JP5691780B2 - 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

この発明は、ズームレンズおよびこのズームレンズを用いるカメラ、携帯情報端末装置に関する。
デジタルカメラが幅広く普及し、デジタルカメラの高画質化と小型化に対する要望もますます大きい。このため、デジタルカメラの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。
デジタルカメラ用のズームレンズの小型化の面では、使用時のレンズ全長(最も物体側のレンズ面から像面までの距離)を短縮することとともに、各レンズ群の厚みを短縮して収納時の全長を抑えることが重要である。
高性能化の面では、少なくとも1000万〜1500万画素の撮像素子に対応した解像力を全ズーム域にわたって実現できることが必要である。
ズームレンズの広画角化の要望も大きく、少なくとも、35mm銀塩カメラ(いわゆるライカ版)換算の焦点距離で28mm相当の「半画角:38度程度」よりも更に大きい画角の実現が望まれている。
変倍比については「35mm銀塩カメラ換算の焦点距離」で28〜200mm相当程度(約7.1倍)の変倍比を持つズームレンズであれば、一般的な撮影の殆ど全てをこなすことが可能と考えられるが、近来の高変倍比ズームレンズの普及も相俟って、35mm銀塩カメラ換算の焦点距離で24〜360mm相当程度(約15倍)以上を望むユーザも増加している。
デジタルカメラ用のズームレンズで、高変倍化に適したタイプとして、物体側から像側へ向かって順に、正の屈折力の第1レンズ群、負の屈折力の第2レンズ群、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変倍に際して、第1レンズ群と第2レンズ群との間隔が増大し、第2レンズ群と第3レンズ群との間隔が減少し、第3レンズ群と第4レンズ群との間隔が変化するものがある。
このタイプで、広角・高変倍かつ小型のズームレンズを実現するためには、広角端から望遠端への変倍の際に、第1レンズ群が「広角端よりも望遠端で物体側に位置するように移動するタイプ」であることが好ましい。「広角端でのレンズ全長」を、望遠端での全長に比して短くすることにより、第1レンズ群の大型化を抑制しつつ、十分な広角化が可能となるからである。
この発明のズームレンズは、後述するように、第1〜第4レンズ群の屈折力分布を「正・負・正・正」とし、広角端から望遠端への変倍に際して、第1レンズ群および第3レンズ群が、望遠端において「広角端よりも物体側に位置」するように移動し、第3レンズ群に「正レンズ、負レンズ、正レンズ、負レンズの配置構造」を有するものであるが、このような構成を持つズームレンズとしては、従来から特許文献1〜3に開示されたものが知られている。
これら特許文献1〜3に記載されたズームレンズは、変倍比の面から見ると、何れも15倍に達しておらず、近来、要請の強い「15倍」程度の変倍比を実現できない。
また、特許文献1、2に記載されたズームレンズは、広角端における焦点距離が、前記「ライカ版相当」で27mm程度(特許文献1)、33mm程度(特許文献2)と、十分な広画角を確保できていない。
更に、特許文献1〜3に記載されたズームレンズはいずれも、その広角端焦点距離、もしくは変倍比に比して最大全長が十分に短いとは言いがたい。
なお、出願人は先に「正・負・正・正の屈折力配分を持つ4レンズ群構成のズームレンズ」を特許文献4、5に提案しているが、これら特許文献4、5に記載されたズームレンズは、この発明のものとは第3レンズ群の構成が異なる。
この発明は上述したところに鑑み、物体側から順に正・負・正・正のパワー配分を持つ4レンズ群構成で、広角端における半画角約42度以上の広画角、15倍以上の高変倍比で、色収差が良好に補正され、小型で、1000万〜1500万画素の撮像素子に対応した解像力を持つズームレンズの実現を課題とする。
この発明はまた、物体側から順に正・負・正・正のパワー配分を持つ4レンズ群構成で、広角端における半画角約42度以上の広画角、15倍以上の高変倍比で、色収差が良好に補正され、1000万〜1500万画素の撮像素子に対応した解像力を持ち、諸収差が良好に補正された小型のズームレンズの実現を課題とする。
この発明はまた、上記ズームレンズを撮影光学系とする小型・高画質のカメラ装置、携帯情報端末装置の実現を課題とする。
請求項1記載のズームレンズは「物体側から像側へ向かって順に、正の屈折力を有する第1レンズ群、負の屈折力を有する第2レンズ群、正の屈折力を有する第3レンズ群、正の屈折力を有する第4レンズ群を配し、第2レンズ群と第3レンズ群の間に、開口絞りを配置」してなる。
広角端から望遠端への変倍に際しては、第1レンズ群と第2レンズ群との間隔が増大し、第2レンズ群と第3レンズ群との間隔が減少し、第3レンズ群と第4レンズ群との間隔が拡大するように、且つ、望遠端において、第1レンズ群および第3レンズ群が「広角端におけるよりも物体側」に位置するように移動する。第3レンズ群は、ズームレンズ中において「主たる結像機能」を持つ。
請求項1記載のズームレンズは以下の点を特徴とする。
即ち、第3レンズ群は、物体側から像側へ向かって順に、正の屈折力を有する第3aレンズ群と、正または負の屈折力を有する第3bレンズ群とを配してなる。
第3aレンズ群は「物体側から順に、物体側に凸面を有する正レンズと、像側に凹面を有する負レンズ」とから成る。
第3bレンズ群は「物体側に凸面を持つ正レンズと負レンズとの接合レンズ」であって、接合面が像側に凸形状である。
第3レンズ群の焦点距離:f3、第3aレンズ群の焦点距離:f3a、望遠端における全系の焦点距離:ftが、条件:
(1) 0.60 < f3/f3a < 1.20
(2) 4.5 < ft/f3 < 7.5
を満足する。
請求項1記載のズームレンズは「第3aレンズ群内の正レンズが、非球面を少なくとも1面有」し、望遠端における第3レンズ群の結像倍率:β3t、広角端における第3レンズ群の結像倍率:β3wが、条件:
(3) 2.00 < β3t/β3w < 4.00
を満足することが好ましい(請求項2)。
請求項1または2記載のズームレンズは、第2レンズ群の、望遠端における結像倍率:β2t、広角端における結像倍率:β2wが、条件:
(4) 1.00 < (β2t/β2w)/(β3t/β3w) < 2.50
を満足することが好ましい(請求項3)。
請求項1〜3の任意の1に記載のズームレンズは、第2レンズ群の焦点距離:f2、第3レンズ群の焦点距離:f3が、条件:
(5) 0.4 < |f2|/f3 < 0.8
を満足することが好ましい(請求項4)。
請求項1〜4の任意の1に記載のズームレンズは、第1レンズ群の焦点距離:f1、広角端における全系の焦点距離:fwが、条件:
(6) 7.0 < f1/fw < 10.0
を満足することが好ましい(請求項5)。
請求項1〜5の任意の1に記載のズームレンズは、広角端から望遠端への変倍に際しての第1レンズ群の総移動量:X1、望遠端における全系の焦点距離:fTが、条件:
(7) 0.10 < X1/fT < 0.35
