説明

ズームレンズおよび撮像装置

【課題】十分な広角化と十分な小型化を両立させる。
【解決手段】ズームレンズ100は、物体側から順に配列された、正の屈折力を有し固定された第1レンズ群110と、負の屈折力を有し変倍時に光軸上を移動する第2レンズ群120と、正の屈折力を有し固定された第3レンズ群130と、正の屈折力を有し像面位置補正のために光軸上を移動する第4レンズ群140とにより構成されている。第1レンズ群110は、物体側から順に配列された凹、凸、凸、凸の4枚レンズ構成であり、第2レンズ群120は、凹と凸とを含む3または4枚のレンズで構成されており、第3レンズ群130は、少なくとも一面が非球面形状の単レンズにより構成され、第4レンズ群140は、3枚のレンズにより構成され、該第4レンズ群に含まれるレンズのうちの少なくとも1面が非球面形状で、かつ最終レンズの像側の面が凹形状である。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ズームレンズと、ズームレンズを用いた撮像装置とに関する。
【背景技術】
【0002】
近年、民生用のビデオカメラ等の撮像装置では、広い画角を持つズームレンズが要望されている。この種のズームレンズでは、物体側より順に、正、負、正、正の屈折力配置の4群構成で、第1レンズ群と第3レンズ群が固定で、第2レンズ群を光軸方向に移動させて主に変倍(ズーミング)を行い、第4レンズ群を光軸方向に移動させて像位置の変動の補正と合焦を行うようにした、いわゆる4群インナーフォーカスズーム方式が主流となっている。この方式に関するズームレンズの構成には、特許文献1、特許文献2に記載されたものなど種々の種類のものが提案されている。
【0003】
これらのレンズ構成では、第1レンズ群と第2レンズ群のレンズ構成がよく似たレンズタイプをとるため、広角端における画面対角線の画角はせいぜい60度程度であり、60度を上回る程度に広角化することは達成できてない。
【0004】
十分な広角化を試みた例として、特許文献1をもとにして、第1レンズ群を3枚構成から5枚構成に発展させた特許文献3に記載されたものが知られている。詳細には、特許文献1に示されたレンズタイプを基本にして、その3枚構成の第1レンズ群の物体側に凹レンズと凸レンズを大きな空気間隔を空けて配置することで、ワイドコンバージョンレンズのようなアフォーカル系に近い構成を付加することで、第1レンズ群の第3レンズ以降への主光線の傾きを小さくして、諸収差の補正を可能にしている。
【0005】
さらに、第1レンズ群を5枚構成としたズームレンズの一つとして特許文献4に記載されたものが提案されている。特許文献4に記載のズームレンズによれば、前玉径の増大を極力抑えて、広角化と小型化の両立を図っている。
【0006】
【特許文献1】特開平3−33710号公報
【特許文献2】特開平4−153615号公報
【特許文献3】特開平5−72475号公報
【特許文献4】特開2004−272187号公報
【0007】
しかしながら、前記特許文献3、特許文献4に記載のズームレンズでは、第1レンズ群を5枚構成としたために、十分に小型化することはできなかった。最も物体側に位置する第1レンズ群は大きいレンズを必要とすることから、1枚増えることは大型化につながるためである。すなわち、前述した従来の技術のいずれであっても、十分な広角化と十分な小型化を両立させることができないという問題が発生した。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
本発明は、上述した従来の課題を解決するためになされたものであり、十分な広角化と十分な小型化を両立させることを目的とする。具体的には、広角側の画角80度を達成し、Fナンバーが1.8と明るく、9〜12倍程度の小型なズームレンズを提案する。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
【0010】
[適用例1]
物体側から順に配列された、
正の屈折力を有し固定された第1レンズ群と、
負の屈折力を有し変倍時に光軸上を移動する第2レンズ群と、
正の屈折力を有し固定された第3レンズ群と、
正の屈折力を有し像面位置補正のために光軸上を移動する第4レンズ群とにより構成され、
前記第1レンズ群は、
物体側から順に配列された凹レンズ、凸レンズ、凸レンズ、凸レンズの4枚レンズ構成であり、
前記第2レンズ群は、
凹レンズと凸レンズとを含む3枚または4枚のレンズで構成されており、
第3レンズ群は、
1または複数のレンズにより構成され、該第3レンズ群に含まれるレンズのうちの少なくとも1面が非球面形状であり、
第4レンズ群は、
3枚のレンズにより構成され、該第4レンズ群に含まれるレンズのうちの少なくとも1面が非球面形状で、かつ該第4レンズ群のうちの最も像側に設けられた最終レンズの像側の面が凹形状であることを特徴とするズームレンズ。
【0011】
ここで、第1ないし第4レンズ群のそれぞれにおいて「正の屈折力を有し」または「負の屈折力を有し」と言うのは、該当するレンズ群において全体として正の屈折力または負の屈折力を有することを意味する。
【0012】
上記のように構成された適用例1に記載のズームレンズでは、第1レンズ群を、物体側から順に配列された凹レンズ、凸レンズ、凸レンズ、凸レンズの4枚レンズ構成とすることにより、凹レンズとその隣に位置する凸レンズとの間の空気レンズを有効に利用して、広角端における歪曲収差、像面湾曲をバランスよく補正することができる。また、第3レンズ群を、正の屈折力を有し少なくとも1面に非球面形状を持つ構成とすることにより、ズーム全域において球面収差を良好に補正することができる。また、その補正が可能になったことで、開放F値としてF1.8程度の明るさを達成することができる。さらに、第4レンズ群を、少なくとも1面に非球面形状を持ち、最終レンズの像側の面(最終面)に凹形状を持つ構成とすることにより、像面湾曲を良好に補正することができることから、広角化に伴う像面湾曲の増大に対する十分な対応が可能となる。
【0013】
したがって、前記ズームレンズでは、広角端における画角を約80度に広角化することができる。その上で、球面収差、歪曲収差、像面湾曲などの少ない優れたレンズ性能を得ることができる。さらに、大きいレンズを必要とする第1レンズ群のレンズ枚数を4枚とすることができることから、ズームレンズ全体を小型化することができる。
【0014】
[適用例2]
適用例1に記載のズームレンズであって、前記第2レンズ群は、物体側から順に配列された、物体側に凸面を向けた負の屈折力をもつメニスカスレンズと、両凹レンズと、凸レンズとにより構成される、ズームレンズ。
【0015】
適用例2の構成によれば、第2レンズ群は3枚構成となることから、ズームレンズ全体をより小型化することができる。
【0016】
[適用例3]
適用例1に記載のズームレンズであって、前記第2レンズ群は、物体側から順に配列された、物体側に凸面を向けた負の屈折力をもつメニスカスレンズと、凹レンズと、凹レンズと、凸レンズとにより構成される、ズームレンズ。
【0017】
適用例3の構成によれば、第2レンズ群を4枚構成とすることで、高倍率化による広角端から望遠端へかけての色収差、像面湾曲、歪曲収差をそれぞれ良好に補正することができる。
【0018】
[適用例4]
適用例1に記載のズームレンズであって、前記第2レンズ群は、物体側から順に配列された、物体側に凸面を向けた負の屈折力をもつメニスカスレンズと、凹レンズと、凸レンズと、凹レンズとにより構成される、ズームレンズ。
【0019】
適用例4の構成によれば、第2レンズ群を4枚構成とすることで、高倍率化による広角端から望遠端へかけての色収差、像面湾曲、歪曲収差をそれぞれ良好に補正することができる。
【0020】
[適用例5]
適用例1ないし4のいずれかに記載のズームレンズであって、前記第3レンズ群は、少なくとも1面が非球面形状である単レンズにより構成される、ズームレンズ。
【0021】
適用例5の構成によれば、第3レンズ群は1枚構成となることから、ズームレンズ全体をより小型化することができる。
【0022】
[適用例6]
適用例1ないし5のいずれかに記載のズームレンズであって、前記第4レンズ群は、物体側から順に配列された、物体側に凸面を向けた負の屈折力をもつメニスカスレンズと、両凸レンズと、像側に凹面を向けた凹レンズとにより構成される、ズームレンズ。
【0023】
適用例6の構成によれば、広角化、歪曲収差や像面湾曲を良好に補正できる。
【0024】
[適用例7]
適用例6に記載のズームレンズであって、前記第4レンズ群に備えられる前記メニスカスレンズと前記両凸レンズは、両レンズが張り合わされた接合レンズとして構成される、ズームレンズ。
【0025】
適用例7の構成によれば、ズームレンズ全体をより小型化することができる。
【0026】
[適用例8]
請求項1ないし7のいずれかに記載のズームレンズであって、
前記第1レンズ群は、
以下の条件式(1)、(2)および(3)のそれぞれを満足する、ズームレンズ。
(1) 8.5<F1/fw<11
(2) −1.3<f11/F1<−1
(3) 0.06<d2/F1<0.15
但し、
F1:第1レンズ群全体の焦点距離
fw:ズームレンズの広角端での焦点距離
