JP5849859B2 - ズームレンズおよび撮像装置 - Google Patents

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Description

本開示は、例えばズーム比が10倍〜15倍程度の小型のデジタルビデオカメラやデジタルスチルカメラに適したズームレンズ、およびそのようなズームレンズを用いた撮像装置に関する。特に、光学式の手振れ補正機能を備えたズームレンズおよび撮像装置に関する。
近年、デジタルビデオカメラやデジタルカメラ等の小型の撮像装置は家庭用としても広く普及している。これら小型の撮像装置に対しては、携帯性を重視した小型化や高画質化、高倍率化などが常に求められている。このため、これらに搭載される撮影用レンズ、特にズームレンズに対しても、全長や奥行きの短縮等による小型化およびレンズ性能の向上が要求される。さらに、近年では特に光学的な手振れ補正に対する要求も高く、小型化、高画質化、高倍率化および光学式手振れ補正の要求を満たすための設計難易度も非常に高くなってきている。このような中、例えば特許文献1ないし3には、5群以上のレンズ群を備えたズームレンズにおいて、光学式の手振れ補正技術を導入したものが開示されている。
特許文献1に記載のズームレンズは、物体側から順に、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、負の屈折力を有する第4レンズ群、および正の屈折力を有する第5レンズ群から構成されている。このズームレンズでは、第3レンズ群が正の屈折力を有するレンズと負の屈折力を有するレンズとからなり、第3レンズ群が手振れ時の像の変動を補正するために、光軸に対して垂直方向に移動可能に構成されている。このような構成により、光学式の手振れ補正を可能としたビデオカメラ用ズームレンズを実現している。
特許文献2に記載のズームレンズは、物体側から順に、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、および正の屈折力を有する第5レンズ群から構成されている。このズームレンズでは、第5レンズ群が正の屈折力を有する正部分群と、負の屈折力を有する負部分群とにより構成され、正部分群が光軸方向にほぼ垂直な方向にシフトすることによって、像をシフトさせる。このような構成により、光学式の手振れ補正を可能としたビデオカメラなどに用いるズームレンズを実現している。
特許文献3に記載のズームレンズは、防振機能を備えた変倍光学系において、最も物体側にある第1レンズ群以外のレンズ群を防振レンズ群としている。このズームレンズでは、防振レンズ群が、物体側から順に、防振レンズ群前部と、防振レンズ群中部と、防振レンズ群後部とを有し、防振レンズ群前部と防振レンズ群後部とを光軸に対してほぼ垂直方向に移動させることにより、像のぶれを補正する。
特開2003−228001号公報 特開2006−23593号公報 特開2003−241098号公報
上記各特許文献に記載のズームレンズでは、特に望遠側において、主に手振れに起因する画像のぶれを補正するために、1つのレンズ群の全体または一部分を可動させて、良好な画像および光学性能を実現するように設計がなされている。
しかしながら、近年では、特にメカ機構まで含めたレンズ鏡筒全体の小型化という観点において、手振れ補正機構の大型化が無視できない量となってきている。例えば特許文献1に記載のズームレンズでは、第3レンズ群を手振れ時の像の変動を補正するために、光軸に対して垂直方向に移動可能に構成している。しかしながら、第3レンズ群では通常光束が他のレンズ群(第1レンズ群を除く)に比べて広くなる傾向にあることから、手振れ補正まで含めた場合のレンズ面上の有効径が非常に大きくなり、その結果装置の大型化を招いてしまう。さらに、第3レンズ群はズームレンズ全系のほぼ中心に位置し、また屈折力も強く構成される。そのため、第3レンズ群が光軸に対して垂直方向に移動すると、他のレンズ群における光束位置の変動も大きく、結果として他のレンズ群を構成するレンズ面上の有効径も大きくなり、装置全体の大型化を伴うことになる。
また、上記各特許文献に記載のズームレンズでは、手振れ補正効果が小さく、特に望遠側では手振れ時の画質低下が目立つ。例えば特許文献2に記載のズームレンズでは、第5レンズ群を正部分群と負部分群とにより構成し、正部分群を光軸方向にシフトすることによって手振れ補正効果を得ているが、大きな手振れ補正効果を得ようとすると、シフトされるレンズ群のシフト量も大きくなるため、収差変動が著しく増大したり画面周辺の光量が低下し、急激な画質劣化を伴う。さらに、手振れ補正機構の大型化も顕著となり、結果としてカメラ装置全体の大型化を伴ってしまう。また、特許文献3に記載のズームレンズでは、1つのレンズ群を前部、中部および後部の3つのレンズ部に分け、前部と後部のレンズ部を防振用に移動させることにより、手振れ補正機能を得ている。しかしながら、特に望遠側の手振れ補正機能を強化しようとした場合、防振用のレンズ部を移動させることにより、画質低下に対する影響が非常に大きくなる。さらに、1つのレンズ群内で複数のレンズ部を移動させるため、狭い範囲内に複数のレンズ部を駆動させる機構を干渉しないように配置する必要があり、装置の複雑化や大型化、コスト高などにも結びついてしまう。
以上のように、上記各特許文献に記載のズームレンズでは、高倍率化および高画質化を図りつつ、十分に効果的な手振れ補正効果を得ようとすると、小型化が困難である。
本開示の目的は、小型化、高倍率化、および高画質化を実現しつつ、十分な手振れ補正効果を得ることができるズームレンズおよび撮像装置を提供することにある。
