JP2004354870A - ズームレンズおよび撮像装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】３〜５倍程度の変倍比とした場合に良好な光学性能が得られ、かつレンズ系全体が小型化されたリアフォーカス式のズームレンズを提供する。
【解決手段】物体側より順に正、負、正、正、負の屈折力をそれぞれ有する第１レンズ群ＧＲ１〜第５レンズ群ＧＲ５を具備し、第２レンズ群ＧＲ２と第４レンズ群ＧＲ４を移動させることによりズーミングを行うように構成する。そして、被写体距離が無限遠での第５レンズ群ＧＲ５の結像倍率をβ５としたときに、１．６＜β５＜２．２の条件を満足するように構成することにより、物体に近い側のレンズ群の焦点距離が短縮されて、レンズ系の全長が短縮されるとともに、物体側に位置するレンズの有効径をより小さくすることが可能となる。
【選択図】 図１
【解決手段】物体側より順に正、負、正、正、負の屈折力をそれぞれ有する第１レンズ群ＧＲ１〜第５レンズ群ＧＲ５を具備し、第２レンズ群ＧＲ２と第４レンズ群ＧＲ４を移動させることによりズーミングを行うように構成する。そして、被写体距離が無限遠での第５レンズ群ＧＲ５の結像倍率をβ５としたときに、１．６＜β５＜２．２の条件を満足するように構成することにより、物体に近い側のレンズ群の焦点距離が短縮されて、レンズ系の全長が短縮されるとともに、物体側に位置するレンズの有効径をより小さくすることが可能となる。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ズームレンズ、およびこのズームレンズを撮像レンズとして用いた撮像装置に関し、特に、デジタルスチルカメラや家庭用ビデオカメラ等の小型撮像装置に適した、３〜５倍程度の変倍比を実現可能なリアフォーカス式のズームレンズ、およびこのズームレンズを用いた撮像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラは家庭用としても広く普及しているが、これらの小型の撮像装置に対しては、より一層の小型化が求められている。このため、これらに搭載される撮影用レンズ、特にズームレンズに対しても、全長の短縮等による小型化が求められている。また、このような撮影用レンズ、特にデジタルスチルカメラ用のものに対しては、撮像素子の高画素数化に対応して、小型化とともにレンズ性能の向上も求められている。
【０００３】
小型の撮像装置に適した従来のズームレンズとしては、例えば、物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群、正の屈折力を有する第２レンズ群、正の屈折力を有する第３レンズ群からなり、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レンズ群との間隔が減少し、第２レンズ群と第３レンズ群との間隔が増大するように、第１レンズ群および第２レンズ群が移動し、かつ第３レンズ群が固定されており、さらに、第１レンズ群、第２レンズ群、第３レンズ群の焦点距離をそれぞれｆ１、ｆ２、ｆ３とし、広角端におけるレンズ系全体の焦点距離をｆｗとしたとき、以下の式（１）および（２）の条件を満足するように構成されたズームレンズがあった（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【数１】
０．７＜ｆ２／｜ｆ１｜＜１．５ ……（１）
３＜ｆ３＜ｆｗ＜１０ ……（２）
また、最も物体側に配置される第１レンズ群以外のレンズ群を移動させてフォーカスを行う、いわゆるリアフォーカス式のズームレンズは、レンズ系全体を比較的容易に小型化し、かつ、画素数の多い固体撮像素子に適した結像性能が得られることが知られている。このようなリアフォーカス式を採用した従来のズームレンズとしては、物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群、負の屈折力を有する第２レンズ群、正の屈折力を有する第３レンズ群、正の屈折力を有する第４レンズ群、負の屈折力を有する第５レンズ群を有し、第２および第４レンズ群を移動させてズーミングを行い、第４レンズ群を移動させてフォーカシングを行うように構成された５群ズームレンズが知られている。例えば、このような構成で、さらに、第３レンズ群と第５レンズ群の焦点距離をそれぞれｆ３、ｆ５、被写体距離が無限距離での第５レンズ群の結像倍率をβ５、第２レンズ群の焦点距離をｆ２、広角端と望遠端における全系の焦点距離をそれぞれｆｗ、ｆｔとしたとき、以下の式（３）〜（５）を満足するようなズームレンズがあった（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
【数２】
【０００６】
【特許文献１】
特開平１１−２３９６７号公報（段落番号〔０００８〕〜〔００２５〕、第１図）
【特許文献２】
特許第３０１５１９２号公報（段落番号〔００１４〕〜〔００３７〕、第１図）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記の特許文献１に開示されたズームレンズは、第１レンズ群と第２レンズ群が移動することから、ズーミング時にレンズ系の全長が変化し、このときにさらにアイリスも移動するため、機構的制約が大きく、また外形を小さくすることが困難であるという問題があった。
【０００８】
これに対して、上記の特許文献２に開示されたリアフォーカス式のズームレンズは、全長の変化が生じない構造となっている。しかし、このズームレンズは８〜１０倍程度の変倍比を得るのに適しているが、例えば一般的なデジタルスチルカメラに求められている３〜５倍程度の変倍比とした場合には、レンズ系の全長を短縮する、あるいは物体側のレンズの有効径を小さくすると、良好な光学性能を得られないという問題があった。
【０００９】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、３〜５倍程度の変倍比とした場合に良好な光学性能が得られ、かつレンズ系全体を小型化することが可能なリアフォーカス式のズームレンズを提供することを目的とする。