f11:第1レンズ群の物体からみて第1番目のレンズの焦点距離
d2:物体からみて第2番目のレンズ面から第3番目のレンズ面までの軸上距離
【0027】
条件式(1)は、第1レンズ群の焦点距離(=第1レンズ群全体の焦点距離)に関する限定である。下限値(8.5)を下回ると、第1レンズ群のパワーが強くなりすぎ、広角端における像面湾曲や望遠端における球面収差のバランスがくずれ性能が劣化する。一方、上限値(11)を上回ると、レンズ全長、径の大型化につながる。
【0028】
条件式(2)は、第1レンズ群の凹レンズの焦点距離に関する限定である。上限値(−1)を上回ると、広角端、望遠端において像面湾曲が増大し周辺性能が悪化する。一方、下限値(−1.3)を下回ると、第1番目のレンズに対する第1レンズ群のパワーが相対的に大きくなるため、広角端における像面湾曲や望遠端における球面収差のバランスがくずれ性能が劣化する。
【0029】
条件式(3)は、第1レンズ群内の空気レンズ(凹レンズとその隣に位置する凸レンズとの間の空気レンズ)に関する限定である。下限値(0.06)を下回ると、変倍にともなう像面湾曲の変動が増大し望遠側における像面湾曲の増大が見られる。また、物体からみて第2番目の凸レンズの大型化を伴うことにより、第1レンズ群の重量化、コストアップを伴う。一方、上限値(0.15)を上回ると、レンズ光路長の増大とともに、ズームレンズ全体が大型化する。
【0030】
したがって、条件式(1)〜(3)の全てを満足する適用例8の構成によれば、球面収差、像面湾曲などがより少なくなるとともに、ズームレンズ全体をより小型化することができる。
【0031】
[適用例9]
適用例1ないし8のいずれかに記載のズームレンズであって、
前記第2レンズ群は、
以下の条件式(4)を満足する、ズームレンズ。
(4) −2.3<F2/fw<−1.7
但し、
F2:第2レンズ群全体の焦点距離
fw:ズームレンズの広角端での焦点距離
【0032】
条件式(4)は、第2レンズ群の屈折力に関する限定である。上限値(−1.7)を上回ると、変倍時の収差変動が大きくなり、性能維持が難しい。一方、下限値(−2.3)を下回ると、変倍時の移動量が増え全長が長くなってしまう。したがって、条件式(4)を満足する適用例9の構成によれば、収差変動をより抑えるとともに、ズームレンズ全体をより小型化することができる。
【0033】
[適用例10]
適用例1ないし9のいずれかに記載のズームレンズであって、
前記第3レンズ群は、
以下の条件式(5)を満足する、ズームレンズ。
(5) 5.5<F3/fw<8.2
但し、
F3:第3レンズ群全体の焦点距離
fw:ズームレンズの広角端での焦点距離
【0034】
条件式(5)は、第3レンズ群の屈折力に関する限定である。上限値(8.2)を越えると、バックフォーカスが増大し、全長が長くなる。一方、下限値(5.5)を下回ると、広角側の球面収差が大きくなり、第3レンズ群に非球面レンズを使用したとしても収差補正が難しい。したがって、条件式(5)を満足する適用例10の構成によれば、球面収差をより少なくすることができるとともに、ズームレンズ全体をより小型化することができる。
【0035】
[適用例11]
適用例1ないし10のいずれかに記載のズームレンズであって、
前記第4レンズ群は、
以下の条件式(6)を満足する、ズームレンズ。
(6) 3.5<F4/fw<6.0
但し、
F4:第4レンズ群全体の焦点距離
fw:ズームレンズの広角端での焦点距離
【0036】
条件式(6)は、第4レンズ群の屈折力に関する限定である。上限値(6.0)を越えると、フォーカス時の第4レンズ群移動量が大きくなり、全長が伸びるとともに全体に対するバランスが崩れ、像面湾曲が悪化する。一方、下限値(3.5)を下回るとコマ収差が大きくなり性能劣化につながる。したがって、条件式(6)を満足する適用例11の構成によれば、像面湾曲やコマ収差をより少なくすることができる。
【0037】
[適用例12]
適用例1ないし11のいずれかに記載のズームレンズであって、
以下の条件式(7)および(8)のそれぞれを満足する、ズームレンズ。
(7) 14.8<oal/IMG<16.5
(8) 6.8<efs/IMG<7.6
但し、
oal:第1レンズ群の物体からみて第1番目のレンズ面の面長点から像面までの距離
efs:第1レンズ群の物体からみて第1番目のレンズ面における有効径
IMG:像面サイズ
【0038】
条件式(7)は、全長に関する限定である。下限値(14.8)を下回ると、収差補正が困難になる。一方、上限値(16.5)を上回ると、ズームレンズ全体の大型化につながる。
【0039】
条件式(8)は、外径に関する限定である。下限値(6.8)を下回ると、広角端における周辺性能について補正不足となる。一方、上限値(7.6)を上回るとレンズ径の大型化につながる。
【0040】
したがって、条件式(7)および条件式(8)を満足する適用例12の構成によれば、レンズ性能の低下を引き起こすことなく、ズームレンズ全体をより小型化することができる。
【0041】
[適用例13]
撮像装置であって、
適用例1ないし12のいずれかに記載の前記ズームレンズと、
前記ズームレンズによって取り込んだ画像を電気的な画像信号に変換する撮像素子と
を備えることを特徴とする撮像装置。
【0042】
適用例13の構成によれば、本発明のズームレンズを撮像装置の形態で実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0043】
次に、本発明の実施の形態を実施例に基づき以下の順序で説明する。
A.第1実施例:
A−1.ズームレンズの構成:
A−2.ズームレンズの特性:
A−3.実施例効果:
B.第2実施例:
B−1.ズームレンズの構成:
B−2.ズームレンズの特性:
B−3.実施例効果:
C.第3実施例:
C−1.ズームレンズの構成:
C−2.ズームレンズの特性:
C−3.実施例効果:
D.第4実施例:
D−1.ズームレンズの構成:
D−2.ズームレンズの特性:
D−3.実施例効果:
E.第5実施例:
E−1.ズームレンズの構成:
E−2.ズームレンズの特性:
E−3.実施例効果:
F.その他の実施形態:
【0044】
A.第1実施例:
A−1.ズームレンズの構成:
図1は、本発明の第1実施例における撮像装置10の要部を示す説明図である。図示するように、撮像装置10は、ズームレンズ100と、ズームレンズ100によって取り込んだ画像を電気的な画像信号に変換するCCD(電荷結合素子)などの固体撮像素子20と、ズームレンズ100と固体撮像素子20との間に設けられた光学要素30とを備えている。光学要素30は、例えば、光学フィルタや固体撮像素子のカバーガラスなどを含んでいる。固体撮像素子20は、像面(撮像面)ISを有している。
【0045】
ズームレンズ100は、物体側から順に配列された、全体として正の屈折力を有し固定された第1レンズ群110と、全体として負の屈折力を有し変倍時に光軸上を移動する第2レンズ群120と、全体として正の屈折力を有し固定された第3レンズ群130と、全体として正の屈折力を有し像面位置補正のために光軸上を移動する第4レンズ群140とにより構成されている。第2レンズ群120と第3レンズ群130との間には絞り150が設けられている。この構成により、ズームレンズ100は、いわゆる4群インナーフォーカスズーム方式のズームレンズとなっている。
【0046】
第1レンズ群110は、4枚のレンズで構成されている。最も物体側に配置された第1レンズL1は凹レンズであり、他の第2ないし第4レンズL2,L3,L4は凸レンズである。物体からみて第2番目の第2レンズL2は像側に強い凸面を向けている。物体からみて第3番目の第3レンズL3は両凸レンズである。物体からみて4番目の第4レンズL4は物体側に強い凸面を向けている。上記構成により、第1レンズL1と第2レンズL2との間には空気レンズが形成される。なお、第2ないし第4レンズL2,L3,L4の向く方向は上記に限る必要はなく、強い凸面を上記の向きとは反対側に向ける構成とすることもできる。また、本実施例では、第1レンズL1は両凹レンズとなっているが、必ずしも両凹レンズに限る必要はなく、負の屈折力を有するレンズ(凹レンズ)であれば他の種類のレンズに替えてもよい。
【0047】
第2レンズ群120は、3枚のレンズで構成されている。最も物体側に配置された第5レンズL5は、物体側に凸面を向け、像側に凹面を向けた凹メニスカスレンズ(負の屈折力を持つメニスカスレンズ)である。第6レンズL6は、両凹レンズである。最も像側に配置された第7レンズL7は、物体側に凸面を向けた凸レンズである。第6レンズL6と第7レンズL7とは張り合わされて接合レンズを構成している。具体的には、第6レンズL6の像側の面の曲率半径は、第7レンズL7の物体側の面の曲率半径と一致しており、両レンズL6,L7は張り合わされている。なお、第6レンズL6と第7レンズL7との間は必ずしも張り合わされている必要はなく、両者の間に空隙を有する構成としてもよい。
【0048】
第3レンズ群130は、単レンズにより構成されている。単レンズとしての第8レンズL8は、物体側、像側の両面が非球面形状となった凸レンズである。第8レンズL8は、物体側に凸面を向けている。なお、第8レンズL8は、必ずしも両面とも非球面形状である必要はなく、これに替えて、いずれか一方の面が非球面形状となった凸レンズとしてもよい。
