WO2005026809A1

WO2005026809A1 - ズームレンズおよび撮像装置

Info

Publication number: WO2005026809A1
Application number: PCT/JP2004/013395
Authority: WO
Inventors: Masaki Tamura
Original assignee: Sony Corporation
Priority date: 2003-09-08
Filing date: 2004-09-08
Publication date: 2005-03-24
Also published as: KR101139860B1; US20060051082A1; EP1679539A4; MY141548A; TWI242654B; KR20060061285A; US7327953B2; JP4222165B2; EP1679539A1; JP2005084283A; EP1679539B1; CN1701254A; TW200521475A; SG140599A1; CN100380162C

Abstract

ズームレンズの奥行き方向の薄型化とともに小型化を図ることを課題とする。本発明は、複数のレンズ群（ＧＲ１～ＧＲ５）から成り群間隔を変えることにより変倍を行うズームレンズであり、複数のレンズ群（ＧＲ１～ＧＲ５）を通過する光軸を折り曲げるためのプリズムＧ２を含み、複数のレンズ群（ＧＲ１～ＧＲ５）のうちの物体側から数えた最終のレンズ群ＧＲ５中に物体側より順に、負レンズ群、正レンズ群が、空気間隔を隔てて配置されているものである。また、本発明は、このズームレンズにより形成された光学像を電気的な信号に変換する撮像素子を備える撮像装置である。

Description

ズームレンズおよぴ撮像装置

技術分野

明

本発明は、デジタルスチルカメラゃデジタルビデオ力メラ等のデジタル入出力機器の撮影光学系に好適なコンパクトで高変倍率を有するズームレンズおよびこれを用いた撮像装置に書関する。

背景技術

近年、デジタルスチルカメラ等の固体撮像素子を用いた撮像装置が普及しつつある。このようなデジタルスチルカメラの普及に伴い一層の高画質化が求められており、特に画素数の多いデジタルスチルカメラ等においては、画素数の多い固体撮像素子に対応した結像性能にすぐれた撮影用レンズ、特にズームレンズが求められている。また、その上、小型化への要求も強く、小型で高性能なズームレンズが求められている（例えば、特許第 2 7 5 0 7 7 5号公報（特許文献 1 ) 参照）。また一方では、レンズ間にプリズムを挿入することで光学系を折り曲げ、光軸方向の小型化を更に推し進めている（例えば、特開平 8— 2 4 8 3 1 8号公報（特許文献 2 ) 参照）。

しかしながら、従来提案されている銀塩フィルム用のレンズシャッタ一力メラのような物体側に正の屈折力、像側に負の屈折力を有する光学系では、レンズ径ゃ全長等の小型化には非常に有効ではあるが、射出瞳位置が像面の近くにあり、固体撮像素子の前面に設けられたマイクロレンズの集光性能を十分に満足させることができず、画像中央部と画像周辺部での画像の明るさが極端に変化してしまうという問題が発生する。また、特許文献 1に記載の固体撮像素子を用いた光学系では、最終群を負群としているが、負群のパワーが弱く小型化が充分に達成されていない。また、特許文献 2に記载の光学系では、正負正正のズームタイプ中にプリズムを用いて光軸を折り曲げることで、光軸方向の小型化を図つているが、前玉および反射部材が大きく、小型化が十分ではない。発明の開示

本発明はこのような課題を解決するために成されたものである。すなわち、本発明は、複数のレンズ群から成り群間隔を変えることにより変倍を行うズームレンズおよびこれを用いた撮像装置であり、ズームレンズ中に光軸を折り曲げるための反射部材を含み、複数のレンズ群のうちの物体側から数えた最終のレンズ群中に物体側より順に、負レンズ群、正レンズ群が、空気間隔を隔てて配置されているものである。

また、本発明は、複数のレンズ群から成り群間隔を変えることにより変倍を行うズームレンズと、これを用いた撮像装置であり、ズームレンズにおける物体側から数えた最終のレンズ群として負の屈折力を有するものを用い、その最終のレンズ群中に物体側より順に、負レンズ群、正レンズ群が、空気間隔を隔てて配置されているものである。