を満足することが好ましい(請求項6)。
請求項1〜6の任意の1に記載のズームレンズは、広角端から望遠端への変倍に際しての第3レンズ群の総移動量:X3、望遠端における全系の焦点距離:fTが、条件:
(8) 0.10 < X3/fT < 0.30
を満足することが好ましい(請求項7)。
請求項1〜7の任意の1に記載のズームレンズは、広角端から望遠端への変倍に際しての第2レンズ群の総移動量:X2、広角端から望遠端への変倍に際する第3レンズ群の総移動量:X3が、条件:
(9) 0.15 < |X2|/X3 < 0.65
を満足することが好ましい(請求項8)。
請求項1〜8の任意の1に記載のズームレンズは「ズームレンズによる像を撮像素子により読取る情報装置に用いられるもの」であることができ、その場合、ズームレンズの歪曲収差が「撮像素子により情報化されたデータの電子的な処理により補正できる範囲」で許容されているものであることができる(請求項9)。
この発明のカメラは請求項1〜9の任意の1に記載のズームレンズを「撮影用光学系」として有することを特徴とする(請求項10)。
カメラは「ズームレンズによる像を撮像素子により読取る機能を持つカメラ」として構成することができる。この場合、ズームレンズとして請求項1〜8の任意の1に記載のものを用いることも、請求項9記載のものを用いることもできる(請求項11)。
即ち、カメラは、デジタルスチルカメラやビデオカメラ、銀塩カメラ等として実施することもできるが、デジタルスチルカメラのように「ズームレンズによる像を撮像素子により読取る機能を持つカメラ」として実施でき、この場合には、採用するズームレンズとして請求項9記載のものが好適である。
この発明の携帯情報端末装置は、請求項1〜9の任意の1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ことを特徴とする(請求項12)。
説明を補足する。
正・負・正・正の4レンズ群構成のズームレンズでは一般には、負のパワーを持つ第2レンズ群が「主要な変倍作用を負担する所謂バリエータ」として構成される。しかし、この発明のズームレンズにおいては、第3レンズ群にも変倍作用を分担させ、第2レンズ群の負担を軽くして「広角化・高変倍化に伴って困難になる収差補正」に対する自由度を確保している。
第1レンズ群は上記の如く、望遠端において「広角端における位置」よりも物体側に位置するように変位するので、広角端から望遠端への変倍に際して、第1レンズ群を「大きく物体側へ移動させる」ことができ、このようにすることにより「広角端において第1レンズ群を通過する光線高さ」を低くすることができ、これにより、広角化に伴う第1レンズ群の大型化を抑制するとともに、望遠端において、第1、第2レンズ群間の間隔を大きく確保して、長焦点化を達成することが可能となる。
広角端から望遠端への変倍に際して、第1レンズ群と第2レンズ群の間隔は大きくなり、第2レンズ群と第3レンズ群との間隔は小さくなるので、第2・第3レンズ群の倍率(絶対値)が共に増加し、これら第2・第3レンズ群が「変倍作用を分担」しあう。
第3レンズ群は、正の屈折力を有する第3aレンズ群と、正または負の屈折力を有する第3bレンズ群により構成され、第3aレンズ群は物体側から順に「物体側に凸面を有する正レンズと、像側に凹面を有する負レンズ」とから成り、第3bレンズ群は「物体側に凸面を持つ正レンズと負レンズとの接合レンズ」から成り、その接合面は「像側に凸形状」である。
このように、第3レンズ群を、色収差補正に最低限必要な「正・負レンズのペア」を1以上有する構成とすることで、最長焦点距離である望遠端で特に発生しやすい「軸上や倍率の色収差」の補正能力確保が可能となる。
また、第3レンズ群先頭の正レンズの第1面を「物体側に凸形状」とし、第3bレンズ群の接合面を「像側へ凸形状」とすることで、この2つの面がペアとなり、特に「球面収差、コマ収差の良好な補正」を効果的に実現できる。
第3aレンズ群の負レンズの第2面を「像側に向いた凹形状」とすることにより、球面収差、コマ収差、サジタル像面湾曲の補正を効果的に実現できる。
第3bレンズ群を構成する正レンズ(物体側)と負レンズ(像側)は、これらの間において「収差が大きくやりとり」されるため、相対的な偏心による性能劣化が比較的大きくなる恐れがあるので、これらを接合レンズとして、光学系組立て時の性能劣化抑制効果を持たせている。
さらに、第3レンズ群のなかで最も像側に位置する「第3bレンズ群の負レンズ」の負の屈折力により「第1レンズ群・第2レンズ群を通る周辺光線」の高さを抑えることを可能とし、広角化によって生じる「径方向サイズの増大」を効果的に抑制することが可能となる。
上記の如く、この発明のズームレンズでは、変倍に伴う第1、第2、第3レンズ群の変位の態様により広角化と高変倍化を可能とし、正の屈折力を持つ第3レンズ群を上記の如き構成を持つ第3aレンズ群、第3bレンズ群により構成することにより、「軸上や倍率の色収差」、球面収差、コマ収差、サジタル像面湾曲の効果的な補正が可能となる。
請求項2のように、第3aレンズ群内の正レンズに「少なくとも1面の非球面」を採用することにより、第3aレンズ群の機能を更に効果的に発現させることができる。即ち、「主たる結像群としての役割を担う第3レンズ群」の中で、最も絞りに近い「第3aレンズ群の物体側の正レンズ」非球面を少なくとも1面採用することで、球面収差を始めとする各種収差を良好に保持しつつズームレンズの「より小型化」を進めることが可能となる。
条件(1)は、主たる結像群である第3レンズ群と、第3レンズ群内で正の屈折力を持つ第3aレンズ群の屈折力の比を定める条件である。
条件(1)の下限値を超えると、第3aレンズ群の「正の屈折力」が弱くなりすぎて、第3aレンズ群の収差補正能力が低下する恐れがある。
条件(1)の上限値を超えると、第3レンズ群中における第3aレンズ群の正の屈折力が大きくなり、「第3aレンズ群と第3bレンズ群との屈折力差」が過剰に大きくなり、第3aレンズ群と第3bレンズ群との相対偏心による性能劣化が大きくなる恐れがある。
条件(2)は、全系の望遠端焦点距離:fと、主たる結像群である第3レンズ群の焦点距離との比を定めるもので、パラメータ:ft/f3が小さくなると、第3レンズ群の焦点距離が相対的に長くなるが、条件(2)の下限値を超えると、第3レンズ群の焦点距離が長くなりすぎて「望遠端時の光学系全長の短縮」に不利となる。
パラメータ:ft/f3が大きくなると、第3レンズ群の屈折力が相対的に大きくなり「高変倍化に伴う大型化を抑制」できる効果があるが、条件(2)の上限値を超えると、第3レンズ群の正の屈折力が相対的に過剰に強くなって「全系の球面収差をはじめとする諸収差の補正バランス」を取るのが困難になったり、第3レンズ群内の相対偏心感度が上昇して高い性能を保つのが困難になったりする恐れがある。
なお、条件(1)のパラメータ:f3/f3a、条件(2)のパラメータ:ft/f3は、より好ましくは、条件(1)、(2)よりも若干狭い、以下の条件:
(1A) 0.70 < f3/f3a < 1.10
