較し、第2レンズL2と第3レンズL3に微粒子を分散させたプラスチック材料を使用し、n(T)=−6×10−5(/℃)の場合は、温度変化時のバックフォーカス変化量(ΔfB)が小さく抑えられていることが理解される。
また、第2レンズL2と第3レンズL3のそれぞれに異なった屈折率の温度変化n(T)の値を持つ微粒子を分散させたプラスチック材料製レンズが使用されてもよく、この場合には、温度変化の際における像点位置変動の各レンズの寄与の大きさを考慮して適切な屈折率の温度変化n(T)の値を選択することによって、温度変化の際における像点位置変動が撮像レンズ1全体で全く生じないようにすることも可能となる。
<変倍光学系を組み込んだデジタル機器の説明>
次に、上述の変倍光学系1が組み込まれたデジタル機器について説明する。
図2は、実施形態におけるデジタル機器の構成を示すブロック図である。デジタル機器3は、撮像機能のために、撮像部30、画像生成部31、画像データバッファ32、画像処理部33、駆動部34、制御部35、記憶部36およびI/F部37を備えて構成される。デジタル機器3としては、例えば、デジタルスチルカメラ、ビデオカメラ、監視カメラ(モニタカメラ)、携帯電話機や携帯情報端末(PDA)等の携帯端末、パーソナルコンピュータおよびモバイルコンピュータを挙げることができ、これらの周辺機器(例えば、マウス、スキャナおよびプリンタなど)を含んでよい。
撮像部30は、撮像装置21と撮像素子16とを備えて構成される。撮像装置21は、図1に示したような変倍光学系1と、光軸方向にレンズを駆動し変倍およびフォーカシングを行うための図略のレンズ駆動装置等とを備えて構成される。被写体からの光線は、変倍光学系1によって撮像素子16の受光面上に結像され、被写体の光学像となる。
撮像素子16は、上述したように、変倍光学系1により結像された被写体の光学像をR,G,Bの色成分の電気信号(画像信号)に変換し、R,G,B各色の画像信号として画像生成部31に出力する。撮像素子16は、制御部35によって静止画あるいは動画のいずれか一方の撮像、または、撮像素子16における各画素の出力信号の読出し(水平同期、垂直同期、転送)などの撮像動作が制御される。
画像生成部31は、撮像素子16からのアナログ出力信号に対し、増幅処理、デジタル変換処理などを行うと共に、画像全体に対して適正な黒レベルの決定、γ補正、ホワイトバランス調整(WB調整)、輪郭補正および色ムラ補正などの周知の画像処理を行って、画像信号から各画素の画像データを生成する。画像生成部31で生成された画像データは、画像データバッファ32に出力される。
画像データバッファ32は、画像データを一時的に記憶するとともに、この画像データに対し画像処理部33によって後述の処理を行うための作業領域として用いられるメモリであり、例えば、揮発性の記憶素子であるRAM(Random Access Memory)などで構成される。
画像処理部33は、画像データバッファ32の画像データに対し、解像度変換などの画像処理を行う回路である。また、必要に応じて画像処理部33に、変倍光学系1では補正しきれなかった収差を補正させるように構成することも可能である。
駆動部34は、制御部35から出力される制御信号に基づいて図略のレンズ駆動装置を動作させることによって、所望の変倍およびフォーカシングを行わせるように変倍光学系1における1または複数のレンズ群を駆動する。
制御部35は、例えばマイクロプロセッサおよびその周辺回路などを備えて構成され、撮像部30、画像生成部31、画像データバッファ32、画像処理部33、駆動部34、記憶部36およびI/F部37の各部の動作をその機能に従って制御する。すなわち、この制御部35によって、撮像装置21は、被写体の静止画撮影および動画撮影の少なくとも一方の撮影を実行するよう制御される。
記憶部36は、被写体の静止画撮影または動画撮影によって生成された画像データを記憶する記憶回路であり、例えば、不揮発性の記憶素子であるROM(Read Only Memory)や、書き換え可能な不揮発性の記憶素子であるEEPROM(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory)や、RAMなどを備えて構成される。つまり、記憶部36は、静止画用および動画用のメモリとしての機能を有する。
I/F部37は、外部機器と画像データを送受信するインターフェースであり、例えば、USBやIEEE1394などの規格に準拠したインターフェースである。
このような構成のデジタル機器3の撮像動作に次について説明する。
静止画を撮影する場合は、制御部35は、撮像装置21に静止画の撮影を行わせるように制御すると共に、駆動部34を介して撮像装置21の図略のレンズ駆動装置を動作させ、フォーカシングを行う。これにより、ピントの合った光学像が撮像素子16の受光面に周期的に繰り返し結像され、R、G、Bの色成分の画像信号に変換された後、画像生成部31に出力される。その画像信号は、画像データバッファ32に一時的に記憶され、画像処理部33により画像処理が行われた後、その画像信号に基づく画像がディスプレイ(不図示)に表示される。そして、撮影者は、ディスプレイを参照することで、主被写体をその画面中の所望の位置に収まるように調整することが可能となる。この状態でいわゆるシャッターボタン(不図示)が押されることによって、静止画用のメモリとしての記憶部36に画像データが格納され、静止画像が得られる。
この場合において、被写体が撮像装置21から離れた位置にある、あるいは近くの被写体を拡大したいためズーム撮影を行う場合には、制御部35は、変倍のためのレンズ駆動を実行し、変倍光学系1に連続的にズーミングを行わせる。これによって、撮影者から離れた被写体であっても拡大率を調節することによって、通常の等倍撮影と同様、主被写体がその画面中の所望の位置に収まるように調整し、拡大された静止画像を得ることができる。
また、動画撮影を行う場合は、制御部35は、撮像装置21に動画の撮影を行わせるように制御する。後は、静止画撮影の場合と同様にして、撮影者は、ディスプレイ(不図示)を参照することで、撮像装置21を通して得た被写体の像が、その画面中の所望の位置に収まるように調整することができる。この場合において、静止画撮影と同様に、被写体像の拡大率を調節することができ、シャッターボタン(不図示)を押すことによって、動画撮影が開始される。この撮影中において被写体の拡大率を随時変えることも可能である。
動画撮影時、制御部35は、撮像装置21に動画の撮影を行わせるように制御すると共に、駆動部34を介して撮像装置21の図略のレンズ駆動装置を動作させ、フォーカシングを行う。これによって、ピントの合った光学像が撮像素子16の受光面に周期的に繰り返し結像され、R、G、Bの色成分の画像信号に変換された後、画像生成部31に出力される。その画像信号は、画像データバッファ32に一時的に記憶され、画像処理部33により画像処理が行われた後、その画像信号に基づく画像がディスプレイ(不図示)に表示される。そして、もう一度シャッターボタン(不図示)を押すことで、動画撮影が終了する。撮影された動画像は、動画用のメモリとしての記憶部36に導かれて格納される。
このような撮像装置21およびデジタル機器3では、コンパクト化を達成しつつ、テレセントリック性、撮像素子への入射角の格差、ならびに、球面収差、色収差、非点収差および歪曲収差等の諸収差を背景技術に較べてより補正することができる変倍光学系1を備えるので、小型化を図りつつ高画素な撮像素子16を採用することができる。特に、変倍光学系1が小型で高画素撮像素子に適用可能であるので、高画素化や高機能化が進む携帯端末に好適である。その一例として、携帯電話機に撮像装置21を搭載した場合について、以下に説明する。
図3は、デジタル機器の一実施形態を示すカメラ付携帯電話機の外観構成図である。図3(A)は、携帯電話機の操作面を示し、図3(B)は、操作面の裏面、つまり背面を示す。
図3において、携帯電話機5には、上部にアンテナ51が備えられ、その操作面には、図3(A)に示すように、長方形のディスプレイ52、画像撮影モードの起動および静止画撮影と動画撮影との切り替えを行う画像撮影ボタン53、変倍(ズーミング)を制御する変倍ボタン54、シャッタボタン55およびダイヤルボタン56が備えられている。
そして、この携帯電話機5には、携帯電話網を用いた電話機能を実現する回路が内蔵されると共に、上述した撮像部30、画像生成部31、画像データバッファ32、画像処理部33、駆動部34、制御部35および記憶部36が内蔵されており、撮像部30の撮像装置21が背面に臨んでいる。
画像撮影ボタン53が操作されると、その操作内容を表す制御信号が制御部35へ出力され、制御部35は、その操作内容に応じた動作を実行する。変倍ボタン54は、例えば、2接点式のスイッチ等で構成され、その上端部分に望遠を表す「T」の印字がされ、下端部分に広角を表す「W」の印字がされている。そして、変倍ボタン54の印字位置が押下されることによって、それぞれの変倍動作を表す制御信号が制御部35へ出力され、制御部35は、その変倍動作に応じた動作を実行する。そして、シャッタボタン55が操作されると、その操作内容を表す制御信号が制御部35へ出力され、制御部35は、その操作内容に応じた動作を実行する。
<変倍光学系のより具体的な実施形態の説明>
以下、図1に示したような変倍光学系1、すなわち図2に示したようなデジタル機器3に搭載される撮像装置21に備えられる変倍光学系1の具体的な構成を、図面を参照しつつ説明する。
[実施例1]
図4は、実施例1の変倍光学系におけるレンズ群の配列を示す断面図である。図4(A)は、広角端の場合を示し、図4(B)は、中間点の場合を示し、そして、図4(C)は、望遠端の場合を示す。なお、後述の実施例2から実施例11の変倍光学系1B〜1Kのレンズ群の配列を示す断面図である図6、図8、図10、図12、図14、図16、図18、図20、図22および図24における(A)、(B)および(C)についても同様の場合を示している。
図5は、実施例1の変倍光学系の変倍における各レンズ群の移動の様子を示す図である。図中、(A)は上述した広角端の場合を示し、(B)は上述した中間点の場合を示し、(C)は上述した望遠端の場合を示している。なお、後述の実施例2から実施例11における変倍光学系1B〜1Kにおける各レンズ群の移動の様子を示す図である図7、図9、図11、図13、図15、図17、図19、図21、図23および図25における(A)、(B)および(C)についても同様の場合を示している。
図26は、実施例1の変倍光学系の収差図である。図26(A)は、広角端の場合を示し、図26(B)は、中間点の場合を示し、そして、図26(C)は、望遠端の場合を示す。なお、後述の実施例2から実施例11における変倍光学系1B〜1Kの収差図である図27から図36における(A)、(B)および(C)についても同様の場合を示している。
実施例1の変倍光学系1Aは、図4に示すように、各レンズ群(Gr1、Gr2、Gr3)が物体側から像側へ順に、全体として負の光学的パワーを有する第1レンズ群(Gr1)と、開口絞りSTを含む全体として正の光学的パワーを有する第2レンズ群(Gr2)と、全体として負の光学的パワーを有する第3レンズ群(Gr3)とからなる負・正・負の3成分ズーム構成であり、ズーミングの際には、図5に示すように、第1レンズ群(Gr1)が固定され、第2レンズ群(Gr2)と第3レンズ群(Gr3)とが移動する。、開口絞りSTは、図4が示すように、第2レンズ群(Gr2)と共に移動する。
より詳しくは、実施例1の変倍光学系1Aは、各レンズ群(Gr1、Gr2、Gr3)が物体側から像側へ順に、次のように構成されている。
第1レンズ群(Gr1)は、1枚の負レンズとして、物体側に凸の負メニスカスレンズ(第1レンズL1)から構成されて成る。
