KR101863596B1 - 방진 줌렌즈 및 그를 구비한 촬상장치 - Google Patents

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Abstract

방진 줌렌즈에 있어서, 고변배 그리고 양호한 광학성능을 가지면서도 충분한 지근거리를 확보하고, 이른바 등산방식의 오토 포커스에 적합해지도록 한다.
물체측으로부터 순서대로, 양의 제1 렌즈군(G1), 음의 제2 렌즈군(G2), 및 전체로서 양의 제3 렌즈군(G3) 및 제4 렌즈군(G4)을 구비하는 방진 줌렌즈(100)에 있어서, 제3 렌즈군(G3)은, 물체측으로부터 순서대로, 양렌즈(7), 접합면(8a, 8b)이 형성된 양의 접합렌즈(8), 및 음의 접합렌즈(9)를 구비하고, 광각단으로부터 망원단으로의 변배시, 제1 렌즈군(G1)과 상기 제2 렌즈군(G2)과의 간격이 증대함과 함께 제2 렌즈군(G2)과 제3 렌즈군(G3)과의 간격이 감소하고, 양렌즈(7)를 상측으로 이동시켜 무한원측으로부터 지근측으로의 포커싱을 수행하고, 접합렌즈(9)를 광축에 직교하는 방향으로 이동하여 상위치를 바꿈으로써 방진을 수행한다.

Description

방진 줌렌즈 및 그를 구비한 촬상장치{VIBRATION PROOF ZOOM LENS AND PHOTOGRAPHING APPARATUS HAVING THE SAME}
본 발명은 방진(防振) 줌렌즈 및 그를 구비한 촬상장치에 관한 것이다.
종래, 촬영계에 우발적으로 전해진 진동에 의한 화상 흔들림을 보상하는 기구(방진기구)를 구비한 줌렌즈가 다양하게 제안되고 있으며, 예를 들면 줌렌즈를 구성하는 렌즈군의 일부를 광축과 수직방향으로 이동시켜 진동에 따른 화상 흔들림을 보상하는 줌렌즈(방진 줌렌즈)가 알려져 있다.
이와 같은 방진 줌렌즈로서, 예를 들면, 특허문헌 1, 2에는, 물체측으로부터 순서대로, 양의 굴절력을 갖는 제1 렌즈군, 음의 굴절력을 갖는 제2 렌즈군, 양의 굴절력을 갖는 제3 렌즈군, 양의 굴절력을 갖는 제4 렌즈군에 의해 구성되며, 제3 렌즈군을 양의 굴절력을 갖는 전(前)군과 음의 굴절력을 갖는 후군으로 구성하고, 후군을 광축과 수직방향으로 이동시킴으로써 화상 흔들림을 보상하는 방진기능을 갖는 줌렌즈(방진 줌렌즈)가 기재되어 있다.
특허문헌 1, 2에 기재된 기술에서는, 원거리로부터 근거리로의 포커싱은, 제2 렌즈군을 물체측으로 이동시킴으로써 수행되고 있다.
한편, 줌렌즈의 지근(至近)거리로의 포커싱방식이 다양하게 알려져 있다. 예를 들면, 가장 앞 렌즈의 지름을 억제할 수 있으며, 고변배(高變倍)로 바람직한 줌렌즈로서, 물체측으로부터 순서대로 양의 굴절력을 갖는 제1 렌즈군, 음의 굴절력을 갖는 제2 렌즈군, 양의 굴절력을 갖는 제3 렌즈군을 구비하고, 제3 렌즈군에서 포커싱을 수행하는 광학계가 알려져 있다(예를 들면, 특허문헌 3, 4 참조).
특허문헌 1: 특개 2006―106191호 공보 특허문헌 2: 특개 2009―284763호 공보 특허문허 3: 특개평 10―133109호 공보 특허문헌 4: 특개평 10―133111호 공보
그러나, 상기한 바와 같은 종래의 방진 줌렌즈에는, 이하와 같은 문제가 있었다.
특허문헌 1, 2에 기재된 기술에서는, 제2 렌즈군을 이동시켜 포커싱을 수행하고 있으나, 양의 굴절력을 갖는 제1 렌즈군 선행의 줌렌즈에 있어서의 음의 굴절력을 갖는 제2 렌즈군은, 일반적으로 광학계 전체 중에서 주된 변배를 분담하고 있기 때문에, 비교적 렌즈장수가 많고, 질량도 크다. 예를 들면, 특허문헌 1, 2에 기재된 제2 렌즈군은, 모두 물체측으로부터 순서대로, 물체측으로 철면(凸面)을 향하게 한 음의 메니스커스 렌즈, 양요(兩凹)렌즈, 양철(兩凸)렌즈, 및 물체측으로 요면(凹面)을 향하게 한 음의 메니스커스 렌즈의 4장 구성이다.
이 때문에, 제2 렌즈군은 매우 작은 전진, 후퇴 등의 제어가 어려워지고, 특히 촬상소자의 흐릿함 감지에 의한 이른바 등산방식의 오토 포커스에는 적합하지 않다는 문제가 있다.
또, 특허문헌 3, 4에 기재된 기술에는, 양의 굴절력을 갖는 제3 렌즈군에서 포커싱을 수행하고 있으나, 모두, 물체측으로부터 양렌즈, 양렌즈와 음렌즈가 접합된 접합렌즈의 3장 구성이며, 역시 장수가 많으며 등산방식의 오토 포커스에는 적합하지 않다는 문제가 있다.
이 때문에, 고변배 그리고 양호한 광학성능을 가지면서도 충분한 지근거리를 확보하고, 특히 촬상소자의 흐릿함 감지에 의한 등산방식의 오토 포커스에 적합해지는 방진 줌렌즈가 강하게 요구되고 있다.
본 발명은, 상기한 바와 같은 문제를 감안하여 이루어진 것이며, 고변배 그리고 양호한 광학성능을 가지면서도 충분한 지근거리를 확보하고, 촬상소자의 흐릿함 감지에 의한 이른바 등산방식의 오토 포커스에 적합해지는 방진 줌렌즈 및 그를 구비한 촬상장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기의 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 방진 줌렌즈는, 물체측으로부터 순서대로, 양의 굴절력을 갖는 제1 렌즈군, 음의 굴절력을 갖는 제2 렌즈군, 및 전체로서 양의 굴절력을 갖는 후속군을 구비하는 방진 줌렌즈에 있어서, 상기 후속군은, 물체측으로부터 순서대로, 양의 굴절력을 갖는 제1 부분군, 1 이상의 접합렌즈를 포함함으로써 적어도 2면의 접합면이 형성된 양의 굴절력을 갖는 제2 부분군, 및 음의 굴절력을 갖는 제3 부분군을 구비하고, 광각단으로부터 망원단으로의 변배시, 상기 제1 렌즈군과 상기 제2 렌즈군과의 간격이 증대함과 함께 상기 제2 렌즈군과 상기 후속군과의 간격이 감소하고, 상기 제1 부분군을 상측으로 이동시켜 무한원(無限遠)측으로부터 지근측으로의 포커싱을 수행하고, 상기 제3 부분군을 광축에 직교하는 방향에 따라 이동하여 상위치를 바꿈으로써 방진을 수행하고, 이하의 조건식(1), (2), (3)을 만족시키는 구성으로 한다.
Figure 112011093028198-pat00001
단, f3a는 상기 제1 부분군의 초점거리, f3b는 상기 제2 부분군의 초점거리, f3c는 상기 제3 부분군의 초점거리, ft는 망원단에 있어서의 모든 계의 초점거리이다.
이 발명에 따르면, 후속군에 있어서, 물체측으로부터 양, 양, 음의 굴절력을 갖는 제1 부분군, 제2 부분군, 제3 부분군을 구비하고 있다. 이와 같이, 무한원측으로부터 지근측으로의 포커싱을 수행하는 제1 부분군, 및 방진을 수행하는 음의 굴절력을 갖는 제3 부분군에 더해, 양의 굴절력을 갖는 제2 부분군을 구비하기 때문에, 제1 부분군 및 제3 부분군에서만, 후속군에 필요한 양의 굴절력을 확보하는 경우에 비해 굴절력의 설정 자유도를 향상하고, 포커싱에 따르는 수차변동이나 방진시의 수차변동의 억제가 용이해진다.
또, 제1 부분군의 구성을 간소화하는 것이 가능해진다.
또, 제2 부분군을 제1 부분군과 제3 부분군과의 사이에 배치함으로써, 제1 부분군과 제3 부분군과의 횡배율의 설정 자유도가 커짐으로써, 제1 부분군의 포커싱 민감도와 제2 부분군의 방진 민감도(제3 부분군의 광축에 직교하는 방향으로의 변위량당의 상 이동량)의 컨트롤도 용이해진다.
또, 제2 부분군이 1 이상의 접합렌즈를 포함함으로써 적어도 2면의 접합면이 형성된 구성을 가짐으로써, 제3 부분군보다 물체측의 광학계의 색수차를 양호하게 보정할 수 있기 때문에, 방진 시의 색수차 변동도 억제하기 쉬워진다.