(2A) 5.0 < ft/f3 < 6.0
を満足することが好ましい。
第3レンズ群は、上記の如く「第2レンズ群とともに変倍作用を分担」するとともに、ズームレンズ中において「主たる結像機能」を持つ。
条件(3)は、変倍群としての機能を併せ持つ第3レンズ群の結像倍率の適正な範囲を規定する条件である。パラメータ:β3t/β3wが大きいほど、第3レンズ群が負担する変倍機能が大きくなる。
条件(3)の上限値を超えると、高変倍化には有利になるが、第3レンズ群が担う収差補正量が過大に増大し、十分に高い光学性能を得ることが困難になる恐れがある。
条件(3)の下限値を超えると、第3レンズ群の負担する変倍機能が不十分となって、所望の変倍比を得られなくなったり、第2レンズ群の変倍に対する負担が大きくなりすぎて、十分に高い光学性能を得ることが困難になったりする恐れがある。
条件(3)のパラメータ:β3t/β3wは、より好ましくは、条件(3)よりも若干狭い以下の条件:
(3A) 2.40 < β3t/β3w < 3.50
を満足するのが良い。
請求項3以下の各条件を満足することにより、さらなる性能の向上を実現できる。
請求項3の条件(4)は、変倍機能を分担し合う第2レンズ群と第3レンズ群との「変倍作用の分担」を適切に設定する条件である。
第2、第3レンズ群の変倍作用の分担は、パラメータ:(β2t/β2w)/(β3t/β3w)が大きくなるほど、第2レンズ群の負担が大きくなり、小さくなるほど第3レンズ群の負担が増大する。
条件(4)の下限値を超えると、第3レンズ群の負担すべき変倍作用が大きくなりすぎて、必要となる収差補正能力を補うために第3レンズ群が大型化したり構成枚数を増やしたりする必要が生じて、光学系の小型化を阻害する恐れがある。また、第2レンズ群との相対偏心による性能劣化が増大する恐れがある。
条件(4)の上限値を超えると、第3レンズ群の負担すべき変倍作用が小さくなりすぎて、第2レンズ群の負担分が過大になり、第2レンズ群が大型化したり構成枚数を増やしたりする必要が生じて、光学系の小型化を阻害する恐れがある。
条件(4)のパラメータ:(β2t/β2w)/(β3t/β3w)は、より好ましくは、条件(4)よりも若干狭い条件:
(4A) 1.20 < (β2t/β2w)/(β3t/β3w) < 2.30
を満足するのが良い。
請求項4の条件(5)は、主たる変倍群である第2レンズ群と、「主たる結像群であるとともに補佐的に変倍群の役割も担う第3レンズ群」との屈折力の比の適正な範囲を規定するものである。
条件(5)の下限値を超えると、第2レンズ群の負の屈折力が強くなりすぎ、上限値を超えると、第3レンズ群の正の屈折力が強くなりすぎる。従って、条件(5)の範囲外では「変倍に際する収差変動」が大きくなり易くなる。
請求項5の条件(6)は、他の収差を良好に補正しつつ「光学系全体を小型化する」ために有効な条件である。
パラメータ:f1/fwが小さくなると、第1レンズ群の屈折力が大きくなり、大きくなると第1レンズ群の屈折力は小さくなる。
条件(6)の下限値を超えると、第1レンズ群の屈折力が大きくなり、第2レンズ群の結像倍率が等倍に近付いて変倍効率が上がるため、高変倍化に有利であるが、第1レンズ群の各レンズに大きな屈折力が必要になる。このように、第1レンズ群の各レンズの屈折力が大きくなると、特に「望遠端での色収差」が悪化しやすく、また、第1レンズ群の厚肉化・大口径化しやすく、特に「納状態における小型化」の実現に対して不利となる。
条件(6)の上限値を超えると、第1レンズ群の屈折力が小さくなるため、第2レンズ群の屈折倍率が大きくなり、第2レンズ群の変倍への寄与が小さくなり、高変倍化に対する障壁になりやすい。
請求項6の条件(7)は、ズームレンズの広角化・長焦点化の実現において重要な「広角端から望遠端への変倍に際しての第1レンズ群の移動量」を規制する条件である。
パラメータ:X1/fTが小さくなると、第1レンズ群の移動量が相対的に小さくなり、第2レンズ群の移動領域が小さくなっていく。パラメータ:X1/fTが大きくなると、第1レンズ群の移動量が相対的に大きくなり、第2レンズ群の移動領域が大きくなっていく。
条件(7)の下限値を超えると、第2レンズ群の移動領域が制限されて変倍への寄与が小さくなり、第3レンズ群の負担を増加させるか、あるいは、第1レンズ群・第2レンズ群の屈折力を強める必要が生じ、各種収差の悪化を招きやすくなる。
条件(7)の上限値を超えると、広角端での全長が短くなりすぎたり、望遠端での全長が長くなりすぎたりし易い。広角端での全長が短くなりすぎると、第3レンズ群の移動スペースが限定されるため「第3レンズ群の変倍への寄与」が小さくなって、全体の収差補正が困難となり易い。また、望遠端での全長が長くなりすぎれば「全長方向の小型化」を妨げるし、望遠端での周辺光量確保のために径方向が大型化したり、鏡胴の倒れ等の製作誤差による像性能の劣化も招きやすくなったりする。
条件(7)のパラメータ:X1/fTは、より好ましくは条件(7)よりも若干狭い条件:
(7A) 0.15 < X1/fT < 0.30
を満足するのが良い。
請求項7の条件(8)は、第2レンズ群と共に変倍作用を分担する第3レンズ群の移動量に関して満足することが好ましい条件である。
変倍に際しての第3レンズ群の移動量は、パラメータ:X3/fTの増減に伴い増減する。
条件(8)の下限値を超えると、第3レンズ群の変倍への寄与が小さくなり、第2ンズ群の負担が増加するか、第3レンズ群自体の屈折力を強めねばならず、いずれにしても各種収差の悪化を招きやすい。
条件(8)の上限値を超えると、広角端におけるレンズ全長が長くなって、第1レンズ群を通過する光線高さが増加し、第1レンズ群の大型化を招く恐れがある。
なお、さらに望ましくは、以下の条件式を満足するのが良い。
条件(8)のパラメータ:X3/fTは、より好ましくは条件(8)よりも若干狭い条件:
(8A) 0.14 < X3/fT < 0.25
を満足するのが良い。
請求項8の条件(9)は、変倍作用を分担し合う第2レンズ群と第3レンズ群の移動量の比に関する「満足することが好ましい条件」である。
条件(9)式の下限値を超えると、第2レンズ群の移動量が第3レンズ群の移動量に対して小さくなり、第2レンズ群の変倍への寄与が小さくなり、第3レンズ群の負担を増加させるか、第2レンズ群自体の屈折力を強めなければならなくなり、いずれにせよ、各種収差の悪化や、偏心感度の悪化を招く恐れがある。
条件(9)の上限値を超えると、第2レンズ群の移動量が第3レンズ群の移動量に対して大きくなり、第3レンズ群の変倍への寄与が小さくなり、第2ンズ群の負担を増加させるか、第3レンズ群自体の屈折力を強めねばならなくなり、いずれにせよ、各種収差の悪化や偏心感度の悪化を招く恐れがある。
また、第2レンズ群の移動量が大きくなると、広角端時の光学全長が伸び、カメラ全体の小型化や「沈胴状態から撮影状態へのカメラの起動時間の短縮化」を阻害する恐れがある。
条件(9)のパラメータ:|X2|/X3は、より好ましくは、条件(9)よりも若干狭い、条件:
(9A) 0.20 < |X2|/X3 < 0.60
を満足するのが良い。
