JP6061187B2 - 撮像光学系、カメラ装置および携帯情報端末装置 - Google Patents
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このようなデジタルカメラの市場は、非常に大きなものとなっており、ユーザのデジタルカメラに対する要望も多岐にわたっている。その中で、とりわけ、高性能な単焦点レンズを搭載した小型で高画質のコンパクトカメラというカテゴリがユーザから一定の支持を得ており、期待も大きい。ユーザからの要望としては、高性能であることに加え、Fナンバが小さい、つまり、大口径であること、小型であることに加えて、近年では、オートフォーカス速度が速いこと、作動音が静粛であることも求められている。
ここで、高性能化という面では、少なくとも、1,000万〜2,000万画素の撮像素子に対応した解像力を有することが必要である。さらには、絞り開放からコマフレアが少なく高コントラストで画角の周辺部まで点像の崩れがないこと、色収差が少なく輝度差の大きな部分にも不要な色付きを生じないこと、歪曲収差が少なく直線を直線として描写可能なこと等が必要である。
小型化という面では、光学全長およびレンズの径を小さく抑えることが必要である。さらに、非撮影時の小型化という面では、沈胴タイプと呼ばれる、非撮影時には、絞り前後やバックフォーカスなどの撮影光学系内の光軸上の空気間隔を短縮してレンズ全長を短くする機構を有することが必要である。
オートフォーカス時の速度および静粛性の向上という面では、フォーカシングに必要な移動量を小さくし、フォーカシング機構の駆動源に対する負荷をなるべく抑制することが望ましく、フォーカシング部の光学系の屈折力の最適化や小型化、被駆動部の軽量化、駆動方法の簡素化が必要である。
また、撮影レンズの画角については、ある程度の広角を望むユーザが多いため、35mm銀塩カメラ(いわゆるライカ版)換算の焦点距離で28mmに相当する画角76度以上、つまり半画角38度以上であることが望ましい。
比較的広角の単焦点レンズにおけるインナーフォーカスタイプの従来例として、特許文献1(特公平08−012325号公報)、特許文献2(特開平09−061708号公報)、特許文献3(特開平11−030743号公報)、特許文献4(特開2003−043350号公報)、特許文献5(特開2006−349920号公報)、特許文献6(特開2008−020658号公報)、特許文献7(特開2009−116132号公報)、特許文献8(特許第3352264号公報)、特許文献9(特許第3261716号公報)等に開示のものがある。
開口絞りを挟んで物体側に位置する正の屈折力を有する第1レンズ群と、像側に位置する正の屈折力を有する第2レンズ群とから構成され、前記第2レンズ群は物体側から順に、正の屈折力を有する第2Fレンズ群と、負の屈折力を有する第2Rレンズ群とから構成し、前記第2Rレンズ群は物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズからなり、フォーカシングの際には、前記第1レンズ群、前記開口絞りおよび前記第2Rレンズ群は固定で、前記第2Fレンズ群のみが光軸方向に移動し、前記第2Fレンズ群の無限遠合焦時の倍率をM2Fとし、前記第2Rレンズ群の無限遠合焦時の倍率をM2Rとし、全系の焦点距離をfとし、無限遠合焦時における、前記第1レンズ群先頭面から前記第2Rレンズ群最終面までの光軸上距離をTLとして、以下の条件式(1)、(6):
1.00<(1−M2F2)×M2R2<3.00 (1)
0.85<TL/f<1.95 (6)
を満足することを特徴としている。
開口絞りを挟んで物体側に位置する正の屈折力を有する第1レンズ群と、像側に位置する正の屈折力を有する第2レンズ群とから構成され、前記第2レンズ群は物体側から順に、正の屈折力を有する第2Fレンズ群と、負の屈折力を有する第2Rレンズ群とから構成し、前記第2Rレンズ群は物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズからなり、フォーカシングの際には、前記第1レンズ群、前記開口絞りおよび前記第2Rレンズ群は固定で、前記第2Fレンズ群のみが光軸方向に移動し、前記第2Fレンズ群の無限遠合焦時の倍率をM2Fとし、前記第2Rレンズ群の無限遠合焦時の倍率をM2Rとし、全系の焦点距離をfとし、無限遠合焦時における、前記第1レンズ群先頭面から前記第2Rレンズ群最終面までの光軸上距離をTLとして、以下の条件式(1)、(6):
1.00<(1−M2F2)×M2R2<3.00 (1)
0.85<TL/f<1.95 (6)
を満足することにより、画角76°程度の広画角、F2.8以下の大口径でありながら、十分に小型で、インナーフォーカスタイプであっても、非常に良好な像性能を確保し得る撮像光学系を提供することができる。
現在、デジタルカメラは、高画質化、小型化、広角化、大口径化のニーズが強くなっており、これらの要望に応える開発していく必要がある。また、近年はこれに加えて、オートフォーカス動作の高速化、作動音の静粛化に対するニーズも高まっており、これらを両立した光学設計が求められている。