【００１０】
また、本発明の他の目的は、３〜５倍程度の変倍比とした場合に良好な光学性能が得られ、かつレンズ系全体を小型化することが可能なリアフォーカス式のズームレンズを用いた撮像装置を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明では上記課題を解決するために、物体側より順に、正の屈折力を有する第１レンズ群、負の屈折力を有する第２レンズ群、正の屈折力を有する第３レンズ群、正の屈折力を有する第４レンズ群、負の屈折力を有する第５レンズ群を具備し、前記第２レンズ群および前記第４レンズ群を移動させることによりズーミングを行うように構成されたズームレンズにおいて、被写体距離が無限遠での前記第５レンズ群の結像倍率をβ５としたときに、１．６＜β５＜２．２の条件を満足することを特徴とするズームレンズが提供される。
【００１２】
このようなズームレンズでは、物体側より順に正、負、正、正および負の屈折力をそれぞれ有する５つのレンズ群を具備し、そのうち第２および第４レンズ群を移動させることによりズーミングを行うことが可能となっている。そして、被写体距離が無限遠での第５レンズ群の結像倍率β５を１．６より大きくすることにより、相対的にそれより物体側のレンズ群の焦点距離を短縮することができ、レンズ系の全長が短縮されるとともに、物体側に位置するレンズの有効径をより小さくすることが可能となる。ただし、第５レンズ群の結像倍率β５を２．２より大きくした場合には、Ｆナンバーを小さくしたときに十分な球面収差の補正が困難となり、像面への結像性能が悪化する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るズームレンズのレンズ構成例を示す断面図である。
【００１４】
図１では、例として、デジタルスチルカメラ等の撮像装置の撮像レンズとして用いられるズームレンズの構成例を示している。このズームレンズでは、物体側から像面ＩＭＧ側へ順に、正の屈折力を有する第１レンズ群ＧＲ１、負の屈折力を有する第２レンズ群ＧＲ２、正の屈折力を有する第３レンズ群ＧＲ３、正の屈折力を有する第４レンズ群ＧＲ４、負の屈折力を有する第５レンズ群ＧＲ５が配置されている。また、第３レンズ群ＧＲ３の像面ＩＭＧ側には、光量を調整するアイリスＩＲが配置され、第５レンズ群ＧＲ５のさらに像面ＩＭＧ側には、赤外カットフィルタといったローパスフィルタ等からなるフィルタＦＬと、撮像素子のカバーガラスＣＧとが配置されている。像面ＩＭＧは、例えばＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅｓ）等の撮像素子の受光面とされる。
【００１５】
このズームレンズは、第２レンズ群ＧＲ２と第４レンズ群ＧＲ４とを移動させてズーミングを行うように構成されている。短焦点距離端から長焦点距離端にズーミングを行うときには、第２レンズ群を物体側から像面ＩＭＧ側に、第４レンズ群を像面ＩＭＧ側から物体側にそれぞれ移動させる。また、このズームレンズはいわゆるリアフォーカス方式を採用しており、第４レンズ群ＧＲ４または第５レンズ群ＧＲ５を移動させることによりフォーカシングを行うことが可能となっている。
【００１６】
さらに、第１レンズ群ＧＲ１は、物体側より順にレンズＬ１およびＬ２の２枚のレンズによって構成されている。また、第２レンズ群ＧＲ２は、物体側より順にレンズＬ３、Ｌ４およびＬ５の３枚のレンズによって構成され、そのうちレンズＬ４とレンズＬ５との間のレンズ面が接合されている。また、第３レンズ群ＧＲ３は、１枚のレンズＬ６によって構成されている。また、第４レンズ群ＧＲ４は、２枚のレンズＬ７およびＬ８によって構成され、レンズＬ７とレンズＬ８との間のレンズ面が接合されている。また、第５レンズ群ＧＲ５は、２枚のレンズＬ９およびＬ１０によって構成され、レンズＬ９とレンズＬ１０との間のレンズ面が接合されている。
【００１７】
ここで、図１を用いて、本発明の概要について説明する。
本発明のズームレンズは、図１に示すように、物体側より順に、正、負、正、正、負の屈折力をそれぞれ有する第１レンズ群ＧＲ１〜第５レンズ群ＧＲ５の５群構成で、かつ、第２レンズ群ＧＲ２と第４レンズ群ＧＲ４とを移動させてズーミングを行うように構成されている。
【００１８】
これに加えて、本発明のズームレンズは、以下の式（６）の条件を満足するように構成される。
【００１９】
【数３】
１．６＜β５＜２．２ ……（６）
ただし、物体までの距離が無限遠とされたときの第５レンズ群ＧＲ５の結像倍率をβ５とする。この式（６）は、第５レンズ群ＧＲ５の結像倍率を従来と比較して高くすることを規定している。結像倍率β５が下限値を上回るように設計された場合、それより物体側のレンズの焦点距離を相対的に短縮することが可能となる。これにより、レンズ系全体の変倍比を３〜５倍とした場合にも、レンズ系の全長をより短縮することができるとともに、特に第１レンズ群ＧＲ１のレンズの有効径を小さくすることができる。逆に、結像倍率β５が式（６）の下限値を下回ると、特に第１レンズ群ＧＲ１の物体側のレンズ（図１ではレンズＬ１）の有効径を小さくすることが困難になる。
【００２０】
また、結像倍率β５が式（６）の上限値を上回ると、Ｆナンバーを小さくするように設計した場合に、球面収差を十分補正することが不可能となり、また、射出瞳が像面ＩＭＧに近くなって、撮像素子に入射する光の角度が垂直から大きくはずれてしまうため、シェーディング等が発生して、結像性能が悪化する。従って、上記条件を満足するように構成することにより、変倍比を３〜５倍程度とした場合に、良好な光学性能を維持しながら、レンズ系の設置スペースを小型化することが可能となる。
【００２１】