レンズによる結像画像を「撮像素子」の撮像面上に結像させ、撮像素子により画像を情報化する場合、情報化されたデータに対して電子的な処理を行って、結像された画像における歪曲収差を補正できることが知られている。
従って、このような歪曲収差補正を前提とし、請求項9のズームレンズのように上記電子的な処理によって補正できる範囲の歪曲収差を許容すれば、歪曲収差以外の収差を「より良好に補正」することができ、広画角化や高変倍化、高性能化に資することができる。
歪曲収差は、画角が大きくなるほど発生しやすいので、少なくとも広角端側、好ましくは広角端と中間焦点距離を含む変倍領域で、歪曲収差を補正可能とするのがよい。電子的な処理による歪曲収差補正は、歪曲収差20%程度まで可能である。
更に付言すると、第1レンズ群は物体側より順に、1枚の負レンズと、1枚の正レンズを有する構成であることが望ましい。より具体的には、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズ、物体側に強い凸面を向けた正レンズの2枚で構成するか、その像側にさらに1枚の正レンズを加えた構成にすることが望ましい。
高変倍化、特に「望遠端の焦点距離を長くする」ためには、望遠端における「第2〜第4レンズ群の合成倍率」を大きくする必要があり、この合成倍率が大きくなれば「第1レンズ群で発生した収差」が像面上で拡大されることになる。このため、高変倍化を進めるためには、第1レンズ群で発生する収差量を十分に小さく抑える必要があり、そのためには第1レンズ群を上述の構成とすることが好ましい。
第2レンズ群は、物体側から順に、像面側に曲率の大きな面を向けた負レンズ、像面側に曲率の大きな面を向けた負レンズ、物体側に曲率の大きな面を向けた正レンズの3枚からなることが好ましい。
第2レンズ群を「物体側から順に、負レンズ、負レンズ、正レンズという配置」にすることにより、第2レンズ群の主点を像面側に下げることが可能となり、望遠端時の光学系全長の短縮に寄与できる。
このとき、第2レンズ群の各レンズは、以下の条件式を満足することが望ましい。
1.75 < N21 < 2.10 、25 < ν21 < 55
1.75 < N22 < 2.10 、25 < ν22 < 55
1.75 < N23 < 2.10 、15 < ν23 < 35
ただし、N2iは「第2レンズ群中で物体側から数えてi番目のレンズの材質の屈折率」、ν2iは「第2レンズ群中で物体側から数えてi番目のレンズの材質のアッベ数」を表す。
このような硝種を選択することにより、単色収差を十分に小さく抑えた上で、色収差のより良好な補正が可能となる。
第4レンズ群は、主として射出瞳距離(テレセントリック性)の確保、および、その移動によるフォーカシングのために設けている。ズームレンズの小型化のためには、第4レンズ群はなるべく簡単な構成であることが好ましく、正レンズ1枚で構成することが好ましい。
良好な収差補正を保ちながらより小型化を進めるためには非球面が不可欠であり、少なくとも第2レンズ群および第3レンズ群には、それぞれ1面以上の非球面を有することが好ましい。特に第2レンズ群においては、最も物体側レンズの物体側面を非球面とすると、広角化に伴って増大しがちな歪曲収差・非点収差等の補正に高い効果が得られる。
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)等が使用できる。
絞りの開放径は「変倍に係わらず一定」とするのが機構上簡略となって良い。ただし、望遠端の開放径を広角端に比べて大きくすることにより、変倍に伴うFナンバの変化を小さくすることもできる。また、焦点距離域に応じて、複数種類の開放絞りを用意することで、より良好な光学性能を得ることも可能である。像面に到達する光量を減少させる必要があるときには、開口絞り径を小径化しても良いが、絞り径を大きく変えることなく、NDフィルタ等の挿入により光量を減少させた方が、回折現象による解像力の低下を防止できて好ましい。
以上に説明したように、請求項1の発明では、物体側から順に正・負・正・正のパワー配分を持つ4レンズ群構成で、広角端における半画角約42度以上の広画角を実現しつつ、15倍以上の高変倍比で、色収差が良好に補正され、小型で、1000万〜1500万画素の撮像素子に対応した解像力を持つズームレンズを実現できる。
また、請求項2〜9の発明では、物体側から順に正・負・正・正のパワー配分を持つ4レンズ群構成で、広角端における半画角約42度以上の広画角、15倍以上の高変倍比で、1000万〜1500万画素の撮像素子に対応した解像力を持ち、諸収差がさらに良好に補正された小型のズームレンズを実現できる。
さらに、請求項9のように「電子的な処理によって補正できる範囲の歪曲収差を許容」することにより、後述する実施例1〜4に示すように、歪曲収差以外の収差の「極めて良好な補正」が可能となる。
そして、このようなズームレンズを搭載することにより、性能良好で小型のカメラ・携帯情報端末装置を実現できる。
実施例1のズームレンズのレンズ構成と、変倍に伴う各レンズ群の変位を示す図である。 実施例2のズームレンズのレンズ構成と、変倍に伴う各レンズ群の変位を示す図である。 実施例3のズームレンズのレンズ構成と、変倍に伴う各レンズ群の変位を示す図である。 実施例4のズームレンズのレンズ構成と、変倍に伴う各レンズ群の変位を示す図である。 実施例1のズームレンズの広角端における収差図である。 実施例1のズームレンズの中間焦点距離における収差図である。 実施例1のズームレンズの望遠端における収差図である。 実施例2のズームレンズの広角端における収差図である。 実施例2のズームレンズの中間焦点距離における収差図である。 実施例2のズームレンズの望遠端における収差図である。 実施例3のズームレンズの広角端における収差図である。 実施例3のズームレンズの中間焦点距離における収差図である。 実施例3のズームレンズの望遠端における収差図である。 実施例4のズームレンズの広角端における収差図である。 実施例4のズームレンズの中間焦点距離における収差図である。 実施例4のズームレンズの望遠端における収差図である。 携帯情報端末装置の実施の1形態を説明するための図である。 図13の装置のシステムを説明するための図である。 歪曲収差の電子的な補正を説明するための図である。
以下、実施の形態を説明する。
図1〜図4は、ズームレンズの実施の形態を示している。図1〜図4に示すズームレンズはこの順序に、後述する実施例1〜4に関するものである。
繁雑を避けるため、図1〜4において符号を共通化する。
符号「G1」により第1レンズ群、符号「G2」により第2レンズ群、符号「G3」により第3レンズ群、符号「G4」により第4レンズ群を示す。また、符号「S」により開口絞りを示す。図の左方が「物体側」、右方が「像側」である。
符号Fは「透明平行平板」を示す。透明平行平板Fは、光学ローパスフィルタ・赤外カットフィルタ等の各種フィルタ(物体側の透明平行平板)やCCDセンサ等の撮像素子のカバーガラス(シールガラス 像側の透明平行平板)を「これらに等価な2枚の透明平行平板」として示したものである。