一般に、広角化を進めると、コマ収差、非点収差、像面湾曲や、特に歪曲収差が増大しやすく、また、大口径化を進めると、コマ収差などや、特に球面収差が増大し、それらの収差を補正するために光学系が長大化する傾向にある。オートフォーカス動作の高速化や、作動音の静粛化に関しては、フォーカスに必要なフォーカス群の移動量がある程度小さく、重量が軽く、加えて、駆動機構がシンプルで駆動減への負荷が小さいことが必要で、光学系の一部をフォーカス群とするインナーフォーカス方式が望ましいが、広角かつ大口径の光学系でインナーフォーカス方式を採用すると、フォーカシングによる球面収差、像面湾曲、歪曲収差の変動を抑制したり、バランスさせたりすることが必要となる。
開口絞りを挟んで物体側に位置する正の屈折力を有する第1レンズ群と、像側に位置する正の屈折力を有する第2レンズ群とから構成され、第2レンズ群は正の屈折力を有する第2Fレンズ群と、負の屈折力を有する第2Rレンズ群とから構成し、前記第2Rレンズ群は物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズからなり、フォーカシングの際には、第1レンズ群、開口絞りおよび第2Rレンズ群は固定で、第2Fレンズ群のみが光軸方向に移動し、第2Fレンズ群の無限遠合焦時の倍率をM2Fとし、第2Rレンズ群の無限遠合焦時の倍率をM2Rとし、全系の焦点距離をfとし、無限遠合焦時における、前記第1レンズ群先頭面から前記第2Rレンズ群最終面までの光軸上距離をTLとして、以下の条件式(1)、(6):
1.00<(1−M2F2)×M2R2<3.00 (1)
0.85<TL/f<1.95 (6)
を満足することを特徴としている(請求項1に対応する)。
条件式(6)は、全系の焦点距離に対する無限遠合焦時におけるレンズ全長の適正範囲を規定している。条件式(6)の下限値を下回ると、屈折力配置の対称性が大きく崩れて、特に、コマ収差、倍率の色収差、歪曲収差などの補正の難易度が上昇し、それを補正するために光学系全体が長大化する恐れがある。また、各面の屈折力を強めるために、高価な高屈折率硝材を採用する必要が生じてコスト高につながったり、過度な収差のやり取りが生じて、製造誤差による像性能劣化が大きくなったりする恐れがある。条件式(6)の上限値を超えると、入射瞳や射出瞳から遠い位置にレンズを配する必要が生じ、大径化する恐れがある。
なお、さらに良好な収差補正を行うためには、以下の条件式(6A)を満足すると良い。
1.00<TL/f<1.80 (6A)
なお、さらに良好な性能にするためには、以下の条件式(1A)を満足することが望ましい。
1.00<(1−M2F2)×M2R2<2.00 (1A)
より高性能にするためには、全系の焦点距離をfとし、第2Fレンズ群の焦点距離をF2Fとして、以下の条件式(2):
0.40<f/f2F<1.50 (2)
を満足することが望ましい(請求項2に対応する)。
条件式(2)は、全系の焦点距離に対する第2Fレンズ群の焦点距離の適正範囲を規定している。条件式(2)の下限値を下回ると、第1レンズ群の正のパワーを強くする必要が生じ、光学系の屈折力配置の対称性が大きく崩れて、特に、コマ収差、倍率の色収差、歪曲収差などの補正の難易度が上昇し、それを補正するために光学系全体が長大化する恐れがある。条件式(2)の上限値を超えると、第2Fレンズ群と第2Rレンズ群間の収差補正のやり取りが過剰となり、製造誤差による像性能低下が大きくなる恐れがある。
0.50<f/f2F<1.40 (2A)
さらに高性能にするためには、第2Rレンズ群の焦点距離をf2Rとして、以下の条件式(3):
0.20<f/|f2R|<1.30 (3)
を満足すると良い(請求項3に対応する)。
条件式(3)は、全系の焦点距離fに対する第2Rレンズ群の焦点距離f2Rの適正範囲を規定している。条件式(3)の下限値を下回ると、フォーカス群である第2Fレンズ群の単位移動量あたりの像面位置変動量が小さくなり過ぎて、オートフォーカス時の速度が低下する恐れがある。条件式(3)の上限値を超えると、フォーカス群である第2Fレンズ群の単位移動量あたりの像面位置変動量が大きくなって、オートフォーカス時の速度向上には有利になるが、フォーカス群の停止位置に過大な精度が必要となる恐れがある。また、テレフォトタイプに近付いて光学系全体の小型化には有利になるが、第2Fレンズ群と第2Rレンズ群間の収差補正のやり取りが過剰となり、製造誤差による像性能低下が大きくなる恐れがある。
0.35<f/|f2R|<1.15 (3A)
さらに高性能にするためには、第1レンズ群の焦点距離をf1として、以下の条件式(4):
0.15<f/f1<1.00 (4)
を満足すると良い(請求項4に対応する)。
条件式(4)は、全系の焦点距離に対する第1レンズ群の焦点距離f1の適正範囲を規定している。条件式(4)の下限値を下回ると、第2Fレンズ群の正のパワーを強くする必要が生じ、屈折力配置の対称性が大きく崩れて、特に、コマ収差、倍率の色収差、歪曲収差などの補正の難易度が上昇し、それを補正するために光学系全体が長大化する恐れがある。条件式(4)の上限値を超えると、やはり、光学系の屈折力配置の対称性が大きく崩れて、特に、コマ収差、倍率の色収差、歪曲収差などの補正の難易度が上昇し、それを補正するために光学系全体が長大化する恐れがある。
0.30<f/f1<0.85 (4A)
