JP6160058B2 - 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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また、市場のカメラ価格の下落傾向も顕著で、前述したような高性能化、小型化を両立した上で、光学系を低コスト化することが大きな課題となっている。
ここで、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であり、また、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も重要である。加えて、レンズの径方向のサイズを縮小することで、カメラの縦横サイズを抑えることも強く要求されている。さらに、高性能化という面では、少なくとも、1000万〜1500万画素程度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、撮影レンズの広画角化を望むユーザも多く、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度程度が望まれている。
光学系の低コスト化という面では、レンズ枚数を抑制したり、移動群の数を抑制したりと言った、削減によるコストダウンに加えて、ガラスレンズを、より安価なプラスチックレンズに置き換えることによるコストダウンも有力な手段となってきている。しかし、プラスチックレンズは、環境湿度変化や吸湿による光学的な性能変化を生じ易く、これらを考慮した光学系の設計を行うことが必要となっている。
デジタルカメラ用のズームレンズには多くの種類が考えられるが、高変倍化に適したタイプとして、物体側より像面側に向かって順に、正の焦点距離(「正の屈折力」という場合がある)を持つ第1レンズ群と、負の焦点距離(「負の屈折力」という場合がある)を持つ第2レンズ群と、正の焦点距離を持つ第3レンズ群と、正の焦点距離を持つ第4レンズ群とを有し、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。
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レンズ群とから成り、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レンズ群が、プラスチック製レンズを含むものとしては、特許文献1(特許3376190号公報)、特許文献2(特開2009−031757号公報)、特許文献3(特開2010−164606号公報)等が開示されている。
しかしながら、特許文献1の公知例については、変倍比、明るさともにある程度確保できているが、広角端の画角が比較的狭い。また、特許文献2の公知例については、変倍比、明るさ、広角端の画角のいずれも十分に確保できているとは言いがたい。特許文献3の公知例については、変倍比、広角端の画角、はある程度確保できているが、最小Fナンバが3.1程度とやや暗い。また、いずれの公知例についても、光学系のサイズが十分小さいとは言いがたい。
物体側より像面側に向かって順に、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レンズ群を配置し、広角端から望遠端への変倍に際して、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少し、前記第3レンズ群と前記第4レンズ群との間隔が変化し、前記第1レンズ群および前記第3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ズームレンズにおいて、
前記第1レンズ群は、物体側から順に、負レンズ、正レンズの2枚からなり、
前記第2レンズ群は、物体側から順に、像面側に強い凹面を向けた両凹形状の第1負レンズ、像面側に凹面を向けたメニスカス形状の第2負レンズおよび物体側に凸面を向けた正レンズの3枚からなり、前記第2レンズ群の前記第2負レンズのみが光学プラスチック製であり、
前記第3レンズ群は、物体側から順に、正レンズ、正レンズ、負レンズの3枚からなり、
前記第2レンズ群の焦点距離をf2とし、前記第2レンズ群の前記第2負レンズの焦点距離をf22として、以下の条件式(1):
3.5<|f22|/|f2|<6.0 (1)
を満足することを特徴としている。
物体側より像面側に向かって順に、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レンズ群を配置し、広角端から望遠端への変倍に際して、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少し、前記第3レンズ群と前記第4レンズ群との間隔が変化し、前記第1レンズ群および前記第3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ズームレンズにおいて、
前記第1レンズ群は、物体側から順に、負レンズ、正レンズの2枚からなり、
前記第2レンズ群は、物体側から順に、像面側に強い凹面を向けた両凹形状の第1負レンズ、像面側に凹面を向けたメニスカス形状の第2負レンズおよび物体側に凸面を向けた正レンズの3枚からなり、前記第2レンズ群の前記第2負レンズのみが光学プラスチック製であり、
前記第3レンズ群は、物体側から順に、正レンズ、正レンズ、負レンズの3枚からなり、
前記第2レンズ群の焦点距離をf2とし、前記第2レンズ群の前記第2負レンズの焦点距離をf22として、以下の条件式(1):
3.5<|f22|/|f2|<6.0 (1)
を満足することにより、広角端の半画角が約38度程度以上と十分に広画角でありながら、7倍以上の変倍比を有し、広角端のFナンバが3未満で、1000万〜1500万画素の撮像素子に対応した解像力を有し、かつ小型のズームレンズを提供することができる。
