JP6090654B2 - ズームレンズ、撮像装置および情報装置 - Google Patents
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この場合、小型化という面では、まず、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)を短縮することが必要となり、また、各レンズ群の厚みを縮小して、収納時の全長を抑えることも重要である。さらに、高性能化という面では、少なくとも、1000万〜2000万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有することが必要である。
また、多くのユーザが撮影レンズの広画角化を望んでおり、この種のズームレンズの短焦点端、つまり広角端での半画角は、45度程度またはそれ以上であることが望ましい。半画角45度は、35mm銀塩フィルム(いわゆるライカ判)用のレンズに換算した焦点距離で約20mmに相当する。
この種のデジタルカメラ等に用いるズームレンズとしては、多くの種類が考えられるが、3.5倍程度の変倍比を確保しつつ、大口径化に適するものとして、物体側から、順次、正の焦点距離(正の屈折力)を有する第1レンズ群と、負の焦点距離(負の屈折力)を有する第2レンズ群と、正の焦点距離(正の屈折力)を有する第3レンズ群と、そして正の焦点距離(正の屈折力)を有する第4レンズ群とを配置してなり、広角端、つまり短焦点端と望遠端つまり長焦点端との間の変倍操作に伴って、前記第1レンズ群は像側に凸になるように移動し、前記第2レンズ群は像側に移動し、前記第3レンズ群は物体側に移動し、そして前記第4レンズ群が移動するタイプのズームレンズがある。
物体側から、順次、正の焦点距離(正の屈折力)を有する第1レンズ群と、負の焦点距離(負の屈折力)を有する第2レンズ群と、正の焦点距離(正の屈折力)を有する第3レンズ群と、そして正の焦点距離(正の屈折力)を有する第4レンズ群とを配置してなるタイプの従来のズームレンズとして、前記第1レンズ群は、正レンズで構成し、前記第2レンズ群は、物体側から、順次、負レンズと、負レンズと、負レンズと、そして正レンズを、物体側から順次配置して構成するものがある。
これら特許文献1および特許文献2に開示されたズームレンズは、短焦点端において42度程度の半画角を得ようとすると、短焦点端におけるF値をF2.0以下とすることは困難である。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、短焦点端(広角端)における半画角を42度以上と充分な広画角として、しかも短焦点端(広角端)におけるF値をF2.0以下、長焦点端(望遠端)におけるF値をF3.0以下とすることができ、構成レンズ枚数を12枚程度に抑え、小型で且つ1000万〜2000万画素またはそれ以上の画素数の撮像素子に対応する高解像力を得ることの可能なズームレンズを提供することを目的としている。
物体側から、順次、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レンズ群とを配置してなり、
短焦点端から長焦点端への変倍に伴って、前記第1レンズ群と前記第2レンズ群との間隔が増大し、前記第2レンズ群と前記第3レンズ群との間隔が減小し、そして前記第3レンズ群と前記第4レンズ群との間隔が変化するように移動するズームレンズにおいて、
前記第2レンズ群と前記第3レンズ群との間に開口絞りを配設し、
前記第1レンズ群は正レンズで構成し、
前記第2レンズ群は、物体側から、順次、像側が凹面である負レンズL21と、像側が凹面である負レンズL22と、物体側が凹面である負レンズL23と、物体側が凸面である正レンズL24とを配置して構成するとともに、
前記第2レンズ群の負レンズL23の焦点距離をf2_3とし、そして前記第2レンズ群全体の焦点距離をf2として、
条件式:
〔1〕 1.5<f2_3/f2<2.5
を満足することを特徴としている。
物体側から、順次、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レンズ群とを配置してなり、
短焦点端から長焦点端への変倍に伴って、前記第1レンズ群と前記第2レンズ群との間隔が増大し、前記第2レンズ群と前記第3レンズ群との間隔が減小し、そして前記第3レンズ群と前記第4レンズ群との間隔が変化するように移動するズームレンズにおいて、
前記第2レンズ群と前記第3レンズ群との間に開口絞りを配設し、
前記第1レンズ群は正レンズで構成し、
前記第2レンズ群は、物体側から、順次、像側が凹面である負レンズL21と、像側が凹面である負レンズL22と、物体側が凹面である負レンズL23と、物体側が凸面である正レンズL24とを配置して構成するとともに、
前記第2レンズ群の負レンズL23の焦点距離をf2_3とし、そして前記第2レンズ群全体の焦点距離をf2として、
条件式:
〔1〕 1.5<f2_3/f2<2.5
を満足することにより、