또, 조건식(1), (2), (3)을 만족하기 때문에, 고변배라도 수차보정이 용이해지며, 양호한 광학성능을 얻을 수 있다.
또, 본 발명의 촬상장치는, 본 발명의 방진 줌렌즈를 구비하는 구성으로 한다.
이 발명에 의하면, 본 발명의 방진 줌렌즈를 구비하기 때문에, 본 발명의 방진 줌렌즈와 동일한 작용을 구비한다.
본 발명의 방진 줌렌즈 및 그를 구비한 촬상장치에 의하면, 후속군에 물체측으로부터 양, 양, 음의 굴절력을 갖는 제1 부분군, 제2 부분군, 제3 부분군을 구비하고 있으며, 제2 부분군에 의해 굴절력의 설정 자유도가 향상하며 색보정이 용이해지고, 제1 부분군을 간소화할 수 있기 때문에, 고변배 그리고 양호한 광학성능을 가지면서도 충분한 지근거리를 확보하고, 촬상소자의 흐릿함 감지에 의한 이른바 등산방식의 오토 포커스에 적합해진다는 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시형태에 따른 방진 줌렌즈의 무한원 물점 합초(合焦)시의 광각단, 중간초점거리, 망원단에서의 렌즈 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시형태에 따른 방진 줌렌즈를 구비한 촬상장치의 주요부의 구성을 나타내는 모식적인 구성도이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시형태에 따른 방진 줌렌즈의 무한원 물점 합초시의 광각단, 중간초점거리, 망원단에서의 렌즈 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제3 실시형태에 따른 방진 줌렌즈의 무한원 물점 합초시의 광각단, 중간초점거리, 망원단에서의 렌즈 단면도이다.
도 5는 실시예 1의 방진 줌렌즈의 광각단에서의 물체거리 무한원 합초시의 구면수차, 비점수차, 왜곡시차를 각각 나타내는 수차도이다.
도 6은 실시예 1의 방진 줌렌즈의 광각단에서의 물체거리 0.5m 합초시의 구면수차, 비점수차, 왜곡시차를 각각 나타내는 수차도이다.
도 7은 실시예 1의 방진 줌렌즈의 광각단에 있어서의 방진시의 횡수차를 나타내는 수차도이다.
도 8은 실시예 1의 방진 줌렌즈의 중간초점거리에서의 물체거리 무한원 합초시의 구면수차, 비점수차, 왜곡시차를 각각 나타내는 수차도이다.
도 9는 실시예 1의 방진 줌렌즈의 중간초점거리에서의 물체거리 0.5m 합초시의 구면수차, 비점수차, 왜곡시차를 각각 나타내는 수차도이다.
도 10은 실시예 1의 방진 줌렌즈의 중간초점거리에 있어서의 방진시의 횡수차를 나타내는 수차도이다.
도 11은 실시예 1의 방진 줌렌즈의 망원단에서의 물체거리 무한원 합초시의 구면수차, 비점수차, 왜곡시차를 각각 나타내는 수차도이다.
도 12는 실시예 1의 방진 줌렌즈의 망원단에서의 물체거리 0.5m 합초시의 구면수차, 비점수차, 왜곡시차를 각각 나타내는 수차도이다.
도 13은 실시예 1의 방진 줌렌즈의 망원단에 있어서의 방진시의 횡수차를 나타내는 수차도이다.
도 14는 실시예 2의 방진 줌렌즈의 광각단에서의 물체거리 무한원 합초시의 구면수차, 비점수차, 왜곡시차를 각각 나타내는 수차도이다.
도 15는 실시예 2의 방진 줌렌즈의 광각단에서의 물체거리 0.5m 합초시의 구면수차, 비점수차, 왜곡시차를 각각 나타내는 수차도이다.
도 16은 실시예 2의 방진 줌렌즈의 광각단에 있어서의 방진시의 횡수차를 나타내는 수차도이다.
도 17은 실시예 2의 방진 줌렌즈의 중간초점거리에서의 물체거리 무한원 합초시의 구면수차, 비점수차, 왜곡시차를 각각 나타내는 수차도이다.
도 18은 실시예 2의 방진 줌렌즈의 중간초점거리에서의 물체거리 0.5m 합초시의 구면수차, 비점수차, 왜곡시차를 각각 나타내는 수차도이다.
도 19는 실시예 2의 방진 줌렌즈의 중간초점거리에 있어서의 방진시의 횡수차를 나타내는 수차도이다.
도 20은 실시예 2의 방진 줌렌즈의 망원단에서의 물체거리 무한원 합초시의 구면수차, 비점수차, 왜곡시차를 각각 나타내는 수차도이다.
도 21은 실시예 2의 방진 줌렌즈의 망원단에서의 물체거리 0.5m 합초시의 구면수차, 비점수차, 왜곡시차를 각각 나타내는 수차도이다.
도 22는 실시예 2의 방진 줌렌즈의 망원단에 있어서의 방진시의 횡수차를 나타내는 수차도이다.
도 23은 실시예 3의 방진 줌렌즈의 광각단에서의 물체거리 무한원 합초시의 구면수차, 비점수차, 왜곡시차를 각각 나타내는 수차도이다.
도 24는 실시예 3의 방진 줌렌즈의 광각단에서의 물체거리 0.5m 합초시의 구면수차, 비점수차, 왜곡시차를 각각 나타내는 수차도이다.
도 25는 실시예 3의 방진 줌렌즈의 광각단에 있어서의 방진시의 횡수차를 나타내는 수차도이다.
도 26은 실시예 3의 방진 줌렌즈의 중간초점거리에서의 물체거리 무한원 합초시의 구면수차, 비점수차, 왜곡시차를 각각 나타내는 수차도이다.
도 27은 실시예 3의 방진 줌렌즈의 중간초점거리에서의 물체거리 0.5m 합초시의 구면수차, 비점수차, 왜곡시차를 각각 나타내는 수차도이다.
도 28은 실시예 3의 방진 줌렌즈의 중간초점거리에 있어서의 방진시의 횡수차를 나타내는 수차도이다.
도 29는 실시예 3의 방진 줌렌즈의 망원단에서의 물체거리 무한원 합초시의 구면수차, 비점수차, 왜곡시차를 각각 나타내는 수차도이다.
도 30은 실시예 3의 방진 줌렌즈의 망원단에서의 물체거리 0.5m 합초시의 구면수차, 비점수차, 왜곡시차를 각각 나타내는 수차도이다.
도 31은 실시예 3의 방진 줌렌즈의 망원단에 있어서의 방진시의 횡수차를 나타내는 수차도이다.
이하에서는, 본 발명의 실시형태에 대해 첨부도면을 참조하여 설명한다. 모든 도면에 있어서, 실시형태가 다른 경우라도, 동일 또는 상당하는 부재에는 동일한 부호를 부여하고, 공통되는 설명은 생략한다.
［제1 실시형태］
본 발명의 제1 실시형태에 따른 방진 줌렌즈에 대해 설명한다.
도 1(a), (b), (c)는, 각각 본 발명의 제1 실시형태에 따른 방진 줌렌즈의 무한원 물점 합초(合焦)시의 광각단, 중간초점거리, 망원단에서의 렌즈 단면도이다. 이들 도면 상에 있어서 부호 O는 방진 줌렌즈의 광축, 부호 IP는 상면(像面)에 나타낸다(이하의 도면도 동일). 도 2는, 본 발명의 제1 실시형태에 따른 방진 줌렌즈를 구비한 촬상장치의 주요부의 구성을 나타내는 모식적인 구성도이다.
또한, 도 1에서는, 보기 쉽게 하기 위해, 비구면, 접합면을 나타내는 부호는, 도 1(b)에만 기재하고 있다.
도 1(a)에 도시하는 바와 같이, 본 실시형태의 방진 줌렌즈(100)는, 물체측으로부터 순서대로, 제1 렌즈군(G1), 제2 렌즈군(G2), 제3 렌즈군(G3), 제4 렌즈군(G4), 및 평행 평판으로 이루어지는 광학 필터(LPF)가 배열된 줌 광학계이다.
제2 렌즈군(G2)와 제3 렌즈군(G3)과의 사이에는, 제3 렌즈군(G3)과 일체적으로 이동하는 조리개(S)가 마련되어 있다.
제1 렌즈군(G1), 제2 렌즈군(G2), 조리개(G), 후술하는 제3 부분군을 제외한 제3 렌즈군(G3), 및 제4 렌즈군(G4)은, 모두 광축(O)과 동축이 되는 위치에 배치되어 있다. 후술하는 제3 부분군은 방진시를 제외하고 광축(O)과 동축이 되는 위치에 배치되어 있다.
제1 렌즈군(G1)은, 물체측으로부터 순서대로, 접합렌즈(1), 및 물체측으로 철면(凸面)을 향하게 한 양의 메니스커스(Meniscus) 렌즈로 이루어지는 양렌즈(2)가 배치되고, 전체로서 양의 굴절력을 갖도록 구성된다.
