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JP5872791B2 - ズームレンズ及びそれを備えた撮像装置 - Google Patents
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JP5872791B2 - ズームレンズ及びそれを備えた撮像装置 - Google Patents

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Description

この発明は、変倍比と広角端画角を確保しやすいズームレンズに関するものである。これに加えて、そのようなズームレンズを備えた撮像装置に関するものである。
従来より、物体側から順に、正の屈折力の第1レンズ群、負の屈折力の第2レンズ群、正の屈折力の第3レンズ群、正の屈折力の第4レンズ群を有し、それぞれのレンズ群の間の距離を変化させてズーミングを行うズームレンズが知られている。(特許文献1、2)
このようなタイプのズームレンズは第2レンズ群と第3レンズ群の双方にて増倍作用を行うため、高変倍比化の達成に有利となる。
特開2007−212537号公報 特開平8−179214号公報
しかしながら、昨今のズームレンズへの要望として、高変倍比を確保しつつも広角端での広画角化や小型化による携帯性の向上が求められている。
本発明は高変倍比を確保しつつも広角端での広画角化や小型化による携帯性の向上に有利なズームレンズを提供することを目的とするものである。
更には、そのようなズームレンズを備えた撮像装置を提供することを目的とするものである。
上述の課題を解決するために、本発明のズームレンズ、もしくは、撮像装置は以下のいずれかとするものである。
本発明のズームレンズは、物体側から像側に順に、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レンズ群との間の距離は広がり、第2レンズ群と第3レンズ群との間の距離は狭まり、第3レンズ群と第4レンズ群との間の距離は変化する。
そして、以下の条件式(1)を満足すると共に、以下の(I)、(II)、(III)のいずれか1つを備えることを特徴とする。
0.25 < |f12W|/f4 < 0.34 (1)
ただし、
f12Wは、広角端における第1レンズ群と第2レンズ群との合成系の焦点距離、
f4は、第4レンズ群の焦点距離
である。
(I)後述の(3)、(4)、(5)、(7)、(10)を満足する。(II)第3レンズ群は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズと、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと物体側に凸面を向けた正レンズからなる接合レンズからなる。(III)第3レンズ群は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズと、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと物体側に凸面を向けた正レンズからなる接合レンズからなり、後述の(3)、(4)、(5)を満足する。
上述の構成とすることで、第2レンズ群での変倍負担と第3レンズ群での変倍負担の分担を行いやすくなり変倍比の確保に有利となる。
条件式(1)は、第4レンズ群の焦点距離に対する広角端における第1レンズ群と第2レンズ群との好ましい合成焦点距離を特定するものである。
上限を上回らないように広角端での第1、第2レンズ群の合成系の負の屈折力を確保することで広角端での画角の確保と全長の短縮化に有利となる。加えて、ズーミングのために移動するレンズ群の移動量を抑えやすくなり、沈胴時の小型化につながる。
下限を下回らないように合成系の屈折力を適度に抑えることで広角側での歪曲収差の低減に有利となる。
なお、ズームレンズがフォーカシング機能を有する場合は、上述の構成は、最も遠距離に合焦した状態での構成とする。以降に示す各構成も同様である。
上述の発明にて以下の事項の何れかひとつ、更には複数を同時に満足することがより好ましい。
以下の条件式(2)を満足することが好ましい。
0.2 < |f2|/f4 < 0.25 (2)
ただし、
f2は、第2レンズ群の焦点距離、
である。
条件式(2)は第4レンズ群の焦点距離に対する第2レンズ群の好ましい焦点距離を特定するものである。
上限を上回らないように負の屈折力を確保することで広角端でのズームレンズ全長の短縮化に有利となる。加えて、ズーミングのために移動するレンズ群の移動量を抑えやすくなり、沈胴時の小型化につながる。
下限を下回らないように負の屈折力を適度に抑えることで広角側での歪曲収差の低減に有利となる。
以下の条件式(3)を満足することが好ましい。
0.35 < f3/f4 < 0.45 (3)
ただし、
f3は、第3レンズ群の焦点距離
である。
条件式(3)は第4レンズ群に対する第3レンズ群の好ましい焦点距離を特定するものである。
上限を上回らないように第3レンズ群の正の屈折力を確保することで、ズーミングのために移動するレンズ群の移動量を抑えやすくなり、ズームレンズの沈胴時の小型化につながる。
下限を下回らないように正の屈折力を適度に抑えることで球面収差等の低減に有利となる。
以下の条件式(4)を満足することが好ましい。
4 < f4/fw < 5 (4)
ただし、
f4は、第4レンズ群の焦点距離、
fwは、広角端におけるズームレンズ全系の焦点距離
である。
条件式(4)は第4レンズ群の好ましい屈折力を特定するものである。
上限を上回らないように第4レンズ群の正の屈折力を確保することで、射出瞳を像面から遠ざける機能を十分に確保でき、画質の向上につながる。
下限を下回らないように正の屈折力を適度に抑えることで像面湾曲を抑えやすくなる。
第4レンズ群がフォーカシング時に光軸方向に移動することが好ましい。
第4レンズ群が、前述の条件式(4)を満足することでフォーカシング時の第4レンズ群の移動量に対する像面位置の変化量を適切にし易くなり、フォーカシング制御に有利となる。
前記第3レンズ群が光軸から離れるほど正の屈折力が弱くなる形状の非球面を持つレンズを有することが好ましい。
第3レンズ群は正の屈折力が強くなりやすく、球面収差が発生しやすいレンズ群である。
上述の形状の非球面を設けることで、球面収差の低減に有利となる。
第2レンズ群が光軸から離れるほど負の屈折力が弱くなる形状の非球面を持つ非球面レンズを有することが好ましい。
第2レンズ群は光学系の小型化に伴い負の屈折力が強くなりやすく、広角側での像面湾曲が発生しやすいレンズ群である。
上述の形状の非球面を設けることで、広角側での像面湾曲の低減に有利となる。
加えて、第2レンズ群の屈折力を強めた際に発生し易い望遠端付近での正方向の球面収差を低減しやすくなる。
さらには、その非球面レンズは両面非球面レンズであることがより好ましい。
収差の低減やコバの間隔の自由度を十分に確保でき、高性能化に有利となる。
また、その非球面レンズが以下の条件式(A)を満足する負レンズであることがより好ましい。
ASP1 − ASP2 > 0 (A)
ただし、
ASP1は、広角端にてその非球面レンズの物体側面上での最大像高に到る主光線の通過位置での非球面偏倚量、
ASP2は、広角端にてその非球面レンズの像側面上での最大像高に到る主光線の通過位置での非球面偏倚量である。
条件式(A)は、非球面レンズを負レンズとしたときの好ましい非球面形状を特定するものである。
光軸付近から軸外に向かって負レンズの屈折力が非球面作用によって弱くなるための条件式である。非球面形状の条件式(A)を満足することで広角端での像面湾曲、望遠端での球面収差の低減に有利となる。
なお、非球面偏倚量は該当する非球面の面頂と同じ位置を面頂とし非球面の近軸曲率半径を曲率半径とする参照球面に対する光軸方向に測った差である。像側への偏倚はプラス符号である。
第1レンズ群は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズからなる接合レンズと、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズからなることが好ましい。
第1レンズ群における球面収差、コマ収差等の補正を行い易くなる。
第2レンズ群は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと、両凹負レンズと、正レンズからなることが好ましい。
第2レンズ群での負の屈折力を十分に確保しつつ、小型化と光学性能の両立に有利となる。更には、両凹負レンズを前述の非球面レンズとすることが好ましい。
第3レンズ群は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズと、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと物体側に凸面を向けた正レンズからなる接合レンズからなることが好ましい。
第3レンズ群中にて、物体側の正レンズをメニスカスレンズにて構成し、接合レンズの物体側を凸面とすることで第3レンズ群の主点を物体側に配置でき、第3レンズ群の変倍機能の確保と像面湾曲、コマ収差の低減に有利となる。
更には、第3レンズ群が以下の条件式(B)を満足することが好ましい。
−1.5 <(Rc+R3img)/(Rc−R3img)< −1 (B)
ただし、
Rcは、第3レンズ群中の接合レンズにおける接合面の近軸曲率半径、
R3imgは、第3レンズ群中の最も像側の屈折面の近軸曲率半径
である。
条件式(B)の下限を下回らないようにすることで、接合面の屈折力の過剰を抑え、組み立て時の接合レンズや第3レンズ群全体の偏心による光学性能の劣化を抑えやすくなる。
条件式(B)の上限を上回らないようにすることで、色収差と像面湾曲を低減するのに十分な屈折力を接合面で得やすくなる。
第4レンズ群は、1枚の正レンズからなることが好ましい。
コストを抑えつつも第4レンズによる射出瞳を遠ざける機能を確保できる。
広角端から望遠端への変倍に際して、第1レンズ群は広角端での位置に対して望遠端にて物体側に位置するように移動し、第2レンズ群は物体側へ移動した後像側へ移動する軌跡を含んで移動し、第3レンズ群は広角端での位置に対して望遠端にて物体側へ位置するように移動し、第4レンズ群は像側へ移動した後物体側へ移動し、更にその後像側へ移動する軌跡を含んで移動することが好ましい。