ところで、本発明のズームレンズでは、上記条件を満足するように構成されることにより、短焦点距離端から長焦点距離端に対してズーミングを行う際に、移動する各レンズ群の移動方向を一方向とすることができる。具体的には、第２レンズ群ＧＲ２を物体側から像面ＩＭＧ側に移動させ、第４レンズ群ＧＲ４を像面ＩＭＧ側から物体側に移動させることで、短焦点距離端から長焦点距離端へのズーミングを行うことができる。また、上記のズームレンズでは、第４レンズ群ＧＲ４の移動による変倍比の変化を比較的大きくすることにより、相対的に第２レンズ群ＧＲ２のストロークを小さくすることができる。
【００２２】
このようなズーミング時のレンズ駆動を行う場合には、第２レンズ群ＧＲ２および第４レンズ群ＧＲ４の各ストロークの間に、以下の式（７）の条件が成立するように構成することが望ましい。
【００２３】
【数４】
０．８５＜｜ｄＺ２／ｄＺ４｜＜２．２ ……（７）
ただし、第２レンズ群ＧＲ２の短焦点距離端から長焦点距離端までのストロークをｄＺ２、被写体距離が無限遠での第４レンズ群ＧＲ４の短焦点距離端から長焦点距離端までのストロークをｄＺ４とする。ここで、上記の式（７）の下限値を下回ると、第４レンズ群ＧＲ４の有効径を大きくする必要が生じ、レンズ系全体の厚さが増してしまう。また、式（７）の上限値を上回ると、第１レンズ群ＧＲ１および第２レンズ群ＧＲ２の有効径を大きくする必要が生じ、同様にレンズ系全体の厚さが増してしまう。
【００２４】
次に、図１に示した構成を有するズームレンズの具体的な数値実施例について説明する。
表１に、第１の実施例の各数値を示す。また、表２に、第１の実施例における各焦点位置での焦点距離ｆ、Ｆナンバー（ＦＮｏ．）および半画角ωの値を示す。さらに、表３に、第１の実施例において非球面で構成された面の非球面係数を示す。
【００２５】
【表１】
【００２６】
【表２】
【００２７】
【表３】
【００２８】
なお、表１（後述する表２および表３も同様）において、面番号Ｓ１〜Ｓ２２は、レンズＬ１〜Ｌ１０、アイリスＩＲ、フィルタＦＬおよびカバーガラスＣＧの中心軸における光の入射面および出射面を、物体側から順に示している。例えば、Ｓ１はレンズＬ１の物体側のレンズ面を示し、Ｓ２はその像面ＩＭＧ側のレンズ面を示している。また、接合レンズについては、各レンズの接合面を同一の面番号で示している。例えば、Ｓ８はレンズＬ４とレンズＬ５との接合面を示している。
【００２９】
また、Ｒは各面の曲率、ｄは面と面との間隔、ｎｄはｄ線に対する屈折率、νｄはｄ線を基準としたアッベ数をそれぞれ示す。曲率Ｒの欄では、数値の後に（ＡＳＰ）と示した面は、その面が非球面によって構成されたことを示している。また、間隔ｄは、その面と、像面ＩＭＧ側に隣接する面との間の間隔を示している。例えば、面番号Ｓ１の欄に記載された間隔ｄの値は、レンズＬ１の物体側と像面ＩＭＧ側との間の厚さを示している。また、ズーミングやフォーカシングの際に移動する面の間隔ｄについては、ズーミングの際の短焦点距離端、中間焦点距離、長焦点距離端の順に示している。
【００３０】
また、この第１の実施例では、レンズＬ２の両面（Ｓ３およびＳ４）、レンズＬ６の物体側の両面（Ｓ１０およびＳ１１）、およびレンズＬ７の物体側の面（Ｓ１３）が、それぞれ非球面によって構成されている。非球面の形状は、以下の式（８）によって表される。
【００３１】
【数５】
【００３２】
ただし、各レンズ面の頂点からの光軸方向の距離をｘ、頂点でのレンズの曲率半径をｒ、円錐定数をκとする。また、４次、６次、８次および１０次の非球面係数をそれぞれＣ４、Ｃ６、Ｃ８およびＣ１０としており、表３（後述する表６および表９でも同様）では、これらの非球面係数の値を示している。また、表３（後述する表６および表９でも同様）中の“Ｅ”は、１０を底とする指数表現を意味している。
【００３３】
この第１の実施例のように、第１レンズ群ＧＲ１の具備するレンズのうち少なくとも１つのレンズ面を非球面とすることにより、歪曲収差が補正されるとともに、レンズＬ１の有効径を小さくすることが可能となる。また、第５レンズ群ＧＲ５において、レンズＬ９とレンズＬ１０との接合面（Ｓ１７）が物体側に凸型の形状とされていることにより、色収差が補正されるとともに、レンズ性能悪化に対する第５レンズ群ＧＲ５の敏感度を低減し、像面湾曲を効率よく補正することができる。また、レンズ系の全長を短縮することができる。なお、接合レンズを用いることにより、当該レンズ群内での偏心による像面の倒れや、コマ収差の発生量を小さくするとともに、製造を容易にすることができる。
【００３４】
図２〜図４は、それぞれ短焦点距離端、中間焦点距離、長焦点距離端における諸収差図である。
ここで、各図の（Ａ）は球面収差を示しており、縦軸が開放Ｆ値との割合、横軸がフォーカス量を示している。また、実線はｄ線（波長５８７．６ｎｍ）、破線はｇ線（波長４３５．８ｎｍ）、一点鎖線はＣ線（６５６．３ｎｍ）での球面収差をそれぞれ示している。また、各図の（Ｂ）は非点収差を示しており、縦軸が像高、横軸がフォーカス量を示し、実線はサジタル像面、破線はメリジオナル像面における値を示している。さらに、各図の（Ｃ）は歪曲収差を示しており、縦軸が像高、横軸が割合（％）を示している。（なお、後述する図５〜図７、図９〜図１１でも同様である。）
次に、第２の実施例について説明する。表４に、第２の実施例の各数値を示す。また、表５に、第２の実施例における各焦点位置での焦点距離ｆ、Ｆナンバー（ＦＮｏ．）および半画角ωの値を示す。さらに、表６に、第２の実施例における非球面で構成された面の非球面係数を示す。
【００３５】
【表４】
【００３６】
【表５】
【００３７】
【表６】
【００３８】
以上の第２の実施例では、レンズＬ２の両面（Ｓ３およびＳ４）、レンズＬ６の両面（Ｓ１０およびＳ１１）、およびレンズＬ７の物体側の面（Ｓ１３）が、それぞれ非球面によって構成されている。
【００３９】
以上の第２の実施例では、第１の実施例と同様に、第１レンズ群ＧＲ１のレンズＬ２の両面（Ｓ５およびＳ６）が非球面とされたことにより、歪曲収差が補正されるとともに、レンズの有効径が小型化されている。また、第５レンズ群ＧＲ５に用いられた接合レンズ（レンズＬ９およびレンズＬ１０）の接合面（Ｓ１７）が物体側に凸型の形状とされており、色収差が補正されている。