접합렌즈(1)는, 물체측으로 철면을 향하게 한 음의 메니스커스 렌즈인 음렌즈(1A)와, 양철렌즈인 양렌즈(1B)가, 물체측으로부터 이 순서로 배치되어 접합된 것이며, 전체로서 양의 굴절력을 갖고 있다. 음렌즈(1A)와 양렌즈(1B)와의 사이에는 접합면(1a)(도 1(b) 참조)이 형성되어 있다.
제2 렌즈군(G2)은, 물체측으로 순서대로, 물체측으로 철면을 향하게 한 음의 메니스커스 렌즈로 이루어지는 음렌즈(3), 양요렌즈로 이루어지는 음렌즈(4), 양철렌즈로 이루어지는 양렌즈(5), 및 양요렌즈로 이루어지는 음렌즈(6)가 배치되고, 전체로서 음의 굴절력을 갖도록 구성된다.
또, 본 실시형태의 제1 렌즈군(G1) 및 제2 렌즈군(G2)에서는, 방진 줌렌즈(100)의 망원단에 있어서의 모든 계의 초점거리(단, 파장 546.1nm에 있어서의 초점거리. 이하의 초점거리도 동일)를, 초점거리 ft로 하고, 제1 렌즈군(G1)의 초점거리를 초점거리 f1, 제2 렌즈군(G2)의 초점거리를 초점거리 f2로 했을 때, 다음의 조건식(6), (7)을 만족시키는 것이 바람직하다.
Figure 112011093028198-pat00002
조건식(6)은, 제1 렌즈군(G1)의 초점거리에 관한 바람직한 조건이다. 상한값 0.65 미만이면, 광학 전체 길이의 소형화가 용이해지기 때문에 바람직하며, 하한값 0.25보다 크면, 망원단에 있어서의 구면수차의 보정이 용이해지기 때문에 바람직하다.
조건식(7)은, 제2 렌즈군(G2)의 초점거리에 관한 바람직한 조건이다. 상한값 0.1 미만이면, 변배비의 확보가 용이해지기 때문에 바람직하며, 하한값 0.04보다 크면, 광각단에 있어서의 왜곡수차의 보정이 용이해지기 때문에 바람직하다.
f1／ft, │f2│／ft의 값의 범위는, 각각, 상기 조건식(6), (7)의 범위 내에서 더욱 좁은 범위에 있는 것이 보다 바람직하다. 예를 들면, f1／ft는, 다음의 조건식(6a)에 도시하는 범위로 하는 것이 보다 바람직하며, │f2│／ft는, 다음의 조건식(7a)에 도시하는 범위로 하는 것이 보다 바람직하다.
Figure 112011093028198-pat00003
제3 렌즈군(G3)은, 물체측으로부터 순서대로, 양의 굴절력을 갖는 제1 부분군, 양의 굴절력을 갖는 제2 부분군, 및 음의 굴절력을 갖는 제3 부분군이 배치되고, 전체로서 양의 굴절력을 갖고 있다.
본 실시형태에서는, 제1 부분군은 양렌즈(7), 제2 부분군은 접합렌즈(8), 제3 부분군은 접합렌즈(9)로 구성된다.
양렌즈(7)는, 제3 렌즈군(G3) 내에서 광축(O)에 따른 방향으로 이동가능하게 지지되고, 상측(像側)으로 이동함으로써 무한원측으로부터 지근측으로의 포커싱을 수행하는 것이다(도 1(a)의 화살표 F 참조).
본 실시형태의 양렌즈(7)는, 양철렌즈로 이루어지고, 상측의 렌즈면이, 렌즈광축으로부터 멀어짐에 따라 양의 굴절력이 작아지는 비구면(7a)(도 1(b) 참조)으로 구성되어 있다.
이와 같은 비구면(7a)을 구비함으로써, 제1 부분군을 1장 구성으로 하는 것이 용이해진다. 또, 비구면(7a)을 렌즈광축으로부터 멀어짐에 따라 양의 굴절력이 작아지는 비구면으로 함으로써, 특히 망원단에 있어서의 포커싱에 따르는 구면수차 변동을 억제하는 것이 용이해진다.
본 실시형태의 접합렌즈(8)는, 양철렌즈인 양렌즈(8A), 양요렌즈인 음렌즈(8B), 및 양철렌즈인 양렌즈(8C)가, 물체측으로부터 이 순서대로 배치되어 접합된 것이며, 전체로서 양의 굴절력을 갖고 있다. 양렌즈(8A)와 음렌즈(8B)와의 사이에는 접합면(8a)(도 1(b) 참조)이 형성되고, 음렌즈(8B)와 양렌즈(8C)와의 사이에는 접합면(8b)(도 1(b) 참조)이 형성되어 있다.
이 때문에, 본 실시형태의 제2 부분군은, 2장의 양렌즈(8A, 8C)와, 1장의 음렌즈(8B)로 이루어지는 접합렌즈를 갖는 구성이 되어 있다.
접합렌즈(9)는, 제3 렌즈군(G3) 내에서 광축(O)에 직교하는 방향에 따라 이동가능하게 지지되고, 광축(O)에 직교하는 방향으로 이동하여 상위치를 바꿈으로써 방진을 수행하는 것이다(도 1(a)의 화살표 c 참조).
여기서, 광축(O)에 직교하는 방향으로 이동한다는 것은, 방진을 위한 상위치의 이동에 필요해지는 광축(O)에 대한 시프트 편심량을 확보하는 이동을 의미하고, 이 시프트 편심량이 확보되는 광축(O)에 직교하는 방향의 이동성분을 가지고 있으면 된다. 따라서, 예를 들면, 부품 제작 오차나 부품 조립 오차 등에 의해, 광축(O)에 엄밀하게 직교하는 방향으로부터 벗어나 있어도 본 발명의 범위 내이다.
본 실시형태의 접합렌즈(9)는, 물체측의 요면이 비구면(9a)(도 1(b) 참조)으로 구성된 양요렌즈인 음렌즈(9A), 및 물체측으로 철면을 향하게 한 양의 메니스커스 렌즈인 양렌즈(9B)가, 물체측으로부터 이 순서대로 배치되어 접합된 접합렌즈로 구성되고, 전체로서 음의 굴절력을 갖고 있다.
본 실시형태의 비구면(9a)은, 렌즈광축으로부터 멀어짐에 따라 음의 굴절력이 작아지는 비구면으로 하고 있다. 제3 부분군의 가장 물체측의 렌즈면을 이와 같은 비구면으로 함으로써, 방진시에 있어서의 코마수차의 보정이 용이해진다.
음렌즈(9A)와 양렌즈(9B)와의 사이에는 접합면(9b)(도 1(b) 참조)이 형성되어 있다.
이 때문에, 본 실시형태의 제3 부분군은, 1장의 음렌즈(9A)와, 1장의 양렌즈(9B)를 갖는 구성이 되어 있다.
또, 본 실시형태의 제3 렌즈군(G3)에서는, 제1 부분군(양렌즈(7))의 초점거리를 초점거리 f3a, 제2 부분군(접합렌즈(8))의 초점거리를 초점거리 f3b, 제3 부분군(접합렌즈(8))의 초점거리를 초점거리 f3c로 했을 때, 다음의 조건식(1), (2), (3)을 만족하고 있다.
Figure 112011093028198-pat00004
조건식(1)은, 제1 부분군의 초점거리에 관한 조건이며, 상한값 0.3 이상이면, 망원단에 있어서 제1 부분군의 포커싱 이동량이 너무 커지며, 하한값 0.1 이하가 되면, 특히 망원단에 있어서 포커싱에 따른 구면수차 변동의 억제가 어려워진다.
조건식(2)는, 제2 부분군의 초점거리에 관한 조건이며, 상한값 0.35 이상이면 변배비를 유지하는 것이 어려워지고, 하한값 0.15를 초과하면 특히 망원단에 있어서 구면수차의 보정이 어려워진다.
조건식(3)은, 제3 부분군의 초점거리에 관한 조건이며, 상한값 0.25 이상이 되면 망원단에 있어서 방진시의 제3 부분군의 변위량이 너무 커져며, 하한값 0.05 이하가 되면 망원단에 있어서 방진시의 코마수차의 변동의 보정이 어려워진다.
f3a／ft, f3b／ft, │f3c│／ft의 값의 범위는, 각각, 상기 조건식(1), (2), (3)의 범위 내에서 더욱 좁은 범위에 있는 것이 바람직하다. 예를 들면, f3a／ft는, 다음의 조건식(1a)에 도시하는 범위로 하는 것이 바람직하며, f3b／ft는, 다음의 조건식(2a)에 도시하는 범위로 하는 것이 바람직하며, │f3c│／ft는, 다음의 조건식(3a)에 도시하는 범위로 하는 것이 바람직하다.
Figure 112011093028198-pat00005
본 실시형태의 제4 렌즈군(G4)은, 물체측으로부터 순서대로, 상측이 비구면(10a)으로 구성된 양철렌즈로 이루어지는 양렌즈(10), 접합렌즈(11), 및 양철렌즈로 이루어지는 양렌즈(12)가 배치되고, 전체로서 양의 굴절력을 갖고 있다.