ズーミングにおける中間状態から望遠端にかけての像面湾曲の変動の補正に有利となる。
また、ズーミングにおける中間状態でのFナンバーの急な変動(明るさの低下)を抑えやすくなる。
第3レンズ群が以下の条件式(5)を満足することが好ましい。
0.1<d3A/Σd3<0.3 (5)
ただし、
d3Aは、第3レンズ群中の軸上空間距離の最大値、
Σd3は、第3レンズ群の光軸上での厚み
である。
条件式(5)は、第3レンズ群の小型化のために好ましい条件式である。
下限を下回らないように空気間隔距離を確保することで、媒質で満たされる場合に比べて空気換算長を長くでき、小型化を実現すると共に、両レンズ間の空気レンズの収差への影響を小さくすることで偏心や間隔のずれによる性能劣化を低減できる。
上限を上回らないようにすることで、第3レンズ群光軸方向でのサイズの増大を抑えつつレンズの厚みを確保でき、部品の生産性の確保につながる。
また、第3レンズ群中の前述した接合レンズにおける接合面が以下の条件式(6)、(C)を満足することがより好ましい。
0.07 <Rc/ft< 0.1 (6)
−35 <ν32−ν33< −25 (C)
ただし、
Rcは、第3レンズ群中の接合レンズにおける接合面の曲率半径、
ftは、望遠端におけるズームレンズ全系の焦点距離
ν32は、第3レンズ群中の接合レンズにおける負メニスカスレンズのアッベ数
ν33は、第3レンズ群中の接合レンズにおける正レンズのアッベ数
である。
条件式(6)は、軸上の色収差とコマ収差の補正の両立に有利とするために好ましい条件式である。
下限を下回らないようにすることで接合面を構成する2つのレンズの加工を容易にできる。
上限を上回らないようにすることで望遠端での軸上の色収差やコマ収差の補正に有利となる。
条件式(C)は、ズーミング時の軸上の色収差を良好に補正するために好ましい条件式である。
下限を下回らないようにすることで望遠端での軸上の色収差を良好に補正できる。
上限を上回らないようにすることで中間状態での軸上の色収差を良好に補正できる。
第2レンズ群が以下の条件式(7)を満足することが好ましい。
0.8< R1img/R2obj<1.2 (7)
0.05< D12/IH < 0.15 (D)
ただし、
R1imgは、第1レンズ群の最も像側の屈折面の曲率半径、
R2objは、第2レンズ群の最も物体側の屈折面の曲率半径、
D12は、広角端における第1レンズ群と第2レンズ群の光軸上での空気間隔、
IHは、ズームレンズによる撮像面上での像高
である。
条件式(7)を満足することで、第1レンズ群と第2レンズ群の向かい合う双方の屈折面の曲率を近づけることで広角端にて第1、第2レンズ群を近づけられ、第1レンズ群での光線高を小さくしやすく小型化に有利となる。
下限値を下回らないようにして広角端で第2レンズ群を第1レンズ群に近づけやすくしつつ、上限値を上回らないようにして第1レンズの有効径を抑えることが小型化の上で好ましい。
条件式(D)の下限値を下回らないようにすることで第1レンズ群と第2レンズ群の距離が近づきすぎることを防ぎ、製造ばらつきや衝撃による変形等でそれぞれのレンズ群が衝突しないようスペースを確保できる。
上限値を上回らないようにすることで第1レンズ群の射出面と第2レンズ群入射面の間で光線高を近づけられ、第1レンズ群の有効径の小型化に有利となる。
条件式(E)を満足することが好ましい。
6.5<ft/fw<20.0 (E)
ただし、
ftは、広角端におけるズームレンズ全系の焦点距離、
fwは、広角端におけるズームレンズ全系の焦点距離
である。
上述のズームレンズは変倍比を確保しえる構成となっている。そのため、下限を下回らないように変倍比を確保することが好ましい。
上限を上回らないようにして、各レンズ群の屈折力を抑えつつ各レンズ群の移動量を低減でき、沈胴時のレンズ鏡筒の小型化に有利となる。
ズームレンズの光路中に挿入退避が可能であり、材質がポリオレフィンの光量低減部材を配置することが好ましい。
光量低減部材の持つリタデーション作用の小さい素材を使用することで、複屈折による解像劣化防止となる。
ズームレンズは沈胴収納可能であり、第3レンズ群は前記沈胴収納の際に他のレンズの光軸に対して偏心移動し収納されることが好ましい。
沈胴時のいっそうの小型化に有利となる。
また、昨今のズームレンズへの要望として、沈胴時の小型化による携帯性の向上が求められている。
第2の側面の本発明は、ズームレンズを有する撮像装置であって、ズームレンズの小型化に有利であり、携帯性の向上に有利な撮像装置を提供することを目的とするものである。
本発明の第2の側面における撮像装置は、複数のレンズ群を有し、各レンズ群の相互の距離が変化してズーミングを行うズームレンズと、ズームレンズによる像を受光し電気信号に変換する撮像面を持つ撮像素子とを有している。
そして、ズームレンズは、未使用時には沈胴可能であり、ズームレンズ中の少なくとも2枚のレンズが以下の条件式(8)を満足することを特徴とするものである。
0.01<d/IH<0.1 (8)
ただし、
dは、少なくとも2枚のレンズのそれぞれの光軸上での厚さ、
IHは、ズームレンズによる撮像面上での像高
である。
条件式(8)の上限を上回らないようにして、レンズの軸上での厚さを小さくすることにより沈胴収納時の小型化につながる。
下限を下回らないようにしてレンズの軸上での厚みを確保しておくことがレンズの剛性を確保する上で好ましい。
このようなレンズを複数用いることで、沈胴時の小型化に有利となり、撮像装置の携帯性が向上する。
さらには、条件式(8)を満足する少なくとも2枚のレンズのうち、何れか2つのレンズは負レンズであることが好ましい。
光軸上での厚みが薄いので、レンズの薄型化と負の屈折力の確保の双方の両立に有利となる。
さらには、それら2つの負レンズがズームレンズ中の複数のレンズ群のうち同一のレンズ群Aに含まれ且つ同一のレンズ群A中に正レンズが配置されることがより好ましい。
同一のレンズ群A内で複数の負レンズと少なくとも1つの正レンズを含む構成とすることで、レンズ群の小型化と性能の光学確保に有利となる。
また、同一のレンズ群Aは負の屈折力のレンズ群であることが好ましい。
同一のレンズ群Aを負の屈折力のレンズ群とすることで、軸上厚みの小さい複数の負レンズを用いることによる小型化、負屈折力確保のメリットを生かせ、小型化高性能化につながる。
同一のレンズ群A中の2つの負レンズのうち一方が第1の負レンズ、他方が第2の負レンズであり、
以下の条件式(9)を満足することが好ましい。
1.7< (ndLN1+ndLN2+ndLP1)/3<2.2 (9)
ただし、
ndLN1は、同一のレンズ群A中の第1の負レンズのd線での屈折率、
ndLN2は、同一のレンズ群A中の第2の負レンズのd線での屈折率、
ndLP1は、同一のレンズ群A中の正レンズのd線での屈折率
である。
条件式(9)の下限値を下回らないように各レンズの屈折率の平均値を高くすることで、収差の低減に有利となる。
上限値を上回らないようにすることで、レンズ材料のコストの低減、加工性向上、高次の色収差の低減に有利となる。
同一のレンズ群Aの像側に正屈折力のレンズ群Bが配置されることが好ましい。
正屈折力のレンズ群Bに変倍機能を持たせやすくなる。
さらには、同一のレンズ群Aの物体側に正屈折力のレンズ群Cが配置されることがより好ましい。
負屈折力を持つ同一のレンズ群Aの変倍機能を持たせやすくなる。
さらには、正屈折力のレンズ群Bの像側に更に正屈折力のレンズ群Dを有し、正屈折力のレンズ群Cを第1レンズ群とし、同一のレンズ群Aを第2レンズ群とし、第1の正屈折力のレンズ群Bを第3レンズ群とし、正屈折力のレンズ群Dを第4レンズ群としたときに、物体側から順に、第1レンズ群、第2レンズ群、第3レンズ群、第4レンズ群の順で配置され、以下の条件式(1)、(2)を満足することがより好ましい。
0.25 < |f12W|/f4 < 0.34 (1)
0.2 < |f2|/f4 < 0.25 (2)
ただし、
f12Wは、広角端における第1レンズ群と第2レンズ群との合成系の焦点距離、
f2は、第2レンズ群の焦点距離、
f4は、第4レンズ群の焦点距離、
である。
条件式(1)、(2)の技術的意義は前述したとおりである。
また、上述のいずれかのズームレンズが、以下の条件式(10)を満足することがより好ましい。
1.2 < f1/f4 < 1.4 (10)
ただし、
f1は、第1レンズ群の焦点距離、
f4は、第4レンズ群の焦点距離
である。
条件式(10)の上限を上回らないように第1レンズ群の屈折力を確保することで、第2レンズ群で変倍機能を確保し易くなり、望遠端での全長の小型化やそれに付随する沈胴時の小型化につながる。
下限を下回らないようにして第1レンズ群の屈折力を抑えることで、第1レンズ群での収差低減につながる。
ズームレンズと、その像側に配置された撮像面を有する撮像素子を有する撮像装置にて、上述のいずれかのズームレンズを用いることが好ましい。
上述のズームレンズはテレセントリック性が良好であるので撮像面への光線の斜入射による影響を抑えられ、高画質の画像を得られる。
上述の構成は相互に複数を同時に満足することがより好ましい。
例えば上述の撮像装置の何れかにて上述のズームレンズの何れかを用いるようにしてもよい。
それぞれの条件式を個別に満足させるようにしてもそれぞれの効果を得やすくなり好ましい。
また、各条件式について、以下のように下限値、または上限値を変更することでその効果をいっそう確実にでき好ましい。
条件式(1)について
下限値を0.3、更には0.31とすることがより好ましい。
上限値を0.32とすることがより好ましい。
条件式(2)について
下限値を0.22とすることがより好ましい。
上限値を0.24、更には0.23とすることがより好ましい。
条件式(3)について
下限値を0.38、更には0.39とすることがより好ましい。
上限値を0.42、更には0.41とすることがより好ましい。
条件式(4)について
下限値を4.3、更には4.5とすることがより好ましい。
上限値を更には4.6とすることがより好ましい。
条件式(5)について
下限値を0.2、更には0.25とすることがより好ましい。
上限値を0.29、更には0.26とすることがより好ましい。
条件式(6)について
下限値を0.08とすることがより好ましい。
条件式(7)について
下限値を0.9とすることがより好ましい。