本開示によるズームレンズは、物体側より順に、正の屈折力を有する第1レンズ群と、負の屈折力を有する第2レンズ群と、正の屈折力を有する第3レンズ群と、正の屈折力を有する第4レンズ群と、正の屈折力を有する第5レンズ群とによって構成され 隣り合う各レンズ群同士の間隔を変化させることによって変倍を行うようになされている。第5レンズ群は、物体側から順に、第1の部分レンズ群と、第2の部分レンズ群と、第3の部分レンズ群とからなる。第3レンズ群を第1の補正レンズ群、第1ないし第3の部分レンズ群のうち少なくとも第2の部分レンズ群を第2の補正レンズ群とし、広角端では、第2の補正レンズ群による手振れ補正量が第1の補正レンズ群による手振れ補正量よりも大きくなり、望遠端では、第1の補正レンズ群による手振れ補正量が第2の補正レンズ群による手振れ補正量よりも大きくなるように、第1の補正レンズ群と第2の補正レンズ群とをそれぞれ独立して光軸に垂直な方向に移動させることにより、像面上に形成される像を光軸に垂直な方向に移動させて手振れ補正を行う
本開示による撮像装置は、ズームレンズと、ズームレンズによって形成された光学像に応じた撮像信号を出力する撮像素子とを備え、ズームレンズを、上記本開示によるズームレンズによって構成したものである。
本開示によるズームレンズまたは撮像装置では、全体として5群ズームの構成において、各レンズ群の構成が最適化され、かつ、2つの補正レンズ群が独立して光軸に垂直な方向に移動する。
本開示のズームレンズまたは撮像装置によれば、全体を5群ズームの構成とし、各レンズ群の構成の最適化を図りつつ、独立して光軸に垂直な方向に移動可能な2つの補正レンズ群を適切に設けるようにしたので、小型化、高倍率化、および高画質化を実現しつつ、十分な手振れ補正効果を得ることができる。
本開示の一実施の形態に係るズームレンズの第1の構成例を示すものであり、数値実施例1に対応するレンズ断面図である。 数値実施例1に対応するズームレンズの物体距離無限遠で広角端における球面収差、非点収差、および歪曲収差を示す収差図である。 数値実施例1に対応するズームレンズの物体距離無限遠で中間焦点距離における球面収差、非点収差、および歪曲収差を示す収差図である。 数値実施例1に対応するズームレンズの物体距離無限遠で望遠端における球面収差、非点収差、および歪曲収差を示す収差図である。 ズームレンズの第2の構成例を示すものであり、数値実施例2に対応するレンズ断面図である。 数値実施例2に対応するズームレンズの物体距離無限遠で広角端における球面収差、非点収差、および歪曲収差を示す収差図である。 数値実施例2に対応するズームレンズの物体距離無限遠で中間焦点距離における球面収差、非点収差、および歪曲収差を示す収差図である。 数値実施例2に対応するズームレンズの物体距離無限遠で望遠端における球面収差、非点収差、および歪曲収差を示す収差図である。 撮像装置の一構成例を示すブロック図である。
以下、本開示の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
1.レンズの基本構成
2.作用・効果
3.撮像装置への適用例
4.レンズの数値実施例
5.その他の実施の形態
[1.レンズの基本構成]
図1は、本開示の一実施の形態に係るズームレンズの第1の構成例を示している。この第1の構成例は、後述の数値実施例1のレンズ構成に対応している。図5は、第2の構成例を示している。この第2の構成例は、後述の数値実施例2のレンズ構成に対応している。図1および図5において、符号IMGは像面、Z1は光軸を示す。
本実施の形態に係るズームレンズは、光軸Z1に沿って物体側より順に、正の屈折力を有する第1レンズ群GR1と、負の屈折力を有する第2レンズ群GR2と、正の屈折力を有する第3レンズ群GR3と、正の屈折力を有する第4レンズ群GR4と、正の屈折力を有する第5レンズ群GR5とが配置された、実質的に5つのレンズ群で構成されている。
第5レンズ群GR5と像面IMGとの間には、光学的なフィルタFLが配置されていても良い。第2レンズ群GR2と第3レンズ群GR3との間には、開口絞りIRが配設されている。
第1レンズ群GR1、第2レンズ群GR2、第3レンズ群GR3、第4レンズ群GR4、および第5レンズ群GR5の各レンズ群は、少なくとも1面が非球面で構成されていることが望ましい。
ここで、図1の第1の構成例に係るズームレンズ1Aにおいては、第1レンズ群GR1および第3レンズ群GR3は、変倍の際には光軸方向に移動せず固定となっている。第2レンズ群GR2は、変倍のために光軸方向に移動し、第4レンズ群GR4が、変倍による焦点位置の補正と合焦のために光軸方向に移動する。
図5の第2の構成例に係るズームレンズ1Bにおいては、第1レンズ群GR1、第2レンズ群GR2、および第3レンズ群GR3がそれぞれ、変倍のために光軸方向に移動するようになっている。第4レンズ群GR4は、変倍による焦点位置の補正と合焦のために光軸方向に移動する。
第3レンズ群GR3は、正の屈折力を有するレンズ群GR3−1と、負の屈折力を有するレンズ群GR3−2との2つの群で構成されている。レンズ群GR3−2は、正の屈折力を有するレンズと負の屈折力を有するレンズとの接合からなる。第3レンズ群GR3は、全体を第1の補正レンズ群として、光軸Z1に略垂直な方向に移動可能とされるように構成されている。第3レンズ群GR3を第1の補正レンズ群として、光軸Z1に略垂直な方向に移動させることにより、像面IMG上に形成される像も光軸Z1に略垂直な方向に移動させることが可能となっている。これにより手振れ等による画像のぶれを、第3レンズ群を光軸に略垂直な方向に移動させることにより補正する構成としている。
第5レンズ群GR5は、複数の部分レンズ群からなる。より具体的には、物体側から順に、第1の部分レンズ群GR5−1と、第2の部分レンズ群GR5−2と、第3の部分レンズ群GR5−3との3つの部分レンズ群によって構成されている。第1の部分レンズ群GR5−1は、負の屈折力を有し位置が常時固定とされた固定群とされている。第2の部分レンズ群GR5−2は、正の屈折力を有し、第2の補正レンズ群として光軸Z1に略垂直な方向に移動可能とされた可動群となっている。第3の部分レンズ群GR5−3は、正の屈折力を有し位置が常時固定とされた固定群となっている。第5レンズ群GR5内の可動群GR5−2を第2の補正レンズ群として、光軸Z1に略垂直な方向に移動させることにより、像面上に形成される像も光軸に略垂直な方向に移動させることが可能となっている。これにより手振れ等による画像のぶれを、第5レンズ群内の可動群GR5−2を光軸に略垂直な方向に移動させることにより補正する構成としている。