さらに高性能にするためには、無限遠合焦時における、第1レンズ群最終面から開口絞りまでの光軸上の距離として、以下の条件式(5):
0.00<Ls/f<0.10 (5)
を満足するとよい(請求項5に対応する)。
条件式(5)は、全系の焦点距離fに対する、第1レンズ群と開口絞りとの光軸上距離の適正範囲を規定している。条件式(5)の下限値を下回ると、第2レンズ群を通る上光線が高くなり過ぎて第2レンズ群が大径化する恐れがある。条件式(5)の上限値を超えると、第1レンズ群を通る下光線が低くなり過ぎて、第1レンズ群が大径化する恐れがある。
なお、さらに良好な収差補正を行うためには、以下の条件式(6A)を満足すると良い。
1.00<TL/f<1.80 (6A)
さらに高性能にするためには、開口絞りを挟んで、第1レンズ群の最像面側要素は順不同の正レンズと負レンズとの接合レンズ、第2Fレンズ群の最物体側要素は、順不同の正レンズと負レンズとの接合レンズ、とすればよい(請求項6に対応する)。
さらに高性能にするためには、第2Fレンズ群内に像面側に凸面を持つ正レンズを有すればよい(請求項7に対応する)。
第2Fレンズ群内に像面側に凸面を持つ正レンズを有し、且つ、第2Rレンズ群内に物体側に凹面を持つ負レンズを有することで、前記二つのレンズが対となって、特に像面湾曲の補正に効果がある。また、フォーカシングによる球面収差と像面湾曲の変動量の抑制、もしくは、球面収差変動量と像面湾曲変動量をバランスさせる効果がある。
また、第2Rレンズ群は、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズの物体側面が、非球面であることが望ましい(請求項8に対応する)。
次に、上述した本発明の実施の形態に基づく、具体的な実施例を詳細に説明する。以下に述べる実施例1〜実施例5は、本発明に係る撮像光学系の具体的数値例による具体的構成の実施例である。その後に、実施例1〜実施例5に示されるような撮像光学系を用いたカメラ装置および携帯情報端末装置の実施の形態を説明する。
本発明のように撮像光学系を構成することで、画角76°程度の広画角、F2.8程度以下の大口径でありながら十分に小型で、インナーフォーカスタイプであっても、非常に良好な像性能を確保し得ることが、実施例より明らかであり、本発明が良好な性能を有していることが分かる。
実施例1〜実施例5における記号の意味は、以下の通りである。
Fno :Fナンバ
ω :半画角
Y´ :最大像高
R :曲率半径
D :面間隔
Nd :d線における屈折率
νd :アッベ数
K :非球面の円錐定数
A4 :4次の非球面係数
A6 :6次の非球面係数
A8 :8次の非球面係数
A10 :10次の非球面係数
但し、ここで用いられる非球面は、近軸曲率半径の逆数(近軸曲率)をC、光軸からの高さをHとするとき、面頂点から光軸方向の変位量をA2iとして、非球面は、次式で定義される。
なお、実施例1のレンズ群配置を示す図1(a)、(b)において、図示左側が物体(被写体)側である。
図1(a)、(b)に示す撮像光学系1は、開口絞りSを挟んで物体側に位置する正の屈折力を有する第1レンズ群G1と、像側に位置する正の屈折力を有する第2レンズ群G2とから構成されている。第2レンズ群G2は、物体側から像側に向かって順次、正の屈折力を有する第2Fレンズ群2FGと負の屈折力を有する第2Rレンズ群2RGとから構成されている。開口絞りSは、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2の第2Fレンズ群2FGとの間に配置されている。
第1レンズ群G1は、第1レンズL1、第2レンズL2、第3レンズL3および第4レンズL4を有している。
第2レンズ群G2は、第2Fレンズ群2FGを構成する第5レンズL5、第6レンズL6および第7レンズL7と、第2Rレンズ群2RGを構成する第8レンズL8を有している。
図1(a)、(b)には、各光学面の面番号を示している。
第1レンズ群G1は、物体側から像側に向かって、順次、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズからなる第1レンズ(負レンズ)L1と、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズであって、その両面側に非球面を形成している非球面レンズからなる第2レンズ(負レンズ)L2と、像側に物体側の面よりも曲率が大きな凸面を向けた両凸レンズからなる第3レンズ(正レンズ)L3と、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズからなる第4レンズL4とを配置している。第3レンズL3と第4レンズL4の2枚のレンズは、互いに密接して貼り合わせられて一体に接合され、2枚接合からなる接合レンズを形成している。
第2レンズ群G2のうちの第2Fレンズ2FGは、物体側から像側に向かって、順次、物体側に像側の面より曲率の大きな凸面を向けた両凸レンズからなる第5レンズ(正レンズ)L5と、像側に物体側の面より曲率の大きな凹面を向けた両凹レンズからなる第6レンズ(負レンズ)L6と像側に凸面を向けた正メニスカスレンズであり、像側面に非球面を形成した非球面レンズからなる第7レンズ(正レンズ)L7とを配置している。第5レンズL5と第6レンズL6の2枚のレンズは、互いに密接して貼り合わせられて一体に接合され、2枚接合からなる接合レンズを形成している。