上限値を1.1とすることがより好ましい。
条件式(8)について
下限値を0.05とすることがより好ましい。
条件式(9)について
下限値を1.8とすることがより好ましい。
上限値を2.0とすることがより好ましい。
条件式(10)について
下限値を1.25とすることがより好ましい。
上限値を1.35とすることがより好ましい。
条件式(A)について
下限値を0.001、更には0.002とすることがより好ましい。
一方、面形状の加工を容易とするために上限値0.2を設け、これを上回らないようにすることが好ましい。
条件式(B)について、
下限値を−1.4、更には−1.35、更には−1.3とすることがより好ましい。
上限値を−1.03とすることがより好ましい。
条件式(C)について、
下限値を−33とすることがより好ましい。
上限値を−30とすることがより好ましい。
条件式(D)について、
下限値を0.07とすることがより好ましい。
上限値を0.10、更には0.08とすることがより好ましい。
条件式(E)について、
下限値を7.0、更には7.5とすることがより好ましい。
上限値を14.0、更には9.0とすることがより好ましい。
本発明によれば高変倍比を確保しても広角端での広画角化や小型化による携帯性の向上に有利なズームレンズを提供することができる。
更には、そのようなズームレンズを備えた撮像装置を提供することができる。
本発明のズームレンズの実施例1の無限遠物点合焦時の広角端(a)、望遠端(b)でのレンズ断面図である。 本発明のズームレンズの実施例2の図1と同様の図である。 本発明のズームレンズの実施例3の図1と同様の図である。 本発明のズームレンズの実施例4の図1と同様の図である。 本発明のズームレンズの実施例5の図1と同様の図である。 本発明のズームレンズの実施例6の図1と同様の図である。 本発明のズームレンズの実施例7の図1と同様の図である。 本発明のズームレンズの実施例8の図1と同様の図である。 本発明のズームレンズの実施例9の図1と同様の図である。 本発明のズームレンズの実施例10の図1と同様の図である。 実施例1の無限遠距離合焦時の収差図である。 実施例2の無限遠距離合焦時の収差図である。 実施例3の無限遠距離合焦時の収差図である。 実施例4の無限遠距離合焦時の収差図である。 実施例5の無限遠距離合焦時の収差図である。 実施例6の無限遠距離合焦時の収差図である。 実施例7の無限遠距離合焦時の収差図である。 実施例8の無限遠距離合焦時の収差図である。 実施例9の無限遠距離合焦時の収差図である。 実施例10の無限遠距離合焦時の収差図である。 本発明のズームレンズを用いたカメラの概略断面図である。
以下に実施の形態におけるズームレンズ及びそれを備えた撮像装置について説明する。
いずれの実施形態も、上述のような工夫を施すことで、広い広角端画角をもち、変倍比を確保しつつ小型で、光学性能も良好な4群ズームレンズを提供している。
また、各実施例のズームレンズは、コンパクトなデジタルカメラやレンズ交換式のデジタルカメラの撮影レンズに用いると、広い広角端画角をもち、変倍比を確保しつつ小型で、光学性能の優れたデジタルカメラを構成できる。
以下に示す各実施例は、レンズ交換式、もしくはレンズ一体型のデジタルカメラのズームレンズおよびそれを備えた撮像装置の例である。実施例1〜10においては、高い光学性能を持ち、かつ、コンパクト性に優れた高変倍ズームレンズとなっている。
以下、本発明のズームレンズの実施例1〜10について説明する。実施例1〜10の(a)無限遠物点合焦時の広角端、(b)望遠端でのレンズ断面図をそれぞれ図1〜図10に示す。
各図中、第1レンズ群はG1、第2レンズ群はG2、明るさ絞りはS、第3レンズ群はG3、第4レンズ群はG4、撮像素子としてのCCD(あるいはCMOS等)の撮像面はIで示してある。明るさ絞りは開口サイズが可変の開口部をもち、Fナンバーを変更可能としている。(後述する数値実施例のFナンバーは変更可能の範囲での最小Fナンバーを示している。)CCDのカバーガラスは図1から10及び後述する数値データでは省略し、後述する図21の説明にて図示する。ローパスフィルターや赤外光吸収フィルターをバックフォーカス中に配置してもよい。
各実施例では、明るさ絞りSが第3レンズ群G3の物体側直前に配置され、ズーミング時に第3レンズ群G3と一体で移動する。明るさ絞りSの開口部の重心は第3レンズ群G3の媒質内に位置している。つまり、第3レンズ群G3の物体側面が明るさ絞りの開口部に入りこんだ凸面となっている。
明るさ絞りSの直前や第3レンズ群G3中の空間などに図示しない開口部の面積が可変のメカシャッターや図21の説明にて図示する挿脱可能なポリオレフィン系の材料のNDフィルターなどを配置して光量調整を行う構成としてもよい。
各実施例のレンズ構成について説明する。
第1レンズ群G1は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズとを接合した接合レンズ、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズの単レンズからなり、合計3枚のレンズで構成される。
第2レンズ群G2は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと、両凹負レンズと、両凸正レンズからなり、合計3枚の単レンズで構成される。
第3レンズ群G3は、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズの単レンズと、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズとを接合した接合レンズからなり、合計3枚のレンズで構成される。
第4レンズ群G4は、両凸正レンズからなり、合計1枚のレンズで構成される。
次に、各実施例の非球面の位置について説明する。
第2レンズ群G2中の両凹負レンズは各実施例共に両面が非球面となっている。
第3レンズ群G3中の正メニスカスレンズの単レンズは物体側面が非球面となっている。
そのうち、実施例4、5、6における第3レンズ群中の正メニスカスレンズの単レンズは両面が非球面となっている。
加えて、第3レンズ群G3中の接合レンズの像側面は各実施例共に非球面となっている。
第4レンズ群G4中の両凸正レンズは非球面レンズとなっている。
そのうち、実施例8は像側面のみが非球面であり、他の実施例は両面が非球面となっている。
もちろん、本発明がこれらの非球面の配置に限定される必要はない。
次に、各実施例の広角端から望遠端への移動方式を示す。
第1レンズ群G1は、全実施例にて共通で常に物体側に移動する。
第2レンズ群G2は、全実施例にて共通で、先ず物体側に移動し、その後移動方向を反転させて像側に移動する。第2レンズ群G2は広角端よりも望遠端にて物体側に位置する。
第3レンズ群G3は、実施例により移動方式が異なる。
実施例1から6と8は、広角端から望遠端の際に常に物体側に移動する。
実施例7、9、10は、先ず物体側に移動し、その後移動方向を反転させて像側に移動する。そして第3レンズ群G3は広角端よりも望遠端にて物体側に位置する。
第4レンズ群G4は、全実施例にて共通で、先ず像側に移動しその後移動方向を反転させて物体側に移動する。更にその後、移動方向を反転させて、像側に移動する。そして、第4レンズ群G4は、広角端よりも望遠端にて像側に位置する。
第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との間隔、第3レンズ群G3と第4レンズ群G4との間隔は広角端から望遠端への変倍に際して常に拡大する。
第2レンズ群G2と第3レンズ群G3との間隔は広角端から望遠端への変倍に際して常に縮小する。
もちろん、これらの移動方式に本発明が限定される必要なない。種々の変更が可能である。例えば、第3レンズ群G3と第4レンズ群G4との間隔の変化が変倍途中にて一次的に減少するようにしても構わない。第1レンズ群G1、第2レンズ群G2が広角端から望遠端への変倍に際して先ず像側に移動する構成にしてもよい。
各実施例にて共通で第4レンズ群G4を物体側に移動させることで無限遠距離から至近距離へのフォーカシングを行う。
もちろん、他のレンズ群(例えば第1レンズ群G1)をフォーカシングレンズ群としてもよい。
また、最も像側のレンズに矩形形状黒色ペイントを施すことでゴーストの低減を行える。
また、撮像素子の直前のフィルターとして、特定波長域(例えば赤外線領域)での吸収率が高い材料を用い、且つ、フィルターの表面に特定波長域(例えば赤外線領域)の反射率が高いコートを施したハイブリッド構造とすることでもゴーストの低減に有利となる。
また、最も像側のレンズにマルチコートなどの反射低減コートを施してもよい。
最も像側のレンズをガラス材料としてコーティングを施すことによりゴーストの低減に有利となる。
以下、各実施例におけるレンズの数値データを示す。
実施例1〜10は、広角端から望遠端への全ての変倍域にて像高が3.88で一定の矩形の有効撮像領域としている。各実施例での条件式対応値は無限遠物点に合焦した状態での値である。
ズームデータは、広角端と望遠端でのデータのほかに、広角端から望遠端への変倍域における第1中間焦点距離状態(第1中間と記す)、第2中間焦点距離状態(第2中間と記す)、第3の中間焦点距離状態(第3中間と記す)も合わせて示している。
各実施例におけるレンズの数値データにおいては、rは各レンズ面の曲率半径、dは各レンズの肉厚または間隔、ndは各レンズのd線における屈折率、νdは各レンズのd線におけるアッベ数、Kは円錐係数、A4、A6、A8、A10は非球面係数、e±Nは×10±Nをそれぞれ示している。
レンズ全長は、レンズの入射面から射出面までの光軸上の距離にバックフォーカスBFを加えたものである。バックフォーカスBFは、空気換算長で示している。
また、各非球面形状は、各実施例における各非球面係数を用いて、以下の式で表される。
Z=(Y2/r)/[1+{1−(1+K)・(Y/r)21/2
+A4×Y4+A6×Y6+A8×Y8+A10×Y10
ただし、光軸方向の座標をZ、光軸と垂直な方向の座標をYとする。
数値実施例1
変倍比 7.679
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd
1 40.923 0.70 1.84666 23.78
2 19.735 2.21 1.72916 54.68