第2レンズ群(Gr2)は、両凸の正レンズ(第2レンズL2)と、開口絞りSTと、両凸の正レンズ(第3レンズL3)とから構成されて成る。このように第2レンズ群(Gr2)には、開口絞りSTを含み、開口絞りSTは、第2レンズL2と第3レンズL3との間に配置され、第2レンズ群(Gr2)と共に移動する。第2および第3レンズL2、L3は、両面が非球面であり、例えば、樹脂材料製レンズである。
第3レンズ群(Gr3)は、前群(Gr3f)としての両凹の負レンズ(第4レンズL4)と、後群(Gr3b)としての物体側に凸の正メニスカスレンズ(第5レンズL5)とから構成されて成る。第4および第5レンズL4、L5は、両面が非球面であり、例えば、樹脂材料製レンズである。
そして、第3レンズ群(Gr3)の像側には、平行平板FTを介して撮像素子SRの受光面(像面)が配置されている。平行平板FTは、各種光学フィルタや撮像素子のカバーガラス等である。
図4において、各レンズ面に付されている番号ri(i=1,2,3,・・・)は、物体側から数えた場合のi番目のレンズ面(ただし、レンズの接合面は1つの面として数えるものとする。)であり、riに「*」印が付されている面は、非球面であることを示す。なお、光学絞りST、平行平板FTの両面および撮像素子SRの受光面も1つの面として扱っている。このような取り扱いおよび符号の意義は、後述の実施例2から実施例11についても同様である(図6、図8、図10、図12、図14、図16、図18、図20、図22および図24)。ただし、全く同一のものであるという意味ではなく、例えば、各実施例1〜11の各図6、図8、図10、図12、図14、図16、図18、図20、図22および図24を通じて、最も物体側に配置されるレンズ面には、同じ符号(r1)が付されているが、これらの曲率などが各実施例1〜11を通じて同一であるという意味ではない。
このような構成の下で、物体側から入射した光線は、光軸AXに沿って、順に第1レンズ群(Gr1)、第2レンズ群(Gr2)(途中、開口絞りSTを含む)、第3レンズ群(Gr3)および平行平板FTを通過し、撮像素子SRの受光面に物体の光学像を形成する。そして、撮像素子SRでは、光学像が電気的な信号に変換される。この電気信号は、必要に応じて所定のデジタル画像処理などが施され、デジタル映像信号として例えばデジタルカメラ等のデジタル機器のメモリに記録されたり、有線あるいは無線の通信によって他のデジタル機器に伝送されたりする。
この実施例1の変倍光学系1Aでは、広角端から中間点を経て望遠端への変倍時に、図5に示すように、第1レンズ群(Gr1)は、固定され、第2レンズ群(Gr2)は、物体に近づく方向に曲線的(物体側に凸となる曲線)に移動され、第3レンズ群(Gr3)は、物体に近づく方向に比較的緩やかに曲線的(物体側に凸となる曲線)に移動される。開口絞りSTは、図4に示すように、第2レンズ群(Gr2)と共に移動する。このように広角端から望遠端への変倍において、第1レンズ群(Gr1)と第2レンズ群(Gr2)、および第1レンズ群(Gr1)と第3レンズ群(Gr3)とは、それぞれ互いの間隔が狭くなるように移動し、第2レンズ群(Gr2)と第3レンズ群(Gr3)とは、互いの間隔が広くなるように移動する。
実施例1の変倍光学系1Aにおける、各レンズのコンストラクションデータを以下に示す。
数値実施例1
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd
物面 ∞ ∞
1 21.2564 0.8000 1.77250 49.62
2 3.4235 可変
3* 4.2140 1.3261 1.53048 55.72
4* -9.7728 1.0064
5(絞り) ∞ 0.7470
6* 5.2684 1.1454 1.53048 55.72
7* -5.2889 可変
8* -5.1285 0.9414 1.63219 23.42
9* 3.5999 2.9803
10* 6.5443 2.1837 1.58340 30.22
11* 52.7254 可変
12 ∞ 0.3000 1.51680 64.20
13 ∞ 0.3000
像面 ∞
非球面データ
第3面
K=0.00000e+000,A4=5.25419e-004,A6=5.45142e-004,A8=-6.38339e-005,
A10=4.02065e-005
第4面
K=0.00000e+000,A4=3.64905e-003,A6=5.38408e-004,A8=1.72305e-005,A10=4.21460e-005
第6面
K=0.00000e+000,A4=1.77930e-004,A6=-7.62801e-004,A8=-1.66121e-004,A10=1.62754e-005
第7面
K=0.00000e+000,A4=-5.96458e-003,A6=4.27884e-004,A8=-5.95194e-004,A10=1.41564e-004
第8面
K=0.00000e+000,A4=-2.15483e-002,A6=7.83553e-003,A8=-2.97686e-003,A10=6.64100e-004
第9面
K=0.00000e+000,A4=-1.29548e-002,A6=7.38953e-003,A8=-2.14312e-003,A10=3.03227e-004
第10面
K=0.00000e+000,A4=-2.46107e-003,A6=1.26128e-004,A8=-5.69914e-006,A10=1.99346e-007
第11面
K=0.00000e+000,A4=-1.86201e-003,A6=-1.43890e-005,A8=3.71681e-006,A10=-7.02703e-008
各種データ
ズームデータ
ズーム比 2.74
広角 中間 望遠
焦点距離 4.758 9.251 13.024
Fナンバ 4.178 5.989 7.100
画角 38.545 22.247 15.937
像高 3.600 3.600 3.600
レンズ全長 18.395 18.395 18.398
BF 1.038 4.322 5.227
d2 5.808 2.191 0.645
d7 0.419 0.752 1.396
d11 0.544 3.797 4.691
ズームレンズ群データ
群 始面 終面 焦点距離
1 1 2 -5.388
2 3 7 3.644
3 8 11 -6.357
上記の面データにおいて、面番号は、図4に示した各レンズ面に付した符号ri(i=1,2,3,…)の番号iが対応する。番号iに*が付された面は、非球面(非球面形状の屈折光学面または非球面と等価な屈折作用を有する面)であることを示す。
また、“r”は、各面の曲率半径(単位はmm)、“d”は、無限遠合焦状態での光軸上の各レンズ面の間隔(軸上面間隔)、“nd”は、各レンズのd線(波長587.56nm)に対する屈折率、“νd”は、アッベ数をそれぞれ示している。なお、開口絞りST、平行平面板FTの両面、撮像素子SRの受光面(像面)の各面は、平面であるために、それらの曲率半径は、∞(無限大)である。
上記の非球面データは、非球面とされている面(面データにおいて番号iに*が付された面)の2次曲面パラメータ(円錐係数K)と非球面係数Ai(i=4,6,8,10,12,14,16,18,20)の値とを示すものである。なお、光学面の非球面形状は、面頂点を原点、物体から撮像素子に向かう向きをz軸の正の方向とするローカルな直交座標系(x,y,z)を用い、次式により定義している。
z(h)=ch/[1+√{1−(1+K)c}]+ΣAi・h
ただし、z(h):高さhの位置でのz軸方向の変位量(面頂点基準)
h:z軸に対して垂直な方向の高さ(h=x+y
c:近軸曲率(=1/曲率半径)
Ai:i次の非球面係数
K:2次曲面パラメータ(円錐係数)
そして、上記非球面データにおいて、「en」は、「10のn乗」を意味する。例えば、「e+001」は、「10の+1乗」を意味し、「e-003」は、「10の−3乗」を意味する。
以上のようなレンズ配置、構成のもとでの、実施例1の撮像レンズ1Aにおける各収差を図26に示す。図26(A)、(B)および(C)において左から順に、球面収差(正弦条件)(LONGITUDINAL SPHERICAL ABERRATION)、非点収差(ASTIGMATISM FIELD CURVER)および歪曲収差(DISTORTION)をそれぞれ示す。球面収差の横軸は、焦点位置のずれをmm単位で表しており、その縦軸は、最大入射高で規格化した値で表している。非点収差の横軸は、焦点位置のずれをmm単位で表しており、その縦軸は、像高をmm単位で表している。歪曲収差の横軸は、実際の像高を理想像高に対する割合(%)で表しており、縦軸は、その像高をmm単位で表している。また、非点収差の図中、破線Tは、タンジェンシャル(メリディオナル)面、実線Sは、サジタル(ラディアル)面における結果をそれぞれ表している。
球面収差の図には、実線でd線(波長587.56nm)、線分が比較的長い長破線(− − −)でg線(波長435.84nm)、線分が比較的短い短破線(・・・)でC線(波長656.28nm)の3つの光の収差をそれぞれ示してある。非点収差および歪曲収差の図は、上記d線(波長587.56nm)を用いた場合の結果である。
以上のような扱いは、以下に示す実施例2〜11にかかるコンストラクションデータ、各収差を示す図27〜図36においても同様である。
[実施例2]
図6は、実施例2の変倍光学系におけるレンズ群の配列を示す断面図である。図7は、実施例2の変倍光学系の変倍における各レンズ群の移動の様子を示す図である。図27は、実施例2の変倍光学系の収差図である。
実施例2の変倍光学系1Bは、図6に示すように、各レンズ群(Gr1、Gr2、Gr3)が物体側から像側へ順に、全体として負の光学的パワーを有する第1レンズ群(Gr1)と、全体として正の光学的パワーを有する第2レンズ群(Gr2)と、開口絞りSTを含む全体として負の光学的パワーを有する第3レンズ群(Gr3)とからなる負・正・負の3成分ズーム構成であり、ズーミングの際には、図7に示すように、第1レンズ群(Gr1)が固定され、第2レンズ群(Gr2)と第3レンズ群(Gr3)とが移動する。開口絞りSTは、図6に示すように、第3レンズ群(Gr3)と共に移動する。
より詳しくは、実施例2の変倍光学系1Bは、各レンズ群(Gr1、Gr2、Gr3)が物体側から像側へ順に、次のように構成されている。
第1レンズ群(Gr1)は、1枚の負レンズとして、物体側に凸の負メニスカスレンズ(第1レンズL1)から構成されて成る。
第2レンズ群(Gr2)は、物体側に凸の正メニスカスレンズ(第2レンズL2)と、両凸の正レンズ(第3レンズL3)とから構成されて成る。第2および第3レンズL2、L3は、両面が非球面であり、例えば、樹脂材料製レンズである。
第3レンズ群(Gr3)は、開口絞りSTと、前群(Gr3f)としての両凹の負レンズ(第4レンズL4)と、後群(Gr3b)としての両凸の正レンズ(第5レンズL5)とから構成されて成る。このように第3レンズ群(Gr3)には、開口絞りSTが含まれ、開口絞りSTは、前群(Gr3f)の第4レンズL4の物体側に配置され、第3レンズ群(Gr2)と共に移動する。第4および第5レンズL4、L5は、両面が非球面である。
そして、第3レンズ群(Gr3)の像側には、平行平板FTを介して撮像素子SRの受光面(像面)が配置されている。平行平板FTは、各種光学フィルタや撮像素子のカバーガラス等である。