この場合、図1(a)に示す無限遠合焦状態から図1(b)に示す近距離への合焦は、第2Fレンズ群2FGを、物体側に光軸に沿って、移動することによって行う。
この実施例1における各光学要素の光学特性は、次表1の通りである。
すなわち、表1においては、「*」が付された第3面、第4面、第13面および第14面の各光学面が非球面であり、式(7)における各非球面のパラメータは、次の通りである。
非球面(面番号に * 記号を付与してある面)
第3面
K=0.0, A4= 2.74129E-04, A6= -9.74928E-06, A8= 1.52109E-07
第4面
K=0.0, A4= 3.01050E-04, A6= -9.60030E-06, A8= 2.07820E-07
第13面
K=0.0, A4= 6.00043E-04, A6=1.46158E-06, A8=1.10658E-07
第14面
K=0.0, A4= 5.73394E-04, A6=-5.25213E-06, A8=1.19735E-07
この実施例1においては、全光学系の焦点距離f、無限遠合焦時における開口絞りSと第2Fレンズ群2FGとの可変間隔DA、第7レンズL7と第8レンズL8との間の可変間隔DB、そして、近距離合焦時(撮影倍率0.1倍)における開口絞りSと第2Fレンズ2FGとの間の可変間隔DC、第7レンズL7と第8レンズL8との間の可変間隔DDは、フォーカシングに伴って次表2のように変化させられる。
なお、これらの図において、球面収差における破線は正弦条件を表し、非点収差における実線はサジタル、そして破線はメリディオナルをそれぞれ表している。
また、球面収差、非点収差並びにコマ収差の各収差図におけるgは、g線を表している。また、球面収差図上の破線は、d線における正弦条件からの逸脱量を示す。これらは、他の実施例の収差図についても同様である。
なお、実施例2のレンズ群配置を示す図4(a)、(b)において、図示左側が物体(被写体)側である。
図4(a)、(b)に示す撮像光学系2は、開口絞りSを挟んで物体側に位置する正の屈折力を有する第1レンズ群G1と、像側に位置する正の屈折力を有する第2レンズ群G2とから構成されている。第2レンズ群G2は、物体側から像側に向かって順次、正の屈折力を有する第2Fレンズ群2FGと負の屈折力を有する第2Rレンズ群2RGとから構成されている。開口絞りSは、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2の第2Fレンズ群2FGとの間に配置されている。
第1レンズ群G1は、第1レンズL1、第2レンズL2および第3レンズL3を有している。
第2レンズ群G2は、第2Fレンズ群2FGを構成する第4レンズL4、第5レンズL5および第6レンズL6と、第2Rレンズ群2RGを構成する第7レンズL7を有している。
図4(a)、(b)には、各光学面の面番号を示している。
第1レンズ群G1は、物体側から像側に向かって、順次、物体側に像側の面より大きな曲率の凹面を向けた両凹レンズであって、その両面側に非球面を形成している非球面レンズからなる第1レンズ(負レンズ)L1と、像側面に物体側の面より曲率の大きな凸面を向けた両凸レンズからなる第2レンズ(正レンズ)L2と、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズからなる第3レンズ(負レンズ)L3とを配置している。第2レンズL2と第3レンズL3の2枚のレンズは、互いに密接して貼り合わせられて一体に接合され、2枚接合からなる接合レンズを形成している。
第2レンズ群G2のうちの第2Fレンズ2FGは、物体側から像側に向かって、順次、像側に物体側の面より曲率の大きな凸面を向けた両凸レンズからなる第4レンズ(正レンズ)L4と、物体側に像側の面より曲率の大きな凹面を向けた両凹レンズからなる第5レンズ(負レンズ)L5と像側に凸面を向けた正メニスカスレンズであり、像側面に非球面を形成した非球面レンズからなる第6レンズ(正レンズ)L6とを配置している。第4レンズL4と第5レンズL5の2枚のレンズは、互いに密接して貼り合わせられて一体に接合され、2枚接合からなる接合レンズを形成している。
この場合、図4(a)に示す無限遠合焦状態から図4(b)に示す近距離への合焦は、第2Fレンズ群2FGを、光軸に沿って、物体側に移動することによって行う。
この実施例2における各光学要素の光学特性は、次表4の通りである。
すなわち、表4においては、「*」が付された第1面、第2面、第11面および第12面の各光学面が非球面であり、式(7)における各非球面のパラメータは、次の通りである。
○非球面(面番号に * 記号を付与してある面)
第1面
K=0.0, A4= 3.75453E-05, A6= -4.80873E-07, A8= -9.61857E-10
第2面
K=0.0, A4= 2.07887E-04, A6= -1.89335E-07, A8= 2.15144E-08
第11面
K=0.0, A4= 5.47412E-04, A6= 3.52660E-06, A8= 1.47153E-08