3 220.044 0.10
4 17.858 1.73 1.72916 54.68
5 52.314 可変
6 52.314 0.30 1.88300 40.76
7 4.976 1.91
8(非球面) -15.150 0.30 1.80490 40.81
9(非球面) 6.965 0.69
10 9.437 1.31 1.94595 17.98
11 -274.180 可変
12(明るさ絞り) ∞ -0.15
13(非球面) 4.000 1.27 1.69350 53.20
14 24.654 0.98
15 61.322 0.40 1.74077 27.76
16 3.229 1.17 1.58313 59.38
17(非球面) 255.572 可変
18(非球面) 23.445 1.85 1.53071 55.70
19(非球面) -18.092 可変
像面(撮像面) ∞
非球面データ
第8面
K=0.000,A4=-7.72006e-04,A6=4.88018e-05,A8=-1.10336e-06,A10=7.20649e-09
第9面
K=0.000,A4=-1.05539e-03,A6=4.25808e-05,A8=9.79211e-07,A10=-7.70421e-08
第13面
K=0.000,A4=-3.33021e-04,A6=-9.61234e-06,A8=5.00000e-07,A10=0.000
第17面
K=0.000,A4=4.28328e-03,A6=1.98108e-04,A8=6.19852e-05,A10=0.000
第18面
K=0.000,A4=4.15946e-04,A6=0.000,A8=0.000,A10=0.000
第19面
K=0.000,A4=4.79494e-04,A6=-6.51602e-06,A8=7.13258e-08,A10=0.000
ズームデータ
広角端 第1中間 第2中間 第3中間 望遠端
焦点距離 4.48 7.18 11.70 20.10 34.39
Fナンバー 3.38 4.24 5.21 5.85 6.02
画角(2ω) 90.08 58.17 36.73 21.90 12.85
像高(IH) 3.88 3.88 3.88 3.88 3.88
無限遠距離合焦時
d5 0.28 2.37 5.30 9.35 13.24
d11 7.85 5.66 4.09 2.40 1.00
d17 3.49 7.94 12.33 14.84 15.66
d19 5.64 4.87 4.22 5.18 4.57
BF 5.64 4.87 4.22 5.18 4.57
レンズ全長 32.03 35.63 40.72 46.53 49.25
ズームレンズ群データ
群 始点 焦点距離
1 1 26.03
2 6 -4.61
3 13 8.15
4 18 19.54
数値実施例2
変倍比 7.680
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd
1 43.469 0.70 1.84666 23.78
2 20.250 2.17 1.72916 54.68
3 258.510 0.10
4 17.161 1.77 1.72916 54.68
5 48.639 可変
6 48.639 0.30 1.88300 40.76
7 4.966 1.91
8(非球面) -15.373 0.30 1.80490 40.81
9(非球面) 6.765 0.71
10 9.258 1.27 1.94595 17.98
11 -915.721 可変
12(明るさ絞り) ∞ -0.15
13(非球面) 4.118 1.40 1.69350 53.20
14 27.373 1.01
15 41.265 0.40 1.74077 27.76
16 3.153 1.14 1.58313 59.38
17(非球面) 405.529 可変
18(非球面) 30.982 1.85 1.53071 55.70
19(非球面) -16.488 可変
像面(撮像面) ∞
非球面データ
第8面
K=0.000,A4=-6.77064e-04,A6=4.31723e-05,A8=4.98034e-07,A10=-1.18569e-07
第9面
K=0.000,A4=-1.01070e-03,A6=5.94348e-05,A8=-2.45658e-07,A10=-1.10369e-07
第13面
K=0.000,A4=-3.81605e-04,A6=-1.12348e-05,A8=5.00000e-07,A10=0.000
第17面
K=0.000,A4=3.84313e-03,A6=1.92431e-04,A8=5.02667e-05,A10=0.000
第18面
K=0.000,A4=2.83467e-04,A6=0.000,A8=0.000,A10=0.000
第19面
K=0.000,A4=3.36725e-04,A6=-7.03093e-06,A8=1.00000e-07,A10=0.000
ズームデータ
広角端 第1中間 第2中間 第3中間 望遠端
焦点距離 4.48 7.16 11.70 19.90 34.40
Fナンバー 3.32 4.19 5.18 5.79 6.02
画角(2ω) 90.20 58.68 36.87 22.14 12.88
像高(IH) 3.88 3.88 3.88 3.88 3.88
無限遠距離合焦時
d5 0.28 2.00 4.88 9.01 13.01
d11 7.84 5.49 3.91 2.34 1.00
d17 3.52 7.89 12.41 14.79 15.89
d19 5.54 4.90 4.22 5.18 4.45
BF 5.54 4.90 4.22 5.18 4.45
レンズ全長 32.05 35.14 40.29 46.18 49.22
各群焦点距離
ズームレンズ群データ
群 始点 焦点距離
1 1 25.93
2 6 -4.54
3 13 8.01
4 18 20.55
数値実施例3
変倍比 7.678
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd
1 42.791 0.70 1.84666 23.78
2 20.136 2.16 1.72916 54.68
3 249.287 0.10
4 17.511 1.75 1.72916 54.68
5 50.430 可変
6 50.430 0.30 1.88300 40.76
7 4.966 1.91
8(非球面) -15.806 0.30 1.80490 40.81
9(非球面) 6.941 0.69
10 9.456 1.27 1.94595 17.98
11 -474.957 可変
12(明るさ絞り) ∞ -0.15
13(非球面) 4.074 1.40 1.69350 53.20
14 24.450 1.01
15 42.784 0.40 1.74077 27.76
16 3.193 1.10 1.58313 59.38
17(非球面) 405.529 可変
18(非球面) 29.109 1.85 1.53071 55.70
19(非球面) -16.598 可変
像面(撮像面) ∞
非球面データ
第8面
K=0.000,A4=-8.75357e-04,A6=3.88439e-05,A8=2.58760e-06,A10=-2.29541e-07
第9面
K=0.000,A4=-1.20530e-03,A6=4.76630e-05,A8=3.56052e-06,A10=-3.27440e-07
第13面
K=0.000,A4=-3.65098e-04,A6=-1.10814e-05,A8=5.00000e-07,A10=0.000
第17面
K=0.000,A4=4.08721e-03,A6=1.30182e-04,A8=6.78774e-05,A10=0.000
第18面
K=0.000,A4=2.39177e-04,A6=0.000,A8=0.000,A10=0.000
第19面
K=0.000,A4=2.99096e-04,A6=-7.39489e-06,A8=1.00000e-07,A10=0.000
ズームデータ
広角端 第1中間 第2中間 第3中間 望遠端
焦点距離 4.48 7.16 12.31 19.75 34.39
Fナンバー 3.32 4.25 5.25 5.77 6.01
画角(2ω) 90.18 58.98 35.04 22.25 12.87
像高(IH) 3.88 3.88 3.88 3.88 3.88
無限遠距離合焦時
d5 0.28 1.67 5.39 9.08 13.11
d11 7.91 5.46 3.84 2.43 1.00
d17 3.51 8.14 12.68 14.76 15.85
d19 5.56 4.90 4.23 5.04 4.49
BF 5.56 4.90 4.23 5.04 4.49
レンズ全長 32.05 34.96 40.94 46.10 49.24
ズームレンズ群データ
群 始点 焦点距離
1 1 26.06
2 6 -4.59
3 13 8.07
4 18 20.20
数値実施例4
変倍比 7.678
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd
1 38.663 0.70 1.84666 23.78
2 18.693 2.30 1.72916 54.68
3 173.192 0.10
4 17.894 1.65 1.77250 49.60
5 49.455 可変
6 49.455 0.40 1.88300 40.76
7 4.200 2.00
8(非球面) -12.689 0.30 1.80610 40.92
9(非球面) 10.540 0.45
10 9.987 1.25 1.94595 17.98
11 -72.121 可変
12(明るさ絞り) ∞ -0.15
13(非球面) 4.622 1.60 1.72903 54.04
14(非球面) 38.238 0.60
15 14.962 0.40 1.74000 28.30
16 2.820 1.51 1.58313 59.38
17(非球面) 21.592 可変
18(非球面) 24.850 1.80 1.52542 55.78
19(非球面) -18.029 可変
像面(撮像面) ∞
非球面データ
第8面
K=0.000,A4=-5.84040e-04,A6=6.35121e-05,A8=-1.56673e-06,A10=-5.23868e-08
第9面