このような本発明では、レンズ系全体の小型化と入射瞳位置を像面から離すことができ、ズームレンズおよび撮像装置の小型化、薄型化を図ることができる。図面の簡単な説明

図 1は、第 1の実施例の短焦点距離端でのレンズ構成図である。

図 2は、第 2の実施例の短焦点距離端でのレンズ構成図である。図 3は、第 3の実施例の短焦点距離端でのレンズ構成図である。

図 4は、第 4の実施例の短焦点距離端でのレンズ構成図である。

図 5 A〜図 5 Cは、第 1の実施例の短焦点距離端での諸収差図である, 図 6 A〜図 6 Cは、第 1の実施例の中間焦点距離での諸収差図である, 図 7 A〜図 7 Cは、第 1の実施例の長焦点距離端での諸収差図である, 図 8 A〜図 8 Cは、第 2の実施例の短焦点距離端での諸収差図である, 図 9 A〜図 9 Cは、第 2の実施例の中間焦点距離での諸収差図である, 図 1 0 A〜図 1 0 Cは、第 2の実施例の長焦点距離端での諸収差図である。

図 1 1 A〜図 1 1 Cは、第 3の実施例の短焦点距離端での諸収差図でめる。

2 A〜図 1 2 Cは、第 3の実施例の中間焦点距離での諸収差図でめる。

3 A〜図 1 3 Cは、第 3の実施例の長焦点距離端での諸収差図である

4 A〜.図 1 4 Cは、第 4の実施例の短焦点距離端での諸収差図でめる。

図 1 5 A〜図 1 5 Cは、第 4の実施例の中間焦点距離での諸収差図でめる。

6 A〜図 1 6 Cは、第 4の実施例の長焦点距離端での諸収差図でめ■£> 発明を実施するための最良の形態

以下、本発明の実施の形態を説明する。すなわち、本実施形態に係るズームレンズは、ビデオカメラ、デジタルスチルカメラ等の撮像装置に用いられるコンパクトなズームレンズ系を提供することを目的としている。この目的を達成するため、本実施形態に係るズームレンズは、複数のレンズ群から成り群間隔を変えることにより変倍を行う光学系において、複数のレンズ群を通過する光軸を折り曲げるための反射部材を含み、複数のレンズ群のうちの物体側から数えた最終のレンズ群中に物体側より順に、負レンズ群、正レンズ群が、空気間隔を隔てて配置されている。また、このズームレンズにより形成された光学像を電気的な信号に変換する撮像素子を備える撮像装置でもある。

また、本実施形態に係るズームレンズは、複数のレンズ群のうち物体側から数えた最初のレンズ群が固定であり、このレンズ群に反射部材が含まれる構成が好ましい。また、本実施形態に係るズームレンズは、複数のレンズ群における物体側から数えた最終のレンズ群が負の屈折力を有することが好ましい。

また、本実施形態に係るズームレンズは、最終のレンズ群中の負レンズ群が以下の条件式（ 1 ) を満足することが好ましい。

条件式（ 1 ) 0. 9 < I fa/ fw I く 1. 25

伹し、

fa：最終群中の負レンズ群の焦点距離

fw：広角端での焦点距離

である。

ここで、上記条件式（ 1 ) は、最終のレンズ群中の負レンズ群の焦点距離を規定する条件式である。条件式（ 1 ) の下限を超えると周辺コマ収差や倍率色収差の捕正が困難になる。条件式（ 1 ) の上限を超えると負レンズ群のパワーが弱まり小型化が困難になる。

また、本実施形態のズームレンズでは、上記反射部材を用いないで複数のレンズ群のみで構成してもよい。なお、光軸を折り曲げるための反射部材としてプリズムを使用する場合、屈折率が高い硝材を使うこが望ましい。

(実施例）

以下、本発明の実施例について説明する。図 1は、第 1の実施例に係るズームレンズの構成図であり、図中矢印は広角端から望遠端に至るまでの各群の移動軌跡を示している。第 1の実施例では、物体側より順に、正の第 1 レンズ群 GR 1、負の第 2 レンズ群 GR 2、正の第 3 レンズ群 GR 3、正の第 4レンズ群 GR 4、負の第 5 レンズ群 GR 5からなつており、第 1 レンズ群 GR 1は、負レンズ G 1 と、光軸を 9 0° 折り曲げるための直角プリズム G 2と、両面非球面を有する正レンズ G 3 とで構成される。