その他、本実施の形態に係るズームレンズは、後述する所定の条件式を満足することが好ましい。
[2.作用・効果]
次に、本実施の形態に係るズームレンズの作用および効果を説明する。特に、手振れ補正に関わる作用・効果を説明する。
本実施の形態に係るズームレンズでは、第1の補正レンズ群(第3レンズ群GR3)と、第2の補正レンズ群(第5レンズ群GR5内の第2の部分レンズ群GR5−2)とを、それぞれ独立して光軸Z1に垂直な方向に移動させることにより、像面上に形成される像を光軸Z1に垂直な方向に移動させる。2つの補正レンズ群をそれぞれ独立して光軸Z1に略垂直な方向に移動させることにより、ズーム位置に応じて適切な補正量を設定することが可能となり、像面上に形成される像を光軸Z1に略垂直な方向に移動させ、良好に手振れ補正効果を得ることが可能となる。
また、第1の補正レンズ群と第2の補正レンズ群とがそれぞれ、少なくとも一つの非球面を有するように構成することで、2つの補正レンズ群を光軸に略垂直な方向に移動させたときの収差変動を抑えることが可能となる。より具体的には、第3レンズ群GR3に少なくとも1つの非球面を設定することにより、特にコマ収差や非点収差の変動を抑えることに寄与する。また、第5レンズ群GR5内の第2の部分レンズ群GR5−2に少なくとも1つの非球面を設定することにより、特に歪曲収差の変動を抑えることに寄与する。これにより、画質への影響を抑えながらも、非常に大きな手振れ補正効果を得ることが可能となる。
また、以下で説明するように条件式(1)を満足し、広角端における第1の補正レンズ群の手振れ補正効果と第2の補正レンズ群の手振れ補正効果との相対関係を適切に設定することで、広角端において非常に大きな手振れ補正効果を得ることと、レンズ鏡筒の小型化とを両立させることが可能となる。
また、以下で説明するように条件式(2)を満足し、望遠端における第1の補正レンズ群の手振れ補正効果と第2の補正レンズ群の手振れ補正効果との相対関係を適切に設定することで、望遠端において非常に大きな手振れ補正効果を得ることと、レンズ鏡筒の小型化とを両立させることが可能となる。
(条件式の説明)
本実施の形態に係るズームレンズでは、2つの補正レンズ群が以下の条件式を満足するように移動することが望ましい。
広角端において、第1の補正レンズ群と第2の補正レンズ群とが、以下の条件式を満足するように、それぞれ独立して光軸Z1に垂直な方向に移動することが望ましい。
0<{(1−β3w)β3wr×D3w}/{(1−β5w)β5wr×D5w}<1 ……(1)
ただし、広角端において、
β3w:第1の補正レンズ群の横倍率
β3wr:第1の補正レンズ群よりも像側に位置するレンズ群の横倍率
D3w:第1の補正レンズ群を光軸に垂直な方向に移動させたときの移動量
β5w:第2の補正レンズ群の横倍率
β5wr:第2の補正レンズ群よりも像側に位置するレンズ群の横倍率
D5w:第2の補正レンズ群を光軸に垂直な方向に移動させたときの移動量
とする。
条件式(1)は、広角端における第1の補正レンズ群(第3レンズ群GR3)の手振れ補正効果と、第2の補正レンズ群(第5レンズ群GR5内の第2の部分レンズ群GR5−2)の手振れ補正効果との相対関係を適切に設定するものである。{(1−β3w)β3wr×D3w}が広角端における第1の補正レンズ群の手振れ補正効果に相当し、{(1−β5w)β5wr×D5w}が広角端における第2の補正レンズ群の手振れ補正効果に相当する。(1−β3w)β3wrは、第3レンズ群GR3の広角端における偏芯敏感度を表し、この式に広角端における第3レンズ群GR3の移動量D3wを乗ずることにより、第3レンズ群GR3による結像点の変位量すなわち第3レンズ群GR3による広角端における手振れ補正量を規定している。また、(1−β5w)β5wrは、第2の部分レンズ群GR5−2の広角端における偏芯敏感度を表し、この式に広角端における第2の部分レンズ群GR5−2の移動量D5wを乗ずることにより、第2の部分レンズ群GR5−2による結像点の変位量すなわち第2の部分レンズ群GR5−2による広角端における手振れ補正量を規定している。
ここで、広角端において、補正効果の値が条件式(1)で示す条件となるように規定したのは、非常に大きな手振れ補正効果を得ることと、レンズ鏡筒の小型化を両立させるためである。特に、最も被写体側に配置される第1レンズ群GR1のレンズ口径を小型化させる条件となる。広角端における手振れ補正効果を第3レンズ群GR3の方に依存させると、特に第1レンズ群GR1における光束位置の変動が大きくなり、装置全体の大型化を伴うことになり良くない。これに対して、広角端における手振れ補正効果を第2の部分レンズ群GR5−2に依存させると、特に第1レンズ群GR1における光束位置の変動を小さく抑えることができ、大きな手振れ補正効果を得るとともに装置全体の小型化を実現することが可能となる。また広角端においては、第2の部分レンズ群GR5−2よりも第3レンズ群GR3による手振れ補正時の方が、相対的に収差変動や周辺光量変動に対する影響が大きく、画質劣化を伴う。特にコマ収差などの収差劣化や周辺光量の非対称性を伴うことにより、画質を大きく低下させてしまい良くない。ただし、より大きな手振れ補正効果を得るためには、第2の部分レンズ群GR5−2のみの作用では十分な効果を得ることができず、第3レンズ群GR3と第2の部分レンズ群GR5−2とを同時に作用させることで、所望の目的を達成させることが可能となる。そのため、第3レンズ群GR3と第2の部分レンズ群GR5−2との手振れ補正効果の割合を適切に規定することにより、画質への影響を抑えながらも、非常に大きな手振れ補正効果を得ることと、レンズ鏡筒の小型化を両立させている。