図1〜図4の最上段の図は「広角端におけるレンズ群配置」、中段の3つの図は「中間焦点距離におけるレンズ群配置」を示し、最下段の図は「望遠端におけるレンズ群配置」を示す図である。広角端から望遠端への変倍に際して、ズームレンズの各レンズ群G1〜G4、開口絞りSは、図の「最上段の状態から最下段の状態」へ向かって、矢印で示すように移動する。
このように、図1〜図4に示すズームレンズは、物体側から像側へ向かって順に、正の屈折力を有する第1レンズ群G1、負の屈折力を有する第2レンズ群G2、正の屈折力を有する第3レンズ群G3、正の屈折力を有する第4レンズ群G4を配し、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3の間に、開口絞りSを配置してなる。
広角端から望遠端への変倍に際しては、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との間隔が増大し、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3との間隔が減少し、第3レンズ群と第4レンズ群との間隔が拡大するように、且つ、望遠端において、第1レンズ群G1および第3レンズ群G3が、広角端におけるよりも物体側に位置するように移動する。
第3レンズ群G3は、物体側から像側へ向かって順に、正の屈折力を有する第3aレンズ群G3aと、正または負の屈折力を有する第3bレンズ群G3bとを配してなる。
第3aレンズ群G3aは、物体側から順に、物体側に凸面を有する正レンズと、像側に凹面を有する負レンズとから成り、第3bレンズ群G3bは、物体側に凸面を持つ正レンズと負レンズとの接合レンズであって、接合面が像側に凸形状である。
図1に示す実施例1では、第3bレンズ群G3bが正の屈折力を有し、実施例2〜4では第3bレンズ群G3bの屈折力は負である。
後述する実施例1〜4に示すように、図1〜図4に実施の形態を示すズームレンズは何れも、条件(1)〜(9)を満足する。
図17、図18を参照して「携帯情報端末装置」の実施の形態を説明する。
携帯情報端末装置のシステム構成は、図18に示すように、「ズームレンズ」である撮影レンズ1と「撮像素子」である受光素子13を有し、撮影レンズ1によって形成される撮影対象物の像を受光素子13によって読取るように構成され、受光素子13からの出力を、中央演算装置11の制御を受ける信号処理装置14によって処理してデジタル情報に変換する。
デジタル情報に変換された画像は、液晶モニタ7に表示され、半導体メモリ15に記憶され、あるいは通信カード16により外部への通信に供される。この通信機能を除いた部分は「カメラ」を構成する。
撮影レンズ1としては、請求項1〜9の任意の1に記載のズームレンズ、具体的には後述する実施例1〜4のズームレンズを用いる。
液晶モニタ7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15に記録されている画像を表示することもできる。
撮影レンズ1はカメラの携帯時には、図17(A)に示すように「沈胴状態」にあり、電源スイッチ6の操作により電源が入ると筐体5から鏡胴が繰り出される。鏡胴が繰り出された状態において、鏡胴内部でズームレンズの各群は「例えば広角端の配置」となっており、図示されないズームレバーを操作することで各群の配置が変化し、望遠端への変倍を行なうことができる。
このとき、ファインダ2も撮影レンズ1の画角の変化に連動して変倍する。
シャッタボタン4の「半押し」によりフォーカシングがなされる。
フォーカシングは第4レンズ群の移動により行なわれるが、「受光素子の移動」によって行なうこともできる。シャッタボタン4をさらに押し込むと撮影がなされ、その後は上記の処理がなされる。
半導体メモリ15に記録した画像を液晶モニタ7に表示したり、通信カード16等を使用して外部へ送信したりする際は、操作ボタン8を操作して行なう。半導体メモリ15および通信カード16等は、それぞれ専用または汎用のスロット9に挿入して使用される。
撮影レンズが「沈胴状態」にあるとき、ズームレンズの各レンズ群は、必ずしも光軸上に並んでいなくても良い。例えば、第3レンズ群もしくは第4レンズ群、またはこれら第3、第4レンズ群が、光軸上から退避して「他のレンズ群と並列に収納される」如き機構とすれば、携帯情報端末装置のさらなる薄型化を実現できる。
以下にズームレンズの具体的な実施例を4例示す。なお、全ての実施例において最大像高は4.03mmである。広角端においては、負の歪曲収差を発生させ、発生させた負の歪曲収差分「電子的に、画像を拡大して生成する歪曲補正画像処理」を適用するため、歪曲収差量を考慮して最大像高を小さく設定してある。
各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(非球面にあっては近軸曲率半径)
D:面間隔
Nd:屈折率
νd:アッベ数
K:非球面の円錐定数
A4:4次の非球面定数
A6:6次の非球面定数
A8:8次の非球面定数
A10:10次の非球面定数
A12:12次の非球面定数
A14:14次の非球面定数
「非球面形状」は、近軸曲率半径の逆数(近軸曲率):C、光軸からの高さ:H、円錐定数:K、上記各次数の非球面係数を用い、Xを光軸方向における非球面量として、周知の式:
X=CH/[1+√{1−(1+K)C}]+A4・H+A6・H
+A8・H+A10・H10+A12・H12+A14・H14
で表され、近軸曲率半径R(=1/C)と円錐定数:K、非球面係数:A4〜A14を与えて形状を特定する。
なお「長さの次元を持つ量」の単位は「mm」である。
各実施例における「硝種」中の(HOYA)は「HOYA株式会社」、(OHARA)は「株式会社オハラ」、(HIKARI)は「光ガラス株式会社」であり、これらの製造会社の光学硝種名を挙げている。
レンズの材質は、全実施例において「第4レンズ群が有する正レンズ」および「第2レンズ群の最も物体側に配置され、物体側面が非球面であるレンズ」が光学プラスチックである以外は、全て光学ガラスで形成されている。
「実施例1」
f=4.42〜17.73〜70.99、 F=3.65〜5.20〜6.10、 ω=43.4〜12.9〜3.2
面番号 R D Nd νd 硝種
1 81.609 0.95 2.00069 25.46 TAFD40(HOYA)
2 29.032 3.17 1.59282 68.63 FCD505(HOYA)
3 -176.205 0.12
4 24.547 2.26 1.88300 40.76 S-LAH58(OHARA)
5 74.213 <A>
6* -444.418 0.04 1.52020 52.20 光学プラスチック
7 107.517 0.80 1.91082 35.25 TAFD35(HOYA)
8 5.923 3.24
9 -8.419 0.80 1.51633 64.14 S-BSL7(OHARA)
10 84.199 0.10
11 24.020 1.62 1.94595 17.98 FDS18(HOYA)
12 -42.465 <B>