本発明の第1の実施の形態に係るズームレンズは、物体側から像面側に向かって、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(広角端)から長焦点端(望遠端)への変倍に際して、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少し、前記第3レンズ群と前記第4レンズ群との間隔が変化し、そして前記第1レンズ群および前記第3レンズ群が望遠端にて、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、さらに、次に述べるような特徴を有している。
本発明のような、正負正正の4レンズ群を有するズームレンズは、一般に、第2レンズ群が主要な変倍作用を負担する、いわゆるバリエータとして構成される。しかしながら、本発明においては、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の自由度を確保している。
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って、第3レンズ群と第4レンズ群との間隔は、変化し、第2レンズ群・第3レンズ群の倍率(絶対値)はどちらも増加し、変倍作用を互いに分担する。
さらに、本発明のズームレンズにおいては、
前記第1レンズ群は、物体側から順に、負レンズ、正レンズの2枚からなり、
第2レンズ群は、物体側から像面側に向かって順に、像面側に物体側の面より大きな曲率の凹面を向けた両凹形状の第1負レンズ、像面側に凹面を向けたメニスカス形状の第2負レンズ、物体側に凸面を向けた正レンズの3枚からなり、第2レンズ群の第2負レンズのみが光学プラスチック製であり、前記第3レンズ群は、物体側から順に、正レンズ、正レンズ、負レンズの3枚からなり、第2レンズ群の焦点距離をf2とし、第2レンズ群の第2負レンズの焦点距離をf22として、以下の条件式(1)を満足する構成とした(請求項1に対応する)。
3.5<|f22|/|f2|<6.0 (1)
第2レンズ群を物体側から像面側に向かって順に、第1負レンズ、第2負レンズ、正レンズという構成とすることで、色収差補正に最低限必要な、正レンズ・負レンズのペアを有しながら、第2レンズ群の主点位置を像面側に寄せることができ、3枚という少ないレンズ枚数で、特に望遠端における光学全長を抑制する効果を得られる。
さらに高性能にするには、第2レンズ群の第2負レンズの第1面の曲率半径をr221とし、第2レンズ群の第2負レンズの第2面の曲率半径をr222として、以下の条件式:
1.0<(r221/r222)<4.0 (2)
を満足することが望ましい(請求項2に対応する)。
本ズームタイプにおいては、第2レンズ群の第2負レンズに、周辺に行くほど負のパワーを弱める形状となる非球面を持たせると、特に広角端でのコマ収差、像面湾曲の良好な補正に効果が期待でき、また、それは前記第2負レンズのコバ厚を減少させることにつながり、環境温度変化時に生じる変形量を抑制する効果を期待できる。加えて、本ズームレンズタイプにおいて、主たる変倍群としての役割を担う第2レンズ群の中で、比較的径が小さく、且つ、広角端と望遠端とで光束の通る幅がある程度変化し、各像高の光束の重複幅が小さい第2負レンズに少なくとも1面の非球面を持たせることで、特に広角端における良好な収差補正を保ちながらより小型化を進めることが可能となる。第2レンズ群内の第1負レンズよりも小径であるため、非球面精度の確保が比較的容易で、形状誤差による像性能劣化を抑制する効果もある。
0.5<|f2|/f3<1.0 (3)
条件式(3)は、本ズームタイプにおける主たる変倍群である第2レンズ群と、主たる結像群であり、補佐的に変倍群の役割も担う第3レンズ群屈折力の比を規定しているもので、条件式(3)式の下限値を下回ると、第2レンズ群の屈折力が強くなりすぎ、条件式(3)の上限値を超えると、第3レンズ群の屈折力が強くなりすぎて、いずれにしろ変倍に際する収差変動が大きくなりやすくなる。
なお、さらに望ましくは、以下の条件式(3)´を満足するのが良い。
0.6<|f2|/f3<0.9 (3)´
より高性能にするには、望遠端における第2レンズ群の結像倍率をβ2tとし、広角端における第2レンズ群の結像倍率をβ2wとし、望遠端における第3レンズ群の結像倍率をβ3tとし、広角端における第3レンズ群の結像倍率をβ3wとして、以下の条件式(4):
0.5<(β2t/β2w)/(β3t/β3w)<1.5 (4)
を満足することが望ましい(請求項5に対応する)。
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。
0.7<(β2t/β2w)/(β3t/β3w)<1.2 (4)´
さらに、広角化・長焦点化のために重要な第1レンズ群の移動量に関連して、広角端から望遠端への変倍に際する第1レンズ群の総移動量をX1とし、望遠端における全系の焦点距離をftとして、以下の条件式(5):
0.1<X1/ft<0.5 (5)
を満足すること望ましい(請求項6に対応する)。
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、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る。望遠端での全長が長くなりすぎると、全長方向の小型化の妨げになるだけでなく、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、また、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。
また、上記条件式(5)を満足することにより、十分な収差補正が可能となる。
なお、さらに望ましくは、以下の条件式(5)´を満足するのが良い。
0.20<X1/ft<0.40 (5)´
第2レンズ群と変倍作用を分担する第3レンズ群の移動量に関しては、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をX3とし、望遠端における全系の焦点距離をftとして、以下の条件式(6):