この実施例2の変倍光学系1Bでは、広角端から中間点を経て望遠端への変倍時に、図7に示すように、第1レンズ群(Gr1)は、固定され、第2レンズ群(Gr2)は、物体に近づく方向に曲線的(物体側に凸となる曲線)に移動され、第3レンズ群(Gr3)は、物体に近づく方向に比較的緩やかに曲線的(物体側に凸となる曲線)に移動され、開口絞りSTは、第3レンズ群(Gr3)と共に移動する。このように広角端から望遠端への変倍において、第1レンズ群(Gr1)と第2レンズ群(Gr2)、および第1レンズ群(Gr1)と第3レンズ群(Gr3)とは、それぞれ互いの間隔が狭くなるように移動し、第2レンズ群(Gr2)と第3レンズ群(Gr3)とは互いの間隔が広くなるように移動する。
実施例2の変倍光学系1Bにおける、各レンズのコンストラクションデータを以下に示す。
数値実施例2
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd
物面 ∞ ∞
1 20.8677 0.8000 1.80076 44.91
2 3.4718 可変
3* 3.3928 1.1261 1.53048 55.72
4* 5.4212 1.3959
5* 2.5214 1.7298 1.53048 55.72
6* -7.2378 可変
7(絞り) ∞ 0.4293
8* -13.2758 1.3837 1.79850 22.59
9* 3.1200 2.9872
10* 7.4670 1.9582 1.55389 42.65
11* -16.9629 可変
12 ∞ 0.3000 1.51680 64.20
13 ∞ 0.5000
像面 ∞
非球面データ
第3面
K=0.00000e+000,A4=-2.49491e-003,A6=-4.68477e-005,A8=-8.19213e-005
,A10=-4.21206e-007
第4面
K=0.00000e+000,A4=-7.89969e-003,A6=3.53362e-004,A8=-1.92721e-004,A10=2.11383e-005
第5面
K=0.00000e+000,A4=-1.00241e-002,A6=-9.25022e-004,A8=-1.63782e-004
,A10=-3.57058e-005
第6面
K=0.00000e+000,A4=7.80030e-004,A6=-1.14129e-003,A8=-1.10596e-004,A10=2.09199e-005
第8面
K=0.00000e+000,A4=-1.80962e-002,A6=-1.77796e-003,A8=4.63273e-003,A10=-1.72488e-003
第9面
K=0.00000e+000,A4=-1.53208e-002,A6=4.37149e-003,A8=-9.49467e-005,A10=-8.66214e-005
第10面
K=0.00000e+000,A4=-2.06397e-003,A6=-3.83473e-004,A8=6.96913e-005,A10=-1.60985e-006,A12=-1.42750e-007,A14=-3.70481e-009,
第11面
K=0.00000e+000,A4=-2.36291e-003,A6=1.14060e-005,A8=-6.17666e-005,A10=1.10643e-005,A12=-4.70765e-007,A14=-5.73691e-009
各種データ
ズームデータ
ズーム比 2.74
広角 中間 望遠
焦点距離 4.789 9.317 13.117
Fナンバ 4.838 6.582 6.952
画角 39.110 22.247 15.895
像高 3.600 3.600 3.600
レンズ全長 18.650 18.627 18.623
BF 0.861 4.274 5.002
d2 5.679 1.813 0.300
d6 0.300 0.729 1.510
d11 0.163 3.576 4.305
ズームレンズ群データ
群 始面 終面 焦点距離
1 1 2 -5.309
2 3 6 3.654
3 7 11 -9.598
以上のようなレンズ配置、構成のもとでの、実施例2の撮像レンズ1Bにおける球面収差(正弦条件)、非点収差および歪曲収差を図27に示す。
[実施例3]
図8は、実施例3の変倍光学系におけるレンズ群の配列を示す断面図である。図9は、実施例3の変倍光学系の変倍における各レンズ群の移動の様子を示す図である。図28は、実施例3の変倍光学系の収差図である。
実施例3の変倍光学系1Cは、図8に示すように、各レンズ群(Gr1、Gr2、Gr3)が物体側から像側へ順に、全体として負の光学的パワーを有する第1レンズ群(Gr1)と、開口絞りSTを含む全体として正の光学的パワーを有する第2レンズ群(Gr2)と、全体として負の光学的パワーを有する第3レンズ群(Gr3)とからなる負・正・負の3成分ズーム構成であり、ズーミングの際には、図9に示すように、第1レンズ群(Gr1)が固定され、第2レンズ群(Gr2)と第3レンズ群(Gr3)とが移動する。開口絞りSTは、図8に示すように、第2レンズ群(Gr2)と共に移動する。
より詳しくは、実施例3の変倍光学系1Cは、各レンズ群(Gr1、Gr2、Gr3)が物体側から像側へ順に、次のように構成されている。
第1レンズ群(Gr1)は、1枚の負レンズとして、物体側に凸の負メニスカスレンズ(第1レンズL1)から構成されて成る。第1レンズL1は、両面が非球面である。
第2レンズ群(Gr2)は、両凸の正レンズ(第2レンズL2)と、開口絞りSTと、両凸の正レンズ(第3レンズL3)とから構成されて成る。このように第2レンズ群(Gr2)には、開口絞りSTを含み、開口絞りSTは、第2レンズL2と第3レンズL3との間に配置され、第2レンズ群(Gr2)と共に移動する。第2および第3レンズL2、L3は、両面が非球面である。
第3レンズ群(Gr3)は、前群(Gr3f)としての物体側に凹の負メニスカスレンズ(第4レンズL4)と、後群(Gr3b)としての両凸の正レンズ(第5レンズL5)とから構成されて成る。第4および第5レンズL4、L5は、両面が非球面である。
そして、第3レンズ群(Gr3)の像側には、平行平板FTを介して撮像素子SRの受光面(像面)が配置されている。平行平板FTは、各種光学フィルタや撮像素子のカバーガラス等である。
この実施例3の変倍光学系1Cでは、広角端から中間点を経て望遠端への変倍時に、図9に示すように、第1レンズ群(Gr1)は、固定され、第2レンズ群(Gr2)は、物体に近づく方向に曲線的(物体側に凸となる曲線)に移動され、第3レンズ群(Gr3)は、物体に近づく方向に比較的緩やかに曲線的(物体側に凸となる曲線)に移動され、開口絞りSTは、第2レンズ群(Gr2)と共に移動する。このように広角端から望遠端への変倍において、第1レンズ群(Gr1)と第2レンズ群(Gr2)、および第1レンズ群(Gr1)と第3レンズ群(Gr3)とは、それぞれ互いの間隔が狭くなるように移動し、第2レンズ群(Gr2)と第3レンズ群(Gr3)とは互いの間隔が広くなるように移動する。
実施例3の変倍光学系1Cにおける、各レンズのコンストラクションデータを以下に示す。
数値実施例3
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd
物面 ∞ ∞
1* 12.6174 0.7000 1.75450 51.56
2* 2.2996 可変
3* 2.1497 1.2848 1.64015 59.06
4* 21.0270 0.4424
5(絞り) ∞ 0.3952
6* 7.1112 1.1498 1.57859 61.27
7* -2.7760 可変
8* -1.6781 0.6000 1.99442 20.65
9* -10.2655 1.5132
10* 23.3814 1.5224 2.00170 20.59
11* -11.3000 可変
12 ∞ 0.3000 1.51680 64.20
13 ∞ 0.3000
像面 ∞
非球面データ
第1面
K=0.00000e+000,A4=2.59195e-003,A6=-8.94631e-005,A8=-3.24372e-006,A10=3.79659e-007
第2面
K=0.00000e+000,A4=2.97022e-003,A6=2.87666e-004,A8=4.03800e-005,A10=-2.37724e-005
第3面
K=0.00000e+000,A4=-1.95300e-004,A6=1.02292e-003,A8=-2.49240e-004,A10=1.85337e-004
第4面
K=0.00000e+000,A4=1.20109e-002,A6=8.33971e-004,A8=5.94627e-004,A
10=2.18635e-004
第6面
K=0.00000e+000,A4=-3.01920e-002,A6=-2.18034e-002,A8=5.21537e-003,A10=-1.78632e-002
第7面
K=0.00000e+000,A4=-3.79732e-002,A6=-7.92555e-003,A8=-3.94979e-004,A10=-2.63545e-003
第8面
K=0.00000e+000,A4=-1.32718e-002,A6=1.87234e-002,A8=9.22477e-003,
A10=-4.03894e-003
第9面
K=0.00000e+000,A4=-1.63399e-003,A6=1.23796e-002,A8=-2.20081e-003,A10=5.96643e-005
第10面
K=0.00000e+000,A4=-5.37580e-003,A6=4.30194e-004,A8=-1.21108e-005,A10=1.28388e-007
第11面
K=0.00000e+000,A4=-2.81540e-003,A6=3.47505e-005,A8=8.45659e-006,
A10=-4.49837e-007
各種データ
ズームデータ
ズーム比 2.74
広角 中間 望遠
焦点距離 3.366 6.548 9.222
Fナンバ 4.221 5.999 7.100
画角 48.423 28.977 20.904
像高 3.600 3.600 3.600
レンズ全長 13.314 13.314 13.313
BF 0.798 3.246 3.909
d2 4.405 1.723 0.594
d7 0.504 0.737 1.202
d11 0.308 2.740 3.396
ズームレンズ群データ
群 始面 終面 焦点距離
1 1 2 -3.839
2 3 7 2.620
3 8 11 -4.961
以上のようなレンズ配置、構成のもとでの、実施例3の撮像レンズ1Cにおける球面収差(正弦条件)、非点収差および歪曲収差を図28に示す。
[実施例4]
図10は、実施例4の変倍光学系におけるレンズ群の配列を示す断面図である。図11は、実施例4の変倍光学系の変倍における各レンズ群の移動の様子を示す図である。図29は、実施例4の変倍光学系の収差図である。
実施例4の変倍光学系1Dは、図10に示すように、各レンズ群(Gr1、Gr2、Gr3)が物体側から像側へ順に、全体として負の光学的パワーを有する第1レンズ群(Gr1)と、開口絞りSTを含む全体として正の光学的パワーを有する第2レンズ群(Gr2)と、全体として負の光学的パワーを有する第3レンズ群(Gr3)とからなる負・正・負の3成分ズーム構成であり、ズーミングの際には、図11に示すように、第1レンズ群(Gr1)が固定され、第2レンズ群(Gr2)と第3レンズ群(Gr3)とが移動する。開口絞りSTは、図10に示すように、第2レンズ群(Gr2)と共に移動する。
より詳しくは、実施例4の変倍光学系1Dは、各レンズ群(Gr1、Gr2、Gr3)が物体側から像側へ順に、次のように構成されている。
第1レンズ群(Gr1)は、1枚の負レンズとして、物体側に凸の負メニスカスレンズ(第1レンズL1)から構成されて成る。第1レンズL1は、両面が非球面である。