【００４０】
図５〜図７は、それぞれ短焦点距離端、中間焦点距離、長焦点距離端における諸収差図である。各図において、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）は歪曲収差を示している。
【００４１】
次に、本発明のズームレンズの他の構成例について説明する。図８は、本発明の第２の実施の形態に係るズームレンズのレンズ構成例を示す断面図である。
図８に示すズームカメラは、物体側から順にレンズＬ１〜Ｌ１１の１１枚のレンズによって構成されている。そして、正の屈折力を有する第１レンズ群ＧＲ１にレンズＬ１〜Ｌ３が、負の屈折力を有する第２レンズ群ＧＲ２にレンズＬ４〜Ｌ６が、正の屈折力を有する第３レンズ群ＧＲ４にレンズＬ７が、正の屈折力を有する第４レンズ群ＧＲ４にレンズＬ８およびＬ９が、負の屈折力を有する第５レンズ群ＧＲ５にレンズＬ１０およびＬ１１がそれぞれ対応している。これらのうち、レンズＬ５とレンズＬ６、レンズＬ８とレンズＬ９、レンズＬ１０とレンズＬ１１とが、それぞれ接合レンズとして構成されている。
【００４２】
また、第３レンズ群ＧＲ３のレンズＬ７の像面ＩＭＧ側にアイリスＩＲが配置され、第５レンズ群ＧＲ５のレンズＬ１１のさらに像面ＩＭＧ側には、フィルタＦＬと、撮像素子のカバーガラスＣＧとが順に配置されており、像面ＩＭＧが撮像素子の受光面とされる。
【００４３】
このズームレンズは、第２レンズ群ＧＲ２と第４レンズ群ＧＲ４とを移動させてズーミングを行うように構成されている。短焦点距離端から長焦点距離端にズーミングを行うときには、第２レンズ群を物体側から像面ＩＭＧ側に、第４レンズ群を像面ＩＭＧ側から物体側にそれぞれ移動させる。また、第４レンズ群ＧＲ４または第５レンズ群ＧＲ５を移動させることにより、フォーカシングを行うことが可能となっている。
【００４４】
次に、上記の図８のようなレンズ構成を有するズームレンズの数値実施例を、第３の実施例として示す。表７に、第３の実施例の各数値を示す。また、表８に、第３の実施例における各焦点位置での焦点距離ｆ、Ｆナンバー（ＦＮｏ．）および半画角ωの値を示す。さらに、表３に、第３の実施例において非球面とされた面の非球面係数を示す。
【００４５】
【表７】
【００４６】
【表８】
【００４７】
【表９】
【００４８】
この第３の実施例では、レンズＬ２の両面（Ｓ３およびＳ４）、レンズＬ６の両面（Ｓ１０およびＳ１１）、およびレンズＬ７の物体側の面（Ｓ１３）が、それぞれ非球面によって構成されている。
【００４９】
以上の第３の実施例では、第１レンズ群ＧＲ１のレンズＬ２の両面（Ｓ３およびＳ４）が非球面とされたことにより、歪曲収差が補正されるとともに、レンズの有効径が小型化されている。また、第５レンズ群ＧＲ５に用いられた接合レンズ（レンズＬ９およびレンズＬ１０）の接合面（Ｓ１７）が物体側に凸型の形状とされたことにより、色収差が良好に補正される。
【００５０】
図９〜図１１は、それぞれ短焦点距離端、中間焦点距離、長焦点距離端における諸収差図である。各図において、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）は歪曲収差を示している。
【００５１】
ここで、表１０に、第１、第２および第３の実施例において、上記の各式（６）および（７）の条件を求めるための数値を示す。
【００５２】
【表１０】
【００５３】
この表１０に示すように、上記の第１〜第３の実施例は、式（６）および（７）の各条件を満足している。また、図２〜図７、図９〜図１１の諸収差図によれば、各実施例とも短焦点距離端、中間焦点距離および長焦点距離端において、諸収差がバランスよく補正されていることがわかる。以上の各実施例により、３倍程度の変倍比でありながら、レンズ系の全長が短縮されて全体が小型化され、かつ良好な光学性能を有するズームレンズが実現されている。これらは、小型の撮像装置用、特に画素数の比較的多いデジタルスチルカメラ用のズームレンズとして好適である。
【００５４】
次に、上記のズームレンズを用いた撮像装置の例について説明する。図１２は、本発明のズームレンズを搭載可能なデジタルスチルカメラの構成例を示すブロック図である。
【００５５】
図１２に示すデジタルスチルカメラは、撮像機能を担うカメラブロック１０と、撮像された画像信号のアナログ−デジタル変換等の信号処理を行うカメラ信号処理部２０と、画像信号の記録再生処理を行う画像処理部３０と、撮像された画像等を表示するＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）４０と、メモリカード５１への書き込み／読み出しを行うＲ／Ｗ（リーダ／ライタ）５０と、装置全体を制御するＣＰＵ６０と、ユーザによる操作入力のための入力部７０と、カメラブロック１０内のレンズの駆動を制御するレンズ駆動制御部８０を具備する。
【００５６】
カメラブロック１０は、本発明が適用されるズームレンズ１１を含む光学系や、ＣＣＤ等の撮像素子１２等により構成される。カメラ信号処理部２０は、撮像素子１２からの出力信号に対するデジタル信号への変換や、ノイズ除去、画質補正、輝度・色差信号への変換等の信号処理を行う。画像処理部３０は、所定の画像データフォーマットに基づく画像信号の圧縮符号化・伸長復号化処理や、解像度等のデータ仕様の変換処理等を行う。
【００５７】
メモリカード５１は、着脱可能な半導体メモリからなる。Ｒ／Ｗ５０は、画像処理部３０によって符号化された画像データをメモリカード５１に書き込み、またメモリカード５１に記録された画像データを読み出す。ＣＰＵ６０は、デジタルスチルカメラ内の各回路ブロックを制御する制御処理部であり、入力部７０からの指示入力信号等に基づいて各回路ブロックを制御する。
【００５８】