비구면(10a)은, 렌즈광축으로부터 멀어짐에 따라 양의 굴절력이 작아지는 비구면으로 하고 있다.
접합렌즈(11)는, 양철렌즈인 양렌즈(11A), 및 양요렌즈인 음렌즈(11B)가, 물체측으로부터 이 순서로 배치되어 접합된 것이며, 전체로서 음의 굴절력을 갖고 있다. 양렌즈(11A)와 음렌즈(11B)와의 사이에는 접합면(11a)(도 1(b) 참조)이 형성되어 있다.
이와 같이, 제3 렌즈군(G3) 및 제4 렌즈군(G4)은, 방진 줌렌즈(100)에 있어서, 제1 렌즈군(G1), 제2 렌즈군(G2)에 대한 후속군을 구성하고 있으며, 전체로서 양의 굴절력을 갖고 있다.
본 실시형태의 후속군에서는, 망원단에 있어서의 제3 렌즈군(G3)의 초점거리를 초점거리 fRa, 제4 렌즈군(G4)의 초점거리를 초점거리 fRb로 했을 때, 다음의 조건식(4), (5)를 만족시키는 것이 바람직하다.
Figure 112011093028198-pat00006
조건식(4)는, 후속군 중, 상기의 제1 부분군, 제2 부분군, 제3 부분군을 포함하는 물체측의 렌즈군(전방 렌즈군)의 초점거리에 관한 바람직한 조건이다. 상한값 0.3 미만이면, 광학계의 소형화가 용이해지기 때문에 바람직하고, 하한값 0.05보다 커지면, 특히 망원단에 있어서 구면수차의 보정이 용이해지기 때문에 바람직하다.
조건식(5)는, 후속군 중, 상기 전방 렌즈군보다도 상측의 렌즈군(후방 렌즈군)의 초점거리에 관한 바람직한 조건이다. 상한값 0.35 미만이면, 변배비의 확보가 용이해지기 때문에 바람직하고, 하한값 0.1보다 커지면, 특히 광각단에 있어서의 왜곡수차의 보정이 용이해지기 때문에 바람직하다.
fRa／ft, fRb／ft의 값의 범위는, 각각, 상기 조건식(4), (5)의 범위 내에서 더욱 좁은 범위에 있는 것이 보다 바람직하다. 예를 들면, fRa／ft는, 다음의 조건식(4a)에 나타내는 범위로 하는 것이 보다 바람직하며, fRb／ft는, 다음의 조건식(5a)에 나타내는 범위로 하는 것이 보다 바람직하다.
Figure 112011093028198-pat00007
다음으로, 본 실시형태의 방진 줌렌즈(100)의 작용에 대해 설명한다.
방진 줌렌즈(100)는, 도 1(a), (b), (c)에 도시하는 바와 같이, 무한원 물점 합초시에 광각단(도 1(a) 참조)으로부터 중간초점거리(도 1(b) 참조)를 거쳐, 망원단(도 1(c) 참조)으로 변배할 때, 제1 렌즈군(G1), 제2 렌즈군(G2), 조리개(S), 제3 렌즈군(G3), 제4 렌즈군(G4)은, 모두 광축(O)을 따라 물체측으로 이동한다.
그때, 제1 렌즈군(G1)과 제2 렌즈군(G2)의 상호 간격은 증대하고, 제2 렌즈군(G2)과 제3 렌즈군(G3)과의 간격은 감소한다.
또, 제3 렌즈군(G3)에 있어서, 제1 부분군(양렌즈(7))과, 제2 부분군(접합렌즈(8))와의 간격은 증대한다.
무한원측으로부터 지근측으로의 포커싱은, 제3 렌즈군(G3)의 제1 부분군(양렌즈(7))을 광축(O)을 따라 상측으로 이동함으로써 수행할 수 있다.
이와 같이, 광각단으로부터 망원단으로의 변배시, 제1 부분군과 제2 부분군과의 간격이 증대하기 때문에, 광각단에 있어서 광학계 전체에서 레트로 포커스의 굴절력 배치를 취하기 쉬워짐으로써 광각화가 용이해진다. 또, 망원단에서는 제1 부분군이 포커싱을 위해 이동할 때의 이동스페이스를 확보하기 쉬워진다.
또, 방진 줌렌즈(100)가, 예를 들면 손떨림 등에 의해 진동을 받았을 때는, 화상 흔들림이 발생하는 방향과 반대측으로 상위치가 이동하도록, 제3 렌즈군(G3)의 제3 부분군(접합렌즈(9))을 광축(O)과 직교하는 방향으로 이동함으로써 방진을 수행할 수 있다.
이와 같이, 본 실시형태의 방진 줌렌즈(100)에 의하면, 물체측으로부터 순서대로, 양의 굴절력을 갖는 제1 렌즈군(G1), 음의 굴절력을 갖는 제2 렌즈군(G2), 전체로서 양의 굴절력을 갖는 후속군을 배치하고, 후속군에 의해 망원측으로의 지근측으로의 포커싱과 방진을 수행할 수 있다.
후속군은, 물체측으로부터 양, 양, 음의 굴절력을 갖는 제1 부분군, 제2 부분군, 제3 부분군을 구비하고 있으며, 무한원측으로부터 지근측으로의 포커싱을 수행하는 제1 부분군, 및 방진을 수행하는 음의 굴절력을 갖는 제3 부분군에 더해, 양의 굴절력을 갖는 제2 부분군(접합렌즈(8))을 구비하기 때문에, 제1 부분군 및 제3 부분군에서만, 후속군에 필요한 양의 굴절력을 확보하는 경우에 비해 굴절력의 설정 자유도가 향상할 수 있다.
이 때문에, 포커싱에 따른 수차변동이나 방진시의 수차변동의 억제가 용의해지고, 광학성능을 향상할 수 있다.
또, 제1 부분군의 구성을 간소화하는 것이 가능해진다. 본 실시형태에서는, 제1 부분군을 1장의 양렌즈(7)로 구성하고 있기 때문에, 포커싱을 위한 렌즈경통(鏡筒)도 간소화됨과 함께, 렌즈의 경량화를 도모할 수 있다.
따라서, 방진 줌렌즈(100)는, 특히, 매우 작은 전진, 후퇴의 제어가 필요해지는, 촬상소자의 흐릿함 감지에 의한 등산방식의 오토 포커스에 적합해진다.
또, 제2 부분군을 제1 부분군과 제3 부분군과의 사이에 배치함으로써, 제1 부분군과 제3 부분군과의 횡배율의 설정 자유도가 커짐으로써, 제1 부분군의 포커싱 민감도와 제3 부분군의 방진 민간도의 컨트롤도 용이해진다.
또, 제2 부분군이 2면의 접합면(8a, 8b)이 형성된 접합렌즈(8)를 갖음으로써, 제3 부분군보다 물체측의 광학계의 색수차를 양호하게 보정할 수 있기 때문에, 방진시의 색수차 변동도 억제하기 쉬워진다.
또, 조건식(1), (2), (3)을 만족시키기 때문에, 고변배라도 수차보정이 용이해지고, 양호한 광학성능을 얻을 수 있다.
본 실시형태의 구성에 의하면, 후술하는 실시예 1에 도시하는 바와 같이, 일 예로서, 물체거리 무한원으로부터 지근 물체거리 0.5m에 합초 가능하며, 광각단의 초점거리가 18.5mm, 망원단의 초점거리가 194.15mm의 방진기능을 갖는 줌렌즈를 구성할 수 있다.
다음으로, 방진 줌렌즈(100)를 구비하는 촬상장치의 일 예에 대해 설명한다.
본 실시형태의 촬상장치(110)는, 예를 들면, 오토 포커스를 촬상소자의 흐릿함 감지에 의한 이른바 등산방법으로 수행하는 렌즈교환식 카메라이다.
촬상장치(110)는, 도 2에 도시하는 바와 같이, 본 실시형태의 방진 줌렌즈(100)를, 상기 변배동작, 포커싱동작, 방진동작이 가능해지는 줌 경통(113)에 보유하고, 미도시의 장치 본체에 착탈가능하게 마련되어 있다.
줌 경통(113)의 내부에는, 양렌즈(7)를, 포커싱동작시에 제3 렌즈군(G3) 내에서 광축(O)를 따른 방향으로 이동가능하게 보유하는 포커싱 액츄에이터(114)와, 미도시의 진동 검출센서의 감지출력에 기초하여, 접합렌즈(9)를, 방진동작에 제3 렌즈군(G3) 내에서 광축(O)에 직교하는 방향으로 상대 이동가능하게 보유하는 방진 액츄에이터(115)를 구비한다.
포커싱 액츄에이터(114)와 방진 액츄에이터(115)는, 줌 경통(113)을 장치 본체에 장착했을 때는, 장치 본체 내의 제어부(116)와 전기적으로 접속되어 있다.