第2レンズ群(Gr2)は、両凸の正レンズ(第2レンズL2)と、開口絞りSTと、両凸の正レンズ(第3レンズL3)とから構成されて成る。このように第2レンズ群(Gr2)には、開口絞りSTを含み、開口絞りSTは、第2レンズL2と第3レンズL3との間に配置され、第2レンズ群(Gr2)と共に移動する。第2および第3レンズL2、L3は、両面が非球面である。
第3レンズ群(Gr3)は、前群(Gr3f)としての物体側に凹の負メニスカスレンズ(第4レンズL4)と、後群(Gr3b)としての両凸の正レンズ(第5レンズL5)とから構成されて成る。第4および第5レンズL4、L5は、両面が非球面である。
そして、第3レンズ群(Gr3)の像側には、平行平板FTを介して撮像素子SRの受光面(像面)が配置されている。平行平板FTは、各種光学フィルタや撮像素子のカバーガラス等である。
この実施例4の変倍光学系1Dでは、広角端から中間点を経て望遠端への変倍時に、図11に示すように、第1レンズ群(Gr1)は、固定され、第2レンズ群(Gr2)は、物体に近づく方向に曲線的(物体側に凸となる曲線)に移動され、第3レンズ群(Gr3)は、物体に近づく方向に比較的緩やかに曲線的(物体側に凸となる曲線)に移動され、開口絞りSTは、第2レンズ群(Gr2)と共に移動する。このように広角端から望遠端への変倍において、第1レンズ群(Gr1)と第2レンズ群(Gr2)、および第1レンズ群(Gr1)と第3レンズ群(Gr3)とは、それぞれ互いの間隔が狭くなるように移動し、第2レンズ群(Gr2)と第3レンズ群(Gr3)とは互いの間隔が広くなるように移動する。
実施例4の変倍光学系1Dにおける、各レンズのコンストラクションデータを以下に示す。
数値実施例4
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd
物面 ∞ ∞
1* 15.9658 0.7000 1.74944 51.81
2* 2.4449 可変
3* 2.3564 1.3412 1.61286 61.69
4* -98.1335 0.6775
5(絞り) ∞ 0.4662
6* 11.2224 1.1538 1.54969 68.80
7* -2.4396 可変
8* -1.5846 0.6000 1.82114 24.05
9* -14.6529 1.5229
10* 12.3935 1.6097 1.82114 24.05
11* -13.2328 可変
12 ∞ 0.3000 1.51680 64.20
13 ∞ 0.3000
像面 ∞
非球面データ
第1面
K=0.00000e+000,A4=2.71623e-003,A6=-1.09201e-004,A8=-3.51360e-006,A10=3.71380e-007
第2面
K=0.00000e+000,A4=3.04603e-003,A6=-4.92241e-005,A8=1.49656e-004,
A10=-3.94034e-005
第3面
K=0.00000e+000,A4=-1.08838e-003,A6=7.29077e-004,A8=-2.98727e-004,A10=1.21046e-004
第4面
K=0.00000e+000,A4=8.64007e-003,A6=1.45506e-004,A8=3.64774e-004,A10=8.58387e-005
第6面
K=0.00000e+000,A4=-2.89966e-002,A6=-2.02397e-002,A8=2.49041e-003,A10=-1.37424e-002
第7面
K=0.00000e+000,A4=-2.93127e-002,A6=-1.08407e-002,A8=3.01610e-003,A10=-3.61399e-003
第8面
K=0.00000e+000,A4=-9.29677e-004,A6=2.02667e-002,A8=4.70282e-003,
A10=-1.42172e-003
第9面
K=0.00000e+000,A4=-1.31371e-003,A6=1.11398e-002,A8=-2.35122e-003,A10=1.57976e-004
第10面
K=0.00000e+000,A4=-4.79750e-003,A6=4.50956e-004,A8=-2.20297e-005,A10=5.22302e-007
第11面
K=0.00000e+000,A4=-1.42619e-003,A6=-4.92437e-005,A8=1.16658e-005,A10=-6.12440e-007
各種データ
ズームデータ
ズーム比 2.74
広角 中間 望遠
焦点距離 3.523 6.853 9.646
Fナンバ 4.158 5.969 7.100
画角 47.168 29.008 21.503
像高 3.800 3.800 3.800
レンズ全長 13.798 13.798 13.798
BF 0.798 3.307 3.955
d2 4.419 1.623 0.432
d7 0.510 0.797 1.339
d11 0.311 2.804 3.440
ズームレンズ群データ
群 始面 終面 焦点距離
1 1 2 -3.940
2 3 7 2.870
3 8 11 -5.105
以上のようなレンズ配置、構成のもとでの、実施例4の撮像レンズ1Dにおける球面収差(正弦条件)、非点収差および歪曲収差を図29に示す。
[実施例5]
図12は、実施例5の変倍光学系におけるレンズ群の配列を示す断面図である。図13は、実施例5の変倍光学系の変倍における各レンズ群の移動の様子を示す図である。図30は、実施例5の変倍光学系の収差図である。
実施例5の変倍光学系1Eは、図12に示すように、各レンズ群(Gr1、Gr2、Gr3)が物体側から像側へ順に、全体として負の光学的パワーを有する第1レンズ群(Gr1)と、開口絞りSTを含む全体として正の光学的パワーを有する第2レンズ群(Gr2)と、全体として負の光学的パワーを有する第3レンズ群(Gr3)とからなる負・正・負の3成分ズーム構成であり、ズーミングの際には、図13に示すように、第1レンズ群(Gr1)が固定され、第2レンズ群(Gr2)と第3レンズ群(Gr3)とが移動する。開口絞りSTは、図12に示すように、第2レンズ群(Gr2)と共に移動する。
より詳しくは、実施例5の変倍光学系1Eは、各レンズ群(Gr1、Gr2、Gr3)が物体側から像側へ順に、次のように構成されている。
第1レンズ群(Gr1)は、1枚の負レンズとして、物体側に凸の負メニスカスレンズ(第1レンズL1)から構成されて成る。第1レンズL1は、両面が非球面である。
第2レンズ群(Gr2)は、両凸の正レンズ(第2レンズL2)と、開口絞りSTと、物体側に凹の正メニスカスレンズ(第3レンズL3)とから構成されて成る。このように第2レンズ群(Gr2)には、開口絞りSTを含み、開口絞りSTは、第2レンズL2と第3レンズL3との間に配置され、第2レンズ群(Gr2)と共に移動する。第2および第3レンズL2、L3は、両面が非球面である。
第3レンズ群(Gr3)は、前群(Gr3f)としての物体側に凹の負メニスカスレンズ(第4レンズL4)と、後群(Gr3b)としての両凸の正レンズ(第5レンズL5)とから構成されて成る。第4および第5レンズL4、L5は、両面が非球面である。
そして、第3レンズ群(Gr3)の像側には、平行平板FTを介して撮像素子SRの受光面(像面)が配置されている。平行平板FTは、各種光学フィルタや撮像素子のカバーガラス等である。
この実施例5の変倍光学系1Eでは、広角端から中間点を経て望遠端への変倍時に、図13に示すように、第1レンズ群(Gr1)は、固定され、第2レンズ群(Gr2)は、物体に近づく方向に曲線的(物体側に凸となる曲線)に移動され、第3レンズ群(Gr3)は、物体に近づく方向に比較的緩やかに曲線的(物体側に凸となる曲線)に移動され、開口絞りSTは、第2レンズ群(Gr2)と共に移動する。このように広角端から望遠端への変倍において、第1レンズ群(Gr1)と第2レンズ群(Gr2)、および第1レンズ群(Gr1)と第3レンズ群(Gr3)とは、それぞれ互いの間隔が狭くなるように移動し、第2レンズ群(Gr2)と第3レンズ群(Gr3)とは互いの間隔が広くなるように移動する。
実施例5の変倍光学系1Eにおける、各レンズのコンストラクションデータを以下に示す。
数値実施例5
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd
物面 ∞ ∞
1* 26.1624 0.7000 1.74329 49.32
2* 2.6094 可変
3* 2.6164 1.4902 1.58912 61.24
4* -15.7891 0.9240
5(絞り) ∞ 0.5452
6* -369.7917 1.1512 1.59201 67.02
7* -2.3676 可変
8* -1.9002 0.6000 1.82114 24.05
9* -21.1272 1.8807
10* 12.0972 1.5312 1.82114 24.05
11* -28.6789 可変
12 ∞ 0.3000 1.51680 64.20
13 ∞ 0.3000
像面 ∞
非球面データ
第1面
K=0.00000e+000,A4=3.44696e-003,A6=-1.49312e-004,A8=-5.89446e-006,
A10=4.55112e-007
第2面
K=0.00000e+000,A4=3.75919e-003,A6=-1.81468e-004,A8=1.91166e-004,
A10=-4.81285e-005
第3面
K=0.00000e+000,A4=-1.71347e-003,A6=2.18507e-004,A8=-1.52881e-004,A10=5.43761e-006
第4面
K=0.00000e+000,A4=5.79510e-003,A6=-2.41064e-004,A8=-1.67861e-004,A0=4.37211e-005
第6面
K=0.00000e+000,A4=-2.76521e-002,A6=-2.29342e-002,A8=1.08296e-002,A10=-1.52428e-002
第7面
K=0.00000e+000,A4=-1.98107e-002,A6=-1.03755e-002,A8=3.96418e-003,A10=-3.02392e-003
第8面
K=0.00000e+000,A4=-2.93947e-003,A6=1.35488e-002,A8=5.04294e-004,
A10=-1.05224e-003
第9面
K=0.00000e+000,A4=-2.12763e-003,A6=9.79816e-003,A8=-2.41730e-003,A10=1.81287e-004
第10面
K=0.00000e+000,A4=-4.31285e-003,A6=4.89881e-004,A8=-2.39540e-005,A10=1.35308e-007
第11面
K=0.00000e+000,A4=-2.02479e-003,A6=1.77995e-005,A8=1.48032e-005,
A10=-1.07978e-00
各種データ
ズームデータ
ズーム比 2.74
広角 中間 望遠
焦点距離 3.603 7.008 9.861
Fナンバ 4.036 5.911 7.100
画角 47.470 28.600 20.702
像高 3.720 3.720 3.720
レンズ全長 14.798 14.798 14.798
BF 0.810 3.386 4.041
d2 4.684 1.758 0.475
d7 0.482 0.830 1.459
d11 0.323 2.881 3.520
ズームレンズ群データ
群 始面 終面 焦点距離