0.1<X3/ft<0.5 (6)
を満足することが望ましい(請求項7に対応する)。
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。
0.20<X3/ft<0.40 (6)´
加えて、第2レンズ群と変倍作用を分担する第3レンズ群の移動量に関しては、広角端から望遠端への変倍に際する第2レンズ群の総移動量をX2とし、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をX3とし、第2レンズ群の移動量との比として、以下の条件式(7):
0.0<|X2|/X3<0.6 (7)
を満足することが望ましい(請求項8に対応する)。
なお、さらに望ましくは、以下の条件式(7)´を満足するのが良い。
0.05<|X2|/X3<0.5 (7)´
第1レンズ群は、物体側から像面側に向かって順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズ、物体側に像面側の面より大きな曲率の凸面を向けた正レンズの2枚で構成することが望ましい。
第2レンズ群内のプラスチックレンズには、オレフィン系の樹脂製のものを用いることが望ましい。ポリカーボネイト製などのプラスチックレンズに比べて、吸湿による面精度の悪化や形状変化を抑制しやすいからである。
第3レンズ群は、物体側から像面側に向かって順に、両凸形状の正レンズ、物体側に凸面を持つ正レンズ、像面側に凹面を持つ負レンズの3枚からなる。物体側から順に、正レンズ、正レンズ、負レンズという配置にすることで、第3レンズ群の主点を物体側に上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することができる。また、第3レンズ群の最終面を像面側に凹の面とすることで、コマ収差、サジタル像面湾曲の良好な補正に効果がある。
広角端から望遠端への変倍時における第1レンズ群の軌跡は、広角端と中間焦点距離の間で光学全長(第1レンズ群の最も物体側のレンズ面から像面までの長さ)最短となるような像側に凸の形状であることが望ましい。比較的画角が広いズームポジションにおいて第1レンズ群と第2レンズ群の距離を小さく保つことができ、第1レンズ群を通過する光線高さを低くして、第1レンズ群の大径化を抑制する効果がある。
また、本発明のズームレンズは、4群の構成に限ったものではない。変倍に際する収差の変動を抑えるなど、性能確保のために自由度を増加させる必要から、第4レンズ群の像面側に第5レンズ群を有する構成とすることもできる。
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望ましい。
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、望遠端付近から、絞り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。
以下に、本発明のズームレンズの具体的な数値実施例を示す。なお、全ての実施例において最大像高は4.78mmである。ただし、広角端においては、発生させた負の歪曲収差分、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4.14と小さく設定してある。
各実施例において、第4レンズ群の像面側に配設される平行平板FG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や、CMOS、CCDセンサ等の受光素子のカバーガラス(シールガラス)を想定したものである。
レンズの材質は、全ての実施例においての第2レンズ群の第2負レンズと、第4レンズ群の正レンズが光学プラスチックである場合を除き、他は全て光学ガラスとなっている。また、光学プラスチックは、全て、オレフィン系の樹脂材料製のものを用いている。
以下に本発明のズームレンズの実施の形態および具体的な数値実施例を示す。なお、全ての実施例において最大像高は、4.78mmである。ただし、広角端においては、発生させた負の歪曲収差分を、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4.14と小さく設定してある。
そして、実施例1〜実施例5のズームレンズにおいては、上述したように、歪曲収差の画像処理による収差補正を行う。すなわち、実施例1〜実施例5のズームレンズにおいては、図24に、受光素子の撮像範囲(中間焦点距離および長焦点端(望遠端)における撮像範囲)をTFとし、短焦点端(広角端)における撮像範囲をWFとして、それぞれ示すように、矩形の受光素子受光面TF上に、短焦点端においては、撮像範囲WFのような樽型の歪曲収差が発生する。
一方、中間焦点距離およびその近傍の状態や長焦点端においては、歪曲収差の発生が抑えられている。歪曲収差を電気的に補正するために、有効撮像範囲を、短焦点端では樽型形状(WF)とし、中間焦点距離や長焦点端では矩形状(TF)となるようにしている。そして、短焦点端における有効撮像範囲(WF)を画像処理により画像変換し、歪みを低減させた矩形の画像情報に変換する。そのため、実施例1〜実施例5においては、短焦点端での像高を、中間焦点距離での像高や長焦点端での像高よりも小さくなるようにしている。その結果、各実施例の収差は、十分に補正されており、1000万〜1500万画素の受光素子に対応することが可能となっている。本発明のようにズームレンズを構成することで、十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1〜5より明らかである。
なお、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。
F:F値(Fナンバ)
ω:半画角
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。