短焦点端(広角端)における半画角を42度以上の広画角として、しかも短焦点端(広角端)におけるF値をF2.0以下、長焦点端(望遠端)におけるF値をF3.0以下とすることができ、構成レンズ枚数を12枚程度に抑え、小型で且つ1000万〜2000万画素またはそれ以上の画素数の撮像素子に対応する高解像力を得ることが可能となる。
本発明のような、物体側から、順次、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、そして正の屈折力を有する第4レンズ群を配置した、いわゆる正−負−正−正の4レンズ群で構成されるズームレンズにおいては、一般に、第3レンズ群が変倍作用を主に負担する、いわゆるバリエータとして構成される。しかし、本発明においては、短焦点端(広角端)から長焦点端(望遠端)への変倍に伴って、第1レンズ群と第2レンズ群との間隔は増大し、第2レンズ群と第3レンズ群との間隔は減少し、第3レンズ群と第4レンズ群との間隔が変化することによって、第2レンズ群および第3レンズ群の倍率(絶対値)はどちらも増加して、変倍作用を互いに分担するように機能する。
そして、短焦点端において第2レンズ群は開口絞りから離れることから、第2レンズ群が大型化し、第2レンズ群内の収差補正が困難になる。
すなわち、負レンズL21および負レンズL22の像側を凹面とする形状にし、負レンズL23の物体側を凹面とする形状にすると各種収差をバランス良く補正することができる。
ここで、負レンズL23は、第2レンズ群の負レンズの中で最も軸外光線が通る高さが低い。そのため、負レンズL23に適切なパワーを持たせることによって、軸外収差を有効に補正することができる。そこで、次の条件式を満足するように構成する(請求項1に対応する)。
〔1〕 1.5<f2_3/f2<2.5
ここで、f2_3は、第2レンズ群の負レンズL23の焦点距離を、そしてf2は、第2レンズ群全体の焦点距離をそれぞれあらわしている。
さらに高性能にするためには、次の条件式を満足することが望ましい(請求項2に対応する)。
〔2〕 −2.5<f2/fw<−2.0
ここで、f2は、第2レンズ群全体の焦点距離を、そしてfwは、短焦点端における当該ズームレンズの全光学系の焦点距離をそれぞれあらわしている。
条件式〔2〕において、f2/fwが上限値−2.0以上となると、第2レンズ群全体の焦点距離が長くなり過ぎて、第2レンズ群の変倍作用が小さくなり、第3レンズ群で大きく変倍させることになって、ズーム域全体で収差補正することが困難になる。また、f2/fwが下限値−2.5以下となると、第2レンズ群の焦点距離が短くなり過ぎて、第2レンズ群内の軸外収差を補正することが困難になる。
〔3〕 2.5<f2_1/f2<3.5
ここで、f2_1は、第2レンズ群の負レンズL21の焦点距離を、そしてf2は、第2レンズ群全体の焦点距離をそれぞれあらわしている。
条件式〔3〕において、f2_1/f2が上限値3.5以上となると、第2レンズ群の負レンズL21の焦点距離が長くなり過ぎて、負レンズL22と負レンズL23のパワーを強くすることになり、短焦点端の軸外収差を補正することが困難になる。また、f2_1/f2が下限値2.5以下となると、第2レンズ群の負レンズL21の焦点距離が短くなり過ぎて、前述と同様に短焦点端の軸外収差を補正することが困難になる。
より一層高性能にするためには、次の条件式を満足することが望ましい(請求項4に対応する)。
〔4〕 1.0<f2_2/f2<2.0
ここで、f2_2は、第2レンズ群の負レンズL22の焦点距離を、そしてf2は、第2レンズ群全体の焦点距離をそれぞれあらわしている。
さらに、色収差を補正するためには、次の条件式を満足することが望ましい(請求項5に対応する)。
〔5〕 25<ν21<37
ここで、ν21は、第2レンズ群の負レンズL21のアッベ数をあらわしている。
短焦点端においては、倍率色収差がプラス側に発生し易い。第2レンズ群の負レンズL21は軸外光線が高い位置を通るため、倍率色収差への寄与度が大きいので、負レンズL21のアッベ数を適切に設定することが重要である。また、第2レンズ群の負レンズL21の焦点距離を、条件式〔3〕程度とすることにより、軸上色収差への影響は小さくすることができる。
さらに一層高性能にするためには、次の条件式を満足することが望ましい(請求項6に対応する)。
〔6〕 15<f1/fw<25
ここで、f1は、第1レンズ群全体の焦点距離を、そしてfwは、短焦点端における当該ズームレンズの全光学系の焦点距離を、それぞれあらわしている。
条件式〔6〕において、f1/fwが、上限値25以上となると、第2レンズ群がほとんど変倍機能に寄与することができなくなり、ズーム域全体の収差補正が困難になる。f1/fwが、下限値15以下となると、第1レンズ群の焦点距離が短くなり過ぎ、第1レンズ群を1枚で構成して、ズーム域全体の収差補正をしつつ、望遠端での軸上色収差を補正することが困難になる。
そして、本発明に係るズームレンズを、さらに一層小型で且つ高性能とするためには、次の条件式を満足することが望ましい(請求項8に対応する)。