1 1 2 -3.949
2 3 7 3.208
3 8 11 -4.979
以上のようなレンズ配置、構成のもとでの、実施例5の撮像レンズ1Eにおける球面収差(正弦条件)、非点収差および歪曲収差を図30に示す。
[実施例6]
図14は、実施例6の変倍光学系におけるレンズ群の配列を示す断面図である。図15は、実施例6の変倍光学系の変倍における各レンズ群の移動の様子を示す図である。図31は、実施例6の変倍光学系の収差図である。
実施例6の変倍光学系1Fは、図14に示すように、各レンズ群(Gr1、Gr2、Gr3)が物体側から像側へ順に、全体として負の光学的パワーを有する第1レンズ群(Gr1)と、開口絞りSTを含む全体として正の光学的パワーを有する第2レンズ群(Gr2)と、全体として負の光学的パワーを有する第3レンズ群(Gr3)とからなる負・正・負の3成分ズーム構成であり、ズーミングの際には、図15に示すように、第1レンズ群(Gr1)が固定され、第2レンズ群(Gr2)と第3レンズ群(Gr3)とが移動する。開口絞りSTは、図14に示すように、第2レンズ群(Gr2)と共に移動する。
より詳しくは、実施例6の変倍光学系1Fは、各レンズ群(Gr1、Gr2、Gr3)が物体側から像側へ順に、次のように構成されている。
第1レンズ群(Gr1)は、1枚の負レンズとして、両凹の負レンズ(第1レンズL1)から構成されて成る。
第2レンズ群(Gr2)は、開口絞りSTと、物体側に凸の正メニスカスレンズ(第2レンズL2)と、物体側に凸の負メニスカスレンズ(第3レンズL3)と、両凸の正レンズ(第4レンズL4)とから構成されて成る。このように第2レンズ群(Gr2)には、開口絞りSTを含み、開口絞りSTは、第2レンズ群(Gr2)と共に移動するように、第2レンズL2の物体側の面における外周に配設され、その開口部に第2レンズL2における物体側の面が嵌め込まれている。このため、開口絞りSTの面は、第2レンズL2における物体側の面に延設している。第2レンズL2は、両面が非球面である。そして、第3レンズL4と第4レンズL4とは、固定的に一体化された接合レンズである。なお、本明細書では、接合レンズにおけるレンズ枚数は、接合レンズ全体で1枚ではなく、接合レンズを構成する単レンズの枚数で表すこととする。
第3レンズ群(Gr3)は、前群(Gr3f)としての物体側に凸の負メニスカスレンズ(第5レンズL5)と、後群(Gr3b)としての物体側に凸の正メニスカスレンズ(第6レンズL6)とから構成されて成る。第5および第6レンズL5、L6は、両面が非球面であり、例えば、樹脂材料製レンズである。
そして、第3レンズ群(Gr3)の像側には、平行平板FTを介して撮像素子SRの受光面(像面)が配置されている。平行平板FTは、各種光学フィルタや撮像素子のカバーガラス等である。
この実施例6の変倍光学系1Fでは、広角端から中間点を経て望遠端への変倍時に、図15に示すように、第1レンズ群(Gr1)は、固定され、第2レンズ群(Gr2)は、物体に近づく方向に曲線的(物体側に凸となる曲線)に移動され、第3レンズ群(Gr3)は、物体に近づく方向に曲線的(物体側に凸となる曲線)に移動され、開口絞りSTは、第2レンズ群(Gr2)と共に移動する。このように広角端から望遠端への変倍において、第1レンズ群(Gr1)と第2レンズ群(Gr2)、第1レンズ群(Gr1)と第3レンズ群(Gr3)、および第2レンズ群(Gr2)と第3レンズ群(Gr3)とは、それぞれ互いの間隔が狭くなるように移動する。
実施例6の変倍光学系1Fにおける、各レンズのコンストラクションデータを以下に示す。
数値実施例6
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd
物面 ∞ ∞
1 -12.6582 0.6017 1.48740 70.43
2 19.5880 可変
3*(絞り) 2.6477 1.3355 1.58913 61.24
4* 9.6106 0.1004
5 11.0970 0.5000 1.82910 41.90
6 2.0182 0.0100 1.51400 42.83
7 2.0182 1.6639 1.56909 61.33
8 -5.6982 0.1001
9 ∞ 可変
10* 49.1135 0.6000 1.53048 55.72
11* 2.8943 1.5037
12* 5.1142 1.1037 1.53048 55.72
13* 6.1918 可変
14 ∞ 0.5000 1.51680 64.20
15 ∞ 0.5000
像面 ∞
非球面データ
第3面
K=0.00000e+000,A4=1.50512e-003,A6=6.43329e-004,A8=-5.24537e-005,
A10=7.02653e-005
第4面
K=0.00000e+000,A4=1.11651e-002,A6=2.02226e-003,A8=-2.91277e-004,
A10=3.23750e-004
第10面
K=0.00000e+000,A4=-4.71934e-003,A6=-1.00792e-004,A8=2.16727e-004,A10=1.06804e-006
第11面
K=0.00000e+000,A4=-7.80656e-003,A6=-7.52190e-004,A8=3.00546e-004,A10=-3.21351e-005
第12面
K=0.00000e+000,A4=-5.01676e-003,A6=-2.94759e-005,A8=1.02364e-005,A10=1.10577e-007
第13面
K=0.00000e+000,A4=-7.57986e-003,A6=1.62809e-004,A8=-2.36264e-005,A10=1.36748e-006
各種データ
ズームデータ
ズーム比 2.73
広角 中間 望遠
焦点距離 6.331 10.421 17.312
Fナンバ 3.575 5.178 7.100
画角 29.503 18.815 11.157
像高 3.400 3.400 3.400
レンズ全長 17.880 17.853 17.785
BF 1.500 5.396 9.277
d2 7.485 4.584 0.905
d9 1.495 0.500 0.299
d13 0.551 4.420 8.233
ズームレンズ群データ
群 始面 終面 焦点距離
1 1 2 -15.680
2 3 9 5.096
3 10 13 -6.594
以上のようなレンズ配置、構成のもとでの、実施例6の撮像レンズ1Fにおける球面収差(正弦条件)、非点収差および歪曲収差を図31に示す。
[実施例7]
図16は、実施例7の変倍光学系におけるレンズ群の配列を示す断面図である。図17は、実施例7の変倍光学系の変倍における各レンズ群の移動の様子を示す図である。図32は、実施例7の変倍光学系の収差図である。
実施例7の変倍光学系1Gは、図16に示すように、各レンズ群(Gr1、Gr2、Gr3)が物体側から像側へ順に、全体として負の光学的パワーを有する第1レンズ群(Gr1)と、開口絞りSTを含む全体として正の光学的パワーを有する第2レンズ群(Gr2)と、全体として負の光学的パワーを有する第3レンズ群(Gr3)とからなる負・正・負の3成分ズーム構成であり、ズーミングの際には、図17に示すように、第1レンズ群(Gr1)が固定され、第2レンズ群(Gr2)と第3レンズ群(Gr3)とが移動する。開口絞りSTは、図16に示すように、第2レンズ群(Gr2)と共に移動する。
より詳しくは、実施例7の変倍光学系1Gは、各レンズ群(Gr1、Gr2、Gr3)が物体側から像側へ順に、次のように構成されている。
第1レンズ群(Gr1)は、1枚の負レンズとして、両凹の負レンズ(第1レンズL1)から構成されて成る。
第2レンズ群(Gr2)は、両凸の正レンズ(第2レンズL2)と、物体側に凹の負メニスカスレンズ(第3レンズL3)と、開口絞りSTとから構成されて成る。このように第2レンズ群(Gr2)には、開口絞りSTを含み、開口絞りSTは、第3レンズL3の像側に配置され、第2レンズ群(Gr2)と共に移動する。第2および第3レンズL2、L3は、両面が非球面である。
第3レンズ群(Gr3)は、前群(Gr3f)としての物体側に凸の負メニスカスレンズ(第4レンズL4)と、後群(Gr3b)としての物体側に凸の正メニスカスレンズ(第5レンズL5)とから構成されて成る。第5レンズL5は、両面が非球面であり、例えば、樹脂材料製レンズである。
そして、第3レンズ群(Gr3)の像側には、平行平板FTを介して撮像素子SRの受光面(像面)が配置されている。平行平板FTは、各種光学フィルタや撮像素子のカバーガラス等である。
この実施例7の変倍光学系1Gでは、広角端から中間点を経て望遠端への変倍時に、図17に示すように、第1レンズ群(Gr1)は、固定され、第2レンズ群(Gr2)は、物体に近づく方向に曲線的(物体側に凸となる曲線)に移動され、第3レンズ群(Gr3)は、物体に近づく方向に比較的緩やかに曲線的(物体側に凸となる曲線)に移動され、開口絞りSTは、第2レンズ群(Gr2)と共に移動する。このように広角端から望遠端への変倍において、第1レンズ群(Gr1)と第2レンズ群(Gr2)、および第1レンズ群(Gr1)と第3レンズ群(Gr3)とは、それぞれ互いの間隔が狭くなるように移動し、第2レンズ群(Gr2)と第3レンズ群(Gr3)とは、中間点で一旦互いの間隔が狭くなるように移動した後、再度互いの間隔が広くなるように移動する。
実施例7の変倍光学系1Gにおける、各レンズのコンストラクションデータを以下に示す。
数値実施例7
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd
物面 ∞ ∞
1 -9.0972 0.6000 1.49700 81.61
2 14.4432 可変
3* 2.9945 1.7574 1.58913 61.24
4* -10.6544 0.3000
5* -9.2565 0.9780 1.82184 23.25
6* -152.3293 0.8373
7(絞り) ∞ 可変
8 14.3523 0.6000 1.48749 70.44
9 4.0966 1.4500
10* 6.2843 0.6000 1.60700 27.09
11* 6.9666 可変
12 ∞ 0.5000 1.51680 64.20
13 ∞ 0.5000
像面 ∞
非球面データ
第3面
K=0.00000e+000,A4=-1.11541e-003,A6=-2.66328e-005,A8=-3.54198e-005,A10=1.02073e-006
第4面
K=0.00000e+000,A4=2.74860e-003,A6=7.81740e-005,A8=2.08549e-005,A10=-2.06030e-006
第5面
K=0.00000e+000,A4=6.28485e-003,A6=6.45849e-004,A8=-2.30859e-005,
A10=-6.12957e-006
第6面
K=0.00000e+000,A4=1.08449e-002,A6=2.00891e-003,A8=-3.16085e-004,
A10=1.37724e-004
第10面
K=0.00000e+000,A4=-1.44376e-002,A6=1.72192e-003,A8=-2.16804e-004,A10=-5.15958e-006
第11面
K=0.00000e+000,A4=-1.62581e-002,A6=1.57776e-003,A8=-1.85613e-004,A10=8.87265e-008
各種データ
ズームデータ
ズーム比 2.77
広角 中間 望遠
焦点距離 6.168 10.218 17.098
Fナンバ 3.445 5.013 7.100
画角 31.068 20.471 12.007