入力部７０は、例えばシャッタ操作を行うためのシャッタレリーズボタンや、動作モードを選択するための選択スイッチ等により構成され、ユーザによる操作に応じた指示入力信号をＣＰＵ６０に対して出力する。レンズ駆動制御部８０は、ＣＰＵ６０からの制御信号に基づいて、ズームレンズ１１内のレンズを駆動する図示しないモータ等を制御する。
【００５９】
以下、このデジタルスチルカメラの動作を簡単に説明する。
撮影の待機状態では、ＣＰＵ６０による制御の下で、カメラブロック１０において撮像された画像信号が、カメラ信号処理部２０を介してＬＣＤ４０に出力され、カメラスルー画像として表示される。また、入力部７０からのズーミングのための指示入力信号が入力されると、ＣＰＵ６０がレンズ駆動制御部８０に制御信号を出力し、レンズ駆動制御部８０の制御に基づいて、ズームレンズ１１内の所定のレンズが移動される。
【００６０】
そして、入力部７０からの指示入力信号によりカメラブロック１０の図示しないシャッタが切られると、撮像された画像信号がカメラ信号処理部２０から画像処理部３０に出力されて圧縮符号化処理され、所定のデータフォーマットのデジタルデータに変換される。変換されたデータはＲ／Ｗ５０に出力され、メモリカード５１に書き込まれる。
【００６１】
なお、フォーカシングは、例えばシャッタレリーズボタンが半押しされた場合、あるいは記録のために全押しされた場合等に、ＣＰＵ６０からの制御信号に基づいてレンズ駆動制御部８０がズームレンズ１１内の所定のレンズを移動させることにより行われる。
【００６２】
また、メモリカード５１に記録された画像データを再生する場合は、入力部７０による操作に応じて、Ｒ／Ｗ５０によりメモリカード５１から所定の画像データが読み出され、画像処理部３０で伸張復号化処理された後、再生画像信号がＬＣＤ４０に出力される。これにより再生画像が表示される。
【００６３】
図１３は、このデジタルスチルカメラにおける部品の取り付け構造を示す断面図である。
図１３では、図中左側に被写体が存在する場合のデジタルスチルカメラの内部を示している。ズームレンズ１１は、カメラ筐体９０の内部に収納されており、ズームレンズ１１の像面側に撮像素子１２が設けられる。また、ＬＣＤ４０は、被写体と対向する側のカメラ筐体９０面に設けられ、撮影時に画角を合わせるために使用される。
【００６４】
ここで、上述した条件を満足するようにズームレンズ１１が設計されることにより、ズームレンズ１１の全長の短縮やレンズの有効径の小型化により、撮影時の前後方向のさらなる薄型化、およびカメラ筐体９０の小型化が可能となり、小型でありながら３〜５倍程度のズーミングが可能で、かつ、各種焦点距離において収差の少ない高画質な撮像画像を得ることが可能である。
【００６５】
なお、上記の実施の形態では、本発明のズームレンズをデジタルスチルカメラに適用した場合について説明したが、例えばビデオカメラといった他の撮像装置等に適用することも可能である。
【００６６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のズームレンズでは、物体側より順に正、負、正、正および負の屈折力をそれぞれ有する５つのレンズ群を具備し、そのうち第２および第４レンズ群を移動させることによりズーミングを行うことが可能となっている。そして、被写体距離が無限遠での第５レンズ群の結像倍率β５を１．６より大きくすることにより、相対的にそれより物体側のレンズ群の焦点距離を短縮することができ、レンズ系の全長が短縮されるとともに、物体側に位置するレンズの有効径をより小さくすることが可能となる。ただし、第５レンズ群の結像倍率β５を２．２より大きくした場合には、Ｆナンバーを小さくしたときに十分な球面収差の補正が困難となり、像面への結像性能が悪化する。従って、第５レンズ群の結像倍率β５に対する上記の条件を満足することにより、良好な光学性能を維持しながら、レンズ系の全長が短縮されるとともにレンズの有効径が小型化され、小型の撮像装置に好適な３〜５倍程度の変倍比を有するズームレンズを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るズームレンズのレンズ構成例を示す断面図である。
【図２】第１の実施例における短焦点距離端での諸収差図である。
【図３】第１の実施例における中間焦点距離での諸収差図である。
【図４】第１の実施例における長焦点距離端での諸収差図である。
【図５】第２の実施例における短焦点距離端での諸収差図である。
【図６】第２の実施例における中間焦点距離での諸収差図である。
【図７】第２の実施例における長焦点距離端での諸収差図である。
【図８】本発明の第２の実施の形態に係るズームレンズのレンズ構成例を示す断面図である。
【図９】第３の実施例における短焦点距離端での諸収差図である。
【図１０】第３の実施例における中間焦点距離での諸収差図である。
【図１１】第３の実施例における長焦点距離端での諸収差図である。
【図１２】本発明のズームレンズを搭載可能なデジタルスチルカメラの構成例を示すブロック図である。
【図１３】本発明の実施の形態に係るデジタルスチルカメラにおける部品の取り付け構造を示す断面図である。
【符号の説明】
ＧＲ１……第１レンズ群、ＧＲ２……第２レンズ群、ＧＲ３……第３レンズ群、ＧＲ４……第４レンズ群、ＧＲ５……第５レンズ群、Ｌ１〜Ｌ１０……レンズ、ＦＬ……フィルタ、ＣＧ……カバーガラス、ＩＭＧ……像面
【発明の属する技術分野】
本発明は、ズームレンズ、およびこのズームレンズを撮像レンズとして用いた撮像装置に関し、特に、デジタルスチルカメラや家庭用ビデオカメラ等の小型撮像装置に適した、３〜５倍程度の変倍比を実現可能なリアフォーカス式のズームレンズ、およびこのズームレンズを用いた撮像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラは家庭用としても広く普及しているが、これらの小型の撮像装置に対しては、より一層の小型化が求められている。このため、これらに搭載される撮影用レンズ、特にズームレンズに対しても、全長の短縮等による小型化が求められている。また、このような撮影用レンズ、特にデジタルスチルカメラ用のものに対しては、撮像素子の高画素数化に対応して、小型化とともにレンズ性能の向上も求められている。