K=0.000,A4=-7.46223e-04,A6=8.77942e-05,A8=-2.72720e-06,A10=-1.36689e-08
第13面
K=0.000,A4=-1.07466e-03,A6=-4.45638e-05,A8=-1.23980e-05,A10=0.000
第14面
K=0.000,A4=-1.76786e-03,A6=-3.08437e-05,A8=-1.19289e-05,A10=0.000
第17面
K=0.000,A4=4.23594e-03,A6=1.55776e-04,A8=,A10=2.34972e-05
第18面
K=0.000,A4=-6.10465e-05,A6=-6.87396e-06,A8=0.000,A10=0.000
第19面
K=0.000,A4=-6.89988e-05,A6=-2.07358e-05,A8=4.08940e-07,A10=0.000
ズームデータ
広角端 第1中間 第2中間 第3中間 望遠端
焦点距離 4.48 7.72 11.99 20.45 34.39
Fナンバー 3.41 4.66 5.39 5.69 6.10
画角(2ω) 89.60 55.73 36.19 21.62 12.90
像高(IH) 3.88 3.88 3.88 3.88 3.88
無限遠距離合焦時
d5 0.30 1.41 4.93 9.72 13.04
d11 7.90 5.07 3.81 2.24 0.95
d17 3.00 9.13 12.28 13.20 15.20
d19 5.88 4.93 4.67 5.71 4.30
BF 5.88 4.93 4.67 5.71 4.30
レンズ全長 31.99 35.44 40.59 45.77 48.39
ズームレンズ群データ
群 始点 焦点距離
1 1 25.60
2 6 -4.68
3 13 8.14
4 18 20.18
数値実施例5
変倍比 7.679
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd
1 38.389 0.70 1.84666 23.78
2 18.720 2.30 1.72916 54.68
3 174.162 0.10
4 17.763 1.65 1.77250 49.60
5 48.728 可変
6 48.728 0.38 1.88300 40.76
7 4.200 2.00
8(非球面) -12.370 0.30 1.80610 40.92
9(非球面) 10.282 0.45
10 10.030 1.25 1.94595 17.98
11 -61.462 可変
12(明るさ絞り) ∞ -0.15
13(非球面) 4.662 1.48 1.72903 54.04
14(非球面) 40.611 0.56
15 14.869 0.40 1.74000 28.30
16 2.820 1.50 1.58313 59.38
17(非球面) 21.900 可変
18(非球面) 24.473 1.80 1.52542 55.78
19(非球面) -17.580 可変
像面(撮像面) ∞
非球面データ
第8面
K=0.000,A4=-5.76003e-04,A6=5.61105e-05,A8=-2.90414e-06,A10=7.15536e-08
第9面
K=0.000,A4=-7.93734e-04,A6=8.63973e-05,A8=-5.06571e-06,A10=1.89661e-07
第13面
K=0.000,A4=-1.68575e-03,A6= -2.22584e-05,A8=-4.81539e-05,A10=1.69955e-06
第14面
K=0.000,A4=-2.78536e-03,A6=-1.04604e-04,A8=-2.55778e-05,A10=0.000
第17面
K=0.000,A4=4.69268e-03,A6=2.25015e-04,A8=1.83012e-05,A10=0.000
第18面
K=0.000,A4=-2.33512e-05,A6=-6.87396e-06,A8=0.000,A10=0.000
第19面
K=0.000,A4=-1.58478e-06,A6=-2.07358e-05,A8=4.08940e-07,A10=0.000
ズームデータ
広角端 第1中間 第2中間 第3中間 望遠端
焦点距離 4.48 7.62 11.72 20.35 34.39
Fナンバー 3.46 4.65 5.39 5.70 6.10
画角(2ω) 89.61 56.03 36.85 21.65 12.85
像高(IH) 3.88 3.88 3.88 3.88 3.88
無限遠距離合焦時
d5 0.30 1.69 4.92 9.73 13.06
d11 7.87 5.23 3.90 2.23 0.95
d17 3.31 9.18 12.28 13.28 15.23
d19 5.85 4.85 4.69 5.82 4.30
BF 5.85 4.85 4.69 5.82 4.30
レンズ全長 32.05 35.67 40.51 45.78 48.26
ズームレンズ群データ
群 始点 焦点距離
1 1 25.41
2 6 -4.66
3 13 8.19
4 18 19.76
数値実施例6
変倍比 7.671
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd
1 38.494 0.70 1.84666 23.78
2 18.424 2.30 1.72916 54.68
3 174.535 0.10
4 18.541 1.65 1.77250 49.60
5 56.114 可変
6 56.114 0.38 1.88300 40.76
7 4.358 1.98
8(非球面) -12.107 0.30 1.80610 40.92
9(非球面) 9.729 0.45
10 9.833 1.25 1.94595 17.98
11 -61.737 可変
12(明るさ絞り) ∞ -0.15
13(非球面) 4.553 1.50 1.72903 54.04
14(非球面) 33.072 0.58
15 15.300 0.40 1.74000 28.30
16 2.810 1.50 1.58313 59.38
17(非球面) 23.559 可変
18(非球面) 22.066 1.80 1.52542 55.78
19(非球面) -18.930 可変
像面(撮像面) ∞
非球面データ
第8面
K=0.000,A4=-3.70895e-04,A6=8.13149e-05,A8=-7.28619e-06,A10=1.96038e-07
第9面
K=0.000,A4=-6.62356e-04,A6=1.40568e-04,A8=-1.43723e-05,A10=5.60694e-07
第13面
K=0.000,A4=-1.69801e-03,A6=-1.06464e-04,A8=-2.07738e-05,A10=0.000
第14面
K=0.000,A4=-2.78564e-03,A6=-1.70970e-04,A8=,A10=-5.21132e-06
第17面
K=0.000,A4=4.71618e-03,A6=2.98438e-04,A8=-9.52536e-07,A10=0.000
第18面
K=0.000,A4=-1.04154e-04,A6=-6.87396e-06,A8=0.000,A10=0.000
第19面
K=0.000,A4=-6.90074e-05,A6=-2.07358e-05,A8=4.08940e-07,A10=0.000
ズームデータ
広角端 第1中間 第2中間 第3中間 望遠端
焦点距離 4.48 7.70 11.72 20.39 34.39
Fナンバー 3.46 4.64 5.37 5.69 6.10
画角(2ω) 89.41 55.22 36.63 21.40 12.74
像高(IH) 3.88 3.88 3.88 3.88 3.88
無限遠距離合焦時
d5 0.30 1.78 4.91 9.79 13.04
d11 7.88 5.18 3.91 2.28 0.95
d17 3.31 9.12 12.23 13.27 15.24
d19 5.78 4.89 4.67 5.67 4.36
BF 5.78 4.89 4.67 5.67 4.36
レンズ全長 32.00 35.70 40.45 45.74 48.33
ズームレンズ群データ
群 始点 焦点距離
1 1 25.42
2 6 -4.66
3 13 8.16
4 18 19.69
数値実施例7
変倍比 7.679
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd
1 38.511 0.70 1.84666 23.78
2 18.454 2.30 1.72916 54.68
3 194.513 0.10
4 18.573 1.65 1.77250 49.60
5 54.421 可変
6 54.421 0.37 1.88300 40.76
7 4.268 1.96
8(非球面) -12.631 0.30 1.80610 40.92
9(非球面) 9.860 0.45
10 9.876 1.25 1.94595 17.98
11 -63.656 可変
12(明るさ絞り) ∞ -0.15
13(非球面) 4.184 1.46 1.72903 54.04
14 17.326 0.63
15 18.052 0.40 1.74000 28.30
16 2.861 1.54 1.58313 59.38
17(非球面) 44.580 可変
18(非球面) 19.500 1.80 1.52542 55.78
19(非球面) -21.392 可変
像面(撮像面) ∞
非球面データ
第8面
K=0.000,A4=-4.09226e-04,A6=6.34122e-05,A8=-7.85199e-06,A10=4.80326e-07
第9面
K=0.000,A4=-6.07347e-04,A6=7.89944e-05,A8=-7.92708e-06,A10=5.25157e-07
第13面
K=0.000,A4=-1.96114e-04,A6=-2.95945e-05,A8=1.83443e-06,A10=0.000
第17面
K=0.000,A4=3.69952e-03,A6=1.95268e-04,A8=2.77399e-05,A10=0.000
第18面
K=0.000,A4=-1.60120e-04,A6=-6.87396e-06,A8=0.000,A10=0.000