13 絞り <C>
14* 5.158 2.80 1.59255 67.86 Q-PSKH1S(HIKARI)
15* -21.113 0.16
16 260.236 0.90 1.64769 33.79 S-TIM22(OHARA)
17 6.355 1.41
18 8.438 4.39 1.61293 37.00 S-TIM3(OHARA)
19 -3.610 0.80 2.00100 29.13 TAFD55(HOYA)
20 -34.185 <D>
21* 12.668 1.44 1.52528 56.20 光学プラスチック
22 45.144 <E>
23 ∞ 0.30 1.53770 66.60 各種フィルタ
24 ∞ 0.10
25 ∞ 0.50 1.50000 64.00 各種フィルタ
26 ∞ バックフォーカス 。
「非球面(面番号に「*」を付与した面。他の実施例においても同様である)。」
実施例1の非球面のデータを以下に挙げる。
第6面
K=0.0, A4= 3.01417E-04, A6= -8.53369E-06, A8= 1.68209E-07,
A10= -1.51902E-09
第14面
K= -1.81933, A4= 1.14420E-03, A6= 4.18360E-06, A8= -2.34288E-07,
A10= -7.36841E-09
第15面
K= -41.75805, A4= -3.50810E-04, A6= 3.68191E-05, A8= -2.47611E-06,
A10= 4.57676E-08
第21面
K= 0.0, A4= -5.49898E-05, A6= 5.26241E-06, A8= -1.41180E-07,
A10= 2.09097E-09
上記非球面係数の表記において、例えば「5.26241E-06」は「5.26241×10-6」を意味する。以下の実施例においても同様である。
「可変量」
広角端 中間焦点距離 望遠端
f=4.42 f=17.73 f=70.99
A 0.5600 11.4669 23.6743
B 13.7233 6.2506 0.9300
C 7.0141 1.0509 0.8200
D 2.3878 7.8398 18.4429
E 3.57465 8.26647 2.69766 。
「条件式のパラメータの値」
(1) 0.778
(2) 6.201
(3) 3.097
(4) 1.620
(5) 0.592
(6) 8.628
(7) 0.272
(8) 0.214
(9) 0.251 。
「実施例2」
f=4.42〜17.61〜70.10、 F=3.65〜5.30〜5.86、 ω=43.3〜13.0〜3.2
面番号 R D Nd νd 硝種
1 75.497 0.95 2.00330 28.27 S-LAH79(OHARA)
2 23.247 3.60 1.59282 68.63 FCD505(HOYA)
3 -483.423 0.12
4 24.684 3.08 1.88300 40.76 S-LAH58(OHARA)
5 146.084 <A>
6 5694.369 0.80 1.91082 35.25 TAFD35(HOYA)
7 5.297 2.96
8* -10.732 0.80 1.51633 64.06 L-BSL7(OHARA)
9* 46.578 0.10
10 30.633 1.61 1.94595 17.98 FDS18(HOYA)
11 -29.375 <B>
12 絞り <C>
13* 4.956 2.37 1.59255 67.86 Q-PSKH1S(HIKARI)
14* -20.185 0.15
15 414.919 0.83 1.63980 34.46 S-TIM27(OHARA)
16 8.816 2.21
17 11.961 2.90 1.61293 37.00 S-TIM3(OHARA)
18 -3.323 0.80 2.00100 29.13 TAFD55(HOYA)
19 -46.528 <D>
20* 10.729 1.50 1.52528 56.20 光学プラスチック
21 31.734 <E>
22 ∞ 0.30 1.53770 66.60 各種フィルタ
23 ∞ 0.10
24 ∞ 0.50 1.50000 64.00 各種フィルタ
25 ∞ バックフォーカス 。
「非球面」
実施例2の非球面のデータを以下に挙げる。
第8面
K=0.29629, A4= 1.93455E-04, A6= -1.26750E-05, A8= 2.18799E-07,
A10= -3.35775E-08
第9面
K= 0.0, A4= -3.21413E-04, A6= 1.03537E-06, A8= -1.26441E-06,
A10= 2.10544E-08
第13面
K= -1.69012, A4= 1.24171E-03, A6= 1.05903E-05, A8= 4.71419E-08,
A10= -7.92128E-08
第14面
K= -39.22211, A4= -2.92291E-04, A6= 3.96007E-05, A8= -3.00046E-06,
A10= -6.63805E-09 。
第20面
K= 0.0, A4= -6.16395E-05, A6= 3.05454E-06, A8= 6.51765E-09,
A10= -8.77834E-10 。
「可変量」
広角端 中間焦点距離 望遠端
f=4.42 f=17.61 f=70.10
A 0.5640 12.1658 23.6115
B 13.7333 6.5299 0.9300
C 6.7056 0.8200 0.8200
D 3.4772 6.5068 16.2172
E 2.76169 8.51589 2.73140 。
「条件式のパラメータの値」
(1) 1.038
(2) 6.224
(3) 2.782
(4) 2.044
(5) 0.584
(6) 8.328
(7) 0.243
(8) 0.181
(9) 0.470 。
「実施例3」
f=4.42〜17.73〜68.81、 F=3.65〜5.34〜5.78、 ω=43.6〜12.8〜3.3
面番号 R D Nd νd 硝種
1 70.746 0.95 2.00330 28.27 S-LAH79(OHARA)
2 23.582 3.28 1.59282 68.63 FCD505(HOYA)
3 -1490.108 0.12
4 25.166 2.85 1.88300 40.76 S-LAH58(OHARA)
5 127.515 <A>
6* -1446.110 0.81 1.91082 35.25 TAFD35(HOYA)
7* 5.549 3.10
8 -10.017 0.80 1.51633 64.06 L-BSL7(OHARA)
9 52.285 0.10
10 19.175 1.87 1.94595 17.98 FDS18(HOYA)
11 -69.594 <B>
12 絞り <C>
13* 5.169 2.41 1.59255 67.86 Q-PSKH1S(HIKARI)
14* -20.730 0.18