像高 3.600 3.600 3.600
レンズ全長 16.879 16.879 16.879
BF 1.232 5.707 7.966
d2 6.347 3.585 0.500
d7 2.177 0.464 1.290
d11 0.402 4.877 7.136
ズームレンズ群データ
群 始面 終面 焦点距離
1 1 2 -11.1360
2 3 7 5.548
3 8 11 -13.858
以上のようなレンズ配置、構成のもとでの、実施例7の撮像レンズ1Gにおける球面収差(正弦条件)、非点収差および歪曲収差を図32に示す。
[実施例8]
図18は、実施例8の変倍光学系におけるレンズ群の配列を示す断面図である。図19は、実施例8の変倍光学系の変倍における各レンズ群の移動の様子を示す図である。図33は、実施例8の変倍光学系の収差図である。
実施例8の変倍光学系1Hは、図18に示すように、各レンズ群(Gr1、Gr2、Gr3)が物体側から像側へ順に、全体として負の光学的パワーを有する第1レンズ群(Gr1)と、開口絞りSTを含む全体として正の光学的パワーを有する第2レンズ群(Gr2)と、全体として負の光学的パワーを有する第3レンズ群(Gr3)とからなる負・正・負の3成分ズーム構成であり、ズーミングの際には、図19に示すように、第1レンズ群(Gr1)が固定され、第2レンズ群(Gr2)と第3レンズ群(Gr3)とが移動する。開口絞りSTは、図18に示すように、第2レンズ群(Gr2)と共に移動する。
より詳しくは、実施例8の変倍光学系1Hは、各レンズ群(Gr1、Gr2、Gr3)が物体側から像側へ順に、次のように構成されている。
第1レンズ群(Gr1)は、1枚の負レンズとして、物体側に凸の負メニスカスレンズ(第1レンズL1)から構成されて成る。第1レンズL1は、両面が非球面である。
第2レンズ群(Gr2)は、両凸の正レンズ(第2レンズL2)と、開口絞りSTと、両凸の正レンズ(第3レンズL3)とから構成されて成る。このように第2レンズ群(Gr2)には、開口絞りSTを含み、開口絞りSTは、第2レンズL2と第3レンズL3との間に配置され、第2レンズ群(Gr2)と共に移動する。第2および第3レンズL2、L3は、両面が非球面である。
第3レンズ群(Gr3)は、前群(Gr3f)としての両凹の負レンズ(第4レンズL4)と、後群(Gr3b)としての両凸の正レンズ(第5レンズL5)とから構成されて成る。第4および第5レンズL4、L5は、両面が非球面である。
そして、第3レンズ群(Gr3)の像側には、平行平板FTを介して撮像素子SRの受光面(像面)が配置されている。平行平板FTは、各種光学フィルタや撮像素子のカバーガラス等である。
この実施例8の変倍光学系1Hでは、広角端から中間点を経て望遠端への変倍時に、図19に示すように、第1レンズ群(Gr1)は、固定され、第2レンズ群(Gr2)は、物体に近づく方向に曲線的(物体側に凸となる曲線)に移動され、第3レンズ群(Gr3)は、物体に近づく方向に比較的緩やかに曲線的(物体側に凸となる曲線)に移動され、開口絞りSTは、第2レンズ群(Gr2)と共に移動する。このように広角端から望遠端への変倍において、第1レンズ群(Gr1)と第2レンズ群(Gr2)、および第1レンズ群(Gr1)と第3レンズ群(Gr3)とは、それぞれ互いの間隔が狭くなるように移動し、第2レンズ群(Gr2)と第3レンズ群(Gr3)とは互いの間隔が広くなるように移動する。
実施例8の変倍光学系1Hにおける、各レンズのコンストラクションデータを以下に示す。
数値実施例8
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd
物面 ∞ ∞
1* 31.0357 0.7000 1.74329 49.32
2* 2.6500 可変
3* 3.0069 1.7119 1.58912 61.24
4* -14.2690 0.9102
5(絞り) ∞ 0.3884
6* 15.1698 1.4435 1.59201 67.02
7* -2.8072 可変
8* -2.5624 0.6000 1.82114 24.05
9* 43.7239 2.1862
10* 13.3396 1.4254 1.82114 24.05
11* -46.2959 可変
12 ∞ 0.3000 1.51680 64.20
13 ∞ 0.3000
像面 ∞
非球面データ
第1面
K=0.00000e+000,A4=4.06344e-003,A6=-1.77768e-004,A8=-5.00332e-006,A10=3.96545e-007
第2面
K=0.00000e+000,A4=4.67428e-003,A6=-1.87404e-004,A8=2.19124e-004,
A10=-4.92291e-005
第3面
K=0.00000e+000,A4=-1.52289e-003,A6=1.42892e-004,A8=-5.51317e-005,A10=-1.82257e-005
第4面
K=0.00000e+000,A4=3.49270e-003,A6=5.88060e-005,A8=-3.65148e-004,
A10=4.01074e-005
第6面
K=0.00000e+000,A4=-9.54990e-003,A6=-1.82411e-002,A8=1.11116e-002,A10=-5.45217e-003
第7面
K=0.00000e+000,A4=-1.08040e-002,A6=-5.85410e-003,A8=2.26914e-003,A10=-8.34719e-004
第8面
K=0.00000e+000,A4=-1.70307e-002,A6=1.19198e-002,A8=-1.34320e-003,A10=-3.05345e-004
第9面
K=0.00000e+000,A4=-5.03318e-003,A6=8.86177e-003,A8=-1.98253e-003,A10=1.32628e-004
第10面
K=0.00000e+000,A4=-1.17859e-003,A6=1.03235e-004,A8=-6.24704e-006,A10=-2.70616e-008
第11面
K=0.00000e+000,A4=-6.19518e-004,A6=-4.56551e-005,A8=6.41247e-006,A10=-5.35658e-007
各種データ
ズームデータ
ズーム比 2.73
広角 中間 望遠
焦点距離 3.469 6.751 9.482
Fナンバ 2.880 4.225 5.062
画角 47.295 28.618 20.735
像高 3.570 3.570 3.570
レンズ全長 15.567 15.545 15.532
BF 0.806 3.459 4.134
d2 4.945 1.954 0.644
d7 0.450 0.766 1.390
d11 0.308 2.961 3.636
ズームレンズ群データ
群 始面 終面 焦点距離
1 1 2 -3.939
2 3 7 3.288
3 8 11 -5.229
以上のようなレンズ配置、構成のもとでの、実施例8の撮像レンズ1Hにおける球面収差(正弦条件)、非点収差および歪曲収差を図33に示す。
[実施例9]
図20は、実施例9の変倍光学系におけるレンズ群の配列を示す断面図である。図21は、実施例9の変倍光学系の変倍における各レンズ群の移動の様子を示す図である。図34は、実施例9の変倍光学系の収差図である。
実施例9の変倍光学系1Iは、図20に示すように、各レンズ群(Gr1、Gr2、Gr3)が物体側から像側へ順に、全体として負の光学的パワーを有する第1レンズ群(Gr1)と、開口絞りSTを含む全体として正の光学的パワーを有する第2レンズ群(Gr2)と、全体として負の光学的パワーを有する第3レンズ群(Gr3)とからなる負・正・負の3成分ズーム構成であり、ズーミングの際には、図21に示すように、第1レンズ群(Gr1)が固定され、第2レンズ群(Gr2)と第3レンズ群(Gr3)とが移動する。開口絞りSTは、図20に示すように、第2レンズ群(Gr2)と共に移動する。
より詳しくは、実施例9の変倍光学系1Iは、各レンズ群(Gr1、Gr2、Gr3)が物体側から像側へ順に、次のように構成されている。
第1レンズ群(Gr1)は、1枚の負レンズとして、物体側に凸の負メニスカスレンズ(第1レンズL1)から構成されて成る。第1レンズL1は、両面が非球面である。
第2レンズ群(Gr2)は、両凸の正レンズ(第2レンズL2)と、開口絞りSTと、両凸の正レンズ(第3レンズL3)とから構成されて成る。このように第2レンズ群(Gr2)には、開口絞りSTを含み、開口絞りSTは、第2レンズL2と第3レンズL3との間に配置され、第2レンズ群(Gr2)と共に移動する。第2および第3レンズL2、L3は、両面が非球面である。
第3レンズ群(Gr3)は、前群(Gr3f)としての物体側に凹の負メニスカスレンズ(第4レンズL4)と、後群(Gr3b)としての物体側に凹の負メニスカスレンズ(第5レンズL5)および両凸の正レンズ(第6レンズL6)とから構成されて成る。第6レンズL6は、両面が非球面である。
そして、第3レンズ群(Gr3)の像側には、平行平板FTを介して撮像素子SRの受光面(像面)が配置されている。平行平板FTは、各種光学フィルタや撮像素子のカバーガラス等である。
この実施例9の変倍光学系1Iでは、広角端から中間点を経て望遠端への変倍時に、図21に示すように、第1レンズ群(Gr1)は、固定され、第2レンズ群(Gr2)は、物体に近づく方向に曲線的(物体側に凸となる曲線)に移動され、第3レンズ群(Gr3)は、物体に近づく方向に比較的緩やかに曲線的(物体側に凸となる曲線)に移動され、開口絞りSTは、第2レンズ群(Gr2)と共に移動する。このように広角端から望遠端への変倍において、第1レンズ群(Gr1)と第2レンズ群(Gr2)、および第1レンズ群(Gr1)と第3レンズ群(Gr3)とは、それぞれ互いの間隔が狭くなるように移動し、第2レンズ群(Gr2)と第3レンズ群(Gr3)とは互いの間隔が広くなるように移動する。
実施例9の変倍光学系1Iにおける、各レンズのコンストラクションデータを以下に示す。
数値実施例9
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd
物面 ∞ ∞
1* 39.6920 0.7000 1.74329 49.32
2* 2.6464 可変
3* 2.9569 1.8157 1.58912 61.24
4* -11.1753 0.8411
5(絞り) ∞ 0.4790
6* 25.3599 1.4623 1.59201 67.02
7* -2.7300 可変
8 -2.4670 0.6000 2.00170 20.59
9 -5.6445 0.8505
10 -2.7456 0.6000 2.00170 20.59
11 -5.0974 0.5894
12* 9.4220 1.7149 1.81467 22.41
13* -32.8590 可変
14 ∞ 0.3000 1.51680 64.20
15 ∞ 0.3000
像面 ∞
非球面データ
第1面
K=0.00000e+000,A4=4.74570e-003,A6=-1.90865e-004,A8=-4.99066e-006,A10=3.62306e-007
第2面
K=0.00000e+000,A4=4.80252e-003,A6=-1.31168e-004,A8=2.44871e-004,
A10=-4.94571e-005
第3面
K=0.00000e+000,A4=-3.43021e-003,A6=1.81093e-004,A8=-5.27130e-005,A10=-1.36913e-005
第4面