第 2 レンズ群 GR 2は、負レンズ G 4 と、負レンズ G 5 と正レンズ G 6の接合レンズとで構成されている。第 3 レンズ群 GR 3は、両面非球面を有する正レンズ G 7で構成される。第 4 レンズ群 GR 4は、物体側に非球面を有する正レンズ G 8と負レンズ G 9の接合レンズとで構成されている。第 5 レンズ群は、負レンズ G 1 0 と正レンズ G l 1の接合レンズと、正レンズ G 1 2とで構成される。なお、図中 L P Fはフィルタ一、 C Gはカバーガラス、 I MGほ撮像素子の受光面を示している。図 2は、第 2の実施例に係るズームレンズの構成図であり、図中矢印は広角端から望遠端に至るまでの各群の移動軌跡を示している。第 2の実施例では、物体側より順に、正の第 1 レンズ群 GR 1、負の第 2 レンズ群 GR 2、正の第 3 レンズ群 GR 3、正の第 4 レンズ群 GR 4、負の第 5 レンズ群 GR 5からなつており、第 1 レンズ群 GR 1は、負レンズと G 1、光軸を 9 0° 折り曲げるこめの直角プリズム G 2と、両面非球面を有する正レンズ G 3 とで構成される。

第 2 レンズ群 GR 2は、負レンズ G 4と、負レンズ G 5と正レンズ G 6の接合レンズとで構成されている。第 3 レンズ群 GR 3は、両面非球面を有する正レンズ G 7で構成される。第 4 レンズ群 GR 4 «I、両面非球面を有する正レンズ G 8と、負レンズ G 9とで構成されてレヽる。第 5 レンズ群 GR 5は、負レンズ G 1 0 と、正レンズ G l 1 とで構成される。なお、図中 L P Fはフィルター、 C Gはカバーガラス、 I MGは撮像素子の受光面を示している。

図 3は、第 3の実施例に係るズームレンズの構成図であり、図中矢印は広角端から望遠端に至るまでの各群の移動軌跡を示している。第 3の実施例では、物体側より順に、正の第 1 レンズ群 GR 1、負の第 2 レンズ群 GR 2、正の第 3 レンズ群 GR 3、正の第 4 レンズ群 GR 4、負の第 5 レンズ群 GR 5からなつており、第 1 レンズ群 GR 1は、負レンズ G 1 と、光軸を 9 0° 折り曲げるための直角プリズム G 2と、両面非球面を有する正レンズ G 3とで構成される。

第 2 レンズ群 GR 2は、負レンズ G 4 と、負レンズ G 5 と正レンズ G 6の接合レンズとで構成されている。第 3 レンズ群 GR 3は、両面非球面を有する正レンズ G 7で構成される。第 4 レンズ群 GR 4【ま、物体側に非球面を有する正レンズ G 8 と負レンズ G 9の接合レンズとで構成されている。第 5 レンズ群 GR 5は、負レンズ G 1 0 と正レンズ G l 1の接合レンズと、正レンズ G 1 2とで構成される。なお、図中 L P Fはフィルター、 C Gはカバーガラス、 I MGは撮像素子の受光面を示している。

図 4は、第 4の実施例に係るズームレンズの構成図であり、図中矢印は広角端から望遠端に至るまでの各群の移動軌跡を示している。第 4の実施例では、物体側より順に、正の第 1 レンズ群 GR 1、負の第 2 レンズ群 GR 2、正の第 3 レンズ群 GR 3、正の第 4 レンズ群 GR 4、負の第 5 レンズ群 GR 5からなつており、第 1 レンズ群 GR 1は、負レンズ G 1 と、光軸を 9 0° 折り曲げるための直角プリズム G 2と、両面非球面を有する正レンズ G 3 とで構成される。

第 2 レンズ群 GR 2は、負レンズ G 4 と、負レンズ G 5 と正レンズ G 6の接合レンズとで構成されている。第 3 レンズ群 GR 3は、両面非球面を有する正レンズ G 7で構成される。第 4 レンズ群 GR 4は、物体側に非球面を有する正レンズ G 8 と負レンズ G 9の接合レンズとで構成されている。第 5 レンズ群 GR 5は、負レンズ G 1 0 と正レンズ G l 1の接合レンズと、物体側に非球面を有する正レンズ G 1 2 とで構成される。なお、図中 L P Fはフィルター、 CGはカバーガラス、 I MGは撮像素子の受光面を示している。