〔7〕 0.10<TLs3_w/TL2s_w<0.60
ここで、TLs3_wは、短焦点端における開口絞りと第3レンズ群との間隔を、そしてTL2s_wは、短焦点端における第2レンズ群と開口絞りとの間隔をそれぞれあらわしている。
条件式〔7〕において、TLs3_w/TL2s_wが、下限値0.10以下となると、第2レンズ群と開口絞りの間隔が大きくなり、短焦点端における第2レンズ群を通る軸外光線が高くなり過ぎて、第2レンズ群内における軸外収差の補正が困難になり、そして第2レンズ群が大型化する。また、TLs3_w/TL2s_wが、上限値0.60以上となると、第3レンズ群と開口絞りの間隔が大きくなって、短焦点端における第3レンズ群を通る軸外光線が高くなりすぎ、第3レンズ群内における収差補正が困難になり、しかも、第3レンズ群が大型化する。
〔7′〕 0.12<TLs3_w/TL2s_w<0.50
上述した本発明の第1の実施の形態に係るズームレンズにおいて、第1レンズ群は、物体側に凸形状の正メニスカスレンズ1枚で構成することが望ましい。
また、第2レンズ群は、物体側に凸形状の負メニスカスレンズ、物体側に凸形状の負メニスカスレンズ、両凹レンズ、そして両凸レンズを、物体側から順次配置して構成すると、ズーム域全体の収差を補正しつつ、短焦点端の軸外収差を充分に補正することができる。
さらに高性能にするためには、第3レンズ群を、物体側から順次、正レンズと、正レンズ−負レンズ−正レンズの3枚接合レンズと、負レンズ−正レンズの2枚接合レンズとを配置して構成することにより、大口径であって、しかも球面収差およびコマ収差等を充分に補正することができる。
そして、像面に到達する光量を減少させる必要があるときには、開口絞りを小径化しても良いが、開口絞り径を大きく変えることなく、NDフィルタ(減光フィルタ)等の挿入により光量を減少させるようにしたほうが、回折現象による解像力の低下を防止することができて一層好ましい。
また、上述したズームレンズにおいて、第1レンズ群は、像側に凸になるような軌跡で移動させることにより、短焦点端においても全長を確保し、広角で且つ大口径であって、しかも高性能となるようにしている。
一方、本発明の第5の実施の形態は、上述した本発明の第1の実施の形態に係るズームレンズ(後述する第2〜第4の実施の形態に係るズームレンズ)を、撮像用光学系として用いて構成した、いわゆるデジタルカメラ等の撮像装置である(請求項9に対応する)。
また、カメラ機能等の撮像機能を有する、いわゆる携帯情報端末装置等の情報装置における撮像機能部の撮像用光学系として、上述したようなズームレンズを用いて構成することもできる(請求項10に対応する)。
このような情報装置は、撮像機能を有し、撮像用光学系として、上述したようなズームレンズを具備することにより、小型で高画質を得ることが可能となる。
したがって、上述した本発明の第1の実施の形態に係るズームレンズは、
物体側から、順次、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レンズ群とを配置してなり、
短焦点端から長焦点端への変倍に伴って、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小し、第3レンズ群と第4レンズ群との間隔が変化するように移動するズームレンズであって、さらに、次のような特徴を有している。
第1レンズ群は正レンズで構成し、
第2レンズ群は、物体側から、順次、像側が凹面である負レンズL21と、像側が凹面である負レンズL22と、物体側が凹面である負レンズL23と、物体側が凸面である正レンズL24とを配置して構成するとともに、
第2レンズ群の負レンズL23の焦点距離をf2_3とし、そして前記第2レンズ群全体の焦点距離をf2として、
条件式:
〔1〕 1.5<f2_3/f2<2.5
を満足することを特徴としている(請求項1)。
また、望ましくは、第2レンズ群全体の焦点距離をf2とし、そして短焦点端における当該ズームレンズの全光学系の焦点距離をfwとして、
条件式:
〔2〕 −2.5<f2/fw<−2.0
を満足するようにする(請求項2)。
条件式:
〔3〕 2.5<f2_1/f2<3.5
を満足するようにする(請求項3)。
また、より望ましくは、第2レンズ群の負レンズL22の焦点距離をf2_2とし、そして第2レンズ群全体の焦点距離をf2として、
条件式:
〔4〕 1.0<f2_2/f2<2.0
を満足するようにする(請求項4)。
さらに、第2レンズ群の負レンズL21のアッベ数をν21として、
条件式:
〔5〕 25<ν21<37
を満足するようにしても良い(請求項5)。
条件式:
〔6〕 15<f1/fw<25
を満足するようにしても良い(請求項6)。
さらにまた、第2レンズ群の負レンズL22は、少なくとも一方の面を非球面とした非球面レンズとしても良い(請求項7)。
またさらに、短焦点端における前記開口絞りと第3レンズ群との間隔をTLs3_wとし、そして短焦点端における第2レンズ群と開口絞りとの間隔をTL2s_wとして、
条件式:
〔7〕 0.10<TLs3_w/TL2s_w<0.60
を満足するようにしても良い(請求項8)。
そして、上述した本発明の第5の実施の形態に係る撮像装置は、
撮像用光学系として、上述したいずれかのズームレンズを具備して構成する(請求項9)。
また、本発明の第5の実施の形態に係る情報装置は、撮像機能を有する情報装置であって、撮像機能部の撮像用光学系として、上述したいずれかのズームレンズを具備して構成する(請求項10)。
実施例1〜実施例4のズームレンズは、いずれも、物体側から、順次、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、そして正の屈折力を有する第4レンズ群を配置した、いわゆる正−負−正−正の4群構成のズームレンズである。
また、実施例1〜実施例4の各実施例において用いている光学ガラスの硝材は、株式会社オハラ(OHARA)、HOYA株式会社(HOYA)および光ガラス株式会社(HIKARI)の製品の光学硝種名で示している。
実施例1〜実施例4の各実施例のズームレンズにおける収差は、充分に補正されており、1000万〜2000万画素またはそれ以上の画素数の受光素子に対応することが可能となっている。本発明の第1の実施の形態〜第4の実施の形態に従ってズームレンズを構成することによって、充分な小型化を達成しながら、非常に良好な像性能を確保し得ることは、実施例1〜実施例4の各実施例より明らかである。
f:光学系全系の焦点距離
F:F値(Fナンバ)
ω:半画角(度)
R:曲率半径(非球面については近軸曲率半径)
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
ここで用いられる非球面形状は、近軸曲率半径の逆数(近軸曲率)をC、光軸からの高さをH、そして円錐定数をKとし、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、次の式〔8〕で定義され、近軸曲率半径および円錐定数、並びに非球面係数を与えて形状を特定する。
図1に示すズームレンズは、物体側から、順次、正の屈折力を有する第1レンズ群G1と、負の屈折力を有する第2レンズ群G2と、正の屈折力を有する第3レンズ群G3と、そして正の屈折力を有する第4レンズ群G4とを配置し、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3との間に開口絞りADを配している。
第1レンズ群G1は、第1レンズL10からなる。第2レンズ群G2は、物体側から順次、第1レンズL21、第2レンズL22、第3レンズL23および第4レンズL24を配置してなる。第3レンズ群G3は、物体側から順次、第1レンズL31、第2レンズL32、第3レンズL33、第4レンズL34、第5レンズL35および第6レンズL36を配置してなる。そして第4レンズ群G4は、第1レンズL40からなる。
短焦点端(広角端)から長焦点端(望遠端)への変倍に際しては、第1レンズ群G1〜第4レンズ群G4の全群が移動して、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との間隔が減小し、そして第3レンズ群G3と第4レンズ群G4との間隔が増大するように移動する。
第1レンズ群G1は、物体側に凸形状をなし、像側に凹面を向けた正メニスカスレンズからなる単一の正レンズである第1レンズL10のみからなっている。
第2レンズ群G2は、物体側から、順次、物体側に凸形状をなし、像側に凹面を向けた負メニスカスレンズからなる第1レンズ(第1負レンズ)L21と、物体側に凸形状をなし、像側に非球面を形成してなる凹面を向けた負メニスカスレンズである非球面レンズからなる第2レンズ(第2負レンズ)L22と、物体側に像面側より曲率の大きな凹面を向けた両凹負レンズからなる第3レンズ(第3負レンズ)L23と、そして物体側に像面側より曲率の大きな凸面を向けた両凸正レンズからなる第4レンズ(正レンズ)L24とを配している。
第3レンズ群G3は、物体側から、順次、物体側に像面側より曲率の大きな凸面を向けた両凸正レンズであり且つ両面に非球面を形成した非球面レンズからなる第1レンズ(第1正レンズ)L31と、物体側に凸形状をなし、像側に凹面を向けた正メニスカスレンズからなる第2レンズ(第2正レンズ)L32と、物体側に凸形状をなし、像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(第1負レンズ)L33と、物体側に凸形状をなし、像側に凹面を向けた正メニスカスレンズからなる第4レンズ(第3正レンズ)L34と、物体側に凸形状をなし、像側に凹面を向けた負メニスカスレンズからなる第5レンズ(第2負レンズ)L35と、そして物体側に像面側より曲率の大きな凸面を向けた両凸正レンズからなる第6レンズ(第4正レンズ)L36とを配している。第2レンズL32と第3レンズL33と第4レンズL34の3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、3枚接合からなる接合レンズを形成している。第5レンズL35と第6レンズL36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に示すように、短焦点端(広角端)から長焦点端(望遠端)への変倍に伴って、第1レンズ群G1は、像側から若干像側へ凸の軌跡を描いて物体側へ移動し、第2レンズ群G2は、像側へ凸の軌跡を描いて、物体側から像側へ移動した後若干物体側へ移動する。開口絞りADは、像側から物体側へほぼ単調に移動し、第3レンズ群G3は、像側から物体側へほぼ単調に移動し、そして第4レンズ群G4は像側から物体側へほぼ単調に移動する。