【0049】
第4レンズ群140は、3枚のレンズで構成されている。最も物体側に配置された第9レンズL9は、物体側に凸面を向け、像側に凹面を向けた凹メニスカスレンズ(負の屈折力を持つメニスカスレンズ)である。第10レンズL10は、両凸レンズである。第9レンズL9と第10レンズL10とは張り合わされて接合レンズを構成している。具体的には、第9レンズL9の像側の面の曲率半径は、第10レンズL10の物体側の面の曲率半径と一致しており、両レンズL9,L10は張り合わされている。最も像側に配置された最終レンズ(ズームレンズ100全体の最終レンズ)としての第11レンズL11は、像側に凹面を向けた(すなわち、像面ISに凹面を向けた)凹レンズで、物体側、像側の両面が非球面形状となっている。なお、第9レンズL9と第10レンズL10との間は必ずしも張り合わされている必要はなく、両者の間に空隙を有する構成としてもよい。
【0050】
図1は、広角端における各レンズ群の位置関係(以下、この位置関係を「Position1」とも呼ぶ)を示しており、望遠端への変倍時には第2レンズ群120は光軸に沿って物体側から像側に単調に移動する。第1レンズ群110および第3レンズ群130は固定である。なお、第4レンズ群140は、光軸に沿って移動することにより像面ISの位置変動の補正と合焦を行う。もちろん変倍時にも第4レンズ群140は移動する。図2は、広角端と望遠端との中間における各レンズ群の位置関係(以下、この位置関係を「Position2」とも呼ぶ)を示しており、図3は、望遠端における各レンズ群の位置関係(以下、この位置関係を「Position3」とも呼ぶ)を示している。このようにズームレンズ100は、レンズ群の位置関係を変えて、広角端から望遠端の間で変倍を行う。
【0051】
図4は、ズームレンズ100を構成する各レンズの面データを示す説明図である。面番号iは、ズームレンズ100を構成する各レンズの面(レンズ面)の番号を示している。ただし、面番号iの欄の「STOP」は絞り150を示し、面番号22,23は光学要素30を示す。曲率半径Riは、面Siの曲率半径(mm)を示している。物体側に凸の面の曲率半径は正の値で表されており、物体側に凹の面の曲率半径は負の値で表されている。
【0052】
面間隔Diは、面Siと面Si+1との間の光軸上の距離(mm)を示している。すなわち、面番号iがレンズの物体側の面を示す場合には、面間隔Diは、該レンズの光軸上の厚みを表しており、面番号iがレンズの像側の面を示す場合には、面間隔Diは、該レンズの像側の面と後段の光学素子(例えばレンズ)の物体側の面との間の光軸上の距離を表している。
【0053】
屈折率Ndiは、面Siを有するレンズのd線(波長587.6nm)に対する屈折率を示している。
【0054】
アッベ数νdiは、面Siを有するレンズのアッベ数を示している。なお、アッベ数νdiは、レンズなどの光の分散に関する性質を表す値であり、d線,C線(波長656.3nm),F線(波長486.1nm)に対する屈折率をnd,nC,nFとすると、(nd−1)/(nF−nC)で表される。
【0055】
図4において、面番号iに「*」が付された面は、非球面形状を有する。前述したように、本実施例では、第8レンズL8の物体側の面S15および像側の面S16と、第11レンズL11の物体側の面S20および像側の面S21とが非球面形状を有している。非球面形状は、次式によって表される。
【0056】
【数1】

【0057】
ここで、Hは、非球面と光軸との交点を原点とすると、原点からの光軸と垂直な方向への距離(光軸からの高さ)を表す。Xは、該原点からの光軸上の距離を表す。Rは、曲率半径を表し、Kは円錐係数を表し、A,B,C,Dは、高次非球面係数を表す。なお、曲率半径Rとしては、図4に示す値が利用される。
【0058】
図5は、面S15、面S16、面S20、面S21の非球面係数の各値を示す説明図である。非球面係数としては、Y曲率半径の値、コーニック定数Kの値および高次非球面係数(4次、6次、8次、10次の非球面係数)A,B,C,Dの各値が示されている。
【0059】
図6は、広角端から望遠端まで変倍をおこなったときの移動する面(面番号8,13,16,21の各面)についての面間隔D8,D13,D16,D21の各値を示す説明図である。図示するように、第1レンズ群110と第2レンズ群120との間の光軸上の距離に相当する面間隔D8を1.501に、第2レンズ群120と絞り150との間の光軸上の距離に相当する面間隔D13を19.458に、第3レンズ群130と第4レンズ群140との間の光軸上の距離に相当する面間隔D16を5.900に、第4レンズ群140と光学要素30との間の距離を2.428とすることにより、ズームレンズ100を広角端の状態とすることができる。同様に、面間隔D8,D13,D16,D21を図示の値にすることで、ズームレンズ100を広角端と望遠端との中間の状態、あるいは望遠端の状態とすることができる。
【0060】
図4ないし図6に示したデータによって構成される本実施例のズームレンズ100は、図7に示すような各種の値をとる。各種の値は次の通りのものである。
Fi:第iレンズ群全体の焦点距離
fw:ズームレンズ100の広角端での焦点距離
fab:第aレンズ群の物体からみて第b番目のレンズの焦点距離
di:物体からみて第i番目のレンズ面からて第i+1番目のレンズ面までの軸上距離
v2n:第2レンズ群の中で凸レンズの物体側に位置する凹レンズの分散
v2p:第2レンズ群の中の凸レンズの分散
v4n:第4レンズ群の中で凸レンズと接合される凹レンズの分散
v4p:第4レンズ群の中の凹レンズと接合される凸レンズの分散
v43:第4レンズ群の中で最も像側のレンズの分散
oal:第1レンズ群の物体からみて第1番目のレンズ面の面長点から像面までの距離
efs:第1レンズ群の物体からみて第1番目のレンズ面における有効径
IMG:像面サイズ
n2n:第2レンズ群の中で凸レンズの物体側に位置する凹レンズの屈折率
n2p:第2レンズ群の中の凸レンズの屈折率
【0061】
上記IMGが表す像面サイズは、固体撮像素子の像面の対角を表している。また、本実施例のズームレンズ100は、図7に示すように、ズーム比=10.5倍、Fナンバー=1.89、画角2ω=79.3度をとる。なお、図7においては、上記各値を、この第1実施例だけではなく、後述する第2実施例ないし第5実施例についても示している。
【0062】
さらに、本実施例のズームレンズ100では、第1の評価値F1/fwは8.87であり、第2の評価値f11/F1は−1.18であり、第3の評価値d2/F1は0.09であり、第4の評価値F2/fwは−1.82であり、第5の評価値F3/fwは7.04であり、第6の評価値F4/fwは5.01であり、第7の評価値oal/IMGは15.46であり、第8の評価値efs/IMGは7.24である。なお、8つの評価値については後述する。
【0063】
A−2.ズームレンズの特性:
以上のように構成された第1実施例のズームレンズ100の収差特性を図8ないし図10に示した。図8は広角端である前述したPosition1のときの収差特性を示し、図9は広角端と望遠端との中間である前述したPosition2のときの収差特性を示し、図10は望遠端である前述したPosition3のときの収差特性を示す。図8〜10において、左側のグラフはFナンバーに対する球面収差の大きさを示し、中央のグラフは結像面の高さ方向に対する非点収差の大きさを示し、右側のグラフは結像面の高さ方向に対する歪曲収差の大きさを示している。グラフ中の実線は波長546.07nmの光を用いたときのもので、破線は波長460.00nmの光を用いたときのもので、一点鎖線は波長656.27nmの光を用いたときのものである。非点収差を示すグラフにおいて、符号Sが付された特性は、サジタル像点を示し、符号Tが付された特性は、タンゼンシャル像点を示す。なお、図8ないし図10は、シミュレーション結果である。
【0064】
図8ないし図10に示すように、第1実施例のズームレンズ100では、Position1ないし3のそれぞれにおいて、球面収差、非点収差、歪曲収差が大きく改善されている。そのため、全画角に亘って高品質な像を撮影することが可能になる。
【0065】
A−3.実施例効果:
以上のように構成された第1実施例のズームレンズ100では、第1レンズ群110を、物体側から順に配列された第1ないし第4レンズL1〜L4により凹レンズ、凸レンズ、凸レンズ、凸レンズの4枚レンズ構成とすることにより、凹レンズである第1レンズL1と凸レンズである第2レンズL2との間の空気レンズを有効に利用して、広角端における歪曲収差、像面湾曲をバランスよく補正することができる。また、第3レンズ群130を、少なくとも1面が非球面形状となった凸レンズにより構成することにより、ズーム全域において球面収差を良好に補正することができる。また、その補正が可能になったことで、開放F値としてF1.8程度の明るさをもつ構成を達成することができる。さらに、第4レンズ群140を、最終レンズである第11レンズL11により、少なくとも1面が非球面形状で、かつ最終レンズの像側の面(最終面)が凹形状を持つ構成とすることにより、像面湾曲を良好に補正することができることから、広角化に伴う像面湾曲の増大に対する十分な対応が可能となる。