なお、上記条件式(1)の数値範囲は、以下の条件式(1a)の通り、設定することがより好ましい。これにより、画質への影響を抑え非常に大きな手振れ補正効果を得ることが可能となる。
0.5<{(1−β3w)β3wr×D3w}/{(1−β5w)β5wr×D5w}<1 ……(1a)
また、望遠端において、第1の補正レンズ群と第2の補正レンズ群とが、以下の条件式を満足するように、それぞれ独立して光軸Z1に垂直な方向に移動することが望ましい。
1<{(1−β3t)β3tr×D3t}/{(1−β5t)β5tr×D5t}<2 ……(2)
ただし、望遠端において、
β3t:第1の補正レンズ群の横倍率
β3tr:第1の補正レンズ群よりも像側に位置するレンズ群の横倍率
D3t:第1の補正レンズ群を光軸に垂直な方向に移動させたときの移動量
β5t:第2の補正レンズ群の横倍率
β5tr:第2の補正レンズ群よりも像側に位置するレンズ群の横倍率
D5t:第2の補正レンズ群を光軸に垂直な方向に移動させたときの移動量
とする。
条件式(2)は、望遠端における第1の補正レンズ群(第3レンズ群GR3)の手振れ補正効果と、第2の補正レンズ群(第5レンズ群GR5内の第2の部分レンズ群GR5−2)の手振れ補正効果との相対関係を適切に設定するものである。{(1−β3t)β3tr×D3t}が望遠端における第1の補正レンズ群の手振れ補正効果に相当し、{(1−β5t)β5tr×D5t}が望遠端における第2の補正レンズ群の手振れ補正効果に相当する。(1−β3t)β3trは、第3レンズ群GR3の望遠端における偏芯敏感度を表し、この式に望遠端における第3レンズ群GR3の移動量D3tを乗ずることにより、第3レンズ群GR3による結像点の変位量すなわち第3レンズ群GR3による望遠端における手振れ補正量を規定している。また、(1−β5t)β5trは、第2の部分レンズ群GR5−2の望遠端における偏芯敏感度を表し、この式に望遠端における第2の部分レンズ群GR5−2の移動量D5tを乗ずることにより、第2の部分レンズ群GR5−2による結像点の変位量すなわち第2の部分レンズ群GR5−2による望遠端における手振れ補正量を規定している。
ここで、望遠端において、補正効果の値が条件式(2)で示す条件となるように規定したのは、非常に大きな手振れ補正効果を得ることと、良好な画質を両立させるためである。望遠端における手振れ補正効果を第2の部分レンズ群GR5−2の方に依存させると、第2の部分レンズ群GR5−2の移動量が相対的に大きくなり、収差変動に対する影響が大きく画質劣化を伴う。特にコマ収差などの収差劣化を伴うことにより、画質を大きく低下させてしまい良くない。さらに、移動量が大きくなることから、装置全体の大型化も伴ってしまう。これに対して、望遠端における手振れ補正効果を第3レンズ群GR3に依存させると、相対的に移動量を小さく抑え、収差変動に対する影響も軽減させることができ、大きな手振れ補正効果を得るとともに良好な画質を実現することが可能となる。ただし、より大きな手振れ補正効果を得るためには、第3レンズ群GR3のみの作用では十分な効果を得ることができず、レンズ群GR3と第2の部分レンズ群GR5−2とを同時に作用させることで、所望の目的を達成させることが可能となる。そのため、第3レンズ群GR3と第2の部分レンズ群GR5−2との手振れ補正効果の割合を適切に規定することにより、画質への影響を抑えながらも、非常に大きな手振れ補正効果を得ることと、レンズ鏡筒の小型化を両立させている。
なお、上記条件式(2)の数値範囲は、以下の条件式(2a)の通り、設定することがより好ましい。これにより、画質への影響を抑え非常に大きな手振れ補正効果を得ることが可能となる。
1<{(1−β3t)β3tr×D3t}/{(1−β5t)β5tr×D5t}<1.6 ……(2a)
以上のように本実施の形態によれば、全体を5群ズームの構成とし、各レンズ群の構成の最適化を図りつつ、独立して光軸に垂直な方向に移動可能な2つの補正レンズ群を適切に設けるようにしたので、小型化、高倍率化、および高画質化を実現しつつ、十分な手振れ補正効果を得ることができる。
特に、上記したように条件式を適切に設定し、広角端および望遠端において最適な補正制御を行うことにより、十分な手振れ補正効果と良好な画質、さらには装置全体の小型化を同時に達成することが可能となる。さらに、広角端と望遠端の中間領域においては、手振れ補正効果と画質、装置の小型化を総合的に考慮し、第3レンズ群GR3と第2の部分レンズ群GR5−2とをそれぞれ独立に最適に作用させれば良い。
[3.撮像装置への適用例]
図9は、本実施の形態に係るズームレンズを適用した撮像装置100の一構成例を示している。この撮像装置100は、例えばデジタルスチルカメラであり、カメラブロック10と、カメラ信号処理部20と、画像処理部30と、LCD(Liquid Crystal Display)40と、R/W(リーダ/ライタ)50と、CPU(Central Processing Unit)60と、入力部70と、レンズ駆動制御部80とを備えている。
カメラブロック10は、撮像機能を担うものであり、撮像レンズとしてのズームレンズ11(図1に示したズームレンズ1Aまたは図5に示したズームレンズ1B)を含む光学系と、CCD(Charge Coupled Devices)やCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)等の撮像素子12とを有している。撮像素子12は、ズームレンズ11によって形成された光学像を電気信号へ変換することで、光学像に応じた撮像信号(画像信号)を出力するようになっている。
カメラ信号処理部20は、撮像素子12から出力された画像信号に対してアナログ−デジタル変換、ノイズ除去、画質補正、輝度・色差信号への変換等の各種の信号処理を行うものである。