この実施例1においては、全光学系の焦点距離f、FナンバFおよび半画角ωが、ズーミングによって、それぞれf=4.63〜8.32〜14.94、F=1.85〜2.31〜2.88およびω=47.12〜30.80〜18.33の範囲で変化する。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6面、第12面、第13面および第21面の各光学面が非球面であり、式〔8〕における各非球面のパラメータは、次表2の通りである。
図5に示すズームレンズは、物体側から、順次、正の屈折力を有する第1レンズ群G1と、負の屈折力を有する第2レンズ群G2と、正の屈折力を有する第3レンズ群G3と、そして正の屈折力を有する第4レンズ群G4とを配置し、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3との間に開口絞りADを配している。
第1レンズ群G1は、第1レンズL10からなり、第2レンズ群G2は、物体側から順次、第1レンズL21、第2レンズL22、第3レンズL23および第4レンズL24を配置してなり、第3レンズ群G3は、物体側から順次、第1レンズL31、第2レンズL32、第3レンズL33、第4レンズL34、第5レンズL35および第6レンズL36を配置してなり、そして第4レンズ群G4は、第1レンズL40からなる。
短焦点端(広角端)から長焦点端(望遠端)への変倍に際しては、第1レンズ群G1〜第4レンズ群G4の全群が移動して、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との間隔が減小する。そして第3レンズ群G3と第4レンズ群G4との間隔が増大するように移動する。
第1レンズ群G1は、物体側に凸形状をなし、像側に凹面を向けた正メニスカスレンズからなる単一の正レンズである第1レンズL10のみからなっている。
第2レンズ群G2は、物体側から、順次、物体側に凸形状をなし、像側に凹面を向けた負メニスカスレンズからなる第1レンズ(第1負レンズ)L21と、物体側に凸形状をなし、像側に非球面を形成してなる凹面を向けた負メニスカスレンズである非球面レンズからなる第2レンズ(第2負レンズ)L22と、物体側に像面側より曲率の大きな凹面を向けた両凹負レンズからなる第3レンズ(第3負レンズ)L23と、そして物体側に像面側より曲率の大きな凸面を向けた両凸正レンズからなる第4レンズ(正レンズ)L24とを配している。
第3レンズ群G3は、物体側から、順次、物体側に像面側より曲率の大きな凸面を向けた両凸正レンズであり且つ両面に非球面を形成した非球面レンズからなる第1レンズ(第1正レンズ)L31と、物体側に像面側より曲率の大きな凸面を向けた両凸正レンズからなる第2レンズ(第2正レンズ)L32と、像面側に物体側より曲率の大きな凹面を向けた両凹負レンズからなる第3レンズ(第1負レンズ)L33と、物体側に凸形状をなし、像側に凹面を向けた正メニスカスレンズからなる第4レンズ(第3正レンズ)L34と、物体側に凸形状をなし、像側に凹面を向けた負メニスカスレンズからなる第5レンズ(第2負レンズ)L35と、そして物体側に像面側より曲率の大きな凸面を向けた両凸正レンズからなる第6レンズ(第4正レンズ)L36とを配している。第2レンズL32と第3レンズL33と第4レンズL34の3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、3枚接合からなる接合レンズを形成している。第5レンズL35と第6レンズL36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。
この第2の実施の形態に係るズームレンズと、第1の実施の形態に係るズームレンズとは、第3レンズ群G3において、第2レンズL32が、前者は、両凸正レンズからなるのに対し、後者は、正メニスカスレンズからなっている点で異なっている。
また、同様に、第3レンズ群G3において、第3レンズL33が、前者は凹レンズからなるのに対し、後者は、負メニスカスレンズからなっている点で異なっている。
この実施例2においては、全光学系の焦点距離f、FナンバFおよび半画角ωが、ズーミングによって、それぞれf=4.63〜8.32〜14.96、F=1.85〜2.31〜2.87およびω=47.12〜30.73〜17.98の範囲で変化する。各光学要素の光学特性は、次表5の通りである。