第19面
K=0.000,A4=-1.23694e-04,A6=-2.07358e-05,A8=4.08940e-07,A10=0.000
ズームデータ
広角端 第1中間 第2中間 第3中間 望遠端
焦点距離 4.48 7.75 11.70 20.54 34.39
Fナンバー 3.48 4.59 5.37 5.88 6.10
画角(2ω) 89.21 54.32 36.64 21.25 12.71
像高(IH) 3.88 3.88 3.88 3.88 3.88
無限遠距離合焦時
d5 0.30 2.39 4.99 9.61 13.13
d11 7.89 5.28 3.87 2.28 0.95
d17 3.31 8.73 12.03 14.03 15.13
d19 5.74 4.91 4.83 5.48 4.36
BF 5.74 4.91 4.83 5.48 4.36
レンズ全長 32.01 36.08 40.49 46.16 48.34
ズームレンズ群データ
群 始点 焦点距離
1 1 25.45
2 6 -4.66
3 13 8.19
4 18 19.71
数値実施例8
変倍比 7.686
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd
1 44.718 0.70 1.84666 23.78
2 20.044 2.25 1.72916 54.68
3 411.851 0.10
4 18.238 1.67 1.77250 49.60
5 51.283 可変
6 51.283 0.30 1.88300 40.76
7 4.801 1.90
8(非球面) -15.754 0.30 1.80490 40.81
9(非球面) 7.449 0.67
10 9.436 1.29 1.94595 17.98
11 -1560.337 可変
12(明るさ絞り) ∞ -0.15
13(非球面) 4.249 1.25 1.69350 53.20
14 32.074 1.10
15 32.262 0.40 1.74077 27.76
16 3.216 1.18 1.58313 59.38
17(非球面) 71.501 可変
18 21.455 1.85 1.53071 55.70
19(非球面) -19.921 可変
像面(撮像面) ∞
非球面データ
第8面
K=0.000,A4=-1.86991e-04,A6=-8.41011e-05,A8=1.36180e-05,A10=-5.85128e-07
第9面
K=0.000,A4=-3.74748e-04,A6=-1.06392e-04,A8=2.06266e-05,A10=-9.74844e-07
第13面
K=0.000,A4=-2.97587e-04,A6=-1.25578e-05,A8=5.00000e-07,A10=0.000
第17面
K=0.000,A4=3.59685e-03,A6=2.06353e-04,A8=3.46210e-05,A10=0.000
第19面
K=0.000,A4=5.04902e-05,A6=-1.09401e-05,A8=2.68045e-07,A10=0.000
ズームデータ
広角端 第1中間 第2中間 第3中間 望遠端
焦点距離 4.48 7.16 11.70 20.10 34.44
Fナンバー 3.44 4.31 5.17 5.86 6.10
画角(2ω) 89.95 58.15 36.46 21.76 12.75
像高(IH) 3.88 3.88 3.88 3.88 3.88
無限遠距離合焦時
d5 0.28 2.36 5.59 9.45 13.26
d11 7.85 5.69 4.01 2.36 1.02
d17 3.49 7.94 11.66 14.48 15.64
d19 5.65 4.88 4.73 5.46 4.51
BF 5.65 4.88 4.73 5.46 4.51
レンズ全長 32.08 35.68 40.80 46.56 49.24
各群焦点距離
ズームレンズ群データ
群 始点 焦点距離
1 1 25.82
2 6 -4.60
3 13 8.17
4 18 19.77
数値実施例9
変倍比 7.674
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd
1 43.231 0.70 1.84666 23.78
2 20.389 2.18 1.72916 54.68
3 316.659 0.10
4 17.606 1.69 1.72916 54.68
5 50.286 可変
6 50.286 0.30 1.88300 40.76
7 4.945 1.86
8(非球面) -15.098 0.30 1.80490 40.81
9(非球面) 7.155 0.70
10 9.403 1.29 1.94595 17.98
11 -1215.866 可変
12(明るさ絞り) ∞ -0.15
13(非球面) 4.182 1.24 1.69350 53.20
14 26.573 1.13
15 36.699 0.40 1.74077 27.76
16 3.239 1.19 1.58313 59.38
17(非球面) 183.542 可変
18(非球面) 24.295 1.85 1.53071 55.70
19(非球面) -17.542 可変
像面(撮像面) ∞
非球面データ
第8面
K=0.000,A4=-7.23941e-04,A6=6.88620e-05,A8=-7.67332e-07,A10=-9.02970e-08
第9面
K=0.000,A4=-9.18743e-04,A6=4.78455e-05,A8=5.05804e-06,A10=-4.21452e-07
第13面
K=0.000,A4=-3.53985e-04,A6=-1.50812e-05,A8=5.00000e-07,A10=0.000
第17面
K=0.000,A4=3.53665e-03,A6=2.45405e-04,A8=2.83855e-05,A10=0.000
第18面
K=0.000,A4=1.95648e-04,A6=0.000,A8=0.000,A10=0.000
第19面
K=0.000,A4=2.21492e-04,A6=-4.33938e-06,A8=3.37844e-08,A10=0.000
ズームデータ
広角端 第1中間 第2中間 第3中間 望遠端
焦点距離 4.48 7.19 12.30 20.10 34.39
Fナンバー 3.41 4.28 5.35 6.00 6.05
画角(2ω) 89.89 58.11 34.97 21.89 12.83
像高(IH) 3.88 3.88 3.88 3.88 3.88
無限遠距離合焦時
d5 0.28 2.37 5.64 9.12 13.26
d11 7.85 5.66 3.97 2.41 1.02
d17 3.48 7.94 12.78 15.39 15.64
d19 5.65 4.90 4.17 5.0 4.568
BF 5.65 4.90 4.17 5.08 4.56
レンズ全長 32.05 35.66 41.34 46.78 49.26
各群焦点距離
ズームレンズ群データ
群 始点 焦点距離
1 1 25.93
2 6 -4.60
3 13 8.17
4 18 19.49
数値実施例10
変倍比 7.679
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd
1 43.343 0.70 1.84666 23.78
2 20.444 2.18 1.72916 54.68
3 304.501 0.10
4 17.591 1.69 1.72916 54.68
5 50.627 可変
6 50.627 0.30 1.88300 40.76
7 4.957 1.86
8(非球面) -15.210 0.30 1.80490 40.81
9(非球面) 7.136 0.70
10 9.481 1.29 1.94595 17.98
11 -749.491 可変
12(明るさ絞り) ∞ -0.15
13(非球面) 4.186 1.24 1.69350 53.20
14 26.529 1.14
15 36.340 0.40 1.74077 27.76
16 3.250 1.19 1.58313 59.38
17(非球面) 191.909 可変
18(非球面) 24.179 1.85 1.53071 55.70
19(非球面) -17.711 可変
像面(撮像面) ∞
非球面データ
第8面
K=0.000,A4=-6.70000e-04,A6=7.18000e-05,A8=-5.10000e-07,A10=-1.76921e-07
第9面
K=0.000,A4=-8.82272e-04,A6=4.68940e-05,A8=7.13773e-06,A10=-6.94415e-07
第13面
K=0.000,A4=-4.05229e-04,A6=-1.43659e-06,A8=5.00000e-07,A10=0.000
第17面
K=0.000,A4=3.59330e-03,A6=1.84052e-04,A8=4.65187e-05,A10=0.000
第18面
K=0.000,A4=1.92496e-04,A6=0.000,A8=0.000,A10=0.000
第19面
K=0.000,A4=2.28534e-04,A6=-6.63740e-06,A8=1.10000e-07,A10=0.000
ズームデータ
広角端 第1中間 第2中間 第3中間 望遠端
焦点距離 4.48 7.18 12.30 20.11 34.39
Fナンバー 3.39 4.26 5.32 5.97 6.02
画角(2ω) 89.97 58.15 35.00 21.90 12.84
像高(IH) 3.88 3.88 3.88 3.88 3.88
無限遠距離合焦時
d5 0.28 2.37 5.64 9.13 13.26
d11 7.85 5.67 3.97 2.41 1.02
d17 3.49 7.94 12.78 15.39 15.64
d19 5.64 4.88 4.14 5.03 4.51
BF 5.64 4.88 4.14 5.03 4.51
レンズ全長 32.04 35.64 41.30 46.73 49.21
ズームレンズ群データ
群 始点 焦点距離
1 1 25.93
2 6 -4.60
3 13 8.16
4 18 19.56