第12面
K=0.0, A4= 5.13350E-04, A6= -1.68836E-06, A8= 2.27834E-08
この実施例2においては、全光学系の焦点距離f、無限遠合焦時における開口絞りSと第2Fレンズ群2FGとの間の可変間隔DA、第6レンズL6と第7レンズL7との間の可変間隔DB、そして、近距離合焦時(撮影倍率0.1倍)における開口絞りSと第2Fレンズ2FGとの間の可変間隔DC、第6レンズL6と第7レンズL7との間の可変間隔DDは、フォーカシングに伴って次表5のように変化させられる。
なお、これらの図において、球面収差における破線は正弦条件を表し、非点収差における実線はサジタル、そして破線はメリディオナルをそれぞれ表している。
また、球面収差、非点収差並びにコマ収差の各収差図におけるgは、g線を表している。また、球面収差図上の破線は、d線における正弦条件からの逸脱量を示す。これらは、他の実施例の収差図についても同様である。
なお、実施例3のレンズ群配置を示す図7(a)、(b)において、図示左側が物体(被写体)側である。
図7(a)、(b)に示す撮像光学系3は、開口絞りSを挟んで物体側に位置する正の屈折力を有する第1レンズ群G1と、像側に位置する正の屈折力を有する第2レンズ群G2とから構成されている。第2レンズ群G2は、物体側から像側に向かって順次、正の屈折力を有する第2Fレンズ群2FGと負の屈折力を有する第2Rレンズ群2RGとから構成されている。開口絞りSは、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2の第2Fレンズ群2FGとの間に配置されている。
第1レンズ群G1は、第1レンズL1、第2レンズL2、第3レンズL3および第4レンズL4を有している。
第2レンズ群G2は、第2Fレンズ群2FGを構成する第5レンズL5、第6レンズL6および第7レンズL7と、第2Rレンズ群2RGを構成する第8レンズL8を有している。
図7(a)、(b)には、各光学面の面番号を示している。
第1レンズ群G1は、物体側から像側に向かって、順次、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズからなる第1レンズ(負レンズ)L1と、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズであって、その像面側に非球面を形成している非球面レンズからなる第2レンズ(負レンズ)L2と、像側に物体側の面よりも曲率が大きな凸面を向けた両凸レンズからなる第3レンズ(正レンズ)L3と、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズからなる第4レンズL4とを配置している。第3レンズL3と第4レンズL4の2枚のレンズは、互いに密接して貼り合わせられて一体に接合され、2枚接合からなる接合レンズを形成している。
第2レンズ群G2のうちの第2Fレンズ2FGは、物体側から像側に向かって、順次、像側に物体側の面より曲率の大きな凸面を向けた両凸レンズからなる第5レンズ(正レンズ)L5と、物体側に像側の面より曲率の大きな凹面を向けた両凹レンズからなる第6レンズ(負レンズ)L6と像側に凸面を向けた正メニスカスレンズであり、像側面に非球面を形成した非球面レンズからなる第7レンズ(正レンズ)L7とを配置している。
第2レンズ群G2のうちの第2Rレンズ群2RGは、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズであり、且つ物体側の面に非球面を形成した非球面レンズからなる第8レンズ(負レンズ)L8とを配置している。
この場合、図7(a)に示す無限遠合焦状態から図7(b)に示す近距離への合焦は、第2Fレンズ群2FGを、光軸に沿って、物体側に移動することによって行う。
この実施例3における各光学要素の光学特性は、次表7の通りである。
すなわち、表7においては、「*」が付された第4面、第13面および第14面の各光学面が非球面であり、式(7)における各非球面のパラメータは、次の通りである。
○非球面(面番号に * 記号を付与してある面)
第4面
K=0.0, A4= 9.22225E-05, A6= 5.61904E-07, A8= 6.98506E-08
第13面
K=0.0, A4= 4.94833E-04, A6= 2.71456E-06, A8= 1.97550E-08
第14面
K=0.0, A4= 3.32941E-04, A6= -2.71717E-06, A8= 5.72391E-08
この実施例3においては、全光学系の焦点距離f、無限遠合焦時における開口絞りSと第2Fレンズ群2FGとの間の可変間隔DA、第7レンズL7と第8レンズL8との間の可変間隔DB、そして、近距離合焦時(撮影倍率0.1倍)における開口絞りSと第2Fレンズ2FGとの間の可変間隔DC、第7レンズL7と第8レンズL8との間の可変間隔DDは、フォーカシングに伴って次表8のように変化させられる。
なお、これらの図において、球面収差における破線は正弦条件を表し、非点収差における実線はサジタル、そして破線はメリディオナルをそれぞれ表している。