장치 본체의 내부에는, 방진 줌렌즈(100)의 상면(IP)에 촬상면이 배치된 CCD(Charge Coupled Device)나 CMOS 소자(Complementary Mental―Oxide Semiconductor device) 등으로 이루어지는 촬상소자(111)와, 촬상소자(111)로부터의 화상신호를 신호처리하여, 등산방식에 의한 오토 포커스 감지를 수행하는 화상 처리부(112)와, 등산방식에 의한 오토 포커스동작, 및 방진동작을 수행하기 위해, 화상 처리부(112)와 전기적으로 접속되고, 줌 경통(113)의 장착시에 포커싱 액츄에이터(114)와 방진 액츄에이터(115)와 전기적으로 접속되는 제어부(116)를 구비한다.
이와 같은 구성의 촬상장치(110)에 따르면, 방진 줌렌즈(100)를 구비하기 때문에, 방진 줌렌즈(100)와 동일한 작용을 구비한다. 특히, 방진 줌렌즈(100)를 구비함으로써 등산방식의 오토 포커스가 용이해지기 때문에, 콤팩트한 구성의 촬상장치로 할 수 있다.
［제2 실시형태］
본 발명의 제2 실시형태에 따른 방진 줌렌즈에 대해 설명한다.
도 3(a), (b), (c)는, 각각 본 발명의 제2 실시형태에 따른 방진 줌렌즈의 무한원 물점 합초시의 광각단, 중간초점거리, 망원단에서의 렌즈 단면도이다.
또한, 도 3에서는, 보기 쉽게 하기 위해, 비구면, 접합면을 나타내는 부호는, 도 3(b)에만 기재하고 있다.
도 3(a)에 도시하는 바와 같이, 본 실시형태의 방진 줌렌즈(101)는, 상기 제1 실시형태의 방진 줌렌즈(100)의 제1 렌즈군(G1), 제2 렌즈군(G2), 제4 렌즈군(G4) 대신에, 이들과 렌즈구성이 각각 동일한 제1 렌즈군(G11), 제2 렌즈군(G12), 제4 렌즈군(G14)을 구비한다.
또, 방진 줌렌즈(100)의 제3 렌즈군(G3) 대신에, 제3 렌즈군(G13)을 구비한다.
제3 렌즈군(G13)은, 제3 렌즈군(G3)과 렌즈구성이 동일한 제1 부분군, 제2 부분군, 제3 부분군에 더해, 제1 부분군의 물체측인 조리개(S)와 제2 렌즈군(G12)과의 사이에, 음의 굴절력을 갖는 제4 부분군으로서 음렌즈(30)를 추가한 것이며, 전체로서 양의 굴절력을 갖는다. 제4 부분군은, 제3 렌즈군(G13) 내의 굴절력 배치를 조정하는 보조 부분군이 되어 있다.
제3 렌즈군(G13)과 제4 렌즈군(G14)은, 제1 렌즈군(G11), 제2 렌즈군(G12)에 대해, 전체로서 양의 굴절력을 갖는 후속군을 구성하고 있다.
이하, 상기 제1 실시형태와 다른 점을 중심으로 설명한다.
본 실시형태의 제1 렌즈군(G11)은, 상기 제1 실시형태의 제1 렌즈군(G1)의 음렌즈(1A)와 양렌즈(1B)로 이루어지는 접합렌즈(1), 및 양렌즈(2)에 각각 대응하여 동일한 렌즈구성을 갖는, 음렌즈(21A)와 양렌즈(21B)로 이루어지는 접합렌즈(21), 및 양렌즈(22)로 이루어진다. 접합렌즈(21)는, 접합렌즈(1)의 접합면(1a)에 대응하여 접합면(21a)을 구비한다(도 3(b) 참조).
본 실시형태의 제2 렌즈군(G12)은, 상기 제1 실시형태의 제2 렌즈군(G2)의 음렌즈(3), 음렌즈(4), 양렌즈(5), 및 음렌즈(6)에 각각 대응하여 동일한 렌즈구성을 갖는, 음렌즈(23), 음렌즈(24), 양렌즈(25), 및 음렌즈(26)로 구성된다.
본 실시형태의 제3 렌즈군(G13)의 음렌즈(30)는, 물체측으로 요면을 향하게 한 음의 메니스커스로 이루어진다.
음렌즈(30)는, 제4 부분군의 초점거리를 초점거리 f3f로 했을 때, 다음의 조건식(8)을 만족시키는 것이 바람직하다.
Figure 112011093028198-pat00008
조건식(8)은, 제4 부분군의 초점거리에 관한 바람직한 조건이다. 상한값 5.0 미만이면, 망원단에 있어서의 포커스 민감도를 크게 하기 쉬워짐과 함께, 양렌즈(27)의 포커스 이동량을 작게 하기 쉬워지기 때문에 바람직하다. 하한값 0.5보다 크면, 광각단에 있어서의 코마수차의 보정이 용이해지기 때문에 바람직하다.
│f3f│／ft의 값의 범위는, 상기 조건식(8)의 범위 내에서 더욱 좁은 범위에 있는 것이 보다 바람직하다. 예를 들면, │f3f│／ft는, 다음의 조건식(8a)에 나타내는 범위로 하는 것이 보다 바람직하다.
Figure 112011093028198-pat00009
또, 본 실시형태의 제3 렌즈군(G13)은, 상기 제1 실시형태의 제3 렌즈군(G3)의 양렌즈(7), 양렌즈(8A)와 음렌즈(8B)와 양렌즈(8C)로 이루어지는 접합렌즈(8), 및 음렌즈(9A)와 양렌즈(9B)로 이루어지는 접합렌즈(9)에 각각 대응하여 동일한 렌즈구성을 갖는, 양렌즈(27)(제1 부분군), 양렌즈(28A)와 음렌즈(28B)와 양렌즈(28C)로 이루어지는 접합렌즈(28)(제2 부분군), 및 음렌즈(29A)와 양렌즈(29B)로 이루어지는 접합렌즈(29)(제3 부분군)로 이루어진다.
양렌즈(27)의 상측(像側)의 렌즈면은, 양렌즈(7)의 비구면(7a)에 대응하여, 렌즈광축으로부터 멀어짐에 따라 양의 굴절력이 작아지는 비구면(27a)(도 3(b) 참조)으로 구성되어 있다.
접합렌즈(28)는, 접합렌즈(8)의 접합면(8a, 8b)에 대응하여, 접합면(28a, 28b)을 구비한다(도 3(b) 참조).
접합렌즈(29)의 가장 물체측의 렌즈면은, 접합렌즈(9)의 비구면(9a)에 대응하여, 렌즈광축으로부터 멀어짐에 따라 음의 굴절력이 작아지는 비구면(29a)(도 3(b) 참조)으로 구성되어 있다. 또, 접합렌즈(29)는, 접합렌즈(9)의 접합면(9b)에 대응하여, 접합면(29b)(도 3(b) 참조)을 구비한다.
본 실시형태의 제4 렌즈군(G14)은, 상기 제1 실시형태의 제4 렌즈군(G4)의 양렌즈(10), 양렌즈(11A)와 음렌즈(11B)로 이루어지는 접합렌즈(11), 및 양렌즈(12)에 각각 대응하여 동일한 렌즈구성을 갖는, 양렌즈(31), 양렌즈(32A)와 음렌즈(32B)로 이루어지는 접합렌즈(32), 및 양렌즈(33)로 이루어진다.
양렌즈(31)의 상측의 렌즈면은, 양렌즈(10)의 비구면(10a)에 대응하여, 렌즈광축으로부터 멀어짐에 따라 양의 굴절력이 작아지는 비구면(31a)(도 3(b) 참조)으로 구성되어 있다.
접합렌즈(32)는, 접합렌즈(11)의 접합면(11a)에 대응하여, 접합면(32a)을 구비한다(도 3(b) 참조).
또, 본 실시형태의 제1 렌즈군(G11) 및 제2 렌즈군(G12)에서는, 상기 제1 실시형태의 제1 렌즈군(G1) 및 제2 렌즈군(3)과 마찬가지로, 상기 조건식(6), (7)을 만족시키는 것이 바람직하며, 또한 상기 조건식(6a), (7a)를 만족시키는 것이 보다 바람직하다.
또, 본 실시형태의 제3 렌즈군(G13)에서는, 상기 제1 실시형태의 제3 렌즈군(G3)과 동일하게, 상기 조건식(1), (2), (3)을 만족시키고 있다.
또, 제3 렌즈군(G13)에서는, 상기 조건식(1a), (2a), (3a)을 만족시키는 것이 바람직하다.
또, 본 실시형태의 후속군에서는, 상기 제1 실시형태의 후속군과 마찬가지로, 상기 조건식(4), (5)를 만족시키는 것이 바람직하고, 또한 상기 조건식(4a), (5a)를 만족시키는 것이 보다 바람직하다.
다음으로, 본 실시형태의 방진 줌렌즈(101)의 작용에 대해 설명한다.
방진 줌렌즈(101)에서는, 도 3(a), (b), (c)에 도시하는 바와 같이, 무한원 물점 합초시에 광각단(도 3(a) 참조)으로부터 중간초점거리(도 3(b) 참조)를 거쳐, 망원단(도 3(c) 참조)으로 변배할 때, 상기 제1 실시형태의 방진 줌렌즈(100)와 마찬가지로, 제1 렌즈군(G11), 제2 렌즈군(G22), 조리개(S), 제3 렌즈군(G13), 제4 렌즈군(G14)은, 모두 광축(O)을 따라 물체측으로 이동한다. 이때, 제1 렌즈군(G11)과 제2 렌즈군(G12)의 상호 간격은 증대하고, 제2 렌즈군(G12)과 제3 렌즈군(G13)과의 간격은 감소한다.