画像処理部30は、画像信号の記録再生処理を行うものであり、所定の画像データフォーマットに基づく画像信号の圧縮符号化・伸張復号化処理や解像度等のデータ仕様の変換処理等を行うようになっている。
LCD40は、ユーザの入力部70に対する操作状態や撮影した画像等の各種のデータを表示する機能を有している。R/W50は、画像処理部30によって符号化された画像データのメモリカード1000への書込、およびメモリーカード1000に記録された画像データの読み出しを行うものである。メモリカード1000は、例えば、R/W50に接続されたスロットに対して着脱可能な半導体メモリーである。
CPU60は、撮像装置100に設けられた各回路ブロックを制御する制御処理部として機能するものであり、入力部70からの指示入力信号等に基づいて各回路ブロックを制御するようになっている。入力部70は、ユーザによって所要の操作が行われる各種のスイッチ等からなり、例えば、シャッタ操作を行うためのシャッタレリーズボタンや、動作モードを選択するための選択スイッチ等によって構成され、ユーザによる操作に応じた指示入力信号をCPU60に対して出力するようになっている。レンズ駆動制御部80は、カメラブロック10に配置されたレンズの駆動を制御するものであり、CPU60からの制御信号に基づいてズームレンズ11の各レンズを駆動する図示しないモータ等を制御するようになっている。
図示は省略するが、この撮像装置100は、手ぶれに伴う装置のぶれを検出するぶれ検出部を備えている。
以下に、撮像装置100における動作を説明する。
撮影の待機状態では、CPU60による制御の下で、カメラブロック10において撮影された画像信号が、カメラ信号処理部20を介してLCD40に出力され、カメラスルー画像として表示される。また、例えば入力部70からのズーミングやフォーカシングのための指示入力信号が入力されると、CPU60がレンズ駆動制御部80に制御信号を出力し、レンズ駆動制御部80の制御に基づいてズームレンズ11の所定のレンズが移動する。
入力部70からの指示入力信号によりカメラブロック10の図示しないシャッターが動作されると、撮影された画像信号がカメラ信号処理部20から画像処理部30に出力されて圧縮符号化処理され、所定のデータフォーマットのデジタルデータに変換される。変換されたデータはR/W50に出力され、メモリカード1000に書き込まれる。
なお、フォーカシングは、例えば、入力部70のシャッタレリーズボタンが半押しされた場合や記録(撮影)のために全押しされた場合等に、CPU60からの制御信号に基づいてレンズ駆動制御部80がズームレンズ11の所定のレンズを移動させることにより行われる。
メモリカード1000に記録された画像データを再生する場合には、入力部70に対する操作に応じて、R/W50によってメモリカード1000から所定の画像データが読み出され、画像処理部30によって伸張復号化処理が行われた後、再生画像信号がLCD40に出力されて再生画像が表示される。
また、CPU60は、図示しないぶれ検出部から出力される信号に基づいてレンズ駆動制御部80を動作させ、ぶれ量に応じて防振用の補正レンズ群を光軸Z1に略垂直な方向に移動させる。
なお、上記した実施の形態においては、撮像装置をデジタルスチルカメラに適用した例を示したが、撮像装置の適用範囲はデジタルスチルカメラに限られることはなく、他の種々の電子機器を撮像装置100の具体的対象とするようにしても良い。例えば、レンズ交換式のカメラや、デジタルビデオカメラ、デジタルビデオカメラ等が組み込まれた携帯電話機、PDA(Personal DigitalAssistant)等のその他の種々の電子機器を、撮像装置100の具体的対象とするようにしても良い。
<4.レンズの数値実施例>
次に、本実施の形態に係るズームレンズの具体的な数値実施例について説明する。
なお、以下の各表や説明において示した記号の意味等については、下記に示す通りである。「Ri」は、最も物体側の構成要素の面を1番目として、像側に向かうに従い順次増加するようにして符号を付したi番目の面の近軸の曲率半径(mm)を示す。「Di」はi番目の面とi+1番目の面との間の光軸上の間隔(mm)を示す。「Ni」は第iレンズを構成する材質(媒質)のd線(波長587.6nm)における屈折率の値を示す。「νi」は第iレンズを構成する材質のd線におけるアッベ数の値を示す。なお、「DFL」はフィルタFLの面間隔、「NFL」はフィルタFLの屈折率、「νFL」はフィルタFLのアッベ数とする。曲率半径が「∞」である面は平面または絞り面であることを示す。
各実施例において、非球面の形状は次式で表される。非球面係数のデータにおいて、記号“E”は、その次に続く数値が10を底とした“べき指数”であることを示し、その10を底とした指数関数で表される数値が“E”の前の数値に乗算されることを示す。例えば、「1.0E−05」であれば、「1.0×10-5」であることを示す。
(非球面の式)
Xi=(Ci・Y2)/{1+(1−Ci2・Y21/2}+A4・Y4+A6・Y6+A8・Y8+A10・Y10
ただし、「Xi」はi番目の面における非球面の光軸方向の座標、「Ci」はi番目の面における近軸曲率(近軸の曲率半径Riの逆数)、「Y」は光軸からの距離とする。A4、A6、A8およびA10は、各次数(4次、6次、8次および10次)の非球面係数である。
以下の数値実施例1に係るズームレンズ1Aおよび数値実施例2に係るズームレンズ1Bはいずれも、上記したレンズの基本構成および、望ましい条件を満足した構成となっている。
[数値実施例1]
数値実施例1に係るズームレンズ1Aは、図1に示すように、トータル14枚のレンズによって構成されている。第1レンズ群GR1は、全体として正の屈折力を有し、第1レンズL1ないし第4レンズL4の4枚のレンズによって構成されている。なお、第2レンズL2と第3レンズL3は、曲率半径R4の接合面を有する接合レンズを構成している。具体的には第2レンズL2の像面側の凹面と第3レンズL3の物体側の凸面とが同じ曲率半径R4を有して接合されている。また、第1レンズL1の像面側の面と、第4レンズL4の両面は、非球面形状によって構成されている。