以下の表 1〜表 4に、第 1の実施例〜第 4の実施例のそれぞれの諸元を示す。

L CH 〜 69 ' ~ SIO = ^ ΖΪΌΖ - Srtl ~ 88 "9 = J- εε 〜 ' ε ~ 09 'ε =

【て挲】

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80-ョ S6刚' 0- Z.0-3618.8S Ό 3Ο-3^ε08ΓΟ· εο-33½ειΐ'ο- ' S

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83 '01 〜 ' l - U'OC = Π9 8Γ61 〜 9乙'" 〜 88·9 =よ 9S 〜（？ 8 ·ε ~ 09 '？ = "ONJ

【 ε拏】

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zroL - 08 "a - z "οε = ^

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【拏】

II

S6CCT0/l700Z<IfX3d 6089Z0/S00Z OAV 上記各表中、 FN o . は Fナンバー、 f は焦点距離、 ωは半画角、 R は曲率半径、 dはレンズ面間隔、 n dは d線に対する屈折率、 v dはァッべ数を示す。また、（A S P) で示した面は非球面であり、非球面の形状は次式 1で表される形状である。 y -c

X = ΣΑ'-Υ' (式 l )

-ε-y -c χ：レンズ面頂点からの光軸方向の距離

y 光軸と垂直な方向の高さ

c: レンズ頂点での近軸曲率

ε·' 円维定数

Α：第 i次の非球面係数

また、以下の表 5に上記第 1の実施例〜第 4の実施例に示したズームレンズの上記条件式（1) の条件を求めるための各数値おょぴ各条件式を示す。

【表 5】条件式実施例 1 実施例 2 実施例 3 実施例 4

( 1 ) fa/f ' 1.045 1.113 0.988 1.157 図 5 A〜図 1 6 Cにそれぞれの実施例の諸収差図を示す。ここで、図 5 A〜図 5 Cは第 1の実施例の短焦点距離端での諸収差図、図 6 A〜図 6 Cは第 1の実施例の中間焦点距離での諸収差図、図 7 A〜図 7 Cは第 1 の実施例の長焦点距離端での諸収差図、図 8 A〜図 8 Cは第 2の実施例の短焦点距離端での諸収差図、図 9 A〜図 9 Cは第 2 の実施例の中間焦点距離での諸収差図、図 1 0 〜図 1 0 Cは第 2の実施例の長焦点距維端での諸収差図、図 1 1 A〜図 1 1 Cは第 3の実施例の短焦点距離端での諸収差図、図 1 2 A〜図 1 2 Cは第 3の実施例の中間焦点距離での譜収差図、図 1 3 A〜図 1 3 Cは第 3の実施例の長焦点距離端での諸収差図、図 1 4 A〜図 1 4 Cは第 4の実施例の短焦点距離端での諸収差図、図 1 5 A〜図 1 5 Cは第 4の実施例の中間焦点距離での諸収差図、図 1 6 A〜図 1 6 Cは第 4の実施例の長焦点距離端での諸収差図である。各図における球面収差では縦軸は開放 F値との割合、横軸にデフォー力スをとり、実線が d線、破線が c線、 1点鎖線が g線での球面収差を表わす。非点収差では縦軸が像高、横軸がフォーカスで、実鵜がサジタル、破線がメリジォナルの像面を表わす。歪曲収差は縦軸が像高、横軸が歪曲 ( % ) を表わす。

第 1の実施例〜第 4の実施例に係るズームレンズは上記表 5からも明らかなように、条件式（ 1 ) を満足し、また、各収差図で示すように、広角端、広角端と望遠端との中間焦点距離および望遠端において、各収差ともパランス良く補正されている。

なお、前記実施の形態として示した各部の具体的な形状おょぴ構造は、何れも本発明を実施するに当たっての具体化の一例を示したものに過ぎこれらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されることがあつてはならないものである。

したがって、本発明によれば、ビデオカメラ、デジタルスチルカメラ等に用いられるズームレンズの結像性能の向上および小型化を達成することが可能となる。

産業上 (Z 利用可能性

本発日月に係るズームレンズは、デジタルスチルカメラ、デジタルビデォカメテ等の撮像装置のほか、携帯電話機、パーソナノレコンピュータ、携帯型端末（P D A ) 等に組み込まれる撮像機能部分に適用することが可能でる。