15 148.175 0.85 1.63980 34.46 S-TIM27(OHARA)
16 8.431 2.55
17 11.444 2.34 1.61293 37.00 S-TIM3(OHARA)
18 -3.636 0.80 2.00100 29.13 TAFD55(HOYA)
19 -33.003 <D>
20* 14.126 1.30 1.52528 56.20 光学プラスチック
21 45.698 <E>
22 ∞ 0.30 1.53770 66.60 各種フィルタ
23 ∞ 0.10
24 ∞ 0.50 1.50000 64.00 各種フィルタ
25 ∞ バックフォーカス 。
「非球面」
実施例3の非球面のデータを以下に示す。
第6面
K=0.0, A4= 1.30961E-05, A6= 2.02881E-06, A8= 8-7.72580E-08,
A10= 7.69982E-10
第7面
K= 0.0, A4= -2.67360E-04, A6= 4.15096E-06, A8= -1.72776E-08,
A10= -2.24879E-08
第13面
K= -1.77930, A4= 1.16958E-03, A6= 5.42297E-06, A8= -3.02828E-07,
A10= -2.28372E-08
第14面
K= -44.42943, A4= -3.62270E-04, A6= 3.37632E-05, A8= -2.29988E-06,
A10= 8.85621E-09
第20面
K= 0.0, A4= -6.39232E-05, A6= 5.43601E-06, A8= -1.20013E-07,
A10= 5.02117E-10 。
「可変量」
広角端 中間焦点距離 望遠端
f=4.42 f=17.73 f=68.81
A 0.6017 12.3440 24.9346
B 13.8278 5.9915 0.9300
C 6.6689 1.2074 0.8200
D 3.8622 8.6611 16.8941
E 3.18956 8.17621 2.60848 。
「条件式のパラメータの値」
(1) 0.999
(2) 5.954
(3) 2.738
(4) 2.039
(5) 0.570
(6) 8.764
(7) 0.262
(8) 0.181
(9) 0.506 。
「実施例4」
f=4.43〜17.74〜71.07、 F=3.65〜5.19〜5.78、 ω=43.4〜12.8〜3.2
面番号 R D Nd νd 硝種
1 77.480 0.95 2.00330 28.27 S-LAH79(OHARA)
2 24.737 3.59 1.59282 68.63 FCD505(HOYA)
3 -272.15 0.12
4 24.935 3.13 1.80610 40.92 S-LAH53(OHARA)
5 145.088 <A>
6* -109.794 0.84 1.91082 35.25 TAFD35(HOYA)
7* 5.664 3.06
8 -8.557 0.80 1.51633 64.14 S-BSL7(OHARA)
9 284.802 0.10
10 24.377 1.59 1.94595 17.98 FDS18(HOYA)
11 -39.136 <B>
12 絞り <C>
13* 5.058 2.49 1.59255 67.86 Q-PSKH1S(HIKARI)
14* -21.151 0.15
15 142.146 0.80 1.64769 33.79 S-TIM22(OHARA)
16 8.275 1.89
17 11.125 3.70 1.60342 38.03 S-TIM5(OHARA)
18 -3.404 0.80 2.00100 29.13 TAFD55(HOYA)
19 -34.930 <D>
20* 11.042 1.48 1.52528 56.20 光学プラスチック
21 33.492 <E>
22 ∞ 0.30 1.53770 66.60 各種フィルタ
23 ∞ 0.10
24 ∞ 0.50 1.50000 64.00 各種フィルタ
25 ∞ バックフォーカス 。
「非球面」
実施例4の非球面のデータを以下に示す。
第6面
K=0.0, A4= 2.05896E-04, A6= -5.04222E-06, A8= 5.69302E-08,
A10= -1.17121E-10
第7面
K= 0.26558, A4= -2.58608E-04, A6= -4.35450E-06, A8= -9.31910E-08,
A10= -4.48336E-08
第13面
K= -1.73834, A4= 1.19634E-03, A6= 7.99068E-06, A8= -1.05992E-07,
A10= -1.52278E-08
第14面
K= -46.53063, A4= -2.90972E-04, A6= 3.87800E-05, A8= -2.36541E-06,
A10= 2.69536E-08
第20面
K= 0.0, A4= -6.58379E-05, A6= 3.97349E-06, A8= -5.67074E-08,
A10= 3.52178E-10 。
「可変量」
広角端 中間焦点距離 望遠端
f=4.43 f=17.74 f=71.07
A 0.5600 12.4798 25.2373
B 13.1452 6.0807 0.9300
C 6.2589 0.8200 0.8200
D 3.3047 7.3232 15.8836
E 2.76647 8.38173 2.75529 。
「条件式のパラメータの値」
(1) 0.958
(2) 6.435
(3) 2.756
(4) 2.111
(5) 0.586
(6) 8.766
(7) 0.276
(8) 0.177
(9) 0.405 。
図5〜図7に順次、実施例1のズームレンズの広角端、中間焦点距離、望遠端における収差図を示す。「球面収差」の図中の破線は正弦条件を表す。非点収差の図中の実線はサジタル、破線はメリディオナルを表す。他の実施例の収差図においても同様である。
また、「g」はg線を表し、実線はメリディオナル断面収差、破線はサジタル断面収差を表す。「d」はd線を表し、実線はメリディオナル断面収差、破線はサジタル断面収差を示す。他の収差図においても同様である。
図8〜図10に順次、実施例2のズームレンズの広角端、中間焦点距離、望遠端における収差図を示す。図11〜図13に順次、実施例3のズームレンズの広角端、中間焦点距離、望遠端における収差図を示す。図14〜図16に順次、実施例4のズームレンズの広角端、中間焦点距離、望遠端における収差図を示す。
上記実施例1〜4において「最大像高は4.03mm」である。
広角端においては「負の歪曲収差」を発生(許容)させ、発生させた負の歪曲収差を電子的に補正するようにしており、歪曲収差量を考慮して最大像高を小さく設定してある。
広角端における最大像高は実施例1〜4とも3.49mmであり、広角端における歪曲収差は「−13.4%」である。