【０００３】
小型の撮像装置に適した従来のズームレンズとしては、例えば、物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群、正の屈折力を有する第２レンズ群、正の屈折力を有する第３レンズ群からなり、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レンズ群との間隔が減少し、第２レンズ群と第３レンズ群との間隔が増大するように、第１レンズ群および第２レンズ群が移動し、かつ第３レンズ群が固定されており、さらに、第１レンズ群、第２レンズ群、第３レンズ群の焦点距離をそれぞれｆ１、ｆ２、ｆ３とし、広角端におけるレンズ系全体の焦点距離をｆｗとしたとき、以下の式（１）および（２）の条件を満足するように構成されたズームレンズがあった（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【数１】
０．７＜ｆ２／｜ｆ１｜＜１．５ ……（１）
３＜ｆ３＜ｆｗ＜１０ ……（２）
また、最も物体側に配置される第１レンズ群以外のレンズ群を移動させてフォーカスを行う、いわゆるリアフォーカス式のズームレンズは、レンズ系全体を比較的容易に小型化し、かつ、画素数の多い固体撮像素子に適した結像性能が得られることが知られている。このようなリアフォーカス式を採用した従来のズームレンズとしては、物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群、負の屈折力を有する第２レンズ群、正の屈折力を有する第３レンズ群、正の屈折力を有する第４レンズ群、負の屈折力を有する第５レンズ群を有し、第２および第４レンズ群を移動させてズーミングを行い、第４レンズ群を移動させてフォーカシングを行うように構成された５群ズームレンズが知られている。例えば、このような構成で、さらに、第３レンズ群と第５レンズ群の焦点距離をそれぞれｆ３、ｆ５、被写体距離が無限距離での第５レンズ群の結像倍率をβ５、第２レンズ群の焦点距離をｆ２、広角端と望遠端における全系の焦点距離をそれぞれｆｗ、ｆｔとしたとき、以下の式（３）〜（５）を満足するようなズームレンズがあった（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
【数２】
【特許文献１】
特開平１１−２３９６７号公報（段落番号〔０００８〕〜〔００２５〕、第１図）
【特許文献２】
特許第３０１５１９２号公報（段落番号〔００１４〕〜〔００３７〕、第１図）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記の特許文献１に開示されたズームレンズは、第１レンズ群と第２レンズ群が移動することから、ズーミング時にレンズ系の全長が変化し、このときにさらにアイリスも移動するため、機構的制約が大きく、また外形を小さくすることが困難であるという問題があった。
【０００８】
これに対して、上記の特許文献２に開示されたリアフォーカス式のズームレンズは、全長の変化が生じない構造となっている。しかし、このズームレンズは８〜１０倍程度の変倍比を得るのに適しているが、例えば一般的なデジタルスチルカメラに求められている３〜５倍程度の変倍比とした場合には、レンズ系の全長を短縮する、あるいは物体側のレンズの有効径を小さくすると、良好な光学性能を得られないという問題があった。
【０００９】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、３〜５倍程度の変倍比とした場合に良好な光学性能が得られ、かつレンズ系全体を小型化することが可能なリアフォーカス式のズームレンズを提供することを目的とする。
【００１０】
また、本発明の他の目的は、３〜５倍程度の変倍比とした場合に良好な光学性能が得られ、かつレンズ系全体を小型化することが可能なリアフォーカス式のズームレンズを用いた撮像装置を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明では上記課題を解決するために、物体側より順に、正の屈折力を有する第１レンズ群、負の屈折力を有する第２レンズ群、正の屈折力を有する第３レンズ群、正の屈折力を有する第４レンズ群、負の屈折力を有する第５レンズ群を具備し、前記第２レンズ群および前記第４レンズ群を移動させることによりズーミングを行うように構成されたズームレンズにおいて、被写体距離が無限遠での前記第５レンズ群の結像倍率をβ５としたときに、１．６＜β５＜２．２の条件を満足することを特徴とするズームレンズが提供される。
【００１２】
このようなズームレンズでは、物体側より順に正、負、正、正および負の屈折力をそれぞれ有する５つのレンズ群を具備し、そのうち第２および第４レンズ群を移動させることによりズーミングを行うことが可能となっている。そして、被写体距離が無限遠での第５レンズ群の結像倍率β５を１．６より大きくすることにより、相対的にそれより物体側のレンズ群の焦点距離を短縮することができ、レンズ系の全長が短縮されるとともに、物体側に位置するレンズの有効径をより小さくすることが可能となる。ただし、第５レンズ群の結像倍率β５を２．２より大きくした場合には、Ｆナンバーを小さくしたときに十分な球面収差の補正が困難となり、像面への結像性能が悪化する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るズームレンズのレンズ構成例を示す断面図である。
【００１４】