すなわち、表5においては、「*」が付された第6面、第12面、第13面および第21面の各光学面が非球面であり、式〔8〕における各非球面のパラメータは、次表6の通りである。
図9に示すズームレンズは、物体側から、順次、正の屈折力を有する第1レンズ群G1と、負の屈折力を有する第2レンズ群G2と、正の屈折力を有する第3レンズ群G3と、そして正の屈折力を有する第4レンズ群G4とを配置し、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3との間に開口絞りADを配している。
第1レンズ群G1は、第1レンズL10からなり、第2レンズ群G2は、物体側から順次、第1レンズL21、第2レンズL22、第3レンズL23および第4レンズL24を配置してなる。第3レンズ群G3は、物体側から順次、第1レンズL31、第2レンズL32、第3レンズL33、第4レンズL34、第5レンズL35および第6レンズL36を配置してなり、そして第4レンズ群G4は、第1レンズL40からなる。
短焦点端(広角端)から長焦点端(望遠端)への変倍に際しては、第1レンズ群G1〜第4レンズ群G4の全群が移動して、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との間隔が減小し、そして第3レンズ群G3と第4レンズ群G4との間隔が増大するように移動する。
第1レンズ群G1は、物体側に凸形状をなし、像側に凹面を向けた正メニスカスレンズからなる単一の正レンズである第1レンズL10のみからなっている。
第2レンズ群G2は、物体側から、順次、物体側に凸形状をなし、像側に凹面を向けた負メニスカスレンズからなる第1レンズ(第1負レンズ)L21と、物体側に凸形状をなし、像側に非球面を形成してなる凹面を向けた負メニスカスレンズである非球面レンズからなる第2レンズ(第2負レンズ)L22と、像面側に物体側の面より曲率の大きな凹面を向けた両凹負レンズからなる第3レンズ(第3負レンズ)L23と、そして物体側に像面側の面より曲率の大きな凸面を向けた両凸正レンズからなる第4レンズ(正レンズ)L24とを配している。
第3レンズ群G3は、物体側から、順次、物体側に像面側より曲率の大きな凸面を向けた両凸正レンズであり且つ両面に非球面を形成した非球面レンズからなる第1レンズ(第1正レンズ)L31と、物体側に凸形状をなし、像側に凹面を向けた正メニスカスレンズからなる第2レンズ(第2正レンズ)L32と、物体側に凸形状をなし、像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(第1負レンズ)L33と、物体側に凸形状をなし、像側に凹面を向けた正メニスカスレンズからなる第4レンズ(第3正レンズ)L34と、物体側に凸形状をなし、像側に凹面を向けた負メニスカスレンズからなる第5レンズ(第2負レンズ)L35と、そして物体側に像面側の面より曲率の大きな凸面を向けた両凸正レンズからなる第6レンズ(第4正レンズ)L36とを配している。第2レンズL32と第3レンズL33と第4レンズL34の3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、3枚接合からなる接合レンズを形成している。第5レンズL35と第6レンズL36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。
この実施例3においては、全光学系の焦点距離f、FナンバFおよび半画角ωが、ズーミングによって、それぞれf=4.63〜8.32〜14.96、F=1.85〜2.25〜2.88およびω=47.08〜30.51〜17.63の範囲で変化する。各光学要素の光学特性は、次表9の通りである。
すなわち、表9においては、「*」が付された第6面、第12面、第13面および第21面の各光学面が非球面であり、式〔8〕における各非球面のパラメータは、次表10の通りである。
図13に示すズームレンズは、物体側から、順次、正の屈折力を有する第1レンズ群G1と、負の屈折力を有する第2レンズ群G2と、正の屈折力を有する第3レンズ群G3と、そして正の屈折力を有する第4レンズ群G4とを配置し、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3との間に開口絞りADを配している。
第1レンズ群G1は、第1レンズL10からなる。第2レンズ群G2は、物体側から順次、第1レンズL21、第2レンズL22、第3レンズL23および第4レンズL24を配置してなる。第3レンズ群G3は、物体側から順次、第1レンズL31、第2レンズL32、第3レンズL33、第4レンズL34、第5レンズL35および第6レンズL36を配置してなる。そして第4レンズ群G4は、第1レンズL40からなる。
短焦点端(広角端)から長焦点端(望遠端)への変倍に際しては、第1レンズ群G1〜第4レンズ群G4の全群が移動して、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との間隔が減小し、そして第3レンズ群G3と第4レンズ群G4との間隔が増大するように移動する。
