JPWO2011145288A1 - ズームレンズ及び撮像装置 - Google Patents

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Abstract

低コスト化、温度変化の影響の抑制、及び諸収差の良好な補正が可能なズームレンズを提供する。本発明のズームレンズは、物体側から像側へ向かって順に第１〜第４レンズ群を有し、これらの間隔を変えることで倍率を変更する。第１及び第３レンズ群は負の屈折力を有し、第２及び第４レンズ群は正の屈折力を有する。広角端から望遠端に向けて倍率を変更するとき、第１レンズ群と第２レンズ群の間隔が縮小する。第１レンズ群は、光線の進行方向を変更する反射光学素子を含む。第２レンズ群は少なくとも２枚のレンズを含み、その最も像側のレンズはプラスチックからなる正の屈折力の単レンズである。第３レンズ群は、プラスチックからなる１枚の負レンズにより構成される。第２レンズ群において最も像側に位置する単レンズの焦点距離をｆ２Ｌとし、第３レンズ群の焦点距離をｆ３とすると、条件式「０．６０＜｜ｆ２Ｌ／ｆ３｜＜１．６０」を満たす。

Description

本発明は、ズームレンズ及びこれを備えた撮像装置に関する。
近年、撮像装置を備えた携帯端末（携帯電話、携帯情報端末等）が普及しつつある。撮像装置には固体撮像素子が用いられる。固体撮像素子としては、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）型イメージセンサや、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）型イメージセンサ等が知られている。一般に、携帯端末に用いられる撮像装置は、通常のデジタルスチルカメラ等に比べて低い画素数で小型の固体撮像素子と、１〜４枚程度のプラスチックレンズからなる単焦点光学系とを備えている。また、このような撮像装置には様々な要求がある。たとえば、高画素数の撮像素子に対応できることや、遠距離及び近距離での撮影ができることが望まれている。特に、近距離での撮影を可能とするには、携帯端末に搭載するために小型でありつつ、広角の変倍光学系が要求される。
多くの薄型の携帯端末には、プリズム等の反射光学素子を用いて光軸を９０度屈曲させる屈曲光学系が用いられている。物体側から順に屈折力が負、正、負、正の４つのレンズ群を含む変倍光学系において、負の屈折力を有する第１レンズ群に反射光学素子を適用することにより薄型化を図った変倍光学系が知られている（特許文献１，２参照）。
特開２００７−９３９５５号公報 特開２００９−１２２６８２号公報
近年における携帯端末の普及に対応し、それらに搭載される撮像装置の量産性が要求されている。また、携帯端末の更なる小型化や低価格化の要求に応じて、撮像装置の更なる小型化や低コスト化が求められている。
しかしながら、特許文献１のような変倍光学系では、望遠端におけるＦナンバーが大きいという問題がある。また、屈曲光学系による薄型化は図っているものの、光学系全体としては長くなってしまうため、体積の観点からは小型化が不十分と言える。
また、特許文献２のような変倍光学系では、屈折率や分散の大きな非球面レンズ（ガラスモールドレンズと推定される）が複数枚使用されているため、コスト面の要求を十分に満足しているとは言いがたい。
一般に、射出成型により製造されるプラスチックレンズは、研磨加工により製造されるガラスレンズに比べ、安価に大量生産できるという利点がある。また、プラスチックレンズは、ガラスモールドレンズと比較して低いプレス温度で成形できる。したがって、成形金型の損耗が抑制され、その結果として、成形金型の交換回数やメンテナンス回数を減少させることが可能である。よって、プラスチックレンズの適用は、撮像装置の低コスト化に大変有効と言える。
一方、プラスチックレンズは、ガラスレンズと比較して、温度の変化に応じた屈折率や体積の変化が大きく、光学性能への影響が大きい。そのため、ズームレンズにおいては、温度の変化に応じた全体の屈折力への影響が小さいレンズ（たとえば最終レンズ等）にプラスチックレンズが用いられることが多かった。
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、低コスト化を図ることができ、温度の変化による影響を小さく抑えることができ、諸収差を良好に補正することが可能なズームレンズ、及び当該ズームレンズを備えた撮像装置を提供することにある。
上記目的は下記の発明により達成される。
本発明の第１の態様のズームレンズは、物体側から像側へ向かって順に第１〜第４レンズ群を有し、これらの間隔を変えることで倍率を変更する。第１及び第３レンズ群は負の屈折力を有し、第２及び第４レンズ群は正の屈折力を有する。広角端から望遠端に向けて倍率を変更するとき、第１レンズ群と第２レンズ群の間隔が縮小する。第１レンズ群は、光線の進行方向を変更する反射光学素子を含む。第２レンズ群は少なくとも２枚のレンズを含み、その最も像側のレンズはプラスチックからなる正の屈折力の単レンズである。第３レンズ群は、プラスチックからなる１枚の負レンズにより構成される。更に、第２レンズ群において最も像側に位置する単レンズの焦点距離をｆ２Ｌとし、第３レンズ群の焦点距離をｆ３としたときに、０．６０＜｜ｆ２Ｌ／ｆ３｜＜１．６０なる条件式を満たす。
本発明の第２の態様のズームレンズは、上記第１の態様において、第３レンズ群を移動させることにより合焦を行うことを特徴とする。
本発明の第３の態様のズームレンズは、上記第１の態様において（第２の態様にも適用可能である）、第２レンズ群において最も像側に位置する単レンズの焦点距離をｆ２Ｌとし、第２レンズ群の焦点距離をｆ２としたときに、０．８０＜ｆ２Ｌ／ｆ２＜１．５０なる条件式を満足することを特徴とする。
本発明の第４の態様のズームレンズは、上記第１の態様において（第２又は第３の態様にも適用可能である）、第４レンズ群はプラスチックからなり、その少なくとも１面は非球面であることを特徴とする。
本発明の第５の態様のズームレンズは、上記第１の態様において（第２〜第４の態様にも適用可能である）、第４レンズ群は、光軸方向に垂直な面内において移動可能とされている。更に、第４レンズ群の望遠端における横倍率をｍ４Ｔとしたときに、０．４＜ｍ４Ｔ＜０．７なる条件式を満足する。
本発明の第６の態様のズームレンズは、上記第１の態様において（第２〜第５の態様にも適用可能である）、第２レンズ群の望遠端における横倍率をｍ２Ｔとし、第２レンズ群の広角端における横倍率をｍ２Ｗとしたときに、２．０＜ｍ２Ｔ／ｍ２Ｗ＜５．０なる条件式を満足する。
本発明の第７の態様のズームレンズは、上記第１の態様において（第２〜第６の態様にも適用可能である）、第１レンズ群において最も物体側に位置するレンズは、負の屈折力を有する。更に、当該レンズの焦点距離をｆ１ａとし、広角端における全系の焦点距離をｆＷとしたときに、２．０＜｜ｆ１ａ／ｆＷ｜＜９．０なる条件式を満足する。
本発明の第８の態様のズームレンズは、上記第１の態様において（第２〜第７の態様にも適用可能である）、前記第２レンズ群において最も像側に位置する単レンズの少なくとも１面は、非球面である、ことを特徴とする。
本発明の第９の態様のズームレンズは、上記第１の態様において（第２〜第８の態様にも適用可能である）、第３レンズ群の前記負レンズの少なくとも１面は、非球面であることを特徴とする。
本発明の第１０の態様のズームレンズは、上記第１の態様において（第２〜第９の態様にも適用可能である）、倍率の変更中及び合焦中に、第４レンズ群の位置は固定されていることを特徴とする。
本発明の撮像装置は、請求項１〜１０の何れか１項に記載のズームレンズを搭載している。
［第１の態様のズームレンズの効果］
第１の態様のズームレンズは、第１レンズ群を負の構成にすることにより、物体側から大きな角度で入射してくる光線の角度をまず小さくすることができる。この構成は、前玉径のコンパクト化を図る点で有利である。
また、第１レンズ群内に反射光学素子を設けることにより、撮像装置の奥行き方向のサイズを小さくすることができる。
また、このズームレンズは、広角端から望遠端に向けて倍率を変更するときに、第１レンズ群と第２レンズ群との間隔が縮小するようになっている。これは、たとえば第２レンズ群を移動させることで実現される。したがって、第１レンズ群と第２レンズ群との間隔は、広角端において最も離れている。それに加えて、第２レンズ群が正の屈折力を持つことにより、第１レンズ群と第２レンズ群との間でのパワーの配置は、レトロフォーカスとなる。よって、このズームレンズは、その全長を短くしつつ、比較的長いバックフォーカスを確保したものとなる。それにより、ズームレンズの最も像側の面と、固体撮像素子との間に、所望の光学素子を配置するスペースを確保できる。この光学素子としては、光学的ローパスフィルタや赤外線カットフィルタなどがある。
一方、このズームレンズでは、広角端から望遠端に向かうにしたがって第１レンズ群と第２レンズ群との間隔が狭まるので、これら２つのレンズ群の合成パワーが正パワーとなる。また、第３レンズ群が負の屈折力を持っている。よって、上記合成パワーと、第３レンズ群の負の屈折力との間におけるパワーの配置は「正・負」となる。これはテレフォト配置である。このようなズームレンズによれば、比較的長い焦点距離を確保しつつ、光学系の全長の短縮化を図ることが可能である。
また、第４レンズ群が正の屈折力を持っている。したがって、固体撮像素子の撮像面の周辺部に結像する光束について、その主光線入射角度（主光線と光軸の成す角度）を小さく抑えることができる。それにより、所謂テレセントリック性を確保することが可能となる。
一般に、射出成型により製造されるプラスチックレンズは、研磨加工により製造されるガラスレンズよりも安価に大量生産が可能であるという利点を持つ。その一方で、プラスチックレンズには、温度変化が光学性能に与える影響が大きいというデメリットがある。これに対し、このズームレンズでは、第２レンズ群の最も像側に、正の屈折力を持つプラスチックレンズを配置している。それにより、レンズを通る光束を細くすることができ、温度変化による影響を抑えることが可能となる。更に、プラスチックからなる１枚の負レンズによって第３レンズ群を構成することで、第２レンズ群の屈折力と第３レンズ群の屈折力とが「正・負」の組み合わせとなる。したがって、温度変化によるピントの移動方向が互いに打ち消し合うこととなる。よって、温度変化による影響を更に抑えることが可能になる。
また、第３レンズ群を単レンズとすることにより、第３レンズ群のサイズを抑制することができる。したがって、倍率を変更するためのスペースを確保でき、コストをより抑えることができる。更に、第３レンズ群全体の軽量化を図ることができるので、倍率変更時におけるアクチュエータの負荷を抑えることができる。
第１の態様に示す条件式は、第２レンズ群において最も像側の単レンズと、第３レンズ群の焦点距離との比の範囲を規定している。この条件式の下限値を上回るように当該比の値を設定することで、第２レンズ群において最も像側の単レンズの屈折力が適度に抑えられる。それにより、温度変化による影響を抑制することができる。一方、この条件式の上限値を下回るように当該比の値を設定することにより、第３レンズ群の屈折力の増大に起因する収差の発生を抑えることができる。
また、第１の態様に示す条件式に代えて以下の条件式を満たすよう設計することで、より望ましいズームレンズを得ることが可能である。
０．８０＜｜ｆ２Ｌ／ｆ３｜＜１．６０
また、以下の条件式を満たすように構成すれば、更に望ましいズームレンズが得られる。
０．８５＜｜ｆ２Ｌ／ｆ３｜＜１．６０
［第２の態様のズームレンズの効果］
第２の態様のズームレンズは、第３レンズ群を移動させて合焦を行う。それにより、レンズの繰り出しによって全長を増加させることも、前玉のレンズ径を増大させることもなく、近距離の物体まで鮮明な画像を得ることができる。
また、第２レンズ群において最も像側の単レンズと、第３レンズ群との組み合わせを用いたとしても、温度変化の影響を効果的に打ち消せない場合がある。レンズの屈折作用は軸上よりも周辺の方が大きいことを考慮すると、温度変化によるピントの移動は、軸上よりも軸外の光束の方が大きくなる。そこで、物体距離の変動と同様に、温度変化によるピントの移動に対しても、第３レンズ群によって合焦を行うようにする。このとき、第３レンズ群の移動によるピントの移動についても、軸上より軸外光束の方が大きくなる。このような第３レンズ群による合焦を利用することにより、温度変化によるピントの移動を打ち消し、温度変化による軸外光束の像面の移動を抑えることが可能となる。
［第３の態様のズームレンズの効果］
第３の態様に示す条件式は、第２レンズ群において最も像側の単レンズと、第２レンズ群の焦点距離との比の範囲を規定している。この条件式の下限値を上回るように当該比の値を設定することで、第２レンズ群において最も像側の単レンズの屈折力が適度に抑えられる。それにより、温度変化による影響を抑制することができる。一方、この条件式の上限値を下回るように当該比の値を設定することで、第２レンズ群の主点を像側に移動させ、この主点と第１レンズ群の主点との間隔を広げることができる。それにより、高い変倍比を適用する場合であっても、光学系の全長を抑えることが可能となる。
［第４の態様のズームレンズの効果］
第４の態様では、第４のレンズ群に含まれるレンズはプラスチックレンズであり、その少なくとも一面は非球面に形成されている。第４レンズ群は、最も像側に配置されたレンズである。よって、第４レンズ群を通る光束は、他のレンズ群を通る光束よりも細い。したがって、第４の態様によれば、温度変化による光学性能への影響を抑えることができる。
また、第４レンズ群に含まれるレンズはプラスチックレンズであるから、射出成形により製造できる。したがって、容易に非球面を形成することが可能である。第４レンズ群として非球面レンズを適用することにより、像面湾曲や歪曲収差を効果的に補正することができる。
［第５の態様のズームレンズの効果］
上記のように第４レンズ群を通る光束は細いので、光軸に対して垂直にレンズを移動させた際に発生する収差（偏芯収差）は小さく、軸外光束の像面変動も小さい。したがって、光軸方向に対して垂直な面内において第４レンズ群を移動させることで、像面における結像のブレを補正できる。よって、軸外光束の像面変動を抑えつつ、手ブレ補正を行うことが可能となる。
また、第５の態様に示す条件式は、第４レンズ群の望遠端における横倍率を規定するものである。一般に、最も像側にあるレンズが光軸に対して垂直に移動した場合、像面における軸上光線の移動量は次式で与えられる。なお、ｍは最も像側のレンズの横倍率であり、Δは最も像側のレンズの移動量である。
（１−ｍ）×Δ
したがって、第５の態様に示す条件式の上限値を下回るように横倍率の値を設定することにより、第４レンズ群の移動量を抑制しつつ、手振れ補正を行うことが可能となる。一方、この条件式の下限値を上回るように横倍率の値を設定することで、第４レンズ群の屈折力の増大に起因する収差の発生を抑えることができる。
なお、第５の態様に示す条件式に代えて以下の条件式を適用することで、より望ましいズームレンズを得ることが可能である。
０．４５＜ｍ４Ｔ＜０．６５
［第６の態様のズームレンズの効果］
第６の態様に示す条件式は、望遠端における第２レンズ群の横倍率と、広角端における第２レンズ群の横倍率との比を規定している。この条件式の下限値を上回るように当該比の値を設定することにより、第２レンズ群の変倍効果を十分確保することができる。それにより、第３レンズ群の屈折力の増大による収差（非点収差等）の発生を抑えることができる。一方、この条件式の上限値を下回るように当該比の値を設定することで、第２レンズ群の過度な変倍効果を回避できる。それにより、第２レンズ群の屈折力の増大による球面収差やコマ収差の発生を抑えることができる。また、第２群の移動量の増大に伴う光学系の全長の増大を抑えることができる。
なお、第６の態様に示す条件式に代えて以下の条件式を適用することで、より望ましいズームレンズを得ることが可能である。
２．５＜ｍ２Ｔ／ｍ２Ｗ＜４．０
［第７の態様のズームレンズの効果］
第７の態様に示す条件式は、第１レンズ群において最も物体側のレンズの焦点距離と、広角端における全系の焦点距離との比を規定している。この条件式の上限値を下回るように当該比の値を設定することで、レンズは適度な負の屈折力を有し、広角端において広い画角を確保することができる。一方、この条件式の下限値を上回るように当該比の値を設定することにより、レンズの屈折力の増大による収差の発生を抑えることができる。
なお、第７の態様に示す条件式に代えて以下の条件式を適用することで、より望ましいズームレンズを得ることが可能である。
２．５＜｜ｆ１ａ／ｆＷ｜＜８．５
［第８の態様のズームレンズの効果］
上記のようにプラスチックレンズは、非球面レンズの製造に有利である。したがって、非球面レンズによる収差の効果的な補正が可能となる。特に、第８の態様のように、第２レンズ群における最も像側にある単レンズを非球面にすることで、球面収差やコマ収差を効率的に補正することが可能となる。
［第９の態様のズームレンズの効果］
第８の態様と同様に、第３レンズ群（つまり第１の態様における負レンズ）を非球面にすることで、非点収差の効率的な補正が可能となる。
［第１０の態様のズームレンズの効果］
第１０の態様は、倍率の変更中や合焦中に、第４レンズ群の位置を固定するものである。それにより、固体撮像素子を密封状態に置くことができるので、固体撮像素子に塵埃が付着したり混入したりすることを防止できる。
［本発明の撮像装置の効果］
本発明の撮像装置は、上記第１〜第１０の態様のいずれかのズームレンズを備えるので、搭載されたズームレンズに応じた利点を有する。
ズームレンズを備えた撮像装置の断面図である。 実施例１のズームレンズの断面図である。 実施例１のズームレンズの断面図である。 実施例１のズームレンズの断面図である。 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のズームレンズの断面図である。 実施例２のズームレンズの断面図である。 実施例２のズームレンズの断面図である。 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のズームレンズの断面図である。 実施例３のズームレンズの断面図である。 実施例３のズームレンズの断面図である。 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のズームレンズの断面図である。 実施例４のズームレンズの断面図である。 実施例４のズームレンズの断面図である。 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。 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。 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。 実施例５のズームレンズの断面図である。 実施例５のズームレンズの断面図である。 実施例５のズームレンズの断面図である。 実施例５のズームレンズの広角端における収差図である。 実施例５のズームレンズの広角端における収差図である。 実施例５のズームレンズの広角端における収差図である。 実施例５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５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５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５のズームレンズの望遠端における収差図である。 実施例５のズームレンズの望遠端における収差図である。 実施例５のズームレンズの望遠端における収差図である。 実施例６のズームレンズの断面図である。 実施例６のズームレンズの断面図である。 実施例６のズームレンズの断面図である。 実施例６のズームレンズの広角端における収差図である。 実施例６のズームレンズの広角端における収差図である。 実施例６のズームレンズの広角端における収差図である。 実施例６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６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６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６のズームレンズの望遠端における収差図である。 実施例６のズームレンズの望遠端における収差図である。 実施例６のズームレンズの望遠端における収差図である。 実施例７のズームレンズの断面図である。 実施例７のズームレンズの断面図である。 実施例７のズームレンズの断面図である。 実施例７のズームレンズの広角端における収差図である。 実施例７のズームレンズの広角端における収差図である。 実施例７のズームレンズの広角端における収差図である。 実施例７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７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７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７のズームレンズの望遠端における収差図である。 実施例７のズームレンズの望遠端における収差図である。 実施例７のズームレンズの望遠端における収差図である。
図１に示す撮像装置は携帯端末に内蔵されるものである。
この撮像装置が有するズームレンズは、物体側から像側へ向かって順に設けられた、第１レンズ群Ｇｒ１、第２レンズ群Ｇｒ２、第３レンズ群Ｇｒ３及び第４レンズ群Ｇｒ４を有する。
第１レンズ群Ｇｒ１は、第１レンズＬ１、反射光学素子ＰＲＭ、第２レンズＬ２及び第３レンズＬ３を含む。第１レンズ群Ｇｒ１は、全体として負の屈折力を有している。反射光学素子ＰＲＭは、たとえば直角プリズムである。
物体からの光は、第１レンズＬ１を透過した後、反射光学素子ＰＲＭにて反射して直角に屈曲される。更に、この光は、第２レンズＬ２及び第３レンズＬ３を透過する。第２レンズ及び第３レンズは接合レンズである。したがって、第１レンズＬ１の光軸ＯＡと、第２レンズＬ２及び第３レンズＬ３の光軸ＯＢは、互いに実質的に直交している。なお、第１レンズ群Ｇｒ１は、筐体３１に固定されており、移動することはない。
第２レンズ群Ｇｒ２は、第４レンズＬ４、第５レンズＬ５及び第６レンズＬ６を含む。第２レンズ群Ｇｒ２は、全体として正の屈折力を有している。第２レンズ群Ｇｒ２は、鏡枠３２により保持されている。倍率を変更するときには、鏡枠３２が駆動手段（図示省略）によって駆動され、それにより第２レンズ群Ｇｒ２が光軸ＯＢに沿って移動する。なお、第４レンズＬ４の前方には絞りＳが配置されている。
第３レンズ群Ｇｒ３は、負の屈折力を有する１枚の第７レンズＬ７からなる。第３レンズ群Ｇｒ３は、鏡枠３３により保持されている。倍率を変更するときには、鏡枠３３が駆動手段（図示省略）によって駆動され、それにより第３レンズ群Ｇｒ３が光軸ＯＢに沿って移動する。また、第３レンズ群Ｇｒ３は、倍率の変更の終了した後に、無限遠から有限距離への合焦を行うために、光軸ＯＢに沿って移動される。
第４レンズ群Ｇｒ４は、正の屈折力を有する１枚の第８レンズＬ８からなる。第４レンズ群Ｇｒ４は、筐体３１に固定されており、移動することはない。
第４レンズ群Ｇｒ４の後方には、平行平板Ｆ１、Ｆ２及びＦ３が設けられている。平行平板Ｆ１は光学的ローパスフィルタである。平行平板Ｆ２はＩＲカットフィルタである。平行平板Ｆ３は固体撮像素子のシールガラスである。平行平板Ｆ３の後方には撮像素子２１が設けられている。撮像素子２１は、プリント配線板２２に実装されている。プリント配線板２２は、筐体３１に固定されている。
以上のような第１レンズ群Ｇｒ１、第２レンズ群Ｇｒ２、第３レンズ群Ｇｒ３及び第４レンズ群Ｇｒ４を含んで構成されたズームレンズにより、物体からの光の像は、撮像素子２１の撮像面Ｉに結像する。
なお、本実施形態の撮像装置は、第１〜第４レンズ群Ｇｒ１〜Ｇｒ４を始めとする上記の部材を筐体３１に装着した後に、これら部材を蓋部材３４で被覆することによって製造される。
以下に本実施形態に係るズームレンズの実施例を示す。各実施例に使用する記号は下記の通りである。
ｆ：ズームレンズ全系の焦点距離
ｆＢ：バックフォーカス（最後部に位置する平行平板を空気換算したときの値）
Ｆ：Ｆナンバー
２Ｙ：固体撮像素子の撮像面の対角線長
Ｒ：曲率半径
Ｄ：軸上面間隔
Ｎｄ：レンズ材料のｄ線に対する屈折率
νｄ：レンズ材料のアッベ数
２ω：画角
Ｌ：レンズ全長
ΔｆＢ（＋３０℃）：常温に対して、＋３０℃上昇した時の像点位置の変動（バックフォーカスの変化量）
プラスチック材料の温度による屈折率Ｎｄの変化を表１に記す。本実施形態のズームレンズに用いられるプラスチック材料の温度による屈折率Ｎｄの変化は、表１に基づくものとする。
Figure 2011145288
以下の実施例において、面番号の後に「＊」が付されているレンズ面は、非球面形状を有するものとする。この非球面形状は、そのレンズ面の頂点を原点とし、光軸方向をＸ軸とし、光軸に垂直な方向における高さをｈとすると、以下の［数１］で表される。ただし、Ａｉはｉ次の非球面係数であり、Ｒは曲率半径であり、Ｋは円錐定数である。
Figure 2011145288
非球面係数においては、１０のべき乗数を「Ｅ」を用いて表すものとする（たとえば、２．５×１０−０２を２．５Ｅ−０２と表す）。
実施例１のズームレンズの諸元を以下に示す。
ｆ 5.01〜9.5〜18.77
Ｆ 2.97〜4.15〜5.6
ズーム比 3.75
レンズ面のデータを以下に示す。
面番号 R(mm) D(mm) Nd νd 有効半径(mm)
1 125.507 0.50 1.69680 55.5 6.13
2 13.039 1.49 5.48
3 ∞ 9.01 1.84670 23.8 5.37
4 ∞ 1.34 3.59
5 -9.350 0.50 1.49700 81.6 3.30
6 13.406 0.89 1.84670 23.8 3.25
7 39.471 d1 3.20
8(絞り) ∞ 0.00 2.51
9 9.387 4.50 1.72920 54.7 2.58
10 -5.251 0.50 1.90370 31.3 2.54
11 -60.050 0.40 2.59
12（＊） 20.278 1.45 1.54470 56.2 2.62
13（＊） -9.298 d2 2.62
14（＊） -25.903 0.77 1.54470 56.2 2.39
15（＊） 5.977 d3 2.40
16（＊） 11.698 5.00 1.54470 56.2 4.68
17（＊） -16.497 1.00 4.48
18 ∞ 0.30 1.54880 66.9 4.33
19 ∞ 0.30 1.56100 56.1 4.30
20 ∞ 1.00 4.28
21 ∞ 0.50 1.51680 64.2 4.17
22 ∞ 4.13
非球面係数を以下に示す。
第12面
K=0.00000E+00,A4=-0.86599E-03,A6=0.15171E-03,A8=-0.36537E-04,A10=0.49249E-05,A12=-0.22742E-06
第13面
K=0.00000E+00,A4=-0.11019E-03,A6=0.14818E-03,A8=-0.35312E-04,A10=0.46553E-05,A12=-0.21086E-06
第14面
K=0.00000E+00,A4=-0.19905E-02,A6=0.15650E-02,A8=-0.70242E-03,A10=0.17873E-03,A12=-0.23029E-04,A14=0.11541E-05
第15面
K=0.00000E+00,A4=-0.27888E-02,A6=0.18431E-02,A8=-0.82443E-03,A10=0.20626E-03,A12=-0.26220E-04,A14=0.13043E-05
第16面
K=0.00000E+00,A4=0.33148E-03,A6=0.27623E-05,A8=-0.47150E-06,A10=0.17740E-07,A12=-0.19000E-09
第17面
K=0.00000E+00,A4=0.98643E-03,A6=-0.13663E-04,A8=0.12407E-06,A10=-0.12598E-07,A12=0.44000E-09
変倍時の各種データを以下に示す。
広角 中間 望遠
ｆ 5.01 9.50 18.78
Ｆｎｏ 2.97 4.15 5.60
ｆＢ 1.77 1.75 1.81
ΔｆＢ（+30℃） 0.05 0.05 0.32
２ω 75.9 44.7 23.5
２Ｙ 6.247 7.473 7.924
Ｌ 48.48 48.46 48.52
ｄ１ 13.20 6.38 0.30
ｄ２ 2.94 3.96 7.98
ｄ３ 1.50 7.30 9.36
レンズ群データを以下に示す。
群 始面 焦点距離(mm)
1 1 -8.71
2 8 8.11
3 14 -8.84
4 16 13.40
前述の各条件式に対応する値を以下に示す。
｜ｆ２Ｌ−ｆ３｜＝1.347
ｆ２Ｌ／ｆ２＝1.468
ｍ４Ｔ＝0.544
ｍ２Ｔ／ｍ２Ｗ＝2.801
｜ｆ１ａ／ｆＷ｜＝4.178
実施例１のズームレンズでは、広角端から望遠端に向かって倍率を変更するときに、第２レンズ群Ｇｒ２が光軸方向に沿って物体側に移動し、第３レンズ群Ｇｒ３が光軸方向に沿って移動する。それによりレンズ群Ｇｒ１〜Ｇｒ４の間隔が変わり、倍率が変更される。なお、倍率を変更している間、レンズ群Ｇｒ１、Ｇｒ４は移動しない。また、第３レンズ群Ｇｒ３を移動させることで、無限遠から有限距離への合焦を行うことが可能である。なお、第６レンズＬ６、第７レンズＬ７及び第８レンズＬ８はプラスチック材料から形成されており、それ以外のレンズはガラス材料による研磨レンズである。
第４レンズ群Ｇｒ４は、光軸方向に対し垂直な面内において移動可能に構成されている。それにより、像面における結像のブレを補正でき、手振れ補正が実現される。
第２レンズ群Ｇｒ２は開口絞りＳを含むので、第２レンズ群Ｇｒ２を通過する光束は比較的太い。また、第２レンズ群Ｇｒ２は、広角端から望遠端に向かって倍率を変更するときに、比較的長い距離を移動する。これらを勘案すると、第２レンズ群Ｇｒ２の偏芯誤差感度をできるだけ小さくする必要がある。そこで、第６レンズＬ６を調芯することによって、全系で発生する画面内の非対称なボケ（片ボケと呼ばれる）を低減させることができる。実施例１では、広角端の方が望遠端よりもＦナンバーが小さく、焦点深度が浅く、片ボケの影響を受け易いため、広角端において調芯が行われる。
ここで「調芯」とは、レンズを光軸に対して偏芯させることによって、それ以外のレンズに起因する片ボケをキャンセルさせて低減させることをいう。なお、光軸に対して偏芯させる場合、平行偏芯や傾き偏芯を適用することが可能である。また、調芯の目的は、片ボケの低減には限定されず、軸上コマ収差の低減などであってもよい。
なお、図２Ａ、図２Ｂ及び図２Ｃは、実施例１に係るズームレンズの断面図である。図２Ａは、広角端における断面図である。図２Ｂは、中間焦点距離における断面図である。図２Ｃは、望遠端における断面図である。図３Ａ、図３Ｂ及び図３Ｃは、広角端における収差図である。図４Ａ、図４Ｂ及び図４Ｃは、中間焦点距離における収差図である。図５Ａ、図５Ｂ及び図５Ｃは、望遠端における収差図である。なお、図３Ａ、図４Ａ及び図５Ａに示す球面収差図においては、実線がｄ線を表し、点線がｇ線を表す。また、図３Ｂ、図４Ｂ及び図５Ｂに示す非点収差図においては、実線がサジタル像面での収差を表し、点線がメリジオナル像面での収差を表す。
実施例２のズームレンズの諸元を以下に示す。
ｆ 4.88〜10.56〜23.2
Ｆ 3.35〜4.89〜6.3
ズーム比 4.75
レンズ面データを以下に示す。
面番号 R(mm) D(mm) Nd νd 有効半径(mm)
1 6708.643 0.50 1.83480 42.7 6.35
2 19.442 1.09 5.85
3 ∞ 9.66 1.84670 23.8 5.77
4 ∞ 1.13 3.77
5 -13.628 0.50 1.72920 54.7 3.50
6 13.395 0.90 1.94590 18.0 3.42
7 35.332 d1 3.37
8(絞り) ∞ 0.00 2.64
9 11.070 1.09 1.60310 60.7 2.73
10 -69.757 3.18 2.76
11 8.555 1.60 1.49700 81.6 2.99
12 -15.928 0.50 1.90370 31.3 2.93
13 19.168 1.73 2.91
14（＊） 9.672 1.68 1.54470 56.2 3.12
15（＊） -18.927 d2 3.08
16（＊） -7.625 0.80 1.54470 56.2 2.30
17（＊） 10.378 d3 2.34
18（＊） 11.770 4.00 1.54470 56.2 4.69
19（＊） -14.977 1.00 4.59
20 ∞ 0.30 1.54880 66.9 4.44
21 ∞ 0.30 1.56100 56.1 4.42
22 ∞ 1.00 4.40
23 ∞ 0.50 1.51680 64.2 4.30
24 ∞ 4.26
非球面係数を以下に示す。
第14面
K=0.00000E+00,A4=-0.46167E-03,A6=0.59894E-04,A8=-0.99710E-05,A10=0.79794E-06,A12=-0.23611E-07
第15面
K=0.00000E+00,A4=0.13481E-03,A6=0.67940E-04,A8=-0.11721E-04,A10=0.95632E-06,A12=-0.28911E-07
第16面
K=0.00000E+00,A4=0.53105E-02,A6=0.66327E-03,A8=-0.63894E-03,A10=0.17796E-03,A12=-0.23029E-04,A14=0.11541E-05
第17面
K=0.00000E+00,A4=0.47875E-02,A6=0.98845E-03,A8=-0.76489E-03,A10=0.20588E-03,A12=-0.26235E-04,A14=0.13043E-05
第18面
K=0.00000E+00,A4=0.42659E-03,A6=0.11667E-04,A8=-0.20549E-05,A10=0.97002E-07,A12=-0.14910E-08
第19面
K=0.00000E+00,A4=0.92985E-03,A6=0.33062E-04,A8=-0.55965E-05,A10=0.25371E-06,A12=-0.39030E-08
変倍時の各種データを以下に示す。
広角 中間 望遠
ｆ 4.88 10.56 23.20
Ｆｎｏ 3.35 4.89 6.30
ｆＢ 12.23 12.19 12.28
ΔｆＢ（+30℃） 0.05 0.14 0.64
２ω 77.3 40.6 19.1
２Ｙ 6.249 7.552 8.048
Ｌ 55.00 54.99 55.01
ｄ１ 17.27 8.07 0.30
ｄ２ 2.75 4.88 13.73
ｄ３ 1.40 8.46 7.39
レンズ群データを以下に示す。
群 始面 焦点距離(mm)
1 1 -7.76
2 8 9.76
3 16 -7.94
4 18 12.77
前述の各条件式に対応する値を以下に示す。
｜ｆ２Ｌ−ｆ３｜＝1.511
ｆ２Ｌ／ｆ２＝1.230
ｍ４Ｔ＝0.501
ｍ２Ｔ／ｍ２Ｗ＝3.789
｜ｆ１ａ／ｆＷ｜＝4.783
実施例２のズームレンズでは、広角端から望遠端に向かって倍率を変更するときに、第２レンズ群Ｇｒ２が光軸方向に沿って物体側に移動し、第３レンズ群Ｇｒ３が光軸方向に沿って移動する。それによりレンズ群Ｇｒ１〜Ｇｒ４の間隔が変わり、倍率が変更される。なお、倍率を変更している間、レンズ群Ｇｒ１、Ｇｒ４は移動しない。また、第３レンズ群Ｇｒ３を移動させることで、無限遠から有限距離への合焦を行うことが可能である。なお、第７レンズＬ７、第８レンズＬ８及び第９レンズＬ９はプラスチック材料から形成されており、それ以外のレンズはガラス材料による研磨レンズである。
第４レンズ群Ｇｒ４は、光軸方向に対し垂直な面内において移動可能に構成されている。それにより、像面における結像のブレを補正でき、手振れ補正が実現される。
また、実施例２では、広角端において、第７レンズＬ７による調芯が行われる。
なお、図６Ａ、図６Ｂ及び図６Ｃは、実施例２に係るズームレンズの断面図である。図６Ａは、広角端における断面図である。図６Ｂは、中間焦点距離における断面図である。図６Ｃは、望遠端における断面図である。図７Ａ、図７Ｂ及び図７Ｃは、広角端における収差図である。図８Ａ、図８Ｂ及び図８Ｃは、中間焦点距離における収差図である。図９Ａ、図９及び図９Ｃは、望遠端における収差図である。なお、図７Ａ、図８Ａ及び図９Ａに示す球面収差図においては、実線がｄ線を表し、点線がｇ線を表す。また、図７Ｂ、図８Ｂ及び図９Ｂに示す非点収差図においては、実線がサジタル像面での収差を表し、点線がメリジオナル像面での収差を表す。
実施例３のズームレンズの諸元を以下に示す。
ｆ 4.86〜9.29〜18.21
Ｆ 3.23〜4.56〜6.08
ズーム比 3.75
レンズ面データを以下に示す。
面番号 R(mm) D(mm) Nd νd 有効半径(mm)
1 1492.444 0.50 1.61800 63.4 6.10
2 10.085 1.85 5.26
3 ∞ 8.65 1.84670 23.8 5.15
4 ∞ 1.16 3.72
5 -13.020 0.50 1.49700 81.6 3.50
6 22.459 0.76 1.92290 20.9 3.46
7 72.922 d1 3.42
8(絞り) ∞ 0.00 2.37
9 7.793 3.00 1.72920 54.7 2.44
10 -29.710 1.17 2.32
11 -14.556 0.50 1.92290 20.9 2.18
12 54.389 1.00 2.19
13 ∞ 1.25 2.25
14（＊） 8.501 1.42 1.54470 56.2 2.55
15（＊） -26.430 d2 2.58
16（＊） -29.232 0.62 1.54470 56.2 2.56
17（＊） 9.140 d3 2.56
18（＊） 13.938 4.19 1.54470 56.2 4.56
19（＊） -19.125 1.00 4.45
20 ∞ 0.30 1.54880 66.9 4.29
21 ∞ 0.30 1.56100 56.1 4.27
22 ∞ 1.00 4.25
23 ∞ 0.50 1.51680 64.2 4.13
24 ∞ 4.09
非球面係数を以下に示す。
第14面
K=0.00000E+00,A4=-0.77711E-03,A6=0.82648E-05,A8=-0.13190E-04,A10=0.14343E-05,A12=-0.10190E-06
第15面
K=0.00000E+00,A4=0.10401E-03,A6=0.40524E-04,A8=-0.22347E-04,A10=0.26484E-05,A12=-0.15916E-06
第16面
K=0.00000E+00,A4=-0.11035E-02,A6=0.13656E-02,A8=-0.69336E-03,A10=0.17990E-03,A12=-0.23029E-04
第17面
K=0.00000E+00,A4=-0.12901E-02,A6=0.16790E-02,A8=-0.83248E-03,A10=0.21122E-03,A12=-0.26506E-04,A14=0.13043E-05
第18面
K=0.00000E+00,A4=0.18356E-03,A6=0.25680E-04,A8=-0.20562E-05,A10=0.59566E-07,A12=-0.48300E-09
第19面
K=0.00000E+00,A4=0.38081E-03,A6=0.25527E-04,A8=-0.14107E-05,A10=-0.11711E-07,A12=0.12680E-08
変倍時の各種データを以下に示す。
広角 中間 望遠
ｆ 4.86 9.29 18.21
Ｆｎｏ 3.23 4.56 6.08
ｆＢ 9.84 9.77 9.92
ΔｆＢ（+30℃） 0.04 0.04 0.30
２ω 77.6 45.6 24.2
２Ｙ 6.246 7.349 7.768
Ｌ 49.81 49.79 49.84
ｄ１ 14.86 7.21 0.30
ｄ２ 1.96 2.81 8.00
ｄ３ 1.46 8.26 9.98
レンズ群データを以下に示す。
群 始面 焦点距離(mm)
1 1 -9.27
2 8 9.70
3 16 -12.71
4 18 15.49
前述の各条件式に対応する値を以下に示す。
｜ｆ２Ｌ−ｆ３｜＝0.943
ｆ２Ｌ／ｆ２＝1.236
ｍ４Ｔ＝0.597
ｍ２Ｔ／ｍ２Ｗ＝2.822
｜ｆ１ａ／ｆＷ｜＝3.384
実施例３のズームレンズでは、広角端から望遠端に向かって倍率を変更するときに、第２レンズ群Ｇｒ２が光軸方向に沿って物体側に移動し、第３レンズ群Ｇｒ３が光軸方向に沿って移動する。それによりレンズ群Ｇｒ１〜Ｇｒ４の間隔が変わり、倍率が変更される。なお、倍率を変更している間、レンズ群Ｇｒ１、Ｇｒ４は移動しない。また、第３レンズ群Ｇｒ３を移動させることで、無限遠から有限距離への合焦を行うことが可能である。なお、第６レンズＬ６、第７レンズＬ７及び第８レンズＬ８はプラスチック材料から形成されており、それ以外のレンズはガラス材料による研磨レンズである。
第４レンズ群Ｇｒ４は、光軸方向に対し垂直な面内において移動可能に構成されている。それにより、像面における結像のブレを補正でき、手振れ補正が実現される。
また、実施例３では、広角端において、第６レンズＬ６による調芯が行われる。
なお、図１０Ａ、図１０Ｂ及び図１０Ｃは、実施例３に係るズームレンズの断面図である。図１０Ａは、広角端における断面図である。図１０Ｂは、中間焦点距離における断面図である。図１０Ｃは、望遠端における断面図である。図１１Ａ、図１１Ｂ及び図１１Ｃは、広角端における収差図である。図１２Ａ、図１２Ｂ及び図１２Ｃは、中間焦点距離における収差図である。図１３Ａ、図１３及び図１３Ｃは、望遠端における収差図である。なお、図１１Ａ、図１２Ａ及び図１３Ａに示す球面収差図においては、実線がｄ線を表し、点線がｇ線を表す。また、図１１Ｂ、図１２Ｂ及び図１３Ｂに示す非点収差図においては、実線がサジタル像面での収差を表し、点線がメリジオナル像面での収差を表す。
実施例４のズームレンズの諸元を以下に示す。
ｆ 5.06〜11.12〜24.02
Ｆ 3.35〜4.82〜6.3
ズーム比 4.75
レンズ面データを以下に示す。
面番号 R(mm) D(mm) Nd νd 有効半径(mm)
1 51.658 0.50 1.49700 81.6 8.40
2 14.610 2.39 7.43
3 ∞ 12.11 1.84670 23.8 7.25
4 ∞ 1.12 4.23
5 -16.822 0.50 1.88300 40.8 3.90
6 11.908 1.10 1.94590 18.0 3.78
7 38.212 d1 3.73
8(絞り) ∞ 0.00 2.57
9 8.484 4.50 1.62400 35.8 2.71
10 -4.424 0.50 1.67270 27.1 2.86
11 9.805 1.19 3.00
12（＊） 7.914 2.68 1.54470 56.2 3.50
13（＊） -8.503 d2 3.70
14（＊） -6.231 0.58 1.54470 56.2 2.30
15（＊） 224.901 d3 2.31
16（＊） 11.995 1.84 1.54470 56.2 4.33
17（＊） -593.715 1.00 4.29
18 ∞ 0.30 1.54880 66.9 4.23
19 ∞ 0.30 1.56100 56.1 4.22
20 ∞ 1.00 4.21
21 ∞ 0.50 1.51680 64.2 4.15
22 ∞ 4.13
非球面係数を以下に示す。
第12面
K=0.00000E+00,A4=-0.10799E-02,A6=0.13465E-04,A8=-0.54893E-05,A10=0.40348E-06,A12=-0.20960E-07
第13面
K=0.00000E+00,A4=-0.15891E-03,A6=0.23516E-04,A8=-0.65062E-05,A10=0.43378E-06,A12=-0.17735E-07
第14面
K=0.00000E+00,A4=0.12421E-01,A6=-0.32284E-03,A8=-0.57085E-03,A10=0.17693E-03,A12=-0.23032E-04,A14=0.11541E-05
第15面
K=0.00000E+00,A4=0.11380E-01,A6=0.19644E-03,A8=-0.72805E-03,A10=0.20655E-03,A12=-0.26226E-04,A14=0.13043E-05
第16面
K=0.00000E+00,A4=-0.38496E-04,A6=0.10820E-03,A8=-0.14615E-04,A10=0.78211E-06,A12=-0.14900E-07
第17面
K=0.00000E+00,A4=-0.17081E-03,A6=0.12777E-03,A8=-0.17703E-04,A10=0.96053E-06,A12=-0.18485E-07
変倍時の各種データを以下に示す。
広角 中間 望遠
ｆ 5.06 11.12 24.02
Ｆｎｏ 3.35 4.82 6.30
ｆＢ 6.24 6.25 6.29
ΔｆＢ（+30℃） 0.15 0.34 1.05
２ω 75.4 38.7 18.5
２Ｙ 6.243 7.21 7.531
Ｌ 60.03 60.04 60.08
ｄ１ 18.08 7.85 0.30
ｄ２ 2.75 4.50 11.60
ｄ３ 1.24 9.72 10.16
レンズ群データを以下に示す。
群 始面 焦点距離(mm)
1 1 -8.68
2 8 9.45
3 14 -11.12
4 16 21.61
前述の各条件式に対応する値を以下に示す。
｜ｆ２Ｌ−ｆ３｜＝0.718
ｆ２Ｌ／ｆ２＝0.845
ｍ４Ｔ＝0.550
ｍ２Ｔ／ｍ２Ｗ＝3.674
｜ｆ１ａ／ｆＷ｜＝8.143
実施例４のズームレンズでは、広角端から望遠端に向かって倍率を変更するときに、第２レンズ群Ｇｒ２が光軸方向に沿って物体側に移動し、第３レンズ群Ｇｒ３が光軸方向に沿って物体側に移動する。それによりレンズ群Ｇｒ１〜Ｇｒ４の間隔が変わり、倍率が変更される。なお、倍率を変更している間、レンズ群Ｇｒ１、Ｇｒ４は移動しない。また、第３レンズ群Ｇｒ３を移動させることで、無限遠から有限距離への合焦を行うことが可能である。なお、第６レンズＬ６、第７レンズＬ７及び第８レンズＬ８はプラスチック材料から形成されており、それ以外のレンズはガラス材料による研磨レンズである。
第４レンズ群Ｇｒ４は、光軸方向に対し垂直な面内において移動可能に構成されている。それにより、像面における結像のブレを補正でき、手振れ補正が実現される。
また、実施例４では、広角端において、第６レンズＬ６による調芯が行われる。
なお、図１４Ａ、図１４Ｂ及び図１４Ｃは、実施例４に係るズームレンズの断面図である。図１４Ａは、広角端における断面図である。図１４Ｂは、中間焦点距離における断面図である。図１４Ｃは、望遠端における断面図である。図１５Ａ、図１５Ｂ及び図１５Ｃは、広角端における収差図である。図１６Ａ、図１６Ｂ及び図１６Ｃは、中間焦点距離における収差図である。図１７Ａ、図１７及び図１７Ｃは、望遠端における収差図である。なお、図１５Ａ、図１６Ａ及び図１７Ａに示す球面収差図においては、実線がｄ線を表し、点線がｇ線を表す。また、図１５Ｂ、図１６Ｂ及び図１７Ｂに示す非点収差図においては、実線がサジタル像面での収差を表し、点線がメリジオナル像面での収差を表す。
実施例５のズームレンズの諸元を以下に示す。
ｆ 5.06〜10.92〜24.01
Ｆ 3.36〜5.03〜6.3
ズーム比 4.75
レンズ面データを以下に示す。
面番号 R(mm) D(mm) Nd νd 有効半径(mm)
1 1693.883 0.50 1.72920 54.7 6.67
2 20.951 1.10 6.14
3 ∞ 10.13 1.84670 23.8 6.06
4 ∞ 1.24 3.81
5 -11.649 0.50 1.72920 54.7 3.50
6 16.848 0.82 1.94590 18.0 3.43
7 46.543 d1 3.39
8(絞り) ∞ 0.00 2.64
9 12.721 1.12 1.65840 50.9 2.71
10 -28.903 2.35 2.75
11 8.299 1.60 1.49700 81.6 2.84
12 -13.053 0.50 1.90370 31.3 2.76
13 16.454 3.58 2.73
14（＊） 9.999 1.71 1.54470 56.2 3.13
15（＊） -17.735 d2 3.09
16（＊） -8.174 0.78 1.54470 56.2 2.35
17（＊） 10.465 d3 2.37
18（＊） 19.887 2.97 1.54470 56.2 4.52
19（＊） -10.198 1.00 4.53
20 ∞ 0.30 1.54880 66.9 4.36
21 ∞ 0.30 1.56100 56.1 4.34
22 ∞ 1.00 4.32
23 ∞ 0.50 1.51680 64.2 4.21
24 ∞ 4.18
非球面係数を以下に示す。
第14面
K=0.00000E+00,A4=-0.39904E-03,A6=0.36968E-04,A8=-0.44048E-05,A10=0.27150E-06,A12=-0.54860E-08
第15面
K=0.00000E+00,A4=0.51376E-04,A6=0.47903E-04,A8=-0.64974E-05,A10=0.44374E-06,A12=-0.10733E-07
第16面
K=0.00000E+00,A4=0.37459E-02,A6=0.13227E-02,A8=-0.77282E-03,A10=0.18740E-03,A12=-0.23029E-04,A14=0.11541E-05
第17面
K=0.00000E+00,A4=0.32818E-02,A6=0.17269E-02,A8=-0.90911E-03,A10=0.21573E-03,A12=-0.26235E-04,A14=0.13043E-05
第18面
K=0.00000E+00,A4=0.52623E-03,A6=-0.60186E-05,A8=-0.88181E-06,A10=0.71497E-07,A12=-0.12160E-08
第19面
K=0.00000E+00,A4=0.13057E-02,A6=-0.30208E-04,A8=-0.16106E-05,A10=0.14222E-06,A12=-0.24740E-08
変倍時の各種データを以下に示す。
広角 中間 望遠
ｆ 5.06 10.92 24.01
Ｆｎｏ 3.36 5.03 6.30
ｆＢ 7.13 7.07 7.25
ΔｆＢ（+30℃） 0.04 0.07 0.64
２ω 75.4 39.4 18.5
２Ｙ 6.25 7.557 8.051
Ｌ 55.00 54.97 55.04
ｄ１ 17.31 8.66 0.30
ｄ２ 2.75 4.37 13.27
ｄ３ 1.58 8.61 8.07
レンズ群データを以下に示す。
群 始面 焦点距離(mm)
1 1 -8.04
2 8 10.33
3 16 -8.30
4 18 12.82
前述の各条件式に対応する値を以下に示す。
｜ｆ２Ｌ−ｆ３｜＝1.445
ｆ２Ｌ／ｆ２＝1.162
ｍ４Ｔ＝0.630
ｍ２Ｔ／ｍ２Ｗ＝3.545
｜ｆ１ａ／ｆＷ｜＝5.755
実施例５のズームレンズでは、広角端から望遠端に向かって倍率を変更するときに、第２レンズ群Ｇｒ２が光軸方向に沿って物体側に移動し、第３レンズ群Ｇｒ３が光軸方向に沿って移動する。それによりレンズ群Ｇｒ１〜Ｇｒ４の間隔が変わり、倍率が変更される。なお、倍率を変更している間、レンズ群Ｇｒ１、Ｇｒ４は移動しない。また、第３レンズ群Ｇｒ３を移動させることで、無限遠から有限距離への合焦を行うことが可能である。なお、第７レンズＬ７、第８レンズＬ８及び第９レンズＬ９はプラスチック材料から形成されており、それ以外のレンズはガラス材料による研磨レンズである。
第４レンズ群Ｇｒ４は、光軸方向に対し垂直な面内において移動可能に構成されている。それにより、像面における結像のブレを補正でき、手振れ補正が実現される。
また、実施例５では、広角端において、第７レンズＬ７による調芯が行われる。
なお、図１８Ａ、図１８Ｂ及び図１８Ｃは、実施例５に係るズームレンズの断面図である。図１８Ａは、広角端における断面図である。図１８Ｂは、中間焦点距離における断面図である。図１８Ｃは、望遠端における断面図である。図１９Ａ、図１９Ｂ及び図１９Ｃは、広角端における収差図である。図２０Ａ、図２０Ｂ及び図２０Ｃは、中間焦点距離における収差図である。図２１Ａ、図２１及び図２１Ｃは、望遠端における収差図である。なお、図１９Ａ、図２０Ａ及び図２１Ａに示す球面収差図においては、実線がｄ線を表し、点線がｇ線を表す。また、図１９Ｂ、図２０Ｂ及び図２１Ｂに示す非点収差図においては、実線がサジタル像面での収差を表し、点線がメリジオナル像面での収差を表す。
実施例６のズームレンズの諸元を以下に示す。
ｆ 4.86〜10.43〜23.11
Ｆ 3.35〜4.87〜6.3
ズーム比 4.75
レンズ面データを以下に示す。
面番号 R(mm) D(mm) Nd νd 有効半径(mm)
1 3767450 0.50 1.83480 42.7 6.36
2 19.237 1.10 5.84
3 ∞ 9.68 1.84670 23.8 5.77
4 ∞ 1.15 3.78
5 -13.546 0.50 1.72920 54.7 3.50
6 13.405 0.90 1.94590 18.0 3.42
7 35.488 d1 3.37
8(絞り) ∞ 0.00 2.65
9 11.298 1.09 1.60310 60.7 2.73
10 -63.753 3.21 2.76
11 8.964 1.61 1.49700 81.6 3.00
12 -14.362 0.50 1.90370 31.3 2.95
13 22.708 1.59 2.93
14（＊） 10.245 1.68 1.54470 56.2 3.12
15（＊） -17.012 d2 3.09
16（＊） -8.660 0.82 1.54470 56.2 2.30
17（＊） 8.678 d3 2.33
18（＊） 12.003 4.00 1.54470 56.2 4.72
19（＊） -14.766 1.00 4.60
20 ∞ 0.30 1.54880 66.9 4.45
21 ∞ 0.30 1.56100 56.1 4.43
22 ∞ 1.00 4.41
23 ∞ 0.50 1.51680 64.2 4.30
24 ∞ 4.27
非球面係数を以下に示す。
第14面
K=0.00000E+00,A4=-0.39349E-03,A6=0.31276E-04,A8=-0.41338E-05,A10=0.26890E-06,A12=-0.58550E-08
第15面
K=0.00000E+00,A4=0.18143E-03,A6=0.36427E-04,A8=-0.52913E-05,A10=0.36518E-06,A12=-0.87910E-08
第16面
K=0.00000E+00,A4=0.38406E-02,A6=0.86616E-03,A8=-0.66408E-03,A10=0.17948E-03,A12=-0.23029E-04,A14=0.11541E-05
第17面
K=0.00000E+00,A4=0.34570E-02,A6=0.11587E-02,A8=-0.78469E-03,A10=0.20701E-03,A12=-0.26235E-04,A14=0.13043E-05
第18面
K=0.00000E+00,A4=0.43920E-03,A6=0.13633E-04,A8=-0.20435E-05,A10=0.91939E-07,A12=-0.13630E-08
第19面
K=0.00000E+00,A4=0.91457E-03,A6=0.36012E-04,A8=-0.54337E-05,A10=0.23903E-06,A12=-0.36000E-08
変倍時の各種データを以下に示す。
広角 中間 望遠
ｆ 4.87 10.43 23.11
Ｆｎｏ 3.35 4.87 6.30
ｆＢ 12.32 12.26 12.32
ΔｆＢ（+30℃） 0.05 0.15 0.64
２ω 77.5 41.1 19.2
２Ｙ 6.248 7.55 8.047
Ｌ 55.00 54.99 55.01
ｄ１ 17.19 8.11 0.30
ｄ２ 2.75 4.81 13.40
ｄ３ 1.44 8.47 7.68
レンズ群データを以下に示す。
群 始面 焦点距離(mm)
1 1 -7.69
2 8 9.67
3 16 -7.83
4 18 12.83
前述の各条件式に対応する値を以下に示す。
｜ｆ２Ｌ−ｆ３｜＝1.533
ｆ２Ｌ／ｆ２＝1.241
ｍ４Ｔ＝0.501
ｍ２Ｔ／ｍ２Ｗ＝3.755
｜ｆ１ａ／ｆＷ｜＝4.737
実施例６のズームレンズでは、広角端から望遠端に向かって倍率を変更するときに、第２レンズ群Ｇｒ２が光軸方向に沿って物体側に移動し、第３レンズ群Ｇｒ３が光軸方向に沿って移動する。それによりレンズ群Ｇｒ１〜Ｇｒ４の間隔が変わり、倍率が変更される。なお、倍率を変更している間、レンズ群Ｇｒ１、Ｇｒ４は移動しない。また、第３レンズ群Ｇｒ３を移動させることで、無限遠から有限距離への合焦を行うことが可能である。なお、第７レンズＬ７、第８レンズＬ８及び第９レンズＬ９はプラスチック材料から形成されており、それ以外のレンズはガラス材料による研磨レンズである。
第４レンズ群Ｇｒ４は、光軸方向に対し垂直な面内において移動可能に構成されている。それにより、像面における結像のブレを補正でき、手振れ補正が実現される。
また、実施例６では、広角端において、第７レンズＬ７による調芯が行われる。
なお、図２２Ａ、図２２Ｂ及び図２２Ｃは、実施例６に係るズームレンズの断面図である。図２２Ａは、広角端における断面図である。図２２Ｂは、中間焦点距離における断面図である。図２２Ｃは、望遠端における断面図である。図２３Ａ、図２３Ｂ及び図２３Ｃは、広角端における収差図である。図２４Ａ、図２４Ｂ及び図２４Ｃは、中間焦点距離における収差図である。図２５Ａ、図２５及び図２５Ｃは、望遠端における収差図である。なお、図２３Ａ、図２４Ａ及び図２５Ａに示す球面収差図においては、実線がｄ線を表し、点線がｇ線を表す。また、図２３Ｂ、図２４Ｂ及び図２５Ｂに示す非点収差図においては、実線がサジタル像面での収差を表し、点線がメリジオナル像面での収差を表す。
実施例７のズームレンズの諸元を以下に示す。
ｆ 4.51〜8.64〜16.93
Ｆno 3.23〜4.56〜6.08
ズーム比 3.75
レンズ面データを以下に示す。
面番号 R(mm) D(mm) Nd νd 有効半径(mm)
1 108.039 0.50 1.69680 55.5 5.85
2 7.562 2.31 4.89
3 ∞ 8.19 1.84670 23.8 4.78
4 ∞ 0.58 3.82
5 -328.844 0.50 1.49700 81.6 3.70
6 7.844 1.08 1.90370 31.3 3.60
7 13.733 d1 3.49
8(絞り) ∞ 0.00 2.36
9 7.533 1.91 1.72920 54.7 2.43
10 -46.194 1.02 2.36
11 ∞ 1.00 2.25
12 -13.486 0.50 1.84670 23.8 2.20
13 17.819 1.60 2.23
14（＊） 7.366 1.67 1.54470 56.2 2.59
15（＊） -14.033 d2 2.60
16（＊） -36.376 0.59 1.54470 56.2 2.58
17（＊） 9.345 d3 2.58
18（＊） 13.258 5.00 1.54470 56.2 4.59
19（＊） -22.830 1.00 4.41
20 ∞ 0.30 1.54880 66.9 4.26
21 ∞ 0.30 1.56100 56.1 4.24
22 ∞ 1.00 4.22
23 ∞ 0.50 1.51680 64.2 4.10
24 ∞ 4.06
非球面係数を以下に示す。
第14面
K=0.00000E+00,A4=-0.83224E-03,A6=0.68667E-04,A8=-0.18127E-04,A10=0.18876E-05,A12=-0.96237E-07
第15面
K=0.00000E+00,A4=0.36712E-03,A6=0.83065E-04,A8=-0.21542E-04,A10=0.23700E-05,A12=-0.12204E-06
第16面
K=0.00000E+00,A4=-0.16204E-02,A6=0.13631E-02,A8=-0.66756E-03,A10=0.17710E-03,A12=-0.23029E-04,A14=0.11541E-05
第17面
K=0.00000E+00,A4=-0.18588E-02,A6=0.17297E-02,A8=-0.82643E-03,A10=0.21171E-03,A12=-0.26699E-04,A14=0.13043E-05
第18面
K=0.00000E+00,A4=0.20635E-03,A6=0.92406E-05,A8=-0.10873E-05,A10=0.43956E-07,A12=-0.57600E-09
第19面
K=0.00000E+00,A4=0.51248E-03,A6=0.56502E-05,A8=-0.13996E-05,A10=0.51424E-07,A12=-0.48000E-09
変倍時の各種データを以下に示す。
広角 中間 望遠
ｆ 4.51 8.64 16.93
Ｆｎｏ 3.23 4.56 6.08
ｆＢ 10.32 10.21 10.26
ΔｆＢ（+30℃） 0.07 0.13 0.42
２ω 81.7 48.6 26.0
２Ｙ 6.246 7.333 7.754
Ｌ 50.02 49.98 50.00
ｄ１ 15.42 7.45 0.30
ｄ２ 2.01 2.70 7.61
ｄ３ 1.43 8.71 10.95
レンズ群データを以下に示す。
群 始面 焦点距離(mm)
1 1 -9.00
2 8 9.90
3 16 -13.59
4 18 16.19
前述の各条件式に対応する値を以下に示す。
｜ｆ２Ｌ−ｆ３｜＝0.671
ｆ２Ｌ／ｆ２＝0.921
ｍ４Ｔ＝0.601
ｍ２Ｔ／ｍ２Ｗ＝2.774
｜ｆ１ａ／ｆＷ｜＝2.590
実施例７のズームレンズでは、広角端から望遠端に向かって倍率を変更するときに、第２レンズ群Ｇｒ２が光軸方向に沿って物体側に移動し、第３レンズ群Ｇｒ３が光軸方向に沿って移動する。それによりレンズ群Ｇｒ１〜Ｇｒ４の間隔が変わり、倍率が変更される。なお、倍率を変更している間、レンズ群Ｇｒ１、Ｇｒ４は移動しない。また、第３レンズ群Ｇｒ３を移動させることで、無限遠から有限距離への合焦を行うことが可能である。なお、第６レンズＬ６、第７レンズＬ７及び第８レンズＬ８はプラスチック材料から形成されており、それ以外のレンズはガラス材料による研磨レンズである。
第４レンズ群Ｇｒ４は、光軸方向に対し垂直な面内において移動可能に構成されている。それにより、像面における結像のブレを補正でき、手振れ補正が実現される。
また、実施例６では、広角端において、第４レンズＬ４による調芯が行われる。
なお、図２６Ａ、図２６Ｂ及び図２６Ｃは、実施例７に係るズームレンズの断面図である。図２６Ａは、広角端における断面図である。図２６Ｂは、中間焦点距離における断面図である。図２６Ｃは、望遠端における断面図である。図２７Ａ、図２７Ｂ及び図２７Ｃは、広角端における収差図である。図２８Ａ、図２８Ｂ及び図２８Ｃは、中間焦点距離における収差図である。図２９Ａ、図２９及び図２９Ｃは、望遠端における収差図である。なお、図２７Ａ、図２８Ａ及び図２９Ａに示す球面収差図においては、実線がｄ線を表し、点線がｇ線を表す。また、図２７Ｂ、図２８Ｂ及び図２９Ｂに示す非点収差図においては、実線がサジタル像面での収差を表し、点線がメリジオナル像面での収差を表す。
［変形例］
上記実施形態の変形例を説明する。
近年、プラスチック材料に無機粒子を混合することで、プラスチック材料の温度変化を小さくできることが分かってきた。つまり、一般に透明なプラスチック材料に微粒子を混合すると、光の散乱が生じて透過率が低下するため、光学材料として使用することは困難であったが、微粒子の大きさを透過光束の波長より小さくすることにより、散乱が実質的に発生しないようにできる。プラスチック材料の屈折率は温度の上昇に伴い低下するが、無機粒子の屈折率は温度の上昇とともに上昇する。そこで、これらの温度依存性を利用して、屈折率の変化を互いに打ち消しあうよう作用させることで、これらの混合物の屈折率がほとんど変化しないように構成することができる。具体的には、母材となるプラスチック材料に最大長が２０ナノメートル以下の無機粒子を分散させることにより、屈折率の温度依存性がきわめて低いプラスチック材料が得られる。例えばアクリルに酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）の微粒子を分散させることで、温度変化による屈折率の変化を小さくすることができる。上記の実施形態において、第６レンズＬ６や第７レンズＬ７や第８レンズＬ８を、このような無機粒子を分散させたプラスチック材料で形成することにより、温度変化に伴う撮像レンズ全系の像点位置の変動を小さく抑えることが可能となる。
また、近年、撮像装置を低コストで且つ大量に実装する技術が求められている。その例として、予め半田がポッティングされた基板に電子部品（ＩＣチップ等）と光学素子とを載置し、その状態でリフロー処理（加熱処理）を行って半田を溶融させることにより、電子部品と光学素子とを基板に同時に実装する技術が提案されている。
しかし、リフロー処理を用いて実装を行うには、電子部品と共に光学素子を約２００〜２６０度（摂氏）に加熱する必要がある。熱可塑性樹脂を用いたレンズをこのような高温下におくと、熱変形や変色が生じ、レンズの光学性能が低下してしまう。
このような問題の解決方法として、耐熱性に優れたガラスモールドレンズを採用し、高温環境での光学性能と小型化との両立を図ることが考えられる。しかし、ガラスモールドレンズは、熱可塑性樹脂を用いたレンズと比べてコストが高く、撮像装置の低コスト化の要求に応えられないという問題が残る。
これらの問題を解決するために、レンズの材料としてエネルギー硬化性樹脂を用いる。エネルギー硬化性樹脂は、ポリカーボネイト系やポリオレフィン系のような熱可塑性樹脂からなるレンズに比べ、高温に曝されたときの光学性能の低下が小さい。よって、リフロー処理に有効である。また、エネルギー硬化性樹脂を用いることで、ガラスモールドレンズよりも製造が容易で且つ安価なレンズが得られる。このように、エネルギー硬化性樹脂からなるレンズを撮像装置に組み込むことで、コスト、量産性及び光学性能のいずれにおいても優れた撮像装置を取得することが可能である。なお、エネルギー硬化性樹脂とは、所定のエネルギーを受けて硬化する樹脂である。エネルギー硬化性樹脂には、少なくとも熱硬化性樹脂及び紫外線硬化性樹脂が含まれる。
このようなエネルギー硬化性樹脂を用いて、上記実施形態のプラスチックレンズを形成することも可能である。
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
Ｌ１ 第１レンズ
Ｌ２ 第２レンズ
Ｌ３ 第３レンズ
Ｌ４ 第４レンズ
Ｌ５ 第５レンズ
Ｌ６ 第６レンズ
Ｌ７ 第７レンズ
Ｌ８ 第８レンズ
Ｌ９ 第９レンズ
ＰＲＭ 反射光学素子
Ｓ 絞り
Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３ 平行平板
Ｉ 撮像面
本発明の第１の態様のズームレンズは、物体側から像側へ向かって順に第１〜第４レンズ群からなり、これらの間隔を変えることで倍率を変更する。第１及び第３レンズ群は負の屈折力を有し、第２及び第４レンズ群は正の屈折力を有する。広角端から望遠端に向けて倍率を変更するとき、第１レンズ群と第２レンズ群の間隔が縮小する。第１レンズ群は、光線の進行方向を変更する反射光学素子を含む。第２レンズ群は少なくとも２枚のレンズを含み、その最も像側のレンズはプラスチックからなる正の屈折力の単レンズである。第３レンズ群は、プラスチックからなる１枚の負レンズにより構成される。更に、第２レンズ群において最も像側に位置する単レンズの焦点距離をｆ２Ｌとし、第３レンズ群の焦点距離をｆ３としたときに、０．６０＜｜ｆ２Ｌ／ｆ３｜＜１．６０なる条件式を満たす。
この撮像装置が有するズームレンズは、物体側から像側へ向かって順に設けられた、第１レンズ群Ｇｒ１、第２レンズ群Ｇｒ２、第３レンズ群Ｇｒ３及び第４レンズ群Ｇｒ４からなる。
以上のような第１レンズ群Ｇｒ１、第２レンズ群Ｇｒ２、第３レンズ群Ｇｒ３及び第４レンズ群Ｇｒ４からなるズームレンズにより、物体からの光の像は、撮像素子２１の撮像面Ｉに結像する。

Claims (11)

  1. 物体側から像側へ向かって順に配置された、負の屈折力を有する第１レンズ群と、正の屈折力を有する第２レンズ群と、負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レンズ群とを含み、これらレンズ群の間隔を変えることにより倍率を変更するズームレンズにおいて、
    広角端から望遠端に向けて倍率を変更するときに、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間隔が縮小し、
    前記第１レンズ群は、光線を反射してその進行方向を変更する反射光学素子を含み、
    前記第２レンズ群は少なくとも２枚のレンズを含み、その最も像側のレンズはプラスチックからなる正の屈折力の単レンズであり、
    前記第３レンズ群は、プラスチックからなる１枚の負レンズにより構成されており、
    前記第２レンズ群において最も像側に位置する単レンズの焦点距離をｆ２Ｌとし、前記第３レンズ群の焦点距離をｆ３としたときに、
    ０．６０＜｜ｆ２Ｌ／ｆ３｜＜１．６０
    なる条件式を満足する、
    ことを特徴とするズームレンズ。
  2. 前記第３レンズ群を移動させることにより合焦を行う、
    ことを特徴とする請求項１に記載のズームレンズ。
  3. 前記第２レンズ群において最も像側に位置する単レンズの焦点距離をｆ２Ｌとし、前記第２レンズ群の焦点距離をｆ２としたときに、
    ０．８０＜ｆ２Ｌ／ｆ２＜１．５０
    なる条件式を満足する、
    ことを特徴とする請求項１に記載のズームレンズ。
  4. 前記第４レンズ群に含まれるレンズはプラスチックであり、その少なくとも１面は非球面である、
    ことを特徴とする請求項１に記載のズームレンズ。
  5. 前記第４レンズ群は、光軸方向に垂直な面内において移動可能とされており、
    前記第４レンズ群の望遠端における横倍率をｍ４Ｔとしたときに、
    ０．４＜ｍ４Ｔ＜０．７
    なる条件式を満足する、
    ことを特徴とする請求項１に記載のズームレンズ。
  6. 前記第２レンズ群の望遠端における横倍率をｍ２Ｔとし、前記第２レンズ群の広角端における横倍率をｍ２Ｗとしたときに、
    ２．０＜ｍ２Ｔ／ｍ２Ｗ＜５．０
    なる条件式を満足する、
    ことを特徴とする請求項１に記載のズームレンズ。
  7. 前記第１レンズ群において最も物体側に位置するレンズは、負の屈折力を有し、
    当該レンズの焦点距離をｆ１ａとし、広角端における全系の焦点距離をｆＷとしたときに、
    ２．０＜｜ｆ１ａ／ｆＷ｜＜９．０
    なる条件式を満足する、
    ことを特徴とする請求項１に記載のズームレンズ。
  8. 前記第２レンズ群において最も像側に位置する単レンズの少なくとも１面は非球面である、
    ことを特徴とする請求項１に記載のズームレンズ。
  9. 前記第３レンズ群の前記負レンズの少なくとも１面は非球面である、
    ことを特徴とする請求項１に記載のズームレンズ。
  10. 倍率の変更中及び合焦中に、前記第４レンズ群の位置は固定されている、
    ことを特徴とする請求項１に記載のズームレンズ。
  11. 請求項１〜１０の何れか１項に記載のズームレンズを搭載していることを特徴とする撮像装置。
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