또, 제3 렌즈군(G13)에 있어서, 제1 부분군(양렌즈(27))과, 제2 부분군(접합렌즈(28))과의 간격은 증대한다. 또, 제4 부분군(음렌즈(30))과 제1 부분군과의 간격은 감소한다.
또, 상기 제1 실시형태의 방진 줌렌즈(100)와 마찬가지로, 무한원측으로부터 지근측으로의 포커싱은, 제3 렌즈군(G13)의 제1 부분군(양렌즈(27))을 광축(O)에 따라 상측으로 이동함으로써 수행할 수 있다.
또, 방진 줌렌즈(101)가, 예를 들면 손떨림 등에 의해 진동을 받았을 때는, 화상 흔들림이 발생하는 방향과 반대측으로 상위치가 이동하도록, 제3 렌즈군(G13)의 제3 부분군(접합렌즈(29))을 광축(O)과 직교하는 방향으로 이동함으로써 방진을 수행할 수 있다.
이와 같이, 방진 줌렌즈(100)는, 상기 제1 실시형태의 방진 줌렌즈(100)와 동일한 구성을 구비하기 때문에, 방진 줌렌즈(100)와 동일한 작용을 구비한다.
또한, 방진 줌렌즈(101)에 따르면, 후속군에 있어서 제1 부분군의 상측으로 음의 굴절력을 갖는 제4 부분군을 더욱 갖기 때문에, 제3 렌즈군(G13) 내에 있어서의 굴절력의 설정 자유도가 보다 커지기 때문에, 제1 부분군의 포커싱 민감도와, 제3 부분군의 방진 민감도를 더욱 컨트롤하기 쉬워진다. 이 때문에, 포커싱 동작이나 방진 동작에 있어서의 수차를 보다 양호하게 보정하는 것이 가능해지고, 광학성능을 향상할 수 있다.
또, 방진 줌렌즈(101)는, 등산방식의 오토 포커스에 적합하기 때문에, 상기 제1 실시형태의 촬상장치(110)에 있어서, 방진 줌렌즈(100) 대신에 이용하는 것이 가능하다.
［제3 실시형태］
본 발명의 제3 실시형태에 따른 방진 줌렌즈에 대해 설명한다.
도 4(a), (b), (c)는, 각각 본 발명의 제3 실시형태에 따른 방진 줌렌즈의 무한원 물점 합초시의 광각단, 중간초점거리, 망원단에서의 렌즈 단면도이다.
또한, 도 4에서는, 보기 쉽게 하기 위해, 비구면, 접합면을 나타내는 부호는, 도 4(b)에만 기재하고 있다.
도 4(a)에 도시하는 바와 같이, 본 실시형태의 방진 줌렌즈(102)는, 상기 제2 실시형태의 방진 줌렌즈(101)의 제1 렌즈군(G11), 제2 렌즈군(G12), 제4 렌즈군(G14) 대신에, 이들과 렌즈구성이 각각 동일한 제1 렌즈군(G21), 제2 렌즈군(G22), 제4 렌즈군(G24)을 구비한다.
또 방진 줌렌즈(101)의 제3 렌즈군(G13) 대신에, 제4 부분군의 렌즈구성만이 다르며, 제1∼제3 부분군의 렌즈구성이 동일한 제3 렌즈군(G23)을 구비한다.
이하, 상기 제2 실시형태와 다른 점을 중심으로 설명한다.
본 실시형태의 제1 렌즈군(G21)은, 상기 제2 실시형태의 제1 렌즈군(G12)의 음렌즈(21A)와 양렌즈(21B)로 이루어지는 접합렌즈(21), 및 양렌즈(22)에 각각 대응하여 동일한 렌즈구성을 갖는, 음렌즈(41A)와 양렌즈(41B)로 이루어지는 접합렌즈(41), 및 양렌즈(42)로 이루어진다. 접합렌즈(41)는, 접합렌즈(21)의 접합면(21a)에 대응하여 접합면(41a)을 구비한다(도 4(b) 참조).
본 실시형태의 제2 렌즈군(G22)은, 상기 제2 실시형태의 제2 렌즈군(G12)의 음렌즈(23), 음렌즈(24), 양렌즈(25), 및 음렌즈(26)에 각각 대응하여 동일한 렌즈구성을 갖는, 음렌즈(43), 음렌즈(44), 양렌즈(45), 및 음렌즈(46)로 구성된다.
본 실시형태의 제3 렌즈군(G23)은, 음의 굴절력을 갖는 제4 부분군으로서, 상기 제2 실시형태의 음렌즈(30) 대신에, 물체측으로 철면을 향하게 한 음의 메니스커스로 이루어지는 음렌즈(50)를 구비한다.
음렌즈(50)는, 상기 조건식(8)을 만족시키는 것이 바람직하며, 또한 상기 조건식(8a)를 만족시키는 것이 보다 바람직하다.
또, 본 실시형태의 제3 렌즈군(G23)은, 상기 제2 실시형태의 제3 렌즈군(G13)의 양렌즈(27), 양렌즈(28A)와 음렌즈(28B)와 양렌즈(28C)로 이루어지는 접합렌즈(28), 및 음렌즈(29A)와 양렌즈(29B)로 이루어지는 접합렌즈(29)에 각각 대응하여 동일한 렌즈구성을 갖는, 양렌즈(47)(제1 부분군), 양렌즈(48A)와 음렌즈(48B)와 양렌즈(48C)로 이루어지는 접합렌즈(48)(제2 부분군), 및 음렌즈(49A)와 양렌즈(49B)로 이루어지는 접합렌즈(49)(제3 부분군)로 이루어진다.
양렌즈(47)의 상측의 렌즈면은, 양렌즈(27)의 비구면(27a)에 대응하여, 렌즈광축으로부터 멀어짐에 따라 양의 굴절력이 작아지는 비구면(47a)(도 4(b) 참조)으로 구성되어 있다. 또, 접합렌즈(49)는, 접합렌즈(9)의 접합면(9b)에 대응하여, 접합면(49b)(도 4(b) 참조)을 구비한다.
접합렌즈(48)는, 접합렌즈(28)의 접합면(28a, 28b)에 대응하여, 접합면(48a, 48b)을 구비한다(도 4(b) 참조).
접합렌즈(49)의 가장 물체측의 렌즈면은, 접합렌즈(29)의 비구면(29a)에 대응하여, 렌즈광축으로부터 멀어짐에 따라 음의 굴절력이 작아지는 비구면(49a)(도 4(b) 참조)으로 구성되어 있다.
본 실시형태의 제4 렌즈군(G24)은, 상기 제2 실시형태의 제4 렌즈군(G14)의 양렌즈(31), 양렌즈(32A)와 음렌즈(32B)로 이루어지는 접합렌즈(32), 및 양렌즈(33)에 각각 대응하여 동일한 렌즈구성을 갖는, 양렌즈(51), 양렌즈(52A)와 음렌즈(52B)로 이루어지는 접합렌즈(52), 및 양렌즈(53)로 이루어진다.
양렌즈(51)의 상측의 렌즈면은, 양렌즈(31)의 비구면(31a)에 대응하여, 렌즈광축으로부터 멀어짐에 따라 양의 굴절력이 작아지는 비구면(51a)(도 4(b) 참조)으로 구성되어 있다.
접합렌즈(52)는, 접합렌즈(32)의 접합면(32a)에 대응하여, 접합면(52a)을 구비한다(도 4(b) 참조).
또, 본 실시형태의 제1 렌즈군(G21) 및 제2 렌즈군(G22)에서는, 상기 제2 실시형태의 제1 렌즈군(G11) 및 제2 렌즈군(G12)과 마찬가지로, 상기 조건식(6), (7)을 만족시키는 것이 바람직하며, 또한 상기 조건식(6a), (7a)을 만족시키는 것이 바람직하다.
또, 본 실시형태의 제3 렌즈군(G23)에서는, 상기 제2 실시형태의 제3 렌즈군(G13)과 마찬가지로, 상기 조건식(1), (2), (3)을 만족시키고 있다.
또, 제3 렌즈군(G23)에서는, 상기 조건식(1a), (2a), (3a)를 만족시키는 것이 바람직하다.
또, 본 실시형태의 후속군에서는, 상기 제2 실시형태의 후속군과 동일하게, 상기 조건식(4), (5)를 만족시키는 것이 바람직하고, 또한 상기 조건식(4a), (5a)를 만족시키는 것이 보다 바람직하다.
다음으로, 본 실시형태의 방진 줌렌즈(102)의 작용에 대해 설명한다.