第1レンズ群G1は、物体側に凸形状をなし、像側に凹面を向けた正メニスカスレンズからなる単一の正レンズである第1レンズL10のみからなっている。
開口絞りADは、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3との間に介挿配置されている。
第3レンズ群G3は、物体側から、順次、物体側に像面側より曲率の大きな凸面を向けた両凸正レンズであり且つ両面に非球面を形成した非球面レンズからなる第1レンズ(第1正レンズ)L31と、物体側に凸形状をなし、像側に凹面を向けた正メニスカスレンズからなる第2レンズ(第2正レンズ)L32と、物体側に凸形状をなし、像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(第1負レンズ)L33と、物体側に凸形状をなし、像側に凹面を向けた正メニスカスレンズからなる第4レンズ(第3正レンズ)L34と、像面側に物体側より曲率の大きな凹面を向けた両凹負レンズからなる第5レンズ(第2負レンズ)L35と、そして物体側に像面側より曲率の大きな凸面を向けた両凸正レンズであり、且つ像側に向けた凸面を非球面とした非球面レンズからなる第6レンズ(第4正レンズ)L36とを配している。
第4レンズ群G4は、物体側に凸形状をなし、像側に凹面を向けた正メニスカスレンズであり、且つ物体側に向けた凸面を非球面とした非球面レンズからなる単一の正レンズである第1レンズL40のみからなっている。
この第4の実施の形態に係るズームレンズと第1の実施の形態に係るズームレンズとは、第3レンズ群G3において、第5レンズL35が、前者は、両凹レンズからなっているのに対し、後者は負メニスカスレンズからなっている点で異なっている。
この実施例4においては、全光学系の焦点距離f、FナンバFおよび半画角ωが、ズーミングによって、それぞれf=5.28〜8.89〜14.85、F=1.64〜2.12〜2.57およびω=43.24〜29.00〜18.32の範囲で変化する。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6面、第12面、第13面、第20面および第21面の各光学面が非球面であり、式〔8〕における各非球面のパラメータは、次表14の通りである。
次に、上述した本発明の第1の実施の形態〜第4の実施の形態に係る実施例1〜実施例4等のようなズームレンズを撮像用光学系として採用して構成した本発明の第5の実施の形態に係る撮像装置について図17〜図19を参照して説明する。図17は、本発明の第5の実施の形態に係る撮像装置としてのデジタルカメラを物体側から見た外観構成を模式的に示す斜視図、そして図18は、当該デジタルカメラを撮影者側から見た外観構成を模式的に示す斜視図である。また、図19は、当該デジタルカメラの機能構成を示すブロック図である。なお、図17〜図19には、撮像装置としてのデジタルカメラについて説明しているが、ビデオカメラおよび在来の、いわゆる銀塩フィルムを用いるフィルムカメラ等を含む主として撮像専用の撮像装置だけでなく、携帯電話機や、PDA(personal data assistant)などと称される携帯情報端末装置、さらにはこれらの機能を含む、いわゆるスマートフォンやタブレット端末などの携帯端末装置を含む種々の情報装置にデジタルカメラ等に相当する撮像機能が組み込まれることが多い。
図17および図18に示すように、デジタルカメラは、カメラボディ100に、撮像レンズ101、光学ファインダ102、ストロボ(電子フラッシュライト)103、シャッタボタン104、電源スイッチ105、液晶モニタ106、操作ボタン107、メモリカードスロット108およびズームスイッチ109等を装備している。さらに、図19に示すように、デジタルカメラは、カメラボディ100内に、中央演算装置(CPU)111、画像処理装置112、受光素子113、信号処理装置114、半導体メモリ115および通信カード等116を具備している。
デジタルカメラは、撮像用光学系としての撮像レンズ101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113とを有しており、撮像レンズ101によって結像される被写体光学像を受光素子113によって読み取る。この撮像レンズ101として、上述した実施例1〜実施例4等において説明したような本発明の第1の実施の形態に係るズームレンズを用いる。
多くの場合、シャッタボタン104の半押し操作により、フォーカシングがなされる。 本発明の第1〜第4の実施の形態に係るズームレンズ(請求項1〜請求項8で定義され、あるいは前述した実施例1〜実施例4に示されるズームレンズ)におけるフォーカシングは、ズームレンズを構成する複数群の光学系の一部の群の移動によって行うことができる。シャッタボタン104を更に押し込み全押し状態とすると撮影が行なわれ、その後に上述した通りの処理がなされる。