第2レンズ群GR2は、全体として負の屈折力を有し、第5レンズL5ないし第7レンズL7の3枚のレンズによって構成されている。そして第2レンズ群GR2は、その位置が光軸方向に移動可能とされて、主として変倍を行うようになっている。また、第5レンズL5の両面と第7レンズL7の両面は、非球面形状によって構成されている。
第3レンズ群GR3は、全体として正の屈折力を有し、第8レンズL8ないし第10レンズL10の3枚のレンズによって構成されている。そして第3レンズ群GR3は、光軸Z1に略垂直な方向に移動可能とされ、光軸Z1に略垂直な方向に移動させることにより、像面上に形成される像も光軸Z1に略垂直な方向に移動させることが可能である。なお、第9レンズL9と第10レンズL10は、曲率半径R18の接合面を有する接合レンズを構成している。具体的には、第9レンズL9の像面側の凸面と第10レンズL10の物体側の凹面とが同じ曲率半径R18を有して接合されている。第8レンズL8は、両面が非球面形状によって構成されている。
第4レンズ群GR4は、全体として正の屈折力を有し、第11レンズL11の1枚のレンズによって構成されている。そして第4レンズ群GR4は、その位置が光軸方向に移動可能とされて、変倍による像位置の変動を補正すると共にフォーカシングを行うようにされたものである。なお、第11レンズL11は、両面共に非球面形状によって構成されている。
第5レンズ群GR5は、全体として正の屈折力を有し、第12レンズL12ないし第14レンズL14の3枚のレンズによって構成されている。第12レンズL12は負の屈折力を有し、位置が常時固定とされた固定群である第1の部分レンズ群GR5−1を構成している。第13レンズL13は正の屈折力を有し、第2の補正レンズ群として光軸Z1に略垂直な方向に移動可能とされた可動群である第2の部分レンズ群GR5−2を構成している。第14レンズL14は正の屈折力を有し、位置が常時固定とされた固定群である第3の部分レンズ群GR5−3を構成している。中間に位置する第2の部分レンズ群GR5−2を、光軸Z1に略垂直な方向に移動させることにより、像面上に形成される像も光軸Z1に略垂直な方向に移動させることが可能である。なお、第12レンズL12の両面と、第13レンズL13の両面と、第14レンズL14の像面側の面は、非球面形状によって構成されている。
第5レンズ群GR5と像面IMGとの間には、光学的なフィルタFLが配置されている。第2レンズ群GR2と第3レンズ群GR3との間には、開口絞りIRが配設されている。
[表1]〜[表3]は、このズームレンズ1Aの具体的なレンズデータを示している。特に[表1]にはその基本的なレンズデータを示し、[表3]には非球面に関するデータを示す。[表2]にはその他のデータを示す。
このズームレンズ1Aは、変倍に伴って第2レンズ群GR2および第4レンズ群GR4が移動する。このため、各レンズ群の前後の面間隔の値は可変となっている。この可変の面間隔のデータを[表2]に示す。具体的には、面間隔D7、D13、D19およびD21の広角端(f比=1.00)、中間焦点距離(f比=3.40)、および望遠端(f比=11.32)における、物体距離が無限遠のときの各値を[表2]に示す。
また、近軸の曲率半径がR2、R6、R7、R8、R9、R12、R13、R15、R16、R20、R21、R22、R23、R24、R25およびR27である面は、前述の通り非球面形状によって構成されている。[表3]には、これらの非球面の第4次、第6次、第8次および第10次の各非球面係数A4、A6、A8およびA10の値を示す。
[表4]には、上述の各条件式に関する値を示す。[表4]から分かるように、このズームレンズ1Aは、各条件式の値を満たしている。
Figure 0005849859
Figure 0005849859
Figure 0005849859
Figure 0005849859
[数値実施例2]
数値実施例2に係るズームレンズ1Bは、上記数値実施例1に係るズームレンズ1Aと同様、図5に示すようにトータル14枚のレンズによって構成されている。このズームレンズ1Bは、変倍時の移動群が、上記数値実施例1に係るズームレンズ1Aとは異なっている。このズームレンズ1Bでは、第1レンズ群GR1、第2レンズ群GR2、および第3レンズ群GR3がそれぞれ、変倍のために光軸方向に移動する。第4レンズ群GR4は、変倍による焦点位置の補正と合焦のために光軸方向に移動する。その他の基本構成は、上記数値実施例1に係るズームレンズ1Aと同様である。
[表5]〜[表7]は、このズームレンズ1Bの具体的なレンズデータを示している。特に[表5]にはその基本的なレンズデータを示し、[表7]には非球面に関するデータを示す。[表6]にはその他のデータを示す。
このズームレンズ1Bは、変倍に伴って第1レンズ群GR1ないし第4レンズ群GR4が移動する。このため、各レンズ群の前後の面間隔の値は可変となっている。この可変の面間隔のデータを[表6]に示す。具体的には、面間隔D7、D13、D19およびD21の広角端(f比=1.00)、中間焦点距離(f比=4.19)、および望遠端(f比=11.62)における、物体距離が無限遠のときの各値を[表6]に示す。
また、近軸の曲率半径がR2、R6、R7、R8、R9、R12、R13、R15、R16、R20、R21、R22、R23、R24、R25およびR27である面は、非球面形状によって構成されている。[表7]には、これらの非球面の第4次、第6次、第8次および第10次の各非球面係数A4、A6、A8およびA10の値を示す。
[表8]には、上述の各条件式に関する値を示す。[表8]から分かるように、このズームレンズ1Bは、各条件式の値を満たしている。
Figure 0005849859
Figure 0005849859
Figure 0005849859
Figure 0005849859
[収差性能]