図１では、例として、デジタルスチルカメラ等の撮像装置の撮像レンズとして用いられるズームレンズの構成例を示している。このズームレンズでは、物体側から像面ＩＭＧ側へ順に、正の屈折力を有する第１レンズ群ＧＲ１、負の屈折力を有する第２レンズ群ＧＲ２、正の屈折力を有する第３レンズ群ＧＲ３、正の屈折力を有する第４レンズ群ＧＲ４、負の屈折力を有する第５レンズ群ＧＲ５が配置されている。また、第３レンズ群ＧＲ３の像面ＩＭＧ側には、光量を調整するアイリスＩＲが配置され、第５レンズ群ＧＲ５のさらに像面ＩＭＧ側には、赤外カットフィルタといったローパスフィルタ等からなるフィルタＦＬと、撮像素子のカバーガラスＣＧとが配置されている。像面ＩＭＧは、例えばＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅｓ）等の撮像素子の受光面とされる。
【００１５】
このズームレンズは、第２レンズ群ＧＲ２と第４レンズ群ＧＲ４とを移動させてズーミングを行うように構成されている。短焦点距離端から長焦点距離端にズーミングを行うときには、第２レンズ群を物体側から像面ＩＭＧ側に、第４レンズ群を像面ＩＭＧ側から物体側にそれぞれ移動させる。また、このズームレンズはいわゆるリアフォーカス方式を採用しており、第４レンズ群ＧＲ４または第５レンズ群ＧＲ５を移動させることによりフォーカシングを行うことが可能となっている。
【００１６】
さらに、第１レンズ群ＧＲ１は、物体側より順にレンズＬ１およびＬ２の２枚のレンズによって構成されている。また、第２レンズ群ＧＲ２は、物体側より順にレンズＬ３、Ｌ４およびＬ５の３枚のレンズによって構成され、そのうちレンズＬ４とレンズＬ５との間のレンズ面が接合されている。また、第３レンズ群ＧＲ３は、１枚のレンズＬ６によって構成されている。また、第４レンズ群ＧＲ４は、２枚のレンズＬ７およびＬ８によって構成され、レンズＬ７とレンズＬ８との間のレンズ面が接合されている。また、第５レンズ群ＧＲ５は、２枚のレンズＬ９およびＬ１０によって構成され、レンズＬ９とレンズＬ１０との間のレンズ面が接合されている。
【００１７】
ここで、図１を用いて、本発明の概要について説明する。
本発明のズームレンズは、図１に示すように、物体側より順に、正、負、正、正、負の屈折力をそれぞれ有する第１レンズ群ＧＲ１〜第５レンズ群ＧＲ５の５群構成で、かつ、第２レンズ群ＧＲ２と第４レンズ群ＧＲ４とを移動させてズーミングを行うように構成されている。
【００１８】
これに加えて、本発明のズームレンズは、以下の式（６）の条件を満足するように構成される。
【００１９】
【数３】
１．６＜β５＜２．２ ……（６）
ただし、物体までの距離が無限遠とされたときの第５レンズ群ＧＲ５の結像倍率をβ５とする。この式（６）は、第５レンズ群ＧＲ５の結像倍率を従来と比較して高くすることを規定している。結像倍率β５が下限値を上回るように設計された場合、それより物体側のレンズの焦点距離を相対的に短縮することが可能となる。これにより、レンズ系全体の変倍比を３〜５倍とした場合にも、レンズ系の全長をより短縮することができるとともに、特に第１レンズ群ＧＲ１のレンズの有効径を小さくすることができる。逆に、結像倍率β５が式（６）の下限値を下回ると、特に第１レンズ群ＧＲ１の物体側のレンズ（図１ではレンズＬ１）の有効径を小さくすることが困難になる。
【００２０】
また、結像倍率β５が式（６）の上限値を上回ると、Ｆナンバーを小さくするように設計した場合に、球面収差を十分補正することが不可能となり、また、射出瞳が像面ＩＭＧに近くなって、撮像素子に入射する光の角度が垂直から大きくはずれてしまうため、シェーディング等が発生して、結像性能が悪化する。従って、上記条件を満足するように構成することにより、変倍比を３〜５倍程度とした場合に、良好な光学性能を維持しながら、レンズ系の設置スペースを小型化することが可能となる。
【００２１】
ところで、本発明のズームレンズでは、上記条件を満足するように構成されることにより、短焦点距離端から長焦点距離端に対してズーミングを行う際に、移動する各レンズ群の移動方向を一方向とすることができる。具体的には、第２レンズ群ＧＲ２を物体側から像面ＩＭＧ側に移動させ、第４レンズ群ＧＲ４を像面ＩＭＧ側から物体側に移動させることで、短焦点距離端から長焦点距離端へのズーミングを行うことができる。また、上記のズームレンズでは、第４レンズ群ＧＲ４の移動による変倍比の変化を比較的大きくすることにより、相対的に第２レンズ群ＧＲ２のストロークを小さくすることができる。
【００２２】
このようなズーミング時のレンズ駆動を行う場合には、第２レンズ群ＧＲ２および第４レンズ群ＧＲ４の各ストロークの間に、以下の式（７）の条件が成立するように構成することが望ましい。
【００２３】
【数４】
０．８５＜｜ｄＺ２／ｄＺ４｜＜２．２ ……（７）
ただし、第２レンズ群ＧＲ２の短焦点距離端から長焦点距離端までのストロークをｄＺ２、被写体距離が無限遠での第４レンズ群ＧＲ４の短焦点距離端から長焦点距離端までのストロークをｄＺ４とする。ここで、上記の式（７）の下限値を下回ると、第４レンズ群ＧＲ４の有効径を大きくする必要が生じ、レンズ系全体の厚さが増してしまう。また、式（７）の上限値を上回ると、第１レンズ群ＧＲ１および第２レンズ群ＧＲ２の有効径を大きくする必要が生じ、同様にレンズ系全体の厚さが増してしまう。
【００２４】
次に、図１に示した構成を有するズームレンズの具体的な数値実施例について説明する。
表１に、第１の実施例の各数値を示す。また、表２に、第１の実施例における各焦点位置での焦点距離ｆ、Ｆナンバー（ＦＮｏ．）および半画角ωの値を示す。さらに、表３に、第１の実施例において非球面で構成された面の非球面係数を示す。
【００２５】
【表１】
【表２】
【表３】
なお、表１（後述する表２および表３も同様）において、面番号Ｓ１〜Ｓ２２は、レンズＬ１〜Ｌ１０、アイリスＩＲ、フィルタＦＬおよびカバーガラスＣＧの中心軸における光の入射面および出射面を、物体側から順に示している。例えば、Ｓ１はレンズＬ１の物体側のレンズ面を示し、Ｓ２はその像面ＩＭＧ側のレンズ面を示している。また、接合レンズについては、各レンズの接合面を同一の面番号で示している。例えば、Ｓ８はレンズＬ４とレンズＬ５との接合面を示している。
【００２９】