【0066】
したがって、第1実施例のズームレンズ100では、広角端における画角を約80度に広角化することができる。その上で、球面収差、歪曲収差、像面湾曲などの少ない優れたレンズ性能を得ることができる。さらに、大きいレンズを必要とする第1レンズ群110のレンズ枚数を4枚とすることができることから、ズームレンズ全体を小型化することができる。
【0067】
第1実施例のズームレンズ100では、8つの評価値が用意されていることを先に説明した。第1の評価値F1/fwは8.87であり、第2の評価値f11/F1は−1.18であり、第3の評価値d2/F1は0.09であり、以下の条件式(1)、(2)および(3)のそれぞれを満足する
【0068】
(1) 8.5<F1/fw<11
(2) −1.3<f11/F1<−1
(3) 0.06<d2/F1<0.15
【0069】
条件式(1)は、第1レンズ群110の焦点距離(=第1レンズ群全体の焦点距離)に関する限定である。第1の評価値F1/fwが下限値(8.5)を下回ると、第1レンズ群のパワーが強くなりすぎ、広角端における像面湾曲や望遠端における球面収差のバランスがくずれ性能が劣化する。一方、第1の評価値F1/fwが上限値(11)を上回ると、レンズ全長、径の大型化につながる。
【0070】
条件式(2)は、第1レンズ群の凹レンズの焦点距離に関する限定である。第2の評価値f11/F1が上限値(−1)を上回ると、広角端、望遠端において像面湾曲が増大し周辺性能が悪化する。一方、第2の評価値f11/F1が下限値(−1.3)を下回ると、第1レンズL1に対する第1レンズ群110のパワーが相対的に大きくなるため、広角端における像面湾曲や望遠端における球面収差のバランスがくずれ性能が劣化する。
【0071】
条件式(3)は、第1レンズ群110内の空気レンズ(第1レンズL1と第2レンズL2との間の空気レンズ)に関する限定である。第3の評価値d2/F1が下限値(0.06)を下回ると、変倍にともなう像面湾曲の変動が増大し望遠側における像面湾曲の増大が見られる。また、物体からみて第2番目の凸レンズの大型化を伴うことにより、第1レンズ群110の重量化、コストアップを伴う。一方、第3の評価値d2/F1が上限値(0.15)を上回ると、レンズ光路長の増大とともに、ズームレンズ全体が大型化する。
【0072】
したがって、条件式(1)〜(3)の全てを満足する第1実施例のズームレンズ100によれば、球面収差、像面湾曲などがより少なくなるとともに、ズームレンズ全体をより小型化することができる。
【0073】
前述したように第4の評価値F2/fwは−1.82であり、以下の条件式(4)を満足する。
(4) −2.3<F2/fw<−1.7
【0074】
条件式(4)は、第2レンズ群120の屈折力に関する限定である。第4の評価値F2/fwが上限値(−1.7)を上回ると、変倍時の収差変動が大きくなり、性能維持が難しい。一方、第4の評価値F2/fwが下限値(−2.3)を下回ると、変倍時の移動量が増え全長が長くなってしまう。したがって、条件式(4)を満足するズームレンズ100によれば、収差変動をより抑えるとともに、ズームレンズ全体をより小型化することができる。
【0075】
さらに、本実施例のズームレンズ100によれば、上述した8つの評価値以外にも次の2つの評価値(以下、「第9の評価値」、「第10の評価値」と呼ぶ)が所定の条件式を満足している。すなわち、第9の評価値v2n−v2pは22.34であり、第10の評価値n2p−n2nは0.22であり、以下の条件式(9)および(10)のそれぞれを満足する。
【0076】
(9) 16<v2n−v2p
(10) 0.15<n2p−n2n
【0077】
条件式(9)、(10)は第2レンズ群120の接合レンズに関する限定である。接合レンズ間の屈折率差、分散の差を大きくとることで、広角端から望遠端まで良好に収差補正をすることができる。第9の評価値v2n−v2pが下限値(16)を下回ると、広角側倍率色収差と望遠側軸上色収差のバランスがくずれる。第10の評価値n2p−n2nが下限値(0.15)を下回ると、球面収差や、コマ収差が悪化する。
【0078】
前述したように第5の評価値F3/fwは7.04であり、以下の条件式(5)を満足する。
(5) 5.5<F3/fw<8.2
【0079】
条件式(5)は、第3レンズ群130の屈折力に関する限定である。第5の評価値F3/fwが上限値(8.2)を越えると、バックフォーカスが増大し、全長が長くなる。一方、第5の評価値F3/fwが下限値(5.5)を下回ると、広角側の球面収差が大きくなり、第3レンズ群130に非球面レンズを使用したとしても収差補正が難しい。したがって、条件式(5)を満足するズームレンズ100によれば、球面収差をより少なくすることができるとともに、ズームレンズ全体をより小型化することができる。
【0080】
前述したように第6の評価値F4/fwは5.01であり、以下の条件式(6)を満足する。
(6) 3.5<F4/fw<6.0
【0081】
条件式(6)は、第4レンズ群の屈折力に関する限定である。第6の評価値F4/fwが上限値(6.0)を越えると、フォーカス時の第4レンズ群移動量が大きくなり、全長が伸びるとともに全体に対するバランスが崩れ、像面湾曲が悪化する。一方、第6の評価値F4/fwが下限値(3.5)を下回るとコマ収差が大きくなり性能劣化につながる。したがって、条件式(6)を満足するズームレンズ100によれば、像面湾曲やコマ収差をより少なくすることができる。
【0082】
前述したように第7の評価値oal/IMGは15.46であり、第8の評価値efs/IMGは7.24であり、以下の条件式(7)および(8)のそれぞれを満足する。
【0083】
(7) 14.8<oal/IMG<16.5
(8) 6.8<efs/IMG<7.6
【0084】
条件式(7)は、全長に関する限定である。第7の評価値oal/IMGが下限値(14.8)を下回ると、収差補正が困難になる。一方、第7の評価値oal/IMGが上限値(16.5)を上回ると、ズームレンズ全体の大型化につながる。条件式(8)は、外径に関する限定である。第8の評価値efs/IMGが下限値(6.8)を下回ると、広角端における周辺性能について補正不足となる。一方、第8の評価値efs/IMGが上限値(7.6)を上回るとレンズ径の大型化につながる。したがって、条件式(7)、(8)を満足するズームレンズ100によれば、レンズ性能の低下を引き起こすことなく、ズームレンズ全体をより小型化することができる。
【0085】
さらに、本実施例のズームレンズ100によれば、上述した評価値以外にも次の2つの評価値(以下、「第11の評価値」、「第12の評価値」と呼ぶ)が所定の条件式を満足している。すなわち、第11の評価値v4p−v4nは36.86であり、第12の評価値v43は27.00であり、以下の条件式(11)および(12)のそれぞれを満足する。
(11) 35<v4p−v4n
(12) v43<35
【0086】
条件式(11)、(12)は第4レンズ群内の接合レンズ、非球面レンズに関するものである。条件式(11)、(12)を満足するズームレンズ100によれば、ズーム全域においての軸上色のバランスを保つことができる。
【0087】
B.第2実施例:
B−1.ズームレンズの構成:
図11は、第2実施例における撮像装置10Bの要部を示す説明図である。図11は、図1とほぼ同じであるが、ズームレンズ100Bが変更されている。
【0088】
ズームレンズ100Bは、物体側から順に配列された、全体として正の屈折力を有し固定された第1レンズ群110Bと、全体として負の屈折力を有し変倍時に光軸上を移動する第2レンズ群120Bと、全体として正の屈折力を有し固定された第3レンズ群130Bと、全体として正の屈折力を有し像面位置補正のために光軸上を移動する第4レンズ群140Bとにより構成されている。
【0089】
第1レンズ群110Bは、第1実施例の第1レンズ群110Bとほぼ同じ構成である。すなわち、第1実施例の第1レンズ群110Bは、4枚のレンズL21,L22,L23,L24により構成されており、各レンズL21,L22,L23,L24は、第1実施例の第1ないし第4レンズL2,L3,L4とそれぞれほぼ同じ構成で、同じ方向を向いている。ここで、ほぼ同じ構成というのは、凸レンズ、凹レンズ、メニスカスレンズ等のレンズの種類については同一であり、レンズの厚さ等を示す数値データ(レンズデータ)だけが相違するという意味である(以下の記載においても同じ)。
【0090】
第2レンズ群120Bは、第1実施例の第2レンズ群120Bと相違して、4枚のレンズで構成されている。最も物体側に配置された第5レンズL25は、物体側に凸面を向け、像側に凹面を向けた凹メニスカスレンズ(負の屈折力を持つメニスカスレンズ)である。物体からみて第2番目および第3番目の第6レンズL26および第7レンズL27は、両凹レンズである。最も像側に配置された第8レンズL28は、物体側に凸面を向けた凸レンズである。第7レンズL27と第8レンズL28とは張り合わされて接合レンズを構成している。具体的には、第7レンズL27の像側の面の曲率半径は、第7レンズL27の物体側の面の曲率半径と一致しており、両レンズL27,L28は張り合わされている。なお、第7レンズL27と第8レンズL28との間は必ずしも張り合わされている必要はなく、両者の間に空隙を有する構成としてもよい。