数値実施例1に係るズームレンズ1Aの収差性能を図2〜図4に示す。また、数値実施例2に係るズームレンズ1Bの収差性能を図6〜図8に示す。各収差はいずれも無限遠合焦時のものである。図2および図6は広角端における収差を示す。図3および図7は中間焦点距離における収差を示す。図4および図8は望遠端における収差を示す。
これらの各図には収差図として、球面収差、非点収差、およびディストーション(歪曲収差)を示す。これらの各収差図には、d線(587.6nm)を基準波長とした収差を示す。球面収差図には、g線(435.84nm)、C線(656.28nm)についての収差も示す。非点収差図において、S(破線)はサジタル方向、M(実線)はメリディオナル方向の収差を示す。
以上の各収差図から分かるように、各実施例について、高い結像性能を有するズームレンズを実現できている。
<5.その他の実施の形態>
本開示による技術は、上記実施の形態および実施例の説明に限定されず種々の変形実施が可能である。
例えば、上記各数値実施例において示した各部の形状および数値は、いずれも本技術を実施するための具体化のほんの一例に過ぎず、これらによって本技術の技術的範囲が限定的に解釈されることがあってはならないものである。
また、例えば上記実施の形態および実施例では、第5レンズ群GR5を3つの部分レンズ群によって構成し、そのうちの1つの部分レンズ群(第2の部分レンズ群GR5−2)を第2の補正レンズ群として光軸Z1に略垂直な方向に移動させるようにしたが、2以上の部分レンズ群を第2の補正レンズ群として移動させるようにしても良い。
また、上記実施の形態および実施例では、実質的に5つのレンズ群からなる構成について説明したが、実質的に屈折力を有さないレンズをさらに備えた構成であっても良い。
また例えば、本技術は以下のような構成を取ることができる。
[1]
物体側より順に、
正の屈折力を有する第1レンズ群と、
負の屈折力を有する第2レンズ群と、
正の屈折力を有する第3レンズ群と、
正の屈折力を有する第4レンズ群と、
正の屈折力を有し、複数の部分レンズ群からなる第5レンズ群とによって構成され、
前記第3レンズ群を第1の補正レンズ群、前記複数の部分レンズ群のうち少なくとも1つの部分レンズ群を第2の補正レンズ群とし、
前記第1の補正レンズ群と前記第2の補正レンズ群とをそれぞれ独立して光軸に垂直な方向に移動させることにより、像面上に形成される像を光軸に垂直な方向に移動させる
ズームレンズ。
[2]
広角端において、前記第1の補正レンズ群と前記第2の補正レンズ群とが、以下の条件式を満足するように、それぞれ独立して光軸に垂直な方向に移動する
上記[1]に記載のズームレンズ。
0<{(1−β3w)β3wr×D3w}/{(1−β5w)β5wr×D5w}<1 ……(1)
ただし、広角端において、
β3w:前記第1の補正レンズ群の横倍率
β3wr:前記第1の補正レンズ群よりも像側に位置するレンズ群の横倍率
D3w:前記第1の補正レンズ群を光軸に垂直な方向に移動させたときの移動量
β5w:前記第2の補正レンズ群の横倍率
β5wr:前記第2の補正レンズ群よりも像側に位置するレンズ群の横倍率
D5w:前記第2の補正レンズ群を光軸に垂直な方向に移動させたときの移動量
とする。
[3]
望遠端において、前記第1の補正レンズ群と前記第2の補正レンズ群とが、以下の条件式を満足するように、それぞれ独立して光軸に垂直な方向に移動する
上記[1]または[2]に記載のズームレンズ。
1<{(1−β3t)β3tr×D3t}/{(1−β5t)β5tr×D5t}<2 ……(2)
ただし、望遠端において、
β3t:前記第1の補正レンズ群の横倍率
β3tr:前記第1の補正レンズ群よりも像側に位置するレンズ群の横倍率
D3t:前記第1の補正レンズ群を光軸に垂直な方向に移動させたときの移動量
β5t:前記第2の補正レンズ群の横倍率
β5tr:前記第2の補正レンズ群よりも像側に位置するレンズ群の横倍率
D5t:前記第2の補正レンズ群を光軸に垂直な方向に移動させたときの移動量
とする。
[4]
前記第1の補正レンズ群と前記第2の補正レンズ群とがそれぞれ、少なくとも1つの非球面を有する
上記[1]ないし[3]のいずれか1つに記載のズームレンズ。
[5]
前記第1レンズ群および前記第3レンズ群は、変倍の際には光軸方向に移動せず固定であり、
前記第2レンズ群が、変倍のために光軸方向に移動し、
前記第4レンズ群が、変倍による焦点位置の補正と合焦のために光軸方向に移動する
上記[1]ないし[4]のいずれか1つに記載のズームレンズ。
[6]
前記第1レンズ群、前記第2レンズ群、および前記第3レンズ群がそれぞれ、変倍のために光軸方向に移動し、
前記第4レンズ群が、変倍による焦点位置の補正と合焦のために光軸方向に移動する
上記[1]ないし[4]のいずれか1つに記載のズームレンズ。
[7]
実質的に屈折力を有さないレンズをさらに備えた
上記[1]ないし[6]のいずれか1つに記載のズームレンズ。
[8]
ズームレンズと、前記ズームレンズによって形成された光学像に応じた撮像信号を出力する撮像素子とを含み、
前記ズームレンズは、
物体側より順に、
正の屈折力を有する第1レンズ群と、
負の屈折力を有する第2レンズ群と、
正の屈折力を有する第3レンズ群と、
正の屈折力を有する第4レンズ群と、
正の屈折力を有し、複数の部分レンズ群からなる第5レンズ群とによって構成され、
前記第3レンズ群を第1の補正レンズ群、前記複数の部分レンズ群のうち少なくとも1つの部分レンズ群を第2の補正レンズ群とし、
前記第1の補正レンズ群と前記第2の補正レンズ群とをそれぞれ独立して光軸に垂直な方向に移動させることにより、像面上に形成される像を光軸に垂直な方向に移動させる
撮像装置。
[9]
前記ズームレンズは、実質的に屈折力を有さないレンズをさらに備える
上記[8]に記載の撮像装置。