また、Ｒは各面の曲率、ｄは面と面との間隔、ｎｄはｄ線に対する屈折率、νｄはｄ線を基準としたアッベ数をそれぞれ示す。曲率Ｒの欄では、数値の後に（ＡＳＰ）と示した面は、その面が非球面によって構成されたことを示している。また、間隔ｄは、その面と、像面ＩＭＧ側に隣接する面との間の間隔を示している。例えば、面番号Ｓ１の欄に記載された間隔ｄの値は、レンズＬ１の物体側と像面ＩＭＧ側との間の厚さを示している。また、ズーミングやフォーカシングの際に移動する面の間隔ｄについては、ズーミングの際の短焦点距離端、中間焦点距離、長焦点距離端の順に示している。
【００３０】
また、この第１の実施例では、レンズＬ２の両面（Ｓ３およびＳ４）、レンズＬ６の物体側の両面（Ｓ１０およびＳ１１）、およびレンズＬ７の物体側の面（Ｓ１３）が、それぞれ非球面によって構成されている。非球面の形状は、以下の式（８）によって表される。
【００３１】
【数５】
ただし、各レンズ面の頂点からの光軸方向の距離をｘ、頂点でのレンズの曲率半径をｒ、円錐定数をκとする。また、４次、６次、８次および１０次の非球面係数をそれぞれＣ４、Ｃ６、Ｃ８およびＣ１０としており、表３（後述する表６および表９でも同様）では、これらの非球面係数の値を示している。また、表３（後述する表６および表９でも同様）中の“Ｅ”は、１０を底とする指数表現を意味している。
【００３３】
この第１の実施例のように、第１レンズ群ＧＲ１の具備するレンズのうち少なくとも１つのレンズ面を非球面とすることにより、歪曲収差が補正されるとともに、レンズＬ１の有効径を小さくすることが可能となる。また、第５レンズ群ＧＲ５において、レンズＬ９とレンズＬ１０との接合面（Ｓ１７）が物体側に凸型の形状とされていることにより、色収差が補正されるとともに、レンズ性能悪化に対する第５レンズ群ＧＲ５の敏感度を低減し、像面湾曲を効率よく補正することができる。また、レンズ系の全長を短縮することができる。なお、接合レンズを用いることにより、当該レンズ群内での偏心による像面の倒れや、コマ収差の発生量を小さくするとともに、製造を容易にすることができる。
【００３４】
図２〜図４は、それぞれ短焦点距離端、中間焦点距離、長焦点距離端における諸収差図である。
ここで、各図の（Ａ）は球面収差を示しており、縦軸が開放Ｆ値との割合、横軸がフォーカス量を示している。また、実線はｄ線（波長５８７．６ｎｍ）、破線はｇ線（波長４３５．８ｎｍ）、一点鎖線はＣ線（６５６．３ｎｍ）での球面収差をそれぞれ示している。また、各図の（Ｂ）は非点収差を示しており、縦軸が像高、横軸がフォーカス量を示し、実線はサジタル像面、破線はメリジオナル像面における値を示している。さらに、各図の（Ｃ）は歪曲収差を示しており、縦軸が像高、横軸が割合（％）を示している。（なお、後述する図５〜図７、図９〜図１１でも同様である。）
次に、第２の実施例について説明する。表４に、第２の実施例の各数値を示す。また、表５に、第２の実施例における各焦点位置での焦点距離ｆ、Ｆナンバー（ＦＮｏ．）および半画角ωの値を示す。さらに、表６に、第２の実施例における非球面で構成された面の非球面係数を示す。
【００３５】
【表４】
【表５】
【表６】
以上の第２の実施例では、レンズＬ２の両面（Ｓ３およびＳ４）、レンズＬ６の両面（Ｓ１０およびＳ１１）、およびレンズＬ７の物体側の面（Ｓ１３）が、それぞれ非球面によって構成されている。
【００３９】
以上の第２の実施例では、第１の実施例と同様に、第１レンズ群ＧＲ１のレンズＬ２の両面（Ｓ５およびＳ６）が非球面とされたことにより、歪曲収差が補正されるとともに、レンズの有効径が小型化されている。また、第５レンズ群ＧＲ５に用いられた接合レンズ（レンズＬ９およびレンズＬ１０）の接合面（Ｓ１７）が物体側に凸型の形状とされており、色収差が補正されている。
【００４０】
図５〜図７は、それぞれ短焦点距離端、中間焦点距離、長焦点距離端における諸収差図である。各図において、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）は歪曲収差を示している。
【００４１】
次に、本発明のズームレンズの他の構成例について説明する。図８は、本発明の第２の実施の形態に係るズームレンズのレンズ構成例を示す断面図である。
図８に示すズームカメラは、物体側から順にレンズＬ１〜Ｌ１１の１１枚のレンズによって構成されている。そして、正の屈折力を有する第１レンズ群ＧＲ１にレンズＬ１〜Ｌ３が、負の屈折力を有する第２レンズ群ＧＲ２にレンズＬ４〜Ｌ６が、正の屈折力を有する第３レンズ群ＧＲ４にレンズＬ７が、正の屈折力を有する第４レンズ群ＧＲ４にレンズＬ８およびＬ９が、負の屈折力を有する第５レンズ群ＧＲ５にレンズＬ１０およびＬ１１がそれぞれ対応している。これらのうち、レンズＬ５とレンズＬ６、レンズＬ８とレンズＬ９、レンズＬ１０とレンズＬ１１とが、それぞれ接合レンズとして構成されている。
【００４２】
また、第３レンズ群ＧＲ３のレンズＬ７の像面ＩＭＧ側にアイリスＩＲが配置され、第５レンズ群ＧＲ５のレンズＬ１１のさらに像面ＩＭＧ側には、フィルタＦＬと、撮像素子のカバーガラスＣＧとが順に配置されており、像面ＩＭＧが撮像素子の受光面とされる。
【００４３】
このズームレンズは、第２レンズ群ＧＲ２と第４レンズ群ＧＲ４とを移動させてズーミングを行うように構成されている。短焦点距離端から長焦点距離端にズーミングを行うときには、第２レンズ群を物体側から像面ＩＭＧ側に、第４レンズ群を像面ＩＭＧ側から物体側にそれぞれ移動させる。また、第４レンズ群ＧＲ４または第５レンズ群ＧＲ５を移動させることにより、フォーカシングを行うことが可能となっている。
【００４４】
次に、上記の図８のようなレンズ構成を有するズームレンズの数値実施例を、第３の実施例として示す。表７に、第３の実施例の各数値を示す。また、表８に、第３の実施例における各焦点位置での焦点距離ｆ、Ｆナンバー（ＦＮｏ．）および半画角ωの値を示す。さらに、表３に、第３の実施例において非球面とされた面の非球面係数を示す。
【００４５】
【表７】
【表８】
【表９】
この第３の実施例では、レンズＬ２の両面（Ｓ３およびＳ４）、レンズＬ６の両面（Ｓ１０およびＳ１１