【0091】
第3レンズ群130Bは、単レンズにより構成されている。単レンズとしての第9レンズL29は、像側が非球面形状となった凸レンズで、物体側に凸面を向けている。第1実施例の第3レンズ群130Bを構成する第8レンズL8は両面とも非球面形状であったが、上記第9レンズL29は、像側だけが非球面形状となっている。なお、この構成に替えて、物体側だけが非球面形状としてもよい。
【0092】
第4レンズ群140Bは、第1実施例の第4レンズ群140Bとほぼ同じ構成である。すなわち、第1実施例の第4レンズ群140Bは、3枚のレンズL30,L31,L32により構成されており、各レンズL30,L31,L32は、第1実施例の第9ないし第11レンズL9,L10,L11とそれぞれほぼ同じ構成で、同じ方向を向いている。
【0093】
なお、図11は広角端における各レンズ群の位置関係(Position1)を示しており、図12は広角端と望遠端との中間における各レンズ群の位置関係(Position2)を示しており、図13は望遠端における各レンズ群の位置関係(Position3)を示している。
【0094】
図14は、ズームレンズ100Bを構成する各レンズの面データを示す説明図である。図14は、図4に対応する。本実施例では、第9レンズL29の像側の面S18と、第12レンズL32の物体側の面S22および像側の面S23とが非球面形状を有している。図15は、図5と同様に、面S18、S22、S23の非球面係数を示している。図16は、図6と同様に、広角端から望遠端まで変倍をおこなったときの移動する面(面番号8,15,18,23の各面)についての面間隔D8,D15,D18,D23の各値を示す説明図である。
【0095】
本実施例のズームレンズ100Bは、図7の第2実施例の欄に示すように、F1,F2,…,IMGについて各値をとる。また、ズーム比=11.5倍、Fナンバー=1.81、画角2ω=80.3度をとる。
【0096】
さらに、本実施例のズームレンズ100Bでは、第1の評価値F1/fwは8.69であり、第2の評価値f11/F1は−1.21であり、第3の評価値d2/F1は0.10であり、第4の評価値F2/fwは−1.83であり、第5の評価値F3/fwは6.40であり、第6の評価値F4/fwは5.51であり、第7の評価値oal/IMGは16.46であり、第8の評価値efs/IMGは7.57である。これら第1ないし第8の評価値は、前述した条件式(1)ないし(8)のそれぞれを満足する。
【0097】
また、本実施例のズームレンズ100Bでは、第9の評価値v2n−v2pは17.36であり、第10の評価値n2p−n2nは0.30であり、第11の評価値v4p−v4nは37.36であり、第12の評価値v43は27.00である。これら第9ないし第12の評価値は、前述した条件式(9)ないし(12)のそれぞれを満足する。
【0098】
B−2.ズームレンズの特性:
図17ないし図19は、ズームレンズ100Bの収差特性を示す説明図である。図17は広角端である前述したPosition1のときの収差特性を示し、図18は広角端と望遠端との中間である前述したPosition2のときの収差特性を示し、図19は望遠端である前述したPosition3のときの収差特性を示す。図17、図18、図19は、それぞれ図8、図9、図10に対応する。
【0099】
図17ないし図19に示すように、第2実施例のズームレンズ100Bでは、Position1ないし3のそれぞれにおいて、球面収差、非点収差、歪曲収差が大きく改善されている。そのため、全画角に亘って高品質な像を撮影することが可能になる。
【0100】
B−3.実施例効果:
以上のように構成された第2実施例のズームレンズ100Bでは、第1実施例のズームレンズ100と同様に、諸収差や像面湾曲などの少ない優れたレンズ性能を得ることができるとともに、十分な広角化とズームレンズ全体の十分な小型化とを両立させることができる。特に、本実施例では、第2レンズ群120Bを4枚構成とすることで、ズーム比を11.5倍というようにより高倍率を実現している。
【0101】
C.第3実施例:
C−1.ズームレンズの構成:
図20は、第3実施例における撮像装置10Cの要部を示す説明図である。図20は、図1とほぼ同じであるが、ズームレンズ100Cが変更されている。
【0102】
ズームレンズ100Cは、物体側から順に配列された、全体として正の屈折力を有し固定された第1レンズ群110Cと、全体として負の屈折力を有し変倍時に光軸上を移動する第2レンズ群120Cと、全体として正の屈折力を有し固定された第3レンズ群130Cと、全体として正の屈折力を有し像面位置補正のために光軸上を移動する第4レンズ群140Cとにより構成されている。
【0103】
第1レンズ群110C、第3レンズ群130Cおよび第4レンズ群140Cは、第1実施例の第1レンズ群110、第3レンズ群130および第4レンズ群140とそれぞれほぼ同じ構成である。相違するのはレンズの数値データが相違するだけである。
【0104】
第2レンズ群120Bも第1実施例の第2レンズ群120とほぼ同じ構成であり、レンズの数値データが相違する。特に、本実施例では、第2レンズ群120に含まれる凸レンズL47の材料(硝材)は、屈折率1.8以上、分散25以下のものを用いる構成としている。具体的には、屈折率1.847、分散23.8である硝材を用いた構成とした。分散が25を上回ると、第2レンズ群120の凹レンズと凸レンズによる倍率色収差補正のバランスが悪化し、広角側での倍率色収差が増加する。屈折率が1.8を下回ると、広角側での像面湾曲が大きくなる。
【0105】
なお、図20は広角端における各レンズ群の位置関係(Position1)を示しており、図21は広角端と望遠端との中間における各レンズ群の位置関係(Position2)を示しており、図22は望遠端における各レンズ群の位置関係(Position3)を示している。
【0106】
図23は、ズームレンズ100Cを構成する各レンズの面データを示す説明図である。図23は、図4に対応する。本実施例では、第8レンズL48の物体側の面S15および像側の面S16と、第11レンズL51の物体側の面S20および像側の面S21が非球面形状を有している。図24は、図5と同様に、面S15、S16、S20、S21の非球面係数を示している。図25は、図6と同様に、広角端から望遠端まで変倍をおこなったときの移動する面(面番号8,13,16,21の各面)についての面間隔D8,D13,D16,D21の各値を示す説明図である。
【0107】
本実施例のズームレンズ100Cは、図7の第3実施例の欄に示すように、F1,F2,…,IMGについて各値をとる。また、ズーム比=10.5倍、Fナンバー=1.78、画角2ω=81.1度をとる。
【0108】
さらに、本実施例のズームレンズ100Cでは、第1の評価値F1/fwは9.96であり、第2の評価値f11/F1は−1.15であり、第3の評価値d2/F1は0.10であり、第4の評価値F2/fwは−2.15であり、第5の評価値F3/fwは6.81であり、第6の評価値F4/fwは5.42であり、第7の評価値oal/IMGは15.86であり、第8の評価値efs/IMGは7.31である。これら第1ないし第8の評価値は、前述した条件式(1)ないし(8)のそれぞれを満足する。
【0109】
また、本実施例のズームレンズ100Cでは、第9の評価値v2n−v2pは36.86であり、第10の評価値n2p−n2nは0.24であり、第11の評価値v4p−v4nは36.89であり、第12の評価値v43は27.00である。これら第9ないし第12の評価値は、前述した条件式(9)ないし(12)のそれぞれを満足する。
【0110】
C−2.ズームレンズの特性:
図26ないし図28は、ズームレンズ100Cの収差特性を示す説明図である。図26は広角端である前述したPosition1のときの収差特性を示し、図27は広角端と望遠端との中間である前述したPosition2のときの収差特性を示し、図28は望遠端である前述したPosition3のときの収差特性を示す。図26、図27、図28は、それぞれ図8、図9、図10に対応する。
【0111】
図26ないし図28に示すように、第3実施例のズームレンズ100Cでは、Position1ないし3のそれぞれにおいて、球面収差、非点収差、歪曲収差が大きく改善されている。そのため、全画角に亘って高品質な像を撮影することが可能になる。
【0112】
C−3.実施例効果:
以上のように構成された第3実施例のズームレンズ100Cでは、第1実施例のズームレンズ100と同様に、諸収差や像面湾曲などの少ない優れたレンズ性能を得ることができるとともに、十分な広角化とズームレンズ全体の十分な小型化とを両立させることができる。特に、本実施例では、第2レンズ群120Cに含まれる凸レンズL47を、屈折率1.8以上、分散25以下をとる硝材を用いる構成としていることから、広角側での倍率色収差や像面湾曲をより少なくすることができる。