このように、実施例1〜4のズームレンズとも、広角端において「電子的に補正可能な程度の負の歪曲収差」を許容しており、これらの歪曲収差(−13.4%)を電子的に補正し、理想像高が4.03となるようするのである。
歪曲収差の電子的な補正は種々考えられるが、1例を、図19を参照して説明する。
図19において、符号Im1で示すのは「撮像素子の受光面形状」であり、矩形形状をなしている。この受光面形状Im1に外接する円IC1は「受光面形状Im1をカバーするイメージサークル」であり、望遠端・中間焦点距離における「結像範囲」である。
図19において、符号1m2で示すのは、「広角端近傍における撮像領域」を説明図的に示している。広角端近傍では意図的に負の歪曲収差を許容しているので、撮像領域Im2は「樽型形状」となっている。円IC2は「広角端近傍におけるイメージサークル」である。なお、図19の負の歪曲収差は「やや誇張」して描かれている。
このような「樽型形状の歪曲収差」を電子的に補正して、受光面形状Im1に合致する形状にするのである。
図19のように、受光面形状Im1の中心から縦方向の基準線に対して角:θをなす直線上にある「画素」を考えてみる。
図の如く、この画素に対応する受光素子の上記中心からの距離を「X」、上記中心からの距離:Xにおける歪曲収差をDis(X)[%]とすると、距離「X」の位置にある画素を、上記「直線上」において「100X/(100+Dis(X))」の位置に変換する補正を行えばよい。このようにして「広角端における歪曲収差」を良好に補正した画像を撮像することができる。
この電子的な補正により、広角端における理想像高が「所望のイメージサークルの大きさ」である4.03mmとなるようにするのである。即ち、中間焦点距離・広角端における「イメージサークルの大きさ」を所望のイメージサークルの大きさの「(100+Dis(X))/100倍」とすることができる。
歪曲収差は上記の如く電子的な補正が可能であるので、電子的な補正が可能な範囲で、歪曲収差の発生を許容すれば、また、他の収差の補正の自由度や変倍比に対する条件が緩和され、大きい変倍比の実現が可能になる。また、上記のように「広角端におけるイメージサークルIC2」を小さくできるため、広角化に大きな効果がある。
G1 第1レンズ群
G2 第2レンズ群
G3 第3レンズ群
G4 第4レンズ群
S 開口絞り
特許第3472110号公報 特開2006−285019号公報 特開2007−47538号公報 特開2008−076513号公報 特開2010−271688号公報

Claims (12)

  1. 物体側から像側へ向かって順に、正の屈折力を有する第1レンズ群、負の屈折力を有する第2レンズ群、正の屈折力を有する第3レンズ群、正の屈折力を有する第4レンズ群を配し、第2レンズ群と第3レンズ群の間に、開口絞りを配置してなり、
    広角端から望遠端への変倍に際して、第1レンズ群と第2レンズ群との間隔が増大し、第2レンズ群と第3レンズ群との間隔が減少し、第3レンズ群と第4レンズ群との間隔が増大するように、且つ、望遠端において、第1レンズ群および第3レンズ群が、広角端におけるよりも物体側に位置するように移動するズームレンズにおいて、
    第3レンズ群が、物体側から像側へ向かって順に、正の屈折力を有する第3aレンズ群と、正または負の屈折力を有する第3bレンズ群とを配してなり、
    第3aレンズ群は、物体側から順に、物体側に凸面を有する正レンズと、像側に凹面を有する負レンズとから成り、
    第3bレンズ群は、物体側に凸面を持つ正レンズと負レンズとの接合レンズであって、接合面が像側に凸形状であり、
    第3レンズ群の焦点距離:f3、第3aレンズ群の焦点距離:f3a、望遠端における全系の焦点距離:ftが、条件:
    (1) 0.60 < f3/f3a < 1.20
    (2) 4.5 < ft/f3 < 7.5
    を満足することを特徴とするズームレンズ。
  2. 請求項1記載のズームレンズにおいて、
    第3aレンズ群内の正レンズが、非球面を少なくとも1面有し、望遠端における第3レンズ群の結像倍率:β3t、広角端における第3レンズ群の結像倍率:β3wが、条件:
    (3) 2.00 < β3t/β3w < 4.00
    を満足することを特徴とするズームレンズ。
  3. 請求項1または2記載のズームレンズにおいて、
    望遠端における第2レンズ群の結像倍率:β2t、広角端における第2レンズ群の結像倍率:β2wが、条件:
    (4) 1.00 < (β2t/β2w)/(β3t/β3w) < 2.50
    を満足することを特徴とするズームレンズ。
  4. 請求項1〜3の任意の1に記載のズームレンズにおいて、
    第2レンズ群の焦点距離:f2、第3レンズ群の焦点距離:f3が、条件:
    (5) 0.4 < |f2|/f3 < 0.8
    を満足することを特徴とするズームレンズ。
  5. 請求項1〜4の任意の1に記載のズームレンズにおいて、
    第1レンズ群の焦点距離:f1、広角端における全系の焦点距離:fwが、条件:
    (6) 7.0 < f1/fw < 10.0
    を満足することを特徴とするズームレンズ。
  6. 請求項1〜5の任意の1に記載のズームレンズにおいて、
    広角端から望遠端への変倍に際しての第1レンズ群の総移動量:X1、望遠端における全系の焦点距離:fTが、条件:
    (7) 0.10 < X1/fT < 0.35
    を満足することを特徴とするズームレンズ。
  7. 請求項1〜6の任意の1に記載のズームレンズにおいて、
    広角端から望遠端への変倍に際しての第3レンズ群の総移動量:X3、望遠端における全系の焦点距離:fTが、条件:
    (8) 0.10 < X3/fT < 0.30
    を満足することを特徴とするズームレンズ。
  8. 請求項1〜7の任意の1に記載のズームレンズにおいて、
    広角端から望遠端への変倍に際しての第2レンズ群の総移動量:X2、広角端から望遠端への変倍に際する第3レンズ群の総移動量:X3が、条件:
    (9) 0.15 < |X2|/X3 < 0.65
    を満足することを特徴とするズームレンズ。
  9. 請求項1〜8の任意の1に記載のズームレンズにおいて、
    ズームレンズによる像を撮像素子により読取る情報装置に用いられ、
    その歪曲収差が、撮像素子により情報化されたデータの電子的な処理により補正できる範囲で許容されていることを特徴とするズームレンズ。
  10. 請求項1〜9の任意の1に記載のズームレンズを、撮影用光学系として有することを特徴とするカメラ。
  11. ズームレンズによる像を撮像素子により読取る機能を持ち、ズームレンズとして、請求項1〜9の任意の1に記載のものを用いることを特徴とするカメラ。
  12. 請求項1〜9の任意の1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ことを特徴とする携帯情報端末装置。
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