K=0.00000e+000,A4=1.93611e-003,A6=2.12138e-004,A8=-2.70160e-004,
A10=2.92300e-005
第6面
K=0.00000e+000,A4=-1.28537e-002,A6=-1.45090e-002,A8=9.62833e-003,A10=-5.73414e-003
第7面
K=0.00000e+000,A4=-1.00000e-002,A6=-4.82247e-003,A8=1.48349e-003,A10=-7.13851e-004
第12面
K=0.00000e+000,A4=-4.43387e-003,A6=5.52296e-005,A8=-1.09670e-005,A10=-1.12433e-006
第13面
K=0.00000e+000,A4=-1.87455e-003,A6=-1.26700e-004,A8=9.86027e-006,A10=-1.04734e-006
各種データ
ズームデータ
ズーム比 2.73
広角 中間 望遠
焦点距離 3.288 6.402 8.966
Fナンバ 2.880 4.235 5.059
画角 48.841 30.421 22.373
像高 3.570 3.570 3.570
レンズ全長 15.680 15.656 15.644
BF 0.649 3.282 3.931
d2 4.921 1.971 0.673
d7 0.457 0.751 1.387
d13 0.152 2.783 3.434
ズームレンズ群データ
群 始面 終面 焦点距離
1 1 2 -3.846
2 3 7 3.339
3 8 13 -5.334
以上のようなレンズ配置、構成のもとでの、実施例9の撮像レンズ1Iにおける球面収差(正弦条件)、非点収差および歪曲収差を図34に示す。
[実施例10]
図22は、実施例10の変倍光学系におけるレンズ群の配列を示す断面図である。図23は、実施例10の変倍光学系の変倍における各レンズ群の移動の様子を示す図である。図35は、実施例10の変倍光学系の収差図である。
実施例10の変倍光学系1Jは、図22に示すように、各レンズ群(Gr1、Gr2、Gr3)が物体側から像側へ順に、全体として負の光学的パワーを有する第1レンズ群(Gr1)と、開口絞りSTを含む全体として正の光学的パワーを有する第2レンズ群(Gr2)と、全体として負の光学的パワーを有する第3レンズ群(Gr3)とからなる負・正・負の3成分ズーム構成であり、ズーミングの際には、図23に示すように、第1レンズ群(Gr1)が固定され、第2レンズ群(Gr2)と第3レンズ群(Gr3)とが移動する。開口絞りSTは、図22に示すように、第2レンズ群(Gr2)と共に移動する。
より詳しくは、実施例10の変倍光学系1Jは、各レンズ群(Gr1、Gr2、Gr3)が物体側から像側へ順に、次のように構成されている。
第1レンズ群(Gr1)は、1枚の負レンズとして、物体側に凸の負メニスカスレンズ(第1レンズL1)から構成されて成る。第1レンズL1は、両面が非球面である。
第2レンズ群(Gr2)は、両凸の正レンズ(第2レンズL2)と、開口絞りSTと、両凸の正レンズ(第3レンズL3)とから構成されて成る。このように第2レンズ群(Gr2)には、開口絞りSTを含み、開口絞りSTは、第2レンズL2と第3レンズL3との間に配置され、第2レンズ群(Gr2)と共に移動する。第2および第3レンズL2、L3は、両面が非球面である。
第3レンズ群(Gr3)は、前群(Gr3f)としての物体側に凹の負メニスカスレンズ(第4レンズL4)および物体側に凹の負メニスカスレンズ(第5レンズL5)と、後群(Gr3b)としての両凸の正レンズ(第6レンズL6)とから構成されて成る。第4および第5レンズL4、L5は、片面(物体側の面)が非球面である。第6レンズL6は、両面が非球面である。
そして、第3レンズ群(Gr3)の像側には、平行平板FTを介して撮像素子SRの受光面(像面)が配置されている。平行平板FTは、各種光学フィルタや撮像素子のカバーガラス等である。
この実施例10の変倍光学系1Jでは、広角端から中間点を経て望遠端への変倍時に、図23に示すように、第1レンズ群(Gr1)は、固定され、第2レンズ群(Gr2)は、物体に近づく方向に曲線的(物体側に凸となる曲線)に移動され、第3レンズ群(Gr3)は、物体に近づく方向に比較的緩やかに曲線的(物体側に凸となる曲線)に移動され、開口絞りSTは、第2レンズ群(Gr2)と共に移動する。このように広角端から望遠端への変倍において、第1レンズ群(Gr1)と第2レンズ群(Gr2)、および第1レンズ群(Gr1)と第3レンズ群(Gr3)とは、それぞれ互いの間隔が狭くなるように移動し、第2レンズ群(Gr2)と第3レンズ群(Gr3)とは互いの間隔が広くなるように移動する。
実施例10の変倍光学系1Jにおける、各レンズのコンストラクションデータを以下に示す。
数値実施例10
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd
物面 ∞ ∞
1* 27.2351 0.7000 1.74329 49.32
2* 2.7879 可変
3* 2.9657 1.9092 1.58912 61.24
4* -9.5923 0.8658
5(絞り) ∞ 0.3703
6* 26.9866 1.3709 1.59201 67.02
7* -2.9700 可変
8* -2.8130 0.6000 1.99683 20.82
9 -136.6789 0.5773
10* -9.3166 0.7496 1.74926 24.52
11 -12.3350 1.1741
12* 12.4606 1.8106 1.98996 21.15
13* -1445.888 可変
14 ∞ 0.3000 1.51680 64.20
15 ∞ 0.3000
像面 ∞
非球面データ
第1面
K=0.00000e+000,A4=4.21776e-003,A6=-1.66415e-004,A8=-5.21394e-006,A10=3.50020e-007
第2面
K=0.00000e+000,A4=5.09199e-003,A6=-6.11707e-005,A8=1.64833e-004,
A10=-3.51411e-005
第3面
K=0.00000e+000,A4=-2.36920e-003,A6=8.39052e-005,A8=-2.64407e-005,A10=-1.59758e-005
第4面
K=0.00000e+000,A4=4.43020e-003,A6=1.43378e-004,A8=-2.77549e-004.
A10=2.71469e-005
第6面
K=0.00000e+000,A4=-6.43075e-003,A6=-1.50037e-002,A8=8.24496e-003,A10=-4.07997e-003
第7面
K=0.00000e+000,A4=-1.22504e-002,A6=-4.46868e-003,A8=1.52961e-003,A10=-6.58218e-004
第8面
K=0.00000e+000,A4=-2.52125e-002,A6=6.45131e-003,A8=5.13176e-004<
A10=-3.14722e-004
第10面
K=0.00000e+000,A4=1.57000e-002,A6=-5.50692e-003,A8=5.54627e-004,
A10=-6.39857e-005
第12面
K=0.00000e+000,A4=-4.88553e-003,A6=2.03789e-004,A8=1.10458e-005,
A10=-7.98793e-007
第13面
K=0.00000e+000,A4=-2.66149e-003,A6=-8.67757e-005,A8=1.38722e-005,A10=-4.87221e-007
各種データ
ズームデータ
ズーム比 2.73
広角 中間 望遠
焦点距離 3.762 7.294 10.268
Fナンバ 2.880 4.278 5.171
画角 43.572 27.159 19.720
像高 3.570 3.570 3.570
レンズ全長 16.140 16.112 16.094
BF 0.600 3.238 3.959
d2 4.961 1.985 0.646
d7 0.452 0.762 1.362
d13 0.102 2.740 3.460
ズームレンズ群データ
群 始面 終面 焦点距離
1 1 2 -4.230
2 3 7 3.301
3 8 13 -4.853
以上のようなレンズ配置、構成のもとでの、実施例10の撮像レンズ1Jにおける球面収差(正弦条件)、非点収差および歪曲収差を図35に示す。
[実施例11]
図24は、実施例11の変倍光学系におけるレンズ群の配列を示す断面図である。図25は、実施例11の変倍光学系の変倍における各レンズ群の移動の様子を示す図である。図36は、実施例11の変倍光学系の収差図である。
実施例11の変倍光学系1Kは、図24に示すように、各レンズ群(Gr1、Gr2、Gr3)が物体側から像側へ順に、全体として負の光学的パワーを有する第1レンズ群(Gr1)と、全体として正の光学的パワーを有する第2レンズ群(Gr2)と、開口絞りSTを含む全体として負の光学的パワーを有する第3レンズ群(Gr3)とからなる負・正・負の3成分ズーム構成であり、ズーミングの際には、図25に示すように、第1レンズ群(Gr1)が固定され、第2レンズ群(Gr2)と第3レンズ群(Gr3)とが移動する。開口絞りSTは、図24に示すように、第3レンズ群(Gr3)と共に移動する。
より詳しくは、実施例11の変倍光学系1Kは、各レンズ群(Gr1、Gr2、Gr3)が物体側から像側へ順に、次のように構成されている。
第1レンズ群(Gr1)は、1枚の負レンズとして、物体側に凸の負メニスカスレンズ(第1レンズL1)から構成されて成る。第1レンズL1は、両面が非球面である。
第2レンズ群(Gr2)は、物体側に凸の正メニスカスレンズ(第2レンズL2)から構成されて成る。第2レンズL2は、両面が非球面である。
第3レンズ群(Gr3)は、開口絞りSTと、前群(Gr3f)としての物体側に凸の正メニスカスレンズ(第3レンズL3)および両凹の負レンズ(第4レンズL4)と、後群(Gr3b)としての両凸の正レンズ(第5レンズL5)とから構成されて成る。このように第3レンズ群(Gr3)には、開口絞りSTを含み、開口絞りSTは、第3レンズL3の物体側に配置され、第3レンズ群(Gr3)と共に移動する。第3、第4および第5レンズL3、L4、L5は、両面が非球面であり、第5レンズL5は、例えば樹脂材料製レンズである。
そして、第3レンズ群(Gr3)の像側には、平行平板FTを介して撮像素子SRの受光面(像面)が配置されている。平行平板FTは、各種光学フィルタや撮像素子のカバーガラス等である。
この実施例11の変倍光学系1Kでは、広角端から中間点を経て望遠端への変倍時に、図25に示すように、第1レンズ群(Gr1)は、固定され、第2レンズ群(Gr2)は、物体に近づく方向に曲線的(物体側に凸となる曲線)に移動され、第3レンズ群(Gr3)は、物体に近づく方向に曲線的(物体側に凸となる曲線)に移動され、開口絞りSTは、第2レンズ群(Gr2)と共に移動する。このように広角端から望遠端への変倍において、第1レンズ群(Gr1)と第2レンズ群(Gr2)、および第1レンズ群(Gr1)と第3レンズ群(Gr3)とは、それぞれ互いの間隔が狭くなるように移動し、第2レンズ群(Gr2)と第3レンズ群(Gr3)とは、中間点で一旦互いの間隔が広くなるように移動した後、再度互いの間隔が狭くなるように移動する。
実施例11の変倍光学系1Kにおける、各レンズのコンストラクションデータを以下に示す。
数値実施例11
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd
物面 ∞ ∞
1 24.1406 0.8000 1.85000 40.03
2 4.8437 可変
3* 3.9385 1.5655 1.53048 55.72
4* 21.9017 可変
5(絞り) ∞ 0.0000
6* 2.1411 1.0187 1.55989 43.15
7* 6.3667 0.8591
8* 126.8910 0.6000 1.79850 22.59
9* 2.4313 1.4168
10* 14.0519 2.2338 1.62913 57.13
11* -5.7438 可変
12 ∞ 0.3000 1.51680 64.20
13 ∞ 0.5000
像面 ∞
非球面データ
第3面
K=0.00000e+000,A4=-2.16013e-003,A6=1.18630e-003,A8=-1.79126e-004,A10=2.95581e-005
第4面
K=0.00000e+000,A4=-3.08874e-003,A6=2.35627e-003,A8=-3.53501e-004,A10=6.77048e-005
第6面
K=0.00000e+000,A4=8.88847e-004,A6=5.21710e-004,A8=-7.36543e-004,
A10=1.27051e-005
第7面
K=0.00000e+000,A4=7.23018e-003,A6=-4.51061e-003,A8=-5.73410e-003,A10=5.57955e-004
第8面
K=0.00000e+000,A4=-2.30240e-002,A6=-1.51543e-002,A8=-9.17182e-003
,A10=-2.64712e-003
第9面
K=0.00000e+000,A4=-6.78390e-003,A6=-1.36949e-002,A8=-2.08024e-003
,A10=1.75925e-003
第10面
K=0.00000e+000,A4=1.12840e-003,A6=-1.66988e-004,A8=8.44998e-005,
A10=-5.28425e-006
第11面
K=0.00000e+000,A4=-2.97572e-003,A6=2.92814e-004,A8=-6.99552e-005,A10=1.28303e-005
各種データ
ズームデータ
ズーム比 2.73
広角 中間 望遠
焦点距離 4.749 9.215 12.942
Fナンバ 4.019 5.702 7.100
画角 37.400 21.507 15.678
像高 3.450 3.450 3.450
レンズ全長 19.928 19.891 19.835
BF 2.064 6.322 9.709
d2 7.272 2.117 0.608
d4 2.098 2.958 1.024
d11 1.336 5.624 9.011
ズームレンズ群データ
群 始面 終面 焦点距離
1 1 2 -7.267
2 3 4 8.787
3 5 11 11.680
以上のようなレンズ配置、構成のもとでの、実施例11の撮像レンズ1Kにおける球面収差(正弦条件)、非点収差および歪曲収差を図36に示す。
上記に列挙した実施例1〜11の変倍光学系1A〜1Kに、上述した条件式(1)〜(12)を当てはめた場合のそれぞれの数値を、表1および表2に示す。
以上、説明したように、上記実施例1〜11における変倍光学系1A〜1Kは、本発明に係る要件を満足している結果、約2〜3倍程度の比較的高い変倍比とコンパクト化とを達成しつつ、テレセントリック性、撮像素子への入射角の格差、および、諸収差が背景技術に較べてより良好に改善されている。そして、上記実施例1〜11における変倍光学系1A〜1Kは、デジタル機器に搭載する上で、特に携帯端末に搭載する上で小型化が充分に達成され、また、高画素な撮像素子16を採用することができる。
なお、上記実施例1〜11では、連続的に変倍する変倍光学系1A〜1Kを示しているが、より小型化するために、同一の光学構成で2焦点切り換えの変倍光学系1であってもよい。
以上に述べたように、本発明によれば、変倍光学系は、物体側より像側へ、負の光学的パワーを有する第1レンズ群と、正の光学的パワーを有する第2レンズ群と、第3レンズ群とを含み、第1レンズ群は、1枚の負レンズから構成され、変倍に際して固定であり、第3レンズ群は、少なくとも1面の非球面を含むと共に、負の光学的パワーを有する前群(Gr3f)と正の光学的パワーを有する後群(Gr3b)とで構成される。これによってコンパクト化を達成しつつ、テレセントリック性、撮像素子への入射角の格差、ならびに、球面収差、色収差、非点収差および歪曲収差等の諸収差を背景技術に較べてより補正することができる変倍光学系、撮像装置およびデジタル機器を提供することができる。
本発明を表現するために、上述において図面を参照しながら実施形態を通して本発明を適切且つ十分に説明したが、当業者であれば上述の実施形態を変更および/または改良することは容易に為し得ることであると認識すべきである。したがって、当業者が実施する変更形態または改良形態が、請求の範囲に記載された請求の範囲の権利範囲を離脱するレベルのものでない限り、当該変更形態または当該改良形態は、当該請求の範囲の権利範囲に包括されると解釈される。

Claims (20)

  1. 物体側より像側へ順に、負の光学的パワーを有する第1レンズ群と、正の光学的パワーを有する第2レンズ群と、第3レンズ群との3個の群のみから構成され
    前記第1レンズ群は、1枚の負レンズから構成されて成ると共に、変倍において固定であり、
    前記第2および第3レンズ群は、前記変倍の際に移動し
    前記第3レンズ群は、少なくとも1面の非球面を含むと共に、当該群内において最も大きい空気間隔で当該群を前群と後群とに分けた場合に、前記前群が負の光学的パワーを有し、前記後群が正の光学的パワーを有することを特徴とする変倍光学系。
  2. 前記第3レンズ群は、下記(2)の条件式を満足することを特徴とする請求の範囲第1項に記載の変倍光学系。
    0.3<Da/D3<0.8 ・・・(2)
    ただし、
    Da:第3レンズ群内において最も大きいレンズ間隔
    D3:第3レンズ群において、最も物体側の面から像側の面までの距離
  3. 前記第3レンズ群は、全体として負の光学的パワーを有し、下記(3)の条件式を満足することを特徴とする請求の範囲第1項または第2項に記載の変倍光学系。
    1<|f3|/fw<3 ・・・(3)
    ただし、
    f3:第3レンズ群の合成焦点距離
    fw:広角端における全系の合成焦点距離
  4. 前記第1レンズ群は、下記(4)の条件式を満足することを特徴とする請求の範囲第1項から第3項のいずれか1項に記載の変倍光学系。
    1<|f1|/fw<1.5 ・・・(4)
    ただし、
    f1:第1レンズ群の合成焦点距離
    fw:広角端における全系の合成焦点距離
  5. 前記第1レンズ群の前記負レンズは、下記(5)の条件式を満足することを特徴とする請求の範囲第1項から第4項のいずれか1項に記載の変倍光学系。
    40<ν1 ・・・(5)
    ただし、
    ν1:第1レンズ群の負レンズのアッベ数
  6. 前記第1レンズ群の前記負レンズは、物体側に凸面を向けた負のメニスカスレンズであることを特徴とする請求の範囲第1項から第5項の何れか1項に記載の変倍光学系。
  7. 前記第1レンズ群における前記負レンズの像側の面は、下記(6)の条件式を満足することを特徴とする請求の範囲第1項から第6項のいずれか1項に記載の変倍光学系。
    0.6<r12/fw<0.8 ・・・(6)
    ただし、
    r12:第1レンズ群の負レンズにおける像側の面の曲率半径
    fw:広角端における全系の合成焦点距離
  8. 前記第1および第3レンズ群は、下記(7)の条件式を満足することを特徴とする請求の範囲第1項から第7項のいずれか1項に記載の変倍光学系。
    0.5<|f1/f3|<1 ・・・(7)
    ただし、
    f1:第1レンズ群の合成焦点距離
    f3:第3レンズ群の合成焦点距離
  9. 前記第3レンズ群は、1枚の負レンズと1枚の正レンズとから構成されることを特徴とする請求の範囲第1項から第8項のいずれか1項に記載の変倍光学系。
  10. 前記第2レンズ群は、その群内に開口絞りを有し、該開口絞りは、前記変倍の際に前記第2レンズ群と一体で移動することを特徴とする請求の範囲第1項から第9項のいずれか1項に記載の変倍光学系。
  11. 前記第1および第2レンズ群は、下記(8)の条件式を満足することを特徴とする請求の範囲第1項から第10項のいずれか1項に記載の変倍光学系。
    1.2<|f1|/f2<3.2 ・・・(8)
    ただし、
    f1:第1レンズ群の合成焦点距離
    f2:第2レンズ群の合成焦点距離
  12. 前記第2レンズ群は、下記(9)の条件式を満足することを特徴とする請求の範囲第1項から第11項のいずれか1項に記載の変倍光学系。
    0.7<f2/fw<1 ・・・(9)
    ただし、
    f2:第2レンズ群の合成焦点距離
    fw:広角端における全系の合成焦点距離
  13. 前記第2レンズ群は、少なくとも2枚の正レンズを含むことを特徴とする請求の範囲第1項から第12項のいずれか1項に記載の変倍光学系。
  14. 前記第2レンズ群または第3レンズ群でフォーカシングを行うことを特徴とする請求の範囲第1項から第13項のいずれか1項に記載の変倍光学系。
  15. 前記第3レンズ群は、全体として負の光学的パワーを有し、前記第1から第3レンズ群の3個の群のみから構成されることを特徴とする請求の範囲第1項から第14項のいずれか1項に記載の変倍光学系。
  16. 前記第3レンズ群は、全体として負の光学的パワーを有し、前記前群に含まれる少なくとも1枚の負の光学的パワーを有するレンズと、前記後群に含まれる少なくとも1枚の正の光学的パワーを有するレンズとを含むと共に、少なくとも1面の非球面を含み
    前記第2および第3レンズ群は、下記(1)の条件式を満足することを特徴とする請求の範囲第1項に記載の変倍光学系
    0.3<f2/|f3|<0.8 ・・・(1)
    ただし、
    f2:第2レンズ群の合成焦点距離
    f3:第3レンズ群の合成焦点距離
  17. 前記第3レンズ群は、下記(3)の条件式を満足することを特徴とする請求の範囲第16項に記載の変倍光学系。
    1<|f3|/fw<3 ・・・(3)
    ただし、
    f3:第3レンズ群の合成焦点距離
    fw:広角端における全系の合成焦点距離
  18. 前記第1レンズ群は1枚の負レンズから構成されて成り、前記第1レンズ群の前記負レンズは、下記(5)の条件式を満足することを特徴とする請求の範囲第16項または第17項に記載の変倍光学系。
    40<ν1 ・・・(5)
    ただし、
    ν1:第1レンズ群の第1レンズのアッベ数
  19. 請求の範囲第1項から第18項のいずれか1項に記載の変倍光学系と、
    光学像を電気的な信号に変換する撮像素子とを備え、
    前記変倍光学系が前記撮像素子の受光面上に物体の光学像を形成可能とされていることを特徴とする撮像装置。
  20. 請求の範囲第19項に記載の撮像装置と、
    前記撮像装置に被写体の静止画撮影および動画撮影の少なくとも一方の撮影を行わせる制御部とを備え、
    前記撮像装置の変倍光学系が、前記撮像素子の受光面上に前記被写体の光学像を形成可能に組み付けられていることを特徴とするデジタル機器。
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