【0113】
D.第4実施例:
D−1.ズームレンズの構成:
図29は、第4実施例における撮像装置10Dの要部を示す説明図である。図29は、図1とほぼ同じであるが、ズームレンズ100Dが変更されている。
【0114】
ズームレンズ100Dは、物体側から順に配列された、全体として正の屈折力を有し固定された第1レンズ群110Dと、全体として負の屈折力を有し変倍時に光軸上を移動する第2レンズ群120Dと、全体として正の屈折力を有し固定された第3レンズ群130Dと、全体として正の屈折力を有し像面位置補正のために光軸上を移動する第4レンズ群140Dとにより構成されている。
【0115】
第1レンズ群110D、第2レンズ群120Dおよび第3レンズ群130Dは、第1実施例の第1レンズ群110、第2レンズ群120および第3レンズ群130とそれぞれほぼ同じ構成である。相違するのはレンズの数値データが相違するだけである。本実施例では、第4レンズ群140Dが変更されている。
【0116】
第4レンズ群140Dは、3枚のレンズで構成されている。最も物体側に配置された第9レンズL69は、両凸レンズであり、像側に強い凸面を向けている。第10レンズL70は凹レンズであり、物体側に凹面を向けている。第9レンズL69と第10レンズL70とは張り合わされて接合レンズを構成している。具体的には、第9レンズL69の像側の面の曲率半径は、第10レンズL70の物体側の面の曲率半径と一致しており、両レンズL69,L70は張り合わされている。最も像側に配置された最終レンズ(ズームレンズ100D全体の最終レンズ)としての第11レンズL71は、凹レンズであり、像側に凹面を向けている。第11レンズL71は、物体側、像側の両面が非球面形状となっている。
【0117】
なお、図29は広角端における各レンズ群の位置関係(Position1)を示しており、図30は広角端と望遠端との中間における各レンズ群の位置関係(Position2)を示しており、図31は望遠端における各レンズ群の位置関係(Position3)を示している。
【0118】
図32は、ズームレンズ100Dを構成する各レンズの面データを示す説明図である。図32は、図4に対応する。本実施例では、第8レンズL68の物体側の面S15および像側の面S16と、第11レンズL71の物体側の面S20および像側の面S21が非球面形状を有している。図33は、図5と同様に、面S15、S16、S20、S21の非球面係数を示している。図34は、図6と同様に、広角端から望遠端まで変倍をおこなったときの移動する面(面番号8,13,16,21の各面)についての面間隔D8,D13,D16,D21の各値を示す説明図である。
【0119】
本実施例のズームレンズ100Dは、図7の第4実施例の欄に示すように、F1,F2,…,IMGについて各値をとる。また、ズーム比=10.5倍、Fナンバー=1.80、画角2ω=82.8度をとる。
【0120】
さらに、本実施例のズームレンズ100Dでは、第1の評価値F1/fwは9.93であり、第2の評価値f11/F1は−1.14であり、第3の評価値d2/F1は0.10であり、第4の評価値F2/fwは−2.06であり、第5の評価値F3/fwは6.75であり、第6の評価値F4/fwは5.27であり、第7の評価値oal/IMGは15.58であり、第8の評価値efs/IMGは7.42である。これら第1ないし第8の評価値は、前述した条件式(1)ないし(8)のそれぞれを満足する。
【0121】
また、本実施例のズームレンズ100Dでは、第9の評価値v2n−v2pは24.81であり、第10の評価値n2p−n2nは0.32であり、第11の評価値v4p−v4nは36.51であり、第12の評価値v43は23.78である。これら第9ないし第12の評価値は、前述した条件式(9)、(10)、(11)、(12)のそれぞれを満足する。
【0122】
D−2.ズームレンズの特性:
図35ないし図37は、ズームレンズ100Dの収差特性を示す説明図である。図35は広角端である前述したPosition1のときの収差特性を示し、図36は広角端と望遠端との中間である前述したPosition2のときの収差特性を示し、図37は望遠端である前述したPosition3のときの収差特性を示す。図35、図36、図37は、それぞれ図8、図9、図10に対応する。
【0123】
図35ないし図37に示すように、第4実施例のズームレンズ100Dでは、Position1ないし3のそれぞれにおいて、球面収差、非点収差、歪曲収差が大きく改善されている。そのため、全画角に亘って高品質な像を撮影することが可能になる。
【0124】
D−3.実施例効果:
以上のように構成された第4実施例のズームレンズ100Dでは、第1実施例のズームレンズ100と同様に、諸収差や像面湾曲などの少ない優れたレンズ性能を得ることができるとともに、十分な広角化とズームレンズ全体の十分な小型化とを両立させることができる。
【0125】
E.第5実施例:
E−1.ズームレンズの構成:
図38は、第5実施例における撮像装置10Eの要部を示す説明図である。図38は、図1とほぼ同じであるが、ズームレンズ100Eが変更されている。
【0126】
本実施例のズームレンズ100Eは、第4実施例のズームレンズ100Dと比較して、第1レンズ群110E、第2レンズ群120Eおよび第3レンズ群130Eについてはほぼ同じ構成である。相違するのはレンズの数値データが相違するだけである。本実施例では、第4レンズ群140Eが変更されている。
【0127】
第4レンズ群140Eは、3枚のレンズで構成されている。最も物体側に配置された第9レンズL89は、両凸レンズであり、物体側に強い凸面を向けている。第10レンズL90は両凸レンズであり、像側に強い凸面を向けている。最も像側に配置された最終レンズとしての第11レンズL91は、両凹レンズである。第10レンズL90と第11レンズL91とは張り合わされて接合レンズを構成している。具体的には、第10レンズL90の像側の面の曲率半径は、第11レンズL91の物体側の面の曲率半径と一致しており、両レンズL90,L91は張り合わされている。第11レンズL91の像側の面は非球面形状となっている。
【0128】
なお、図38は広角端における各レンズ群の位置関係(Position1)を示しており、図39は広角端と望遠端との中間における各レンズ群の位置関係(Position2)を示しており、図40は望遠端における各レンズ群の位置関係(Position3)を示している。
【0129】
図41は、ズームレンズ100Eを構成する各レンズの面データを示す説明図である。図41は、図4に対応する。本実施例では、第8レンズL88の物体側の面S15および像側の面S16と、第11レンズL91の像側の面S21が非球面形状を有している。図42は、図5と同様に、面S15、S16、S21の非球面係数を示している。図43は、図6と同様に、広角端から望遠端まで変倍をおこなったときの移動する面(面番号8,13,16,21の各面)についての面間隔D8,D13,D16,D21の各値を示す説明図である。
【0130】
本実施例のズームレンズ100Eは、図7の第5実施例の欄に示すように、F1,F2,…,IMGについて各値をとる。また、ズーム比=10.5倍、Fナンバー=1.83、画角2ω=82.6度をとる。
【0131】
さらに、本実施例のズームレンズ100Eでは、第1の評価値F1/fwは9.50であり、第2の評価値f11/F1は−1.13であり、第3の評価値d2/F1は0.09であり、第4の評価値F2/fwは−1.93であり、第5の評価値F3/fwは7.42であり、第6の評価値F4/fwは4.93であり、第7の評価値oal/IMGは15.48であり、第8の評価値efs/IMGは7.34である。これら第1ないし第8の評価値は、前述した条件式(1)ないし(8)のそれぞれを満足する。
【0132】
また、本実施例のズームレンズ100Eでは、第9の評価値v2n−v2pは24.79であり、第10の評価値n2p−n2nは0.20であり、第12の評価値v43は27.51である。これら第9、第10、第12の評価値は、前述した条件式(9)、(10)、(12)のそれぞれを満足する。
【0133】
E−2.ズームレンズの特性:
図44ないし図46は、ズームレンズ100Eの収差特性を示す説明図である。図44は広角端である前述したPosition1のときの収差特性を示し、図45は広角端と望遠端との中間である前述したPosition2のときの収差特性を示し、図46は望遠端である前述したPosition3のときの収差特性を示す。図44、図45、図46は、それぞれ図8、図9、図10に対応する。
【0134】
図45ないし図46に示すように、第5実施例のズームレンズ100Eでは、Position1ないし3のそれぞれにおいて、球面収差、非点収差、歪曲収差が大きく改善されている。そのため、全画角に亘って高品質な像を撮影することが可能になる。
【0135】
E−3.実施例効果:
以上のように構成された第5実施例のズームレンズ100Eでは、第4実施例のズームレンズ100Dと同様に、諸収差や像面湾曲などの少ない優れたレンズ性能を得ることができるとともに、十分な広角化とズームレンズ全体の十分な小型化とを両立させることができる。