また、球面収差、非点収差並びにコマ収差の各収差図におけるgは、g線を表している。また、球面収差図上の破線は、d線における正弦条件からの逸脱量を示す。これらは、他の実施例の収差図についても同様である。
なお、実施例4のレンズ群配置を示す図10(a)、(b)において、図示左側が物体(被写体)側である。
図10(a)、(b)に示す撮像光学系4は、開口絞りSを挟んで物体側に位置する正の屈折力を有する第1レンズ群G1と、像側に位置する正の屈折力を有する第2レンズ群G2とから構成されている。第2レンズ群G2は、物体側から像側に向かって順次、正の屈折力を有する第2Fレンズ群2FGと負の屈折力を有する第2Rレンズ群2RGとから構成されている。開口絞りSは、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2の第2Fレンズ群2FGとの間に配置されている。
第1レンズ群G1は、第1レンズL1、第2レンズL2、第3レンズL3および第4レンズL4を有している。
フォーカシングの際には、第2Fレンズ群2FGのみが支持枠等によって支持され、光軸方向に移動可能とされ、第1レンズ群G1、開口絞りSおよび第2Rレンズ群2RGは、固定されている。
図10(a)、(b)には、各光学面の面番号を示している。
第1レンズ群G1は、物体側から像側に向かって、順次、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズからなる第1レンズ(負レンズ)L1と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズであって、その像面側に非球面を形成している非球面レンズからなる第2レンズ(正レンズ)L2と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズからなる第3レンズ(負レンズ)L3と、物体側に像側の面より曲率の大きな凸面を向けた両凸レンズからなる第4レンズ(正レンズ)L4とを配置している。第3レンズL3と第4レンズL4の2枚のレンズは、互いに密接して貼り合わせられて一体に接合され、2枚接合からなる接合レンズを形成している。
第2レンズ群G2のうちの第2Rレンズ群2RGは、物体側に像側の面より曲率の大きな凹面を向けた両凹レンズであり、且つ物体側の面に非球面を形成した非球面レンズからなる第8レンズ(負レンズ)L8を配置している。
この場合、図10(a)に示す無限遠合焦状態から図10(b)に示す近距離への合焦は、第2Fレンズ群2FGを、物体側に光軸に沿って、移動することによって行う。
この実施例4における各光学要素の光学特性は、次表10の通りである。
すなわち、表10においては、「*」が付された第4面、第13面および第14面の各光学面が非球面であり、式(7)における各非球面のパラメータは、次の通りである。
○非球面(面番号に * 記号を付与してある面)
第4面
K=0.0, A4= 3.37534E-05, A6= -1.53994E-08, A8= 1.59227E-09
第13面
K=0.0, A4= 1.96922E-04, A6= -4.90024E-07, A8= 4.34311E-09
第14面
K=0.0, A4= 8.13517E-05, A6= -9.69858E-07, A8= 2.09115E-09
この実施例4においては、全光学系の焦点距離f、無限遠合焦時における開口絞りSと第2Fレンズ群2FGとの間の可変間隔DA、第7レンズL7と第8レンズL8との間の可変間隔DB、そして、近距離合焦時(撮影倍率0.1倍)における開口絞りSと第2Fレンズ2FGとの間の可変間隔DC、第7レンズL7と第8レンズL8との間の可変間隔DDは、フォーカシングに伴って次表11のように変化させられる。
なお、これらの図において、球面収差における破線は正弦条件を表し、非点収差における実線はサジタル、そして破線はメリディオナルをそれぞれ表している。
また、球面収差、非点収差並びにコマ収差の各収差図におけるgは、g線を表している。また、球面収差図上の破線は、d線における正弦条件からの逸脱量を示す。これらは、他の実施例の収差図についても同様である。
なお、実施例5のレンズ群配置を示す図13(a)、(b)において、図示左側が物体(被写体)側である。
図13(a)、(b)に示す撮像光学系1は、開口絞りSを挟んで物体側に位置する正の屈折力を有する第1レンズ群G1と、像側に位置する正の屈折力を有する第2レンズ群G2とから構成されている。第2レンズ群G2は、物体側から像側に向かって順次、正の屈折力を有する第2Fレンズ群2FGと負の屈折力を有する第2Rレンズ群2RGとから構成されている。開口絞りSは、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2の第2Fレンズ群2FGとの間に配置されている。
第1レンズ群G1は、第1レンズL1、第2レンズL2および第3レンズL3を有している。
第2レンズ群G2は、第2Fレンズ群2FGを構成する第4レンズL4、第5レンズL5、第6レンズL6を有し、第2Rレンズ群2RGを構成する第7レンズL7を有している。
図13(a)、(b)には、各光学面の面番号を示している。