以上の実施例1〜10の無限遠距離合焦時の収差図をそれぞれ図10から図20に示す。これらの収差図において、(a)は広角端、(b)は第2中間焦点距離状態、(c)は望遠端における球面収差SA、非点収差AS、歪曲収差DT、倍率色収差CCを示す。なお、各収差図中、“IH”は像高を表す。
次に、上記各実施例における条件式(1)〜(10)、(A)〜(D)の対応値を示す。
条件式 実施例1 実施例2 実施例3 実施例4 実施例5
(1) 0.327 0.306 0.315 0.323 0.328
(2) 0.236 0.221 0.227 0.232 0.236
(3) 0.417 0.390 0.399 0.403 0.414
(4) 4.362 4.588 4.509 4.504 4.411
(5) 0.256 0.255 0.258 0.145 0.141
(6) 0.094 0.092 0.093 0.082 0.082
(7) 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00
(8) 0.077 0.077 0.077 0.103 0.099
(9) 1.878 1.878 1.878 1.878 1.878
(10) 1.332 1.262 1.290 1.269 1.286
(A) 0.007 0.008 0.007 0.001 0.002
(B) -1.026 -1.016 -1.016 -1.300 -1.296
(C) -31.6 -31.6 -31.6 -31.1 -31.1
(D) 0.072 0.072 0.072 0.077 0.077
(E) 7.679 7.680 7.678 7.678 7.679
条件式 実施例6 実施例7 実施例8 実施例9 実施例10
(1) 0.329 0.328 0.321 0.326 0.325
(2) 0.237 0.236 0.233 0.236 0.235
(3) 0.414 0.416 0.413 0.419 0.417
(4) 4.391 4.400 4.411 4.349 4.367
(5) 0.145 0.157 0.280 0.286 0.286
(6) 0.082 0.083 0.093 0.094 0.094
(7) 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00
(8) 0.098 0.097 0.077 0.077 0.077
(9) 1.878 1.878 1.878 1.878 1.878
(10) 1.291 1.291 1.306 1.330 1.325
(A) 0.004 0.003 0.003 0.007 0.008
(B) -1.271 -1.137 -1.094 -1.036 -1.034
(C) -31.1 -31.1 -31.6 -31.6 -31.6
(D) 0.077 0.077 0.072 0.072 0.072
(E) 7.671 7.679 7.686 7.674 7.679
各実施例にて、以下の構成としてもよい。
上述の各実施例のズームレンズは矩形の光電変換面(撮像面)上に広角端では樽型の歪曲収差が発生した像が形成される。一方、中間焦点距離状態付近や望遠端では歪曲収差の発生が抑えられる。広角端付近で発生する歪曲収差を画像処理で補正するために、有効撮像領域を、広角端では樽型形状とし、中間焦点距離状態や望遠端では矩形の形状となるようにしてもよい。その場合、あらかじめ設定した有効撮像領域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、広角端での像高IHwは、中間焦点距離状態の像高IHsや望遠端での像高IHtよりも小さくなる。
また、このような構成とすれば、第1レンズ群の有効径がいっそう小さくなるので、小径化に有利となる。
また、ズームレンズにより撮影された画像の電気信号を、画像処理により倍率色収差による色のずれを補正した画像信号に変換する画像変換部を有することが好ましい。ズームレンズの倍率色収差を電気的に補正することで、より良好な画像を得ることができるようになる。
倍率色収差はズーム状態、フォーカス状態によって変化するが、各レンズポジション(ズーム状態、フォーカス状態)ごとに、第1原色からの第2原色及び第3原色のずれ量を補正データとして記憶保持装置に記憶させておくとよい。ズームポジションに応じて、この補正データを参照することで、第1原色信号に対する第2及び第3原色のずれを補正した第2及び第3原色信号を出力することができる。
またゴースト、フレア等の不要光をカットするために、明るさ絞り以外にフレア絞りを任意に配置してもよい。
第1レンズ群の物体側、第1、2レンズ群間、最も像面側の群から像面間のいずれの場所に配置しても良い。
枠部材によりフレア光線をカットするように構成しても良いし、別の部材を構成しても良い。また光学系に直接印刷しても塗装してもシールなどを接着してもかまわない。またその形状は円形、楕円形、矩形、多角形、関数曲線で囲まれる範囲等、いかなる形状でもかまわない。また不要光束をカットするだけでなく画面周辺のコマフレア等の光束をカットしても良い。
また、各レンズの空気接触面や接合面に反射防止コートを行い、ゴースト、フレアを軽減してもかまわない。マルチコートであれば効果的にゴースト、フレアを軽減できるので望ましい。2層あるいはそれ以上の膜数のコート材や膜厚を適宜組み合わせることで、更なる反射率の低減や、反射率の分光特性・角度特性等のコントロールなどを行うことが可能となる。また、使用波長レベルの凹凸パターンによる反射防止構造をレンズ表面に形成してもよい。また赤外カットコートをレンズ面、カバーガラス等に行ってもよい。
図21(a)、(b)は、本発明のズームレンズを用い、撮像素子として小型のCCD又はC−MOS、特に裏面照射型のC−MOS等を用いたレンズ一体型のデジタルカメラの概略断面図である。図21(a)は使用状態(図では広角端使用状態)の概略図、図21(b)はズームレンズが沈胴状態の概略図である。
図21(a)、(b)において、1はカメラ、2は変倍機構と合焦機構を備えた鏡筒内に配置された本発明に基づく撮影レンズ系である。
また、3は撮像素子面(撮像面)Iを持つ撮像素子である。撮影レンズ系2と撮像素子面3との間には、振動により埃を振り払う防塵フィルター、赤外カットフィルター、ローパスフィルターなどのフィルター類F、撮像面を保護するカバーガラスCが配置される。
第3レンズ群G3と第4レンズ群G4の間には、露出制御のため挿入及び退避が可能なポリオレフィン系のNDフィルターNDが配置される。ズーミングに際しては、第3レンズ群と一体で移動することでNDフィルターの有効径を小さくしている。
このような構成のカメラ1の撮影レンズ系2として、例えば上記実施例1に示した本発明のズームレンズが用いられる。
各実施例のズームレンズは、各レンズ群がそれぞれ独立に移動して広角端から望遠端へのズーミングが可能である。加えて、第3レンズ群G3は、レンズ沈胴時には、図21(a)中の矢印の軌跡をたどり、図21(b)のように他のレンズ群の光軸から逸れて沈胴するように構成できる。
加えて、レンズ沈胴時には、ポリオレフィン系のNDフィルターNDは第3レンズ群G3が退避する方向とは逆側に退避する。第3レンズ群G3と一体で退避するようにしてもよい。
また、各実施例のズームレンズは、レンズ交換式デジタルカメラの交換レンズとすることもできる。広い画角が必要な監視カメラに適用してもよい。
G1…第1レンズ群
G2…第2レンズ群
G3…第3レンズ群
G4…第4レンズ群
S…明るさ絞り
I…像面(撮像面)
1…カメラ
2…撮影レンズ系
3…撮像素子
F・・・フィルター類
C・・・カバーガラス
ND・・・ポリオレフィン系NDフィルター

Claims (27)

  1. 物体側から像側に順に、実質的に、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、からなり、
    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レンズ群との間の距離は広がり、
    前記第2レンズ群と前記第3レンズ群との間の距離は狭まり、
    前記第3レンズ群と前記第4レンズ群との間の距離は変化し、
    以下の条件式(1)、(3)、(4)、(5)、(7)、(10)を満足することを特徴とするズームレンズ。
    0.25 < |f12W|/f4 < 0.34 (1)
    0.35 < f3/f4 < 0.45 (3)
    4 < f4/fw < 5 (4)
    0.1<d3A/Σd3<0.3 (5)
    0.8< R1img/R2obj<1.2 (7)
    1.2 < f1/f4 < 1.4 (10)
    ただし、
    f12Wは、広角端における前記第1レンズ群と前記第2レンズ群との合成系の焦点距離、
    f1は、前記第1レンズ群の焦点距離、
    f3は、前記第3レンズ群の焦点距離、
    f4は、前記第4レンズ群の焦点距離、
    fwは、広角端におけるズームレンズ全系の焦点距離、
    d3Aは、前記第3レンズ群中の軸上空間距離の最大値、
    Σd3は、前記第3レンズ群の光軸上での厚み
    R1imgは、前記第1レンズ群の最も像側の屈折面の曲率半径、
    R2objは、前記第2レンズ群の最も物体側の屈折面の曲率半径、
    である。
  2. 物体側から像側に順に、実質的に、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、からなり、
    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レンズ群との間の距離は広がり、
    前記第2レンズ群と前記第3レンズ群との間の距離は狭まり、
    前記第3レンズ群と前記第4レンズ群との間の距離は変化し、
    前記第3レンズ群は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズと、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと物体側に凸面を向けた正レンズからなる接合レンズからなり、
    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。
    0.25 < |f12W|/f4 < 0.34 (1)