【0136】
F.その他の実施形態:
なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
【0137】
(I)前記第1ないし第5実施例では、第3レンズ群130〜130Dを、正の屈折力を有する単レンズにより構成していたが、これに替えて、凸レンズと凸レンズを用いた構成、凸レンズと凹レンズを用いた構成、あるいは凸レンズと凹レンズを貼り合わせた接合レンズによる構成等としてもよい。この場合には、いずれかのレンズの少なくとも1面が非球面形状となるように構成する。
【0138】
(II)前記第2実施例では、第2レンズ群120Bを4枚レンズ構成として、物体側から、凹メニスカスレンズ、両凹レンズ、両凹レンズ、凸レンズと構成していたが、これに替えて、物体側から、凹メニスカスレンズ、両凹レンズ、凸レンズと、両凹レンズと構成してもよい。さらに、この構成において、両凹レンズを、平凹レンズもしくは凹メニスカスレンズに替えてもよい。また、前記第2実施例で第2レンズ群120Bに使用する両凹レンズを、平凹レンズもしくは凹メニスカスレンズに替えてもよい。要は、第2レンズ群は、凹レンズと凸レンズとを含む3枚または4枚のレンズ構成であれば、いずれの構成とすることもできる。
【0139】
(III)前記第1ないし第3実施例では、第4レンズ群140,140B,140Cを、物体側から凹メニスカスレンズ、両凸レンズ、凹レンズにより構成し、最終レンズの両面を非球面形状としていた。前記第4実施例では、第4レンズ群140Dを、物体側から凸レンズ、凹レンズ、凹レンズにより構成し、最終レンズの両面を非球面形状としていた。前記第5実施例では、第4レンズ群140Eを、物体側から凸レンズ、凸レンズ、凹レンズにより構成し、最終レンズの像側の面を非球面形状としていた。本発明においては、第4レンズ群はこれらの構成に限る必要はなく、3枚のレンズの組み合わせにより様々な構成に替えることができる。要は、3枚のレンズにより構成され、該第4レンズ群に含まれるレンズのうちの少なくとも1面が非球面形状で、かつ最終レンズの像側の面が凹形状であれば、いずれの構成としてもよい。
【0140】
(IV)前記第1ないし第3実施例では、前述した第1ないし第12の評価値が、前記条件式(1)ないし(12)を全て満足するように構成していたが、必ずしもこれら条件を全て満足する必要はなく、この構成に替えて、第1レンズ群において条件式(1)ないし(3)を全て満足する第1の構成、第2レンズ群において条件式(4)を満足する構成、第3レンズ群において条件式(5)を満足する第2の構成、第4レンズ群において条件式(6)を満足する第3構成、条件式(7)および(8)を満足する第4の構成のいずれか1つを採用するものとしてもよい。また、これら第1ないし第4の構成のうちの2以上を採用する構成としてもよい。また、第1ないし第4の構成のうちのいずれも採用しない構成としてもよい。
【0141】
(V)上記実施例では、ズームレンズは、民生用のビデオカメラ、監視カメラ、デジタルスチルカメラ等の撮像装置に適用されているが、これに代えて、プロジェクタなどの投影装置に適用されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【0142】
【図1】本発明の第1実施例における撮像装置10の要部と、ズームレンズ100の広角端(Position1)における各レンズ群の位置関係を示す説明図である。
【図2】ズームレンズ100の広角端と望遠端との中間(Position2)における各レンズ群の位置関係を示す説明図である。
【図3】ズームレンズ100の望遠端(Position3)における各レンズ群の位置関係を説明図である。
【図4】ズームレンズ100を構成する各レンズの面データを示す説明図である。
【図5】非球面係数の各値を示す説明図である。
【図6】可変レンズ間隔の各値を示す説明図である。
【図7】ズームレンズの取り得る種々の値を示す説明図である。
【図8】Position1のときの収差特性を示す説明図である。
【図9】Position2のときの収差特性を示す説明図である。
【図10】Position3のときの収差特性を示す説明図である。
【図11】第2実施例における撮像装置10Bの要部と、ズームレンズ100Bの広角端(Position1)における各レンズ群の位置関係を示す説明図である。
【図12】ズームレンズ100Bの広角端と望遠端との中間(Position2)における各レンズ群の位置関係を示す説明図である。
【図13】ズームレンズ100Bの望遠端(Position3)における各レンズ群の位置関係を説明図である。
【図14】ズームレンズ100Bを構成する各レンズの面データを示す説明図である。
【図15】非球面係数の各値を示す説明図である。
【図16】可変レンズ間隔の各値を示す説明図である。
【図17】Position1のときの収差特性を示す説明図である。
【図18】Position2のときの収差特性を示す説明図である。
【図19】Position3のときの収差特性を示す説明図である。
【図20】第3実施例における撮像装置10Cの要部と、ズームレンズ100Cの広角端(Position1)における各レンズ群の位置関係を示す説明図である。
【図21】ズームレンズ100Cの広角端と望遠端との中間(Position2)における各レンズ群の位置関係を示す説明図である。
【図22】ズームレンズ100Cの望遠端(Position3)における各レンズ群の位置関係を説明図である。
【図23】ズームレンズ100Cを構成する各レンズの面データを示す説明図である。
【図24】非球面係数の各値を示す説明図である。
【図25】可変レンズ間隔の各値を示す説明図である。
【図26】Position1のときの収差特性を示す説明図である。
【図27】Position2のときの収差特性を示す説明図である。
【図28】Position3のときの収差特性を示す説明図である。
【図29】第4実施例における撮像装置10Dの要部と、ズームレンズ100Dの広角端(Position1)における各レンズ群の位置関係を示す説明図である。
【図30】ズームレンズ100Dの広角端と望遠端との中間(Position2)における各レンズ群の位置関係を示す説明図である。
【図31】ズームレンズ100Dの望遠端(Position3)における各レンズ群の位置関係を説明図である。
【図32】ズームレンズ100Dを構成する各レンズの面データを示す説明図である。
【図33】非球面係数の各値を示す説明図である。
【図34】可変レンズ間隔の各値を示す説明図である。
【図35】Position1のときの収差特性を示す説明図である。
【図36】Position2のときの収差特性を示す説明図である。
【図37】Position3のときの収差特性を示す説明図である。
【図38】第5実施例における撮像装置10Eの要部と、ズームレンズ100Eの広角端(Position1)における各レンズ群の位置関係を示す説明図である。
【図39】ズームレンズ100Eの広角端と望遠端との中間(Position2)における各レンズ群の位置関係を示す説明図である。
【図40】ズームレンズ100Eの望遠端(Position3)における各レンズ群の位置関係を説明図である。
【図41】ズームレンズ100Eを構成する各レンズの面データを示す説明図である。
【図42】非球面係数の各値を示す説明図である。
【図43】可変レンズ間隔の各値を示す説明図である。
【図44】Position1のときの収差特性を示す説明図である。
【図45】Position2のときの収差特性を示す説明図である。
【図46】Position3のときの収差特性を示す説明図である。
【符号の説明】
【0143】
10,10B,10C,10D,10E…撮像装置
20…固体撮像素子
30…光学要素
100,100B,100C,100D,100E…ズームレンズ
110,110B,110C,110D,110E…第1レンズ群
120,120B,120C,120D,130E…第2レンズ群
130,130B,130C,130D,130E…第3レンズ群
140,140B,140C,140D,140E…第4レンズ群

【特許請求の範囲】
【請求項1】
物体側から順に配列された、
正の屈折力を有し固定された第1レンズ群と、
負の屈折力を有し変倍時に光軸上を移動する第2レンズ群と、
正の屈折力を有し固定された第3レンズ群と、
正の屈折力を有し像面位置補正のために光軸上を移動する第4レンズ群とにより構成され、
前記第1レンズ群は、
物体側から順に配列された凹レンズ、凸レンズ、凸レンズ、凸レンズの4枚レンズ構成であり、
前記第2レンズ群は、
凹レンズと凸レンズとを含む3枚または4枚のレンズで構成されており、
第3レンズ群は、
1または複数のレンズにより構成され、該第3レンズ群に含まれるレンズのうちの少なくとも1面が非球面形状であり、
第4レンズ群は、
3枚のレンズにより構成され、該第4レンズ群に含まれるレンズのうちの少なくとも1面が非球面形状で、かつ該第4レンズ群のうちの最も像側に設けられた最終レンズの像側の面が凹形状であることを特徴とするズームレンズ。
【請求項2】
請求項1に記載のズームレンズであって、
前記第2レンズ群は、