第1レンズ群G1は、物体側から像側に向かって、順次、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズであって、像面側に非球面を形成している非球面レンズからなる第1レンズ(負レンズ)L1と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズからなる第2レンズ(負レンズ)L2と、物体側に像側の面よりも曲率が大きな凸面を向けた両凸レンズからなる第3レンズ(正レンズ)L3とを配置している。第2レンズL2と第3レンズL3の2枚のレンズは、互いに密接して貼り合わせられて一体に接合され、2枚接合からなる接合レンズを形成している。
第2レンズ群G2のうちの第2Fレンズ2FGは、物体側から像側に向かって、順次、物体側に像側の面より曲率の大きな凹面を向けた両凹レンズからなる第4レンズ(負レンズ)L4と、像側に物体側の面より曲率の大きな凸面を向けた両凸レンズからなる第5レンズ(正レンズ)L5と、像側に物体側の面より曲率の大きな凸面を向けた両凸レンズであり、像側面に非球面を形成した非球面レンズからなる第6レンズ(正レンズ)L6と、を配置している。第4レンズL4と第5レンズL5の2枚のレンズは、互いに密接して貼り合わせられて一体に接合され、2枚接合からなる接合レンズを形成している。
この場合、図13(a)に示す無限遠合焦状態から図13(b)に示す近距離への合焦は、第2Fレンズ群2FGを、光軸に沿って、物体側に移動することによって行われる。
この実施例5における各光学要素の光学特性は、次表13の通りである。
すなわち、表13においては、「*」が付された第2面、第11面および第12面の各光学面が非球面であり、式(7)における各非球面のパラメータは、次の通りである。
○非球面(面番号に * 記号を付与してある面)
第2面
K=0.0, A4= 6.90372E-05, A6= 7.25045E-08, A8= 3.13977E-09
第11面
K=0.0, A4= 6.60256E-05, A6= 5.15015E-07, A8= -2.52597E-09
第12面
K=0.0, A4= 2.02086E-04, A6= -2.99066E-07, A8= 6.38673E-09
この実施例5においては、全光学系の焦点距離f、無限遠合焦時における開口絞りSと第2Fレンズ群2FGとの間の可変間隔DA、第6レンズL6と第7レンズL7との間の可変間隔DB、そして、近距離合焦時(撮影倍率0.1倍)における開口絞りSと第2Fレンズ2FGとの間の可変間隔DC、第6レンズL6と第7レンズL7との間の可変間隔DDは、フォーカシングに伴って次表14のように変化させられる。
なお、これらの図において、球面収差における破線は正弦条件を表し、非点収差における実線はサジタル、そして破線はメリディオナルをそれぞれ表している。
また、球面収差、非点収差並びにコマ収差の各収差図におけるgは、g線を表している。また、球面収差図上の破線は、d線における正弦条件からの逸脱量を示す。これらは、他の実施例の収差図についても同様である。
〔第6の実施の形態〕
次に、上述した本発明の第1の実施の形態〜第5の実施の形態に係る撮像用光学系を採用して構成した本発明の第6の実施の形態に係るカメラ装置としてのデジタルカメラについて図16〜図18を参照して説明する。図16は、物体側、すなわち被写体側、である前面側から見たデジタルカメラの外観を模式的に示す斜視図、図17は、撮影者側である背面側から見たデジタルカメラの外観を模式的に示す斜視図であり、図18は、デジタルカメラの機能構成を示す模式的ブロック図である。なお、ここでは、デジタルカメラを例にとってカメラ装置について説明しているが、在来の画像記録媒体として銀塩フィルムを用いる銀塩フィルムカメラに本発明に係る撮像光学系を採用してもよい。
図16〜図18に示すように、デジタルカメラは、撮影レンズ1、光学ファインダ2、ストロボ(フラッシュライト)3、シャッタボタン4、カメラボディ5、電源スイッチ6、液晶モニタ7、操作ボタン8、メモリカードスロット9等を具備している。さらに、図18に示すように、デジタルカメラは、中央演算装置(CPU)11、画像処理装置12、受光素子13、信号処理装置14、半導体メモリ15および通信カード等16を備えている。
デジタルカメラは、撮像用光学系としての撮影レンズ1と、CMOS(相補型金属酸化物半導体)撮像素子またはCCD(電荷結合素子)撮像素子等を用いてイメージセンサとして構成された受光素子13とを有しており、撮影レンズ1によって結像される被写体(物体)光学像を受光素子13によって読み取る。この撮影レンズ1として、上述した第1〜第5の実施の形態において説明したような本発明に係る撮像光学系を用いる(請求項9または請求項11に対応)。
信号処理装置14によってデジタル化された画像情報は、やはり中央演算装置11によって制御される画像処理装置12において所定の画像処理が施された後、不揮発性メモリ等の半導体メモリ15に記録される。この場合、半導体メモリ15は、メモリカードスロット9に装填されたメモリカードでもよく、カメラ本体に(オンボードで)内蔵された半導体メモリでもよい。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。また、半導体メモリ15に記録した画像は、通信カードスロット(図示していない)に装填した通信カード等16を介して外部へ送信することも可能である。