Claims

1 - 複数のレンズ群から成り群間隔を変えることにより変倍を行うズームレンズにおいて、

前記複数のレンズ群を通過する光軸を折り曲げるための反射部材を含

P育

み、前記複数のレンズ群のうちの物体側から数えた最終のレンズ群中に物体側より順に、負レンズ群、正レンズ群が、空気閬隔を隔てて配置されている

ことを特徴とするズームレンズ。

2 . 前記複数のレンズ群のうち物体側から囲数えた最初のレンズ群が固定であり、このレンズ群に前記反射部材が含まれている

ことを特徴とする請求項 1に記載のズームレンズ。，

3 . 前記複数のレンズ群における物体側から数え最終のレンズ群が負の屈折力を有する

ことを特徴とする請求項 1に記載のズームレンズ。

4 . 複数のレンズ群から成り群間隔を変えることにより変倍を行うズ一ムレンズにおいて、

前記複数のレンズ群における物体側から数えた最終のレンズ群として負の屈折力を有するものを用い、その最終のレンズ祥中に物体側より順に、負レンズ群、正レンズ群が、空気間隔を隔てて配置されている

ことを特徴とするズームレンズ。

5 . 前記複数のレンズ群は 5つのレンズ群により榛成される

ことを特徴とする請求項 1に記載のズームレンズ。

6 . 前記複数のレンズ群は 5つのレンズ群により構成される

ことを特徴とする請求項 4に記載のズームレンズ。

7 . 前記最終のレンズ群中の負レンズ群が以下の条件式（ 1 ) 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。

条件 ( 1 ) 0. 9 < I fa/ fw I < 1. 25

但し、

fa：最終群中の負レンズ群の焦点距離

fw：角端での焦点距離

である。

8 . 前記最終のレンズ群中の負レンズ群が以下の条仵式（ 1 ) を満足することを特徴とする

請求項 4に記載のズームレンズ。

条件式 ( 1 ) 0. 9く I fa/fw I < 1. 25

但し、

fa：最終群中の負レンズ群の焦点距離

fw：角端での焦点距離

である。

9 . 複数のレンズ群から成り群間隔を変えることにより変倍を行うズームレンズと、前記ズームレンズにより形成された光學像を電気的な信号に愛換する撮像素子とを備える撮像装置であって、

前曾己ズームレンズ中に光軸を折り曲げるための反射部材を含み、前記複数のレンズ群のうちの物体側から数えた最終のレンズ群中に物体側より順に、負レンズ群、正レンズ群が、空気間隔を隔てて配置されていることを特徴とする撮像装置。

1 0 . 前記複数のレンズ群のうち物体側から数えた最初のレンズ群が固定であり、このレンズ群に前記反射部材が含まれている

ことを特徴とする請求項 9に記載の撮像装置。

1 1 . 前記ズームレンズにおける物体側から数えた最終のレンズ群が負の屈折力を有する

ことを特徴とする請求項 9に記載の撮像装置。

1 2. 複数のレンズ群から成り群間隔を変えることにより変倍を行うズームレンズと、前記ズームレンズにより形成された光学像を電気的な信号に変換する撮像素子とを備える撮像装置であって、

前記ズームレンズにおける物体側から数えた最終のレンズ群として負の屈折力を有するものを用い、その最終のレンズ群中に物体側より順に、負レンズ群、正レンズ群が、空気間隔を隔てて配置されていることを特徴とする撮像装置。

1 3. 前記ズームレンズは 5つのレンズ群により構成される

ことを特徴とする請求項 9に記載の撮像装置。

1 4. 前記ズームレンズは 5つのレンズ群により構成される

ことを特徴とする請求項 1 2に記載の撮像装置。

1 5. 前記最終のレンズ群中の負レンズ群が以下の条件式（ 1 ) を満足することを特徴とする

請求項 9に記載の撮像装置。

条件式 ( 1 ) 0.9く I fa/fw I < 1.25

但し、

fa：最終群中の負レンズ群の焦点距離

fw :広角端での焦点距離

である。

1 6. 前記最終のレンズ群中の負レンズ群が以下の条件式（ 1 ) を満足することを特徴とする

請求項 1 2に記載の撮像装置。

条件式（ 1 ) 0.9く I fa/fw | < 1.25

但し、 fa：最終群中の負レンズ群の焦点距離 fw：広角端での焦点距離

である。