物体側から順に配列された、物体側に凸面を向けた負の屈折力をもつメニスカスレンズと、両凹レンズと、凸レンズとにより構成される、ズームレンズ。
【請求項3】
請求項1に記載のズームレンズであって、
前記第2レンズ群は、
物体側から順に配列された、物体側に凸面を向けた負の屈折力をもつメニスカスレンズと、凹レンズと、凹レンズと、凸レンズとにより構成される、ズームレンズ。
【請求項4】
請求項1に記載のズームレンズであって、
前記第2レンズ群は、
物体側から順に配列された、物体側に凸面を向けた負の屈折力をもつメニスカスレンズと、凹レンズと、凸レンズと、凹レンズとにより構成される、ズームレンズ。
【請求項5】
請求項1ないし4のいずれかに記載のズームレンズであって、
前記第3レンズ群は、
少なくとも1面が非球面形状である単レンズにより構成される、ズームレンズ。
【請求項6】
請求項1ないし5のいずれかに記載のズームレンズであって、
前記第4レンズ群は、
物体側から順に配列された、物体側に凸面を向けた負の屈折力をもつメニスカスレンズと、両凸レンズと、像側に凹面を向けた凹レンズとにより構成される、ズームレンズ。
【請求項7】
請求項6に記載のズームレンズであって、
前記第4レンズ群に備えられる前記メニスカスレンズと前記両凸レンズは、両レンズが張り合わされた接合レンズとして構成される、ズームレンズ。
【請求項8】
請求項1ないし7のいずれかに記載のズームレンズであって、
前記第1レンズ群は、
以下の条件式(1)、(2)および(3)のそれぞれを満足する、ズームレンズ。
(1) 8.5<F1/fw<11
(2) −1.3<f11/F1<−1
(3) 0.06<d2/F1<0.15
但し、
F1:第1レンズ群全体の焦点距離
fw:ズームレンズの広角端での焦点距離
f11:第1レンズ群の物体からみて第1番目のレンズの焦点距離
d2:物体からみて第2番目のレンズ面から第3番目のレンズ面までの軸上距離
【請求項9】
請求項1ないし8のいずれかに記載のズームレンズであって、
前記第2レンズ群は、
以下の条件式(4)を満足する、ズームレンズ。
(4) −2.3<F2/fw<−1.7
但し、
F2:第2レンズ群全体の焦点距離
fw:ズームレンズの広角端での焦点距離
【請求項10】
請求項1ないし9のいずれかに記載のズームレンズであって、
前記第3レンズ群は、
以下の条件式(5)を満足する、ズームレンズ。
(5) 5.5<F3/fw<8.2
但し、
F3:第3レンズ群全体の焦点距離
fw:ズームレンズの広角端での焦点距離
【請求項11】
請求項1ないし10のいずれかに記載のズームレンズであって、
前記第4レンズ群は、
以下の条件式(6)を満足する、ズームレンズ。
(6) 3.5<F4/fw<6.0
但し、
F4:第4レンズ群全体の焦点距離
fw:ズームレンズの広角端での焦点距離
【請求項12】
請求項1ないし11のいずれかに記載のズームレンズであって、
以下の条件式(7)および(8)のそれぞれを満足する、ズームレンズ。
(7) 14.8<oal/IMG<16.5
(8) 6.8<efs/IMG<7.6
但し、
oal:第1レンズ群の物体からみて第1番目のレンズ面の面長点から像面までの距離
efs:第1レンズ群の物体からみて第1番目のレンズ面における有効径
IMG:像面サイズ
【請求項13】
撮像装置であって、
請求項1ないし12のいずれかに記載の前記ズームレンズと、
前記ズームレンズによって取り込んだ画像を電気的な画像信号に変換する撮像素子と
を備えることを特徴とする撮像装置。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【図9】
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【図10】
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【図11】
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【図12】
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【図13】
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【図14】
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【図15】
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【図16】
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【図17】
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【図18】
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【図19】
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【図20】
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【図21】
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【図22】
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【図23】
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【図24】
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【図25】
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【図26】
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【図27】
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【図28】
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【図29】
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【図30】
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【図31】
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【図32】
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【図33】
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【図34】
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【図35】
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【図36】
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【図37】
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【図38】
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【図39】
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【図40】
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【図41】
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【図42】
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【図43】
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【図44】
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【図45】
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【図46】
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【公開番号】特開2009−3342(P2009−3342A)
【公開日】平成21年1月8日(2009.1.8)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2007−166227(P2007−166227)
【出願日】平成19年6月25日(2007.6.25)
【出願人】(000000424)株式会社エルモ社 (104)
【Fターム(参考)】