図1に示すズームレンズは、光軸に沿って、物体側から像面側に向かって、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L1、第2レンズL2を有してなり、第2レンズ群G2は、第3レンズL3、第4レンズL4、第5レンズL5を有してなり、第3レンズ群G3は、第6レンズL6、第7レンズL7、第8レンズL8を有してなり、そして第4レンズ群G4は、単一の第9レンズL9を有してなる。
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との間隔が減少し、そして第1レンズ群G1および第3レンズ群G3は、それぞれの長焦点端(望遠端)における位置が、短焦点端(広角端)における位置よりも物体側に位置するように移動する。
第1レンズ群G1は、物体側から像面側に向かって、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からなる第2レンズ(正レンズ)L2とを配設している。第1レンズL1と第2レンズL2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。
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且つ両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L6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7レンズL7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8レンズL8とを配置している。物体側に第7レンズL7と第8レンズL8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4レンズ群G4は、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズであり、且つ物体側を非球面とした非球面レンズからなる単一の正レンズのみからなる第9レンズL9を配している。
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6面、第7面、第11面、第12面および第16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、次の通りである。
第6面
K=0.0, A4= -3.81745E-04, A6= 3.70845E-05, A8= -1.01728E-06, A10=8.78306E-09
第7面
K=0.0, A4= -6.14223E-04, A6= 3.34752E-05, A8=-1.00708E-06
第11面
K= -4.02225, A4= 8.70718E-04, A6= -1.41643E-05, A8= -1.63886E-07, A10= 1.94899E-08
第12面
K= -4.33169, A4= -1.48018E-04, A6= 1.91083E-05, A8= -1.21033E-06, A10= 3.82712E-08
第16面
K= 0.0, A4= -1.49795E-05, A6= -9.86726E-09, A8= 4.37337E-08, A10= -7.12249E-10
上述した実施例1における条件式(1)〜条件式(8)に対応する値は、次表3のようになり、それぞれ条件式(1)〜条件式(8)を満足している。
図5に示すズームレンズは、光軸に沿って、物体側から像面側に向かって、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L1、第2レンズL2を有してなり、第2レンズ群G2は、第3レンズL3、第4レンズL4、第5レンズL5を有してなり、第3レンズ群G3は、第6レンズL6、第7レンズL7、第8レンズL8を有してなり、そして第4レンズ群G4は、単一の第9レンズL9を有してなる。
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との間隔が減少し、そして第1レンズ群G1および第3レンズ群G3は、それぞれの長焦点端(望遠端)における位置が、短焦点端(広角端)における位置よりも物体側に位置するように移動する。
第1レンズ群G1は、物体側から像面側に向かって、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からなる第2レンズ(正レンズ)L2とを配設している。第1レンズL1と第2レンズL2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。
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、物体側から像面側に向かって、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6レンズL6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7レンズL7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レンズからなる第8レンズL8とを配設している。第7レンズL7と第8レンズL8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4レンズ群G4は、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズであり、且つ物体側を非球面とした非球面レンズからなる単一の正レンズのみからなる第9レンズL9を配置している。
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6面、第7面、第11面、第12面および第16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、次の通りである。
第6面