撮影レンズ1は、カメラの携帯時には、その対物面がレンズバリア(図示していない)により覆われており、ユーザが電源スイッチ6を操作して電源を投入すると、レンズバリアが開き、対物面が露出する構成とする。
半導体メモリ15に記録した画像を液晶モニタ7に表示させたり、通信カード等16を介して外部へ送信させる際には、操作ボタン8を所定のごとく操作する。半導体メモリ15および通信カード等16は、メモリカードスロット9および通信カードスロット等のような、それぞれ専用または汎用のスロットに装填して使用される。
上述のようなデジタルカメラ(撮像装置)または携帯情報端末装置には、既に述べた通り、第1〜第5の実施の形態に示されたような撮像光学系を用いて構成した撮影レンズ1を撮像用光学系として使用することができる。したがって、画角が76度以上と十分に広画角でありながら、Fナンバが2.8程度以下の大口径であり、1,000万画素〜2,000万画素またはそれ以上の画素数の受光素子を使用した高画質で小型のカメラ(撮像装置)または携帯情報端末装置を実現することができる。
また、銀塩カメラのズーム撮影レンズや投影機の投射レンズとしても応用が可能である。
G2 第2レンズ群(正)
2FG 第2Fレンズ群
2RG 第2Rレンズ群
L1、L2、L3、L4、L5、L6、L7、L8 第1レンズ、第2レンズ、第3レンズ、第4レンズ、第5レンズ、第6レンズ、第7レンズ、第8レンズ
S 開口絞り
F 平行平板
1 撮影レンズ
2 光学ファインダ
3 ストロボ(フラッシュライト)
4 シャッタボタン
5 カメラボディ
6 電源スイッチ
7 液晶モニタ
8 操作ボタン
11 中央演算装置(CPU)
12 画像処理装置
13 受光素子
14 信号処理装置
15 半導体メモリ
16 通信カード等
Claims (11)
- 開口絞りを挟んで物体側に位置する正の屈折力を有する第1レンズ群と、像側に位置する正の屈折力を有する第2レンズ群とから構成され、前記第2レンズ群は物体側から順に、正の屈折力を有する第2Fレンズ群と、負の屈折力を有する第2Rレンズ群とから構成し、前記第2Rレンズ群は物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズからなり、フォーカシングの際には、前記第1レンズ群、前記開口絞りおよび前記第2Rレンズ群は固定で、前記第2Fレンズ群のみが光軸方向に移動し、以下の条件式(1)、(6)を満足することを特徴とする撮像光学系。
1.00<(1−M2F2)×M2R2<3.00 (1)
0.85<TL/f<1.95 (6)
ただし、M2Fは前記第2Fレンズ群の無限遠合焦時の倍率、M2Rは前記第2Rレンズ群の無限遠合焦時の倍率、fは全系の焦点距離、TLは、無限遠合焦時における、前記第1レンズ群先頭面から前記第2Rレンズ群最終面までの光軸上距離を表す。 - 請求項1に記載の撮像光学系において、以下の条件式(2)を満足することを特徴とする撮像光学系。
0.40<f/f2F<1.50 (2)
ただし、fは全系の焦点距離、f2Fは前記第2Fレンズ群の焦点距離を表す。 - 請求項1または2に記載の撮像光学系において、以下の条件式(3)を満足することを特徴とする撮像光学系。
0.20<f/|f2R|<1.30 (3)
ただし、fは全系の焦点距離、f2Rは、前記第2Rレンズ群の焦点距離を表す。 - 請求項1ないし3のいずれか1項に記載の撮像光学系において、以下の条件式(4)を満足することを特徴とする撮像光学系。
0.15<f/f1<1.00 (4)
ただし、fは全系の焦点距離、f1は前記第1レンズ群の焦点距離を表す。 - 請求項1ないし4のいずれか1項に記載の撮像光学系において、以下の条件式(5)を満足することを特徴とする撮像光学系。
0.00<Ls/f<0.10 (5)
ただし、fは全系の焦点距離、Lsは無限遠合焦時における、前記第1レンズ群最終面から前記開口絞りまでの光軸上距離を表す。 - 請求項1ないし5のいずれか1項に記載の撮像光学系において、前記開口絞りを挟んで、前記第1レンズ群の最像面側要素は、順不同の正レンズと負レンズとの接合レンズとし、前記第2Fレンズ群の最物体側要素は、順不同の正レンズと負レンズとの接合レンズとしたことを特徴とする撮像光学系。
- 請求項1ないし6のいずれか1項に記載の撮像光学系において、前記第2Fレンズ群内に像面側に凸面を持つ正レンズを有することを特徴とする撮像光学系。
- 前記第2Rレンズ群は物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズの物体側面は非球面であることを特徴とする請求項1〜7に記載の撮像光学系。
- 請求項1ないし8のいずれか1項に記載の撮像光学系を有するカメラ装置。
- 請求項9に記載のカメラ装置において、撮影画像をデジタル情報とする機能を有することを特徴とするカメラ装置。
- 請求項1ないし8のいずれか1項に記載の撮像光学系を有する携帯情報端末装置。
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