GR1…第1レンズ群、GR2…第2レンズ群、GR3…第3レンズ群、GR4…第4レンズ群、GR5…第5レンズ群、GR5−1…第1の部分レンズ群、GR5−2…第2の部分レンズ群、GR5−3…第3の部分レンズ群、FL…フィルタ、IR…開口絞り、IMG…像面、Z1…光軸、1A,1B…ズームレンズ、10…カメラブロック、11…ズームレンズ、12…撮像素子、20…カメラ信号処理部、30…画像処理部、40…LCD、50…R/W(リーダ/ライタ)、60…CPU、70…入力部、80…レンズ駆動制御部、100…撮像装置、1000…メモリカード。

Claims (9)

  1. 物体側より順に、
    正の屈折力を有する第1レンズ群と、
    負の屈折力を有する第2レンズ群と、
    正の屈折力を有する第3レンズ群と、
    正の屈折力を有する第4レンズ群と、
    正の屈折力を有する第5レンズ群とによって構成され、
    隣り合う前記各レンズ群同士の間隔を変化させることによって変倍を行うようになされ、
    前記第5レンズ群は、物体側から順に、第1の部分レンズ群と、第2の部分レンズ群と、第3の部分レンズ群とからなり、
    前記第3レンズ群を第1の補正レンズ群、前記第1ないし第3の部分レンズ群のうち少なくとも前記第2の部分レンズ群を第2の補正レンズ群とし、
    広角端では、前記第2の補正レンズ群による手振れ補正量が前記第1の補正レンズ群による手振れ補正量よりも大きくなり、望遠端では、前記第1の補正レンズ群による手振れ補正量が前記第2の補正レンズ群による手振れ補正量よりも大きくなるように、前記第1の補正レンズ群と前記第2の補正レンズ群とをそれぞれ独立して光軸に垂直な方向に移動させることにより、像面上に形成される像を光軸に垂直な方向に移動させて手振れ補正を行う
    ズームレンズ。
  2. 広角端において、前記第1の補正レンズ群と前記第2の補正レンズ群とが、以下の条件式を満足するように、それぞれ独立して光軸に垂直な方向に移動する
    請求項1に記載のズームレンズ。
    0.5<{(1−β3w)β3wr×D3w}/{(1−β5w)β5wr×D5w}<1 ……(1a)
    ただし、広角端において、
    β3w:前記第1の補正レンズ群の横倍率
    β3wr:前記第1の補正レンズ群よりも像側に位置するレンズ群の横倍率
    D3w:前記第1の補正レンズ群を光軸に垂直な方向に移動させたときの移動量
    β5w:前記第2の補正レンズ群の横倍率
    β5wr:前記第2の補正レンズ群よりも像側に位置するレンズ群の横倍率
    D5w:前記第2の補正レンズ群を光軸に垂直な方向に移動させたときの移動量
    とする。
  3. 望遠端において、前記第1の補正レンズ群と前記第2の補正レンズ群とが、以下の条件式を満足するように、それぞれ独立して光軸に垂直な方向に移動する
    請求項1または2に記載のズームレンズ。
    1<{(1−β3t)β3tr×D3t}/{(1−β5t)β5tr×D5t}<2 ……(2)
    ただし、望遠端において、
    β3t:前記第1の補正レンズ群の横倍率
    β3tr:前記第1の補正レンズ群よりも像側に位置するレンズ群の横倍率
    D3t:前記第1の補正レンズ群を光軸に垂直な方向に移動させたときの移動量
    β5t:前記第2の補正レンズ群の横倍率
    β5tr:前記第2の補正レンズ群よりも像側に位置するレンズ群の横倍率
    D5t:前記第2の補正レンズ群を光軸に垂直な方向に移動させたときの移動量
    とする。
  4. 前記第1の補正レンズ群と前記第2の補正レンズ群とがそれぞれ、少なくとも1つの非球面を有する
    請求項1ないし3のいずれか1つに記載のズームレンズ。
  5. 前記第1レンズ群および前記第3レンズ群は、変倍の際には光軸方向に移動せず固定であり、
    前記第2レンズ群が、変倍のために光軸方向に移動し、
    前記第4レンズ群が、変倍による焦点位置の補正と合焦のために光軸方向に移動する
    請求項1ないし4のいずれか1つに記載のズームレンズ。
  6. 前記第1レンズ群、前記第2レンズ群、および前記第3レンズ群がそれぞれ、変倍のために光軸方向に移動し、
    前記第4レンズ群が、変倍による焦点位置の補正と合焦のために光軸方向に移動する
    請求項1ないし4のいずれか1つに記載のズームレンズ。
  7. 実質的に屈折力を有さないレンズをさらに備えた
    請求項1ないし6のいずれか1つに記載のズームレンズ。
  8. ズームレンズと、前記ズームレンズによって形成された光学像に応じた撮像信号を出力する撮像素子とを含み、
    前記ズームレンズは、
    物体側より順に、
    正の屈折力を有する第1レンズ群と、
    負の屈折力を有する第2レンズ群と、
    正の屈折力を有する第3レンズ群と、
    正の屈折力を有する第4レンズ群と、
    正の屈折力を有する第5レンズ群とによって構成され、
    隣り合う前記各レンズ群同士の間隔を変化させることによって変倍を行うようになされ、
    前記第5レンズ群は、物体側から順に、第1の部分レンズ群と、第2の部分レンズ群と、第3の部分レンズ群とからなり、
    前記第3レンズ群を第1の補正レンズ群、前記第1ないし第3の部分レンズ群のうち少なくとも前記第2の部分レンズ群を第2の補正レンズ群とし、
    広角端では、前記第2の補正レンズ群による手振れ補正量が前記第1の補正レンズ群による手振れ補正量よりも大きくなり、望遠端では、前記第1の補正レンズ群による手振れ補正量が前記第2の補正レンズ群による手振れ補正量よりも大きくなるように、前記第1の補正レンズ群と前記第2の補正レンズ群とをそれぞれ独立して光軸に垂直な方向に移動させることにより、像面上に形成される像を光軸に垂直な方向に移動させて手振れ補正を行う
    撮像装置。
  9. 前記ズームレンズは、実質的に屈折力を有さないレンズをさらに備える
    請求項8に記載の撮像装置。
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