K=0.0, A4= -9.09021E-04, A6= 4.30903E-05, A8= -9.78472E-07, A10=5.07788E-09
第7面
K=0.0, A4= -1.15584E-03, A6= 4.29239E-05, A8= -1.07139E-06
第11面
K= -4.34444 A4= 9.00992E-04, A6= -1.60061E-05, A8= -2.14573E-07, A10= 2.05184E-08
第12面
K= -3.75068, A4= -1.41703E-04, A6= 2.12782E-05, A8= -1.44768E-06, A10= 4.23237E-08
第16面
K= 0.0, A4= 7.42584E-07, A6= -9.08209E-07, A8= 6.60992E-08, A10= -1.00408E-09
上述した実施例2における条件式(1)〜条件式(7)に対応する値は、次表6のようになり、それぞれ条件式(1)〜条件式(7)を満足している。
図9に示すズームレンズは、光軸に沿って、物体側から像面側に向かって、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L1、第2レンズL2を有してなり、第2レンズ群G2は、第3レンズL3、第4レンズL4、第5レンズL5を有してなり、第3レンズ群G3は、第6レンズL6、第7レンズL7、第8レンズL8を有してなり、そして第4レンズ群G4は、単一の第9レンズL9を有してなる。
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との間隔が減少し、そして第1レンズ群G1および第3レンズ群G3は、それぞれの長焦点端(望遠端)における位置が、短焦点端(広角端)における位置よりも物体側に位置するように移動する。
第1レンズ群G1は、物体側から像面側に向かって、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からなる第2レンズ(正レンズ)L2とを配置している。第1レンズL1と第2レンズL2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。
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且つ両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L6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7レンズL7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8レンズL8を配置している。第7レンズL7と第8レンズL8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4レンズ群G4は、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズであり、且つ物体側を非球面とした非球面レンズからなる単一の正レンズのみからなる第9レンズL9を配している。
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6面、第7面、第11面、第12面および第16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、次の通りである。
第6面
K=0.0, A4= -5.04294E-04, A6= 4.03196E-05, A8= -8.42333E-07, A10= 8.10000E-09
第7面
K=0.0, A4= -6.52151E-04, A6= 3.83950E-05, A8= -7.99210E-07
第11面
K= -4.16527, A4= 8.95966E-04, A6= -1.42784E-05, A8= -1.85071E-07, A10= 2.16721E-08
第12面
K= -4.13576, A4= -1.28042E-04, A6= 2.00637E-05, A8= -1.31642E-06, A10= 4.27161E-08
第16面
K= 0.0, A4=-5.55747E-09, A6= 1.41897E-06, A8= 1.28885E-09, A10= -8.64616E-11
上述した実施例3における条件式(1)〜条件式(7)に対応する値は、次表9のようになり、それぞれ条件式(1)〜条件式(7)を満足している。
図13に示すズームレンズは、光軸に沿って、物体側から像面側に向かって、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L1、第2レンズL2を有してなり、第2レンズ群G2は、第3レンズL3、第4レンズL4、第5レンズL5を有してなり、第3レンズ群G3は、第6レンズL6、第7レンズL7、第8レンズL8を有してなり、そして第4レンズ群G4は、単一の第9レンズL9を有してなる。
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との間隔が減少し、そして第1レンズ群G1および第3レンズ群G3は、それぞれの長焦点端(望遠端)における位置が、短焦点端(広角端)における位置よりも物体側に位置するように移動する。
第1レンズ群G1は、物体側から像面側に向かって、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からなる第2レンズ(正レンズ)L2とを配している。第1レンズL1と第2レンズL2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。