    ただし、
    f12Wは、広角端における前記第1レンズ群と前記第2レンズ群との合成系の焦点距離、
    f4は、前記第4レンズ群の焦点距離
    である。
  3. 物体側から像側に順に、実質的に、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、からなり、
    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レンズ群との間の距離は広がり、
    前記第2レンズ群と前記第3レンズ群との間の距離は狭まり、
    前記第3レンズ群と前記第4レンズ群との間の距離は変化し、
    前記第3レンズ群は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズと、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと物体側に凸面を向けた正レンズからなる接合レンズからなり、
    以下の条件式(1)、(3)、(4)、(5)を満足することを特徴とするズームレンズ。
    0.25 < |f12W|/f4 < 0.34 (1)
    0.35 < f3/f4 < 0.45 (3)
    4 < f4/fw < 5 (4)
    0.1<d3A/Σd3<0.3 (5)
    ただし、
    f12Wは、広角端における前記第1レンズ群と前記第2レンズ群との合成系の焦点距離、
    f3は、前記第3レンズ群の焦点距離、
    f4は、前記第4レンズ群の焦点距離、
    fwは、広角端におけるズームレンズ全系の焦点距離、
    d3Aは、前記第3レンズ群中の軸上空間距離の最大値、
    Σd3は、前記第3レンズ群の光軸上での厚み
    である。
  4. 以下の条件式(2)を満足することを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載のズームレンズ。
    0.2 < |f2|/f4 < 0.25 (2)
    ただし、
    f2は、前記第2レンズ群の焦点距離、
    である。
  5. 以下の条件式(3)を満足することを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載のズームレンズ。
    0.35 < f3/f4 < 0.45 (3)
    ただし、
    f3は、前記第3レンズ群の焦点距離
    である。
  6. 以下の条件式(4)を満足することを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載のズームレンズ。
    4 < f4/fw < 5 (4)
    ただし、
    f4は、前記第4レンズ群の焦点距離、
    fwは、広角端におけるズームレンズ全系の焦点距離
    である。
  7. 前記第4レンズ群がフォーカシング時に光軸方向に移動することを特徴とする請求項6に記載のズームレンズ。
  8. 前記第3レンズ群が光軸から離れるほど正の屈折力が弱くなる形状の非球面を持つレンズを有することを特徴とする請求項5に記載のズームレンズ。
  9. 前記第2レンズ群が光軸から離れるほど負の屈折力が弱くなる形状の非球面を持つ非球面レンズを有することを特徴とする請求項1から8のいずれか1項に記載のズームレンズ。
  10. 前記非球面レンズは両面非球面レンズであることを特徴とする請求項9に記載のズームレンズ。
  11. 前記非球面レンズが以下の条件式(A)を満足する負レンズであることを特徴とする請求項9または10に記載のズームレンズ。
    ASP1 − ASP2 > 0 (A)
    ただし、
    ASP1は、広角端にてその非球面レンズの物体側面上での最大像高に到る主光線の通過位置での非球面偏倚量、
    ASP2は、広角端にてその非球面レンズの像側面上での最大像高に到る主光線の通過位置での非球面偏倚量である。
  12. 前記第1レンズ群は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズからなる接合レンズと、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズからなることを特徴とする請求項1から11のいずれか1項に記載のズームレンズ。
  13. 前記第2レンズ群は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと、両凹負レンズと、正レンズからなることを特徴とする請求項1から12のいずれか1項に記載のズームレンズ。
  14. 前記第3レンズ群は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズと、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと物体側に凸面を向けた正レンズからなる接合レンズからなることを特徴とする請求項1、2、4から13のいずれか1項に記載のズームレンズ。
  15. 前記第3レンズ群が以下の条件式(B)を満足することを特徴とする請求項3または14に記載のズームレンズ。
    −1.5 <(Rc+R3img)/(Rc−R3img)< −1 (B)
    ただし、
    Rcは、前記第3レンズ群中の前記接合レンズにおける接合面の近軸曲率半径、
    R3imgは、前記第3レンズ群中の最も像側の屈折面の近軸曲率半径
    である。
  16. 前記第4レンズ群は、1枚の正レンズからなることを特徴とする請求項1から15のいずれか1項に記載のズームレンズ。
  17. 広角端から望遠端への変倍に際して、
    前記第1レンズ群は広角端での位置に対して望遠端にて物体側に位置するように移動し、
    前記第2レンズ群は物体側へ移動した後像側へ移動する軌跡を含んで移動し、
    前記第3レンズ群は広角端での位置に対して望遠端にて物体側へ位置するように移動し、
    前記第4レンズ群は像側へ移動した後物体側へ移動し、更にその後像側へ移動する軌跡を含んで移動することを特徴とする請求項1から16のいずれか1項に記載のズームレンズ。
  18. 前記第3レンズ群が以下の条件式(5)を満足することを特徴とする請求項1から17のいずれか1項に記載のズームレンズ。
    0.1<d3A/Σd3<0.3 (5)
    ただし、
    d3Aは、前記第3レンズ群中の軸上空間距離の最大値、
    Σd3は、前記第3レンズ群の光軸上での厚み
    である。
  19. 前記第3レンズ群中の前記接合レンズにおける接合面が以下の条件式(6)、(C)を満足することを特徴とする請求項3または14に記載のズームレンズ。
    0.07 <Rc/ft< 0.1 (6)
    −35 <ν32−ν33< −25 (C)
    ただし、
    Rcは、前記第3レンズ群中の前記接合レンズにおける接合面の曲率半径、
    ftは、望遠端におけるズームレンズ全系の焦点距離、
    ν32は、前記第3レンズ群中の前記接合レンズにおける負メニスカスレンズのアッベ数、
    ν33は、前記第3レンズ群中の前記接合レンズにおける正レンズのアッベ数
    である。
  20. 前記第2レンズ群が以下の条件式(7)、(D)を満足することを特徴とする請求項1から19のいずれか1項に記載のズームレンズ。
    0.8< R1img/R2obj<1.2 (7)
    0.05< D12/IH < 0.15 (D)
    ただし、
    R1imgは、前記第1レンズ群の最も像側の屈折面の曲率半径、
    R2objは、前記第2レンズ群の最も物体側の屈折面の曲率半径、
    D12は、広角端における前記第1レンズ群と前記第2レンズ群の光軸上での空気間隔、
    IHは、前記ズームレンズによる撮像面上での像高
    である。
  21. 前記ズームレンズの光路中に材質がポリオレフィンの光量低減部材を配置したことを特徴とする請求項1から20のいずれか1項に記載のズームレンズ。
  22. 前記ズームレンズは沈胴収納可能であり、前記第3レンズ群は前記沈胴収納の際に他のレンズの光軸に対して偏心移動し収納されることを特徴とする請求項1から21のいずれか1項に記載のズームレンズ。
  23. 請求項1から22のいずれかに記載のズームレンズと、
    前記ズームレンズによる像を受光し電気信号に変換する撮像面を持つ撮像素子とを有し、
    前記ズームレンズは、未使用時には沈胴可能であり、
    前記ズームレンズ中の少なくとも2枚のレンズが以下の条件式(8)を満足することを特徴とする撮像装置。
    0.01<d/IH<0.1 (8)
    ただし、
    dは、前記少なくとも2枚のレンズのそれぞれの光軸上での厚さ、
    IHは、前記ズームレンズによる前記撮像面上での像高
    である。
  24. 前記条件式(8)を満足する前記少なくとも2枚のレンズのうち、何れか2つのレンズは負レンズであることを特徴とする請求項23に記載の撮像装置。
  25. 前記2つの負レンズが前記ズームレンズ中の前記第2レンズ群に含まれ且つ前記第2レンズ群中に正レンズが配置されることを特徴とする請求項24に記載の撮像装置。
  26. 前記第2レンズ群中の前記2つの負レンズのうち一方が第1の負レンズ、他方が第2の負レンズであり、
    以下の条件式(9)を満足することを特徴とする請求項25に記載の撮像装置。
    1.7< (ndLN1+ndLN2+ndLP1)/3<2.2 (9)
    ただし、
    ndLN1は、前記第2レンズ群中の前記第1の負レンズのd線での屈折率、
    ndLN2は、前記第2レンズ群中の前記第2の負レンズのd線での屈折率、
    ndLP1は、前記第2レンズ群中の前記正レンズのd線での屈折率
    である。
  27. 以下の条件式(10)を満足することを特徴とする請求項2から22のいずれか1項に記載のズームレンズ。
    1.2 < f1/f4 < 1.4 (10)
    ただし、
    f1は、前記第1レンズ群の焦点距離、
    f4は、前記第4レンズ群の焦点距離
    である。
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