なお、撮影レンズ101が沈胴状態にあるときには、結像レンズの各群は必ずしも光軸上に並んでいなくても良い。例えば、沈胴時に第3レンズ群G3および第4レンズ群G4の少なくとも一方が光軸上から退避して、その他のレンズ群と並列的に収納されるような機構とすれば、デジタルカメラのさらなる薄型化を実現することができる。
また、本発明の第1〜第4の実施の形態に係るズームレンズの構成は、在来の銀塩フィルムカメラの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。
L10 第1レンズ(正レンズ)
G2 第2レンズ群(負)
L21 第1レンズ(第1負レンズ)
L22 第2レンズ(第2負レンズ)
L23 第3レンズ(第3負レンズ)
L24 第4レンズ(正レンズ)
G3 第3レンズ群(正)
L31 第1レンズ(第1正レンズ)
L32 第2レンズ(第2正レンズ)
L33 第3レンズ(第1負レンズ)
L34 第4レンズ(第3正レンズ)
L35 第5レンズ(第2負レンズ)
L36 第6レンズ(第4正レンズ)
G4 第4レンズ群(正)
L40 第1レンズ(正レンズ)
AD 開口絞り
FG フィルタ等
100 カメラボディ
101 撮像レンズ
102 光学ファインダ
103 ストロボ(電子フラッシュライト)
104 シャッタボタン
105 電源スイッチ
106 液晶モニタ
107 操作ボタン
108 メモリカードスロット
109 ズームスイッチ
111 中央演算装置(CPU)
112 画像処理装置
113 受光素子(エリアセンサ)
114 信号処理装置
115 半導体メモリ
116 通信カード等
Claims (10)
- 物体側から、順次、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レンズ群とを配置してなり、
短焦点端から長焦点端への変倍に伴って、前記第1レンズ群と前記第2レンズ群との間隔が増大し、前記第2レンズ群と前記第3レンズ群との間隔が減小し、そして前記第3レンズ群と前記第4レンズ群との間隔が変化するように移動するズームレンズにおいて、
前記第2レンズ群と前記第3レンズ群との間に開口絞りを配設し、
前記第1レンズ群は正レンズで構成し、
前記第2レンズ群は、物体側から、順次、像側が凹面である負レンズL21と、像側が凹面である負レンズL22と、物体側が凹面である負レンズL23と、物体側が凸面である正レンズL24とを配置して構成するとともに、
前記第2レンズ群の負レンズL23の焦点距離をf2_3とし、そして前記第2レンズ群全体の焦点距離をf2として、
条件式:
〔1〕 1.5<f2_3/f2<2.5
を満足することを特徴とするズームレンズ。 - 前記第2レンズ群全体の焦点距離をf2とし、そして短焦点端における当該ズームレンズの全光学系の焦点距離をfwとして、
条件式:
〔2〕 −2.5<f2/fw<−2.0
を満足することを特徴とする請求項1に記載のズームレンズ。 - 前記第2レンズ群の負レンズL21の焦点距離をf2_1とし、そして前記第2レンズ群全体の焦点距離をf2として、
条件式:
〔3〕 2.5<f2_1/f2<3.5
を満足することを特徴とする請求項1または請求項2に記載のズームレンズ。 - 前記第2レンズ群の負レンズL22の焦点距離をf2_2とし、そして前記第2レンズ群全体の焦点距離をf2として、
条件式:
〔4〕 1.0<f2_2/f2<2.0
を満足することを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載のズームレンズ。 - 前記第2レンズ群の負レンズL21のアッベ数をν21として、
条件式:
〔5〕 25<ν21<37
を満足することを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載のズームレンズ。 - 前記第1レンズ群全体の焦点距離をf1とし、そして短焦点端における当該ズームレンズの全光学系の焦点距離をfwとして、
条件式:
〔6〕 15<f1/fw<25
を満足することを特徴とする請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載のズームレンズ。 - 前記第2レンズ群の負レンズL22が少なくとも一方の面を非球面とした非球面レンズであることを特徴とする請求項1〜請求項6のいずれか1項に記載のズームレンズ。
- 短焦点端における前記開口絞りと前記第3レンズ群との間隔をTLs3_wとし、そして短焦点端における前記第2レンズ群と前記開口絞りとの間隔をTL2s_wとして、
条件式:
〔7〕 0.10<TLs3_w/TL2s_w<0.60
を満足することを特徴とする請求項1〜請求項7のいずれか1項に記載のズームレンズ。 - 撮像用光学系として、請求項1〜請求項8のいずれか1項のズームレンズを具備することを特徴とする撮像装置。
- 撮像機能を有し、撮像用光学系として、請求項1〜請求項8のいずれか1項のズームレンズを具備することを特徴とする情報装置。
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