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、物体側から像面側に向って、順次、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6レンズL6と、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レンズからなる第7レンズL7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レンズからなる第8レンズL8とを配置している。第7レンズL7と第8レンズL8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4レンズ群G4は、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズであり、且つ物体側を非球面とした非球面レンズからなる単一の正レンズのみからなる第9レンズL9を配置している。
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6面、第7面、第11面、第12面および第16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、次の通りである。
第6面
K=0.0, A4= -6.39264E-04, A6= 4.14375E-05, A8= -7.88758E-07, A10= 8.38454E-09
第7面
K=0.0, A4= -8.63673E-04, A6= 4.07787E-05, A8= -8.04975E-07
第11面
K= -3.71153, A4= 8.46604E-04, A6= -1.33359E-05, A8= 1.28910E-10, A10= 7.73507E-09
第12面
K= -4.27377, A4= -1.48542E-04, A6= 1.81313E-05, A8= -9.95954E-07, A10= 2.48789E-08
第16面
K= 0.0, A4=-2.48570E-05, A6= 4.91988E-06, A8= -1.19689E-07, A10= 1.50302E-09
上述した実施例4における条件式(1)〜条件式(7)に対応する値は、次表12のようになり、それぞれ条件式(1)〜条件式(7)を満足している。
図17に示すズームレンズは、光軸に沿って、物体側から像面側に向かって、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L1、第2レンズL2を有してなり、第2レンズ群G2は、第3レンズL3、第4レンズL4、第5レンズL5を有してなり、第3レンズ群G3は、第6レンズL6、第7レンズL7、第8レンズL8を有してなり、そして第4レンズ群G4は、単一の第9レンズL9を有してなる。
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との間隔が減少し、そして第1レンズ群G1および第3レンズ群G3は、それぞれの長焦点端(望遠端)における位置が、短焦点端(広角端)における位置よりも物体側に位置するように移動する。
第1レンズ群G1は、物体側から像面側に向かって、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からなる第2レンズ(正レンズ)L2とを配している。第1レンズL1と第2レンズL2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。
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4レンズ群G4は、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズであり、且つ物体側を非球面とした非球面レンズからなる単一の正レンズのみからなる第9レンズL9を配している。
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6面、第7面、第11面、第12面および第16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、次の通りである。
第6面
K=0.0, A4= -7.36484E-04, A6= 2.94047E-05, A8= -5.91304E-07, A10= 1.26376E-09
第7面
K=0.0, A4= -1.02367E-03, A6= 3.01096E-05, A8= -7.82213E-07
第11面
K= -4.03173, A4= 8.59731E-04, A6= -1.37067E-05, A8= -1.95864E-07, A10= 1.81566E-08
第12面
K= -4.69737, A4= -1.55430E-04, A6= 1.87679E-05, A8= -1.20338E-06, A10= 3.55742E-08
第16面
K= 0.0, A4= -1.14443E-05, A6= -1.38409E-07, A8= 6.20523E-08, A10= -1.07276E-09
上述した実施例5における条件式(1)〜条件式(7)に対応する値は、次表15のようになり、それぞれ条件式(1)〜条件式(7)を満足している。
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6の実施の形態に係る撮像装置としてのデジタルカメラについて図21〜図23を参照して説明する。図21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22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23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撮像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ズームレンズを採用してもよい。