방진 줌렌즈(102)는, 이와 같은 구성에 의해, 상기 제2 실시형태의 방진 줌렌즈(101)와, 제4 부분 렌즈군의 음렌즈(30)가 철면을 물체측으로 향하게 한 음의 메니스커스인 점을 제외하고, 동일한 렌즈구성을 갖는다. 이 때문에, 방진 줌렌즈(101)와 동일한 작용을 구비한다.
또, 방진 줌렌즈(102)는, 등산방식의 오토 포커스에 적합하기 때문에, 상기 제1 실시형태의 촬상장치(110)에 있어서, 방진 줌렌즈(100) 대신에 이용하는 것이 가능하다.
또한, 상기의 설명에서는, 제3 렌즈군의 제1 부분군이 상측에 비구면을 갖는 1장의 양렌즈로 구성되는 경우의 예로 설명했으나, 이는 일 예이다. 양의 굴절력을 갖는 부분군이며, 매우 작은 이동이 가능해지도록 간소화 또는 경량화되어 있으면, 비구면을 갖지 않는 구성으로 해도 좋다. 또, 렌즈장수도, 예를 들면 2장 이상의 구성으로 해도 좋다.
또, 상기의 설명에서는, 제3 렌즈군의 제2 부분군이, 3장의 렌즈로 구성된 접합렌즈를 갖음으로써 접합면이 2장 형성되는 경우의 예로 설명했으나, 색수차를 양호하게 보정하기 위해서는, 접합면이 2면 이상 형성되어 있으면 좋다. 이를 위해서는, 3장 이상의 렌즈를 구비하고 있으면 좋다. 예를 들면, 2장 구성의 접합렌즈를 2쌍 구비함으로써, 2면의 접합면을 형성해도 좋다.
또, 상기의 설명에서는, 촬상장치로서, 렌즈교환식의 카메라의 경우의 예로 설명했으나, 이는 일 예이며, 본 발명의 방진 줌렌즈를 이용한 촬상장치는 이와 같은 카메라에는 한정되지 않는다. 예를 들면, 렌즈 내장의 카메라여도 좋으며, 비디오 카메라 등의 촬상장치여도 좋다.
또, 상기의 설명에 있어서의 각 렌즈군, 각 부분군에 있어서, 양음의 굴절력을 형성하기 위한 렌즈장수나, 렌즈면의 배치, 면 형상은, 일 예이며, 상기의 실시형태의 구성에는 한정되지 않는다. 모든 렌즈군, 부분군에 있어서, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내라면, 상기 실시형태의 렌즈구성에 더해, 적절한 렌즈를 추가한 구성으로 할 수 있다.
또, 상기의 각 실시형태에 설명한 모든 구성요소는, 본 발명의 기술적 사상의 범위에서 적절히 조합을 바꾸거나, 삭제하거나 하여 실시할 수 있다. 예를 들면, 상기에 설명한 실시형태, 및 바람직한 실시형태, 보다 바람직한 실시형태는, 적절히 조합하여 실시할 수 있다.
다음으로, 상기에 설명한 실시형태의 방진 줌렌즈(100)(도 1(a), (b), (c) 참조)의 수치 실시예인 실시예 1에 대해 설명한다.
하기 표에 실시예 1의 방진 줌렌즈(100)의 구성 파라미터를 나타낸다. 또한 면번호 j(j는 자연수를 나타낸다)는, 방진 줌렌즈(100)를 구성하는 각 렌즈 중, 가장 물체측의 렌즈면을 1번째로 하여, 상측을 향함에 따라 번호가 증대하도록 번호를 분배하고 있다.
또, 곡률반경 Rj는, 각 면번호 j에 대응한 렌즈면의 곡률반경, 면간격 Dj는, 면번호 j의 렌즈면과 면번호 j＋1의 렌즈면과 축상면 간격이며, 단위는 (mm)이다. 예를 들면, 접합면(1a)은 면번호 2이며, 비구면 7a는 면번호 16이다.
또, 굴절률 nd, υd는, 각각, 각 렌즈의 d선(파장 587.56nm)에 있어서의 굴절률, 아베수를 나타내고 있다.
비구면 형상은, 면의 정점을 원점으로 하고, h를 광축(O)으로부터의 높이로 했을 때, 광축(O)에 평행인 면의 새그량(광축방향의 변위량) x로서, 다음 식(a), (b)에서 부여된다(실시예 2, 3도 동일).
Figure 112011093028198-pat00010
여기서, C는 꼭대기면에서의 곡률, 즉, 근축곡률반경을 R로 했을 때, 식(b)에서 나타낸다. 또, K는 원뿔상수, A2i(i＝2, …, 5)는, 각각 4차, 6차, 8차, 10차의 비구면계수이다.
Figure 112011093028198-pat00011
［줌 데이터］
Figure 112011093028198-pat00012
［비구면 계수］
Figure 112011093028198-pat00013
［물체거리 0.5m시의 제1 부분군의 포커스 이동량(mm)］
광각단 중간초점거리 망원단
1.320 2.175 7.409
이와 같은 구성에 의해, 하기 표 1의 실시예 1의 란에 도시하는 바와 같이, 상기 조건식(1)∼(7)에 대응하는 각 계산값은, 상기 조건식(1)∼(7)을 만족하고 있으며, 또한, 상기 조건식(1a)∼(7a)도 만족시키고 있다.
Figure 112011093028198-pat00014
본 실시예의 방진 줌렌즈(100)에 의한 구면수차, 비점수차, 왜곡수차, 방진시의 횡수차를 도 5∼13에 도시한다.
도 5, 6, 8, 9, 11, 12에 있어서의 (a), (b), (c)는, 각각 구면수차도, 비점수차도, 왜곡수차도를 도시한다. 도 5는 광각단에서의 물체거리 무한원 합초시, 도 6은 광각단에서의 물체거리 0.5m 합초시의 수차를 나타내고, 도 8은 중간초점거리에서의 물체거리 무한원 합초시, 도 9는 중간초점거리에서의 물체거리 0.5m 합초시의 수차를 나타내고, 도 11은 망원단에서의 물체거리 무한원 합초시, 도 12는 망원단에서의 물체거리 0.5m 합초시의 수차를 나타낸다.
각 구면수차도, 각 비점수차도의 횡축의 단위는 (mm)이며, 각 왜곡수차도의 횡축의 단위는 (％)이다. 또 각 비점수차도, 각 왜곡수차도의 횡축의 단위는 (deg)로 도시되어 있다(이하의 동일한 수차도도 동일).
도 7, 10, 13은, 각각 광각단, 중간초점거리, 망원단에 있어서의 방진시의 횡수차를 나타내는 수차도이다. 각 도에 있어서, (a―1), (a―2), (a―3)은, 각각 Y＝10.0(mm), Y＝0(mm), Y＝―10.0(mm)에 있어서의 메리디오널(Meridional)의 횡수차(mm)를 나타내고, (b―1), (b―2), (b―3)은, 각각에 대응하는 서지터(Sagittal)의 횡수차(mm)를 나타낸다. 또, 방진시의 계산조건은, 파장 546.1nm에 있어서 0.3도 방진시이다. (이하 동일한 수차도도 동일)
또, 각 수차도(이하의 수차도도 동일)에 있어서, 실선은 파장 656.3nm, 가는 파선은 파장 546.1nm, 일점쇄선은 파장 486.1nm, 이점쇄선은 파장 435.8nm, 거친 파선은 587.6nm의 수차를 나타낸다.
또, 비점수차도는, 서지터의 비점수차를 부호 ΔS1, …, ΔS4를 단 두꺼운 곡선으로 나타내고, 메리디오널의 비점수차를 부호 ΔM1, …, ΔM4를 단 가는 곡선으로 나타내고 있다.
도 5∼13에 따르면, 본 실시예의 방진 줌렌즈(100)는, 광각단, 중간초점거리, 망원단에 있어서, 물체거리가 무한원으로부터 0.5m의 범위에서, 구면수차, 비점수차, 및 왜곡수차가 양호하게 보정되고 있음과 함께, 방진시의 횡수차도 양호하다는 것을 알 수 있다.
다음으로, 상기에 설명한 제2 실시형태의 방진 줌렌즈(101)(도 3(a), (b), (c) 참조)의 수치 실시예인 실시예 2에 대해 설명한다.
하기 표에 실시예 2의 방진 줌렌즈(102)의 구성 파라미터를 나타낸다. 면번호는, 실시예 1과 동일하게 번호를 분배하고 있다. 예를 들면, 접합면(21a)은 면번호 2이며, 비구면(27a)은 면번호 18이다.
Figure 112011093028198-pat00015
［줌 데이터］
Figure 112011093028198-pat00016
［비구면 계수］
Figure 112011093028198-pat00017
［물체거리 0.5m시의 제1 부분군의 포커스 이동량(mm)］
광각단 중간초점거리 망원단
0.691 1.750 6.822
이와 같은 구성에 의해, 하기 표 1의 실시예 2의 란에 도시하는 바와 같이, 상기 조건식(1)∼(8)에 대응하는 각 계산값은, 상기 조건식(1)∼(8)을 만족시키고 있으며, 또한, 상기 조건식(1a)∼(8a)도 만족시키고 있다.