図21〜図23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およびズームスイッチ10等を具備している。さらに、図23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ズームレンズを用いる(請求項9または請求項10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。
多くの場合、シャッタボタン4の半押し操作により、フォーカシングがなされる。本発明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5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、または受光素子の移動などによって行うことができる。シャッタボタン4をさら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。
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。
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(負)
G3 第3レンズ群(正)
G4 第4レンズ群(正)
L1、L2、L3、L4、L5、L6、L7、L8、L9 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、第9レンズ
AD 開口絞り
FG 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
9 メモリカードスロット
0 ズームスイッチ
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 (10)
- 物体側より像面側に向かって順に、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レンズ群を配置し、広角端から望遠端への変倍に際して、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少し、前記第3レンズ群と前記第4レンズ群との間隔が変化し、前記第1レンズ群および前記第3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ズームレンズにおいて、
前記第1レンズ群は、物体側から順に、負レンズ、正レンズの2枚からなり、
前記第2レンズ群は、物体側から順に、像面側に強い凹面を向けた両凹形状の第1負レンズ、像面側に凹面を向けたメニスカス形状の第2負レンズおよび物体側に凸面を向けた正レンズの3枚からなり、前記第2レンズ群の前記第2負レンズのみが光学プラスチック製であり、
前記第3レンズ群は、物体側から順に、正レンズ、正レンズ、負レンズの3枚からなり、
以下の条件式(1)を満足することを特徴とするズームレンズ。
3.5<|f22|/|f2|<6.0 (1)
ただし、f2は、前記第2レンズ群の焦点距離、f22は、前記第2レンズ群の前記第2負レンズの焦点距離、を表す。 - 請求項1に記載のズームレンズにおいて、以下の条件式(2)を満足することを特徴とするズームレンズ。
1.0<(r221/r222)<4.0 (2)
ただし、r221は、前記第2レンズ群の前記第2負レンズの第1面の曲率半径、r222は、前記第2レンズ群の前記第2負レンズの第2面の曲率半径、を表す。 - 請求項1または請求項2に記載のズームレンズにおいて、前記第2レンズ群の前記第2負レンズの少なくとも1面に非球面を有することを特徴とするズームレンズ。
- 請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載のズームレンズにおいて、以下の条件式(3)を満足することを特徴とするズームレンズ。
0.5<|f2|/f3<1.0 (3)
ただし、f2は、前記第2レンズ群の焦点距離、f3は、前記第3レンズ群の焦点距離、を表す。 - 請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載のズームレンズにおいて、以下の条件式(4)を満足することを特徴とするズームレンズ。
0.5<(β2t/β2w)/(β3t/β3w)<1.5 (4)
ただし、β2tは、望遠端における前記第2レンズ群の結像倍率、β2wは、広角端における前記第2レンズ群の結像倍率、β3tは、望遠端における前記第3レンズ群の結像倍率、β3wは、広角端における前記第3レンズ群の結像倍率、を表す。 - 請求項1ないし請求項5のいずれか1項に記載のズームレンズにおいて、以下の条件式(5)を満足することを特徴とするズームレンズ。
0.1<X1/ft<0.5 (5)
ただし、X1は、広角端から望遠端への変倍に際する前記第1レンズ群の総移動量、ftは、望遠端における全系の焦点距離、を表す。 - 請求項1ないし請求項6のいずれか1項に記載のズームレンズにおいて、以下の条件式(6)を満足することを特徴とするズームレンズ。
0.1<X3/ft<0.5 (6)
ただし、X3は、広角端から望遠端への変倍に際する前記第3レンズ群の総移動量、ftは、望遠端における全系の焦点距離、を表す。 - 請求項1ないし請求項7のいずれか1項に記載のズームレンズにおいて、以下の条件式(7)を満足することを特徴とするズームレンズ。
0.0<|X2|/X3<0.6 (7)
ただし、X2は、広角端から望遠端への変倍に際する前記第2レンズ群の総移動量、X3は、広角端から望遠端への変倍に際する前記第3レンズ群の総移動量を表す。 - 請求項1ないし請求項8のいずれか1項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。
- 請求項1ないし請求項8のいずれか1項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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