본 실시예의 방진 줌렌즈(101)에 의한 구면수차, 비점수차, 왜곡수차, 방진시의 횡수차를 도 14∼22에 도시한다.
도 14, 15, 17, 18, 20, 21에 있어서의 (a), (b), (c)는, 각각 구면수차도, 비점수차도, 왜곡수차도를 도시한다. 도 14는 광각단에서의 물체거리 무한원 합초시, 도 15는 광각단에서의 물체거리 0.5m 합초시의 수차를 나타내고, 도 17은 중간초점거리에서의 물체거리 무한원 합초시, 도 18은 중간초점거리에서의 물체거리 0.5m 합초시의 수차를 나타내고, 도 20은 망원단에서의 물체거리 무한원 합초시, 도 21은 망원단에서의 물체거리 0.5m 합초시의 수차를 나타낸다.
도 16, 19, 22는, 각각 광각단, 중간초점거리, 망원단에 있어서의 방진시의 횡수차를 나타내는 수차도이다.
도 14∼22에 따르면, 본 실시예의 방진 줌렌즈(101)는, 광각단, 중간초점거리, 망원단에 있어서, 물체거리가 무한원으로부터 0.5m의 범위에서, 구면수차, 비점수차, 및 왜곡수차가 양호하게 보정되고 있음과 함께, 방진시의 횡수차도 양호하다는 것을 알 수 있다.
다음으로, 상기에 설명한 제3 실시형태의 방진 줌렌즈(102)(도 4(a), (b), (c) 참조)의 수치 실시예인 실시예 3에 대해 설명한다.
하기 표에 실시예 3의 방진 줌렌즈(103)의 구성 파라미터를 나타낸다. 면번호는, 실시예 1과 동일하게 번호를 분배하고 있다. 예를 들면, 접합면(41a)은 면번호 2이며, 비구면(47a)은 면번호 18이다.
Figure 112011093028198-pat00018
［줌 데이터］
Figure 112011093028198-pat00019
［비구면 계수］
Figure 112011093028198-pat00020
［물체거리 0.5m시의 제1 부분군의 포커스 이동량(mm)］
광각단 중간초점거리 망원단
0.692 1.852 6.762
이와 같은 구성에 의해, 하기 표 1의 실시예 3의 란에 도시하는 바와 같이, 상기 조건식(1)∼(8)에 대응하는 각 계산값은, 상기 조건식(1)∼(8)을 만족시키고 있으며, 또한, 상기 조건식(1a)∼(8a)도 만족시키고 있다.
본 실시예의 방진 줌렌즈(102)에 의한 구면수차, 비점수차, 왜곡수차, 방진시의 횡수차를 도 23∼31에 도시한다.
도 23, 24, 26, 27, 29, 30에 있어서의 (a), (b), (c)는, 각각 구면수차도, 비점수차도, 왜곡수차도를 도시한다. 도 23은 광각단에서의 물체거리 무한원 합초시, 도 24는 광각단에서의 물체거리 0.5m 합초시의 수차를 나타내고, 도 26은 중간초점거리에서의 물체거리 무한원 합초시, 도 27은 중간초점거리에서의 물체거리 0.5m 합초시의 수차를 나타내고, 도 29는 망원단에서의 물체거리 무한원 합초시, 도 30은 망원단에서의 물체거리 0.5m 합초시의 수차를 나타낸다.
도 25, 28, 31은, 각각 광각단, 중간초점거리, 망원단에 있어서의 방진시의 횡수차를 나타내는 수차도이다.
도 23∼31에 따르면, 본 실시예의 방진 줌렌즈(102)는, 광각단, 중간초점거리, 망원단에 있어서, 물체거리가 무한원으로부터 0.5m의 범위에서, 구면수차, 비점수차, 및 왜곡수차가 양호하게 보정되고 있음과 함께, 방진시의 횡수차도 양호하다는 것을 알 수 있다.
1, 21, 41 접합렌즈(제1 렌즈군)
2, 22, 42 양렌즈(제1 렌즈군)
3, 23, 43, 4, 24, 44, 6, 26, 46 음렌즈 음렌즈(제2 렌즈군)
5, 25, 45 양렌즈(제2 렌즈군)
7, 27, 47 양렌즈(제3 렌즈군, 제1 부분군)
7a, 27a, 47a 비구면(1장의 양렌즈의 비구면)
8, 28, 48 접합렌즈(제3 렌즈군, 제2 부분군)
8A, 28A, 48A 양렌즈
8B, 28B, 48B 음렌즈
8C, 28C, 48C 양렌즈
8a, 8b, 28a, 28b, 48a, 48b 접합면(제2 부분군의 접합면)
9, 29, 49 접합렌즈(제3 렌즈군, 제3 부분군)
9A, 29A, 49A 음렌즈
9B, 29B, 49B 양렌즈
9a, 29a, 49a 비구면
9b, 29b, 49b 접합면
10, 31, 51 양렌즈(제4 렌즈군)
11, 32, 52 접합렌즈(제4 렌즈군)
12, 33, 53 양렌즈(제4 렌즈군)
30, 50 음렌즈(제3 렌즈군, 제4 부분군)
100, 101, 102 방진 줌렌즈
110 촬상장치
G1, G11, G21 제1 렌즈군
G2, G12, G22 제2 렌즈군
G3, G13, G23 제3 렌즈군(후속군)
G4, G14, G24 제4 렌즈군(후속군)
O 광축

Claims (9)

  1. 물체측으로부터 순서대로, 양의 굴절력을 갖는 제1 렌즈군, 음의 굴절력을 갖는 제2 렌즈군, 및 전체로서 양의 굴절력을 갖는 후속군을 구비하는 방진 줌렌즈에 있어서,
    상기 후속군은,
    물체측으로부터 순서대로, 양의 굴절력을 갖는 제1 부분군, 1 이상의 접합렌즈를 포함함으로써 적어도 2면의 접합면이 형성된 양의 굴절력을 갖는 제2 부분군, 및 음의 굴절력을 갖는 제3 부분군을 구비하고,
    광각단으로부터 망원단으로의 변배시, 상기 제1 렌즈군과 상기 제2 렌즈군과의 간격이 증대함과 함께 상기 제2 렌즈군과 상기 후속군과의 간격이 감소하고 상기 제1 부분군과 상기 제2 부분군과의 간격이 증대하며,
    상기 제1 부분군을 상측으로 이동시켜 무한원(無限遠)측으로부터 지근(至近)측으로의 포커싱을 수행하고,
    상기 제3 부분군을 광축에 직교하는 방향으로 이동하여 상위치를 바꿈으로써 방진을 수행하고,
    이하의 조건식(1), (2), (3)을 만족시키는 것을 특징으로 하는 방진 줌렌즈.
    Figure 112017115484252-pat00021

    단, f3a는 상기 제1 부분군의 초점거리, f3b는 상기 제2 부분군의 초점거리, f3c는 상기 제3 부분군의 초점거리, ft는 망원단에 있어서의 모든 계의 초점거리이다.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제2 부분군은, 2장의 양렌즈와 1장의 음렌즈로 이루어지는 접합렌즈를 갖는 것을 특징으로 하는 방진 줌렌즈.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제3 부분군은, 1장의 음렌즈와 1장의 양렌즈를 갖는 것을 특징으로 하는 방진 줌렌즈.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 후속군은,
    상기 제1 부분군, 상기 제2 부분군, 및 상기 제3 부분군을 포함하는 제3 렌즈군;
    상기 제3 렌즈군의 상측에 배치되어 양의 굴절력을 가지며, 변배시에 상측의 공기 간격이 변화하는 제4 렌즈군;을 가지며,
    광각단으로부터 망원단으로의 변배시, 상기 제3 렌즈군과 상기 제4 렌즈군과의 간격이 감소하고,
    이하의 조건식(4), (5)를 만족시키는 것을 특징으로 하는 방진 줌렌즈.
    Figure 112017115484252-pat00022

    단, fRa는 망원단에 있어서의 상기 제3 렌즈군의 초점거리, fRb는 상기 제4 렌즈군의 초점거리이다.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 부분군은, 1장의 양렌즈로 이루어지며,
    상기 1장의 양렌즈는, 광축으로부터 멀어짐에 따라 양의 굴절력이 작아지는 비구면을 갖는 것을 특징으로 하는 방진 줌렌즈.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    이하의 조건식(6), (7)을 만족시키는 것을 특징으로 하는 방진 줌렌즈.
    Figure 112017115484252-pat00023

    단, f1은 상기 제1 렌즈군의 초점거리, f2는 상기 제2 렌즈군의 초점거리이다.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 제3 렌즈군에 있어서, 상기 제1 부분군의 물체측에 음의 굴절력을 갖는 제4 부분군을 구비하고,
    이하의 조건식(8)을 만족시키는 것을 특징으로 하는 방진 줌렌즈.
    Figure 112017115484252-pat00024

    단, f3f는 상기 제4 부분군의 초점거리이다.
  9. 제1항 내지 제5항 및 제7항 내지 제8항 중 어느 한 항의 방진 줌렌즈를 구비하는 것을 특징으로 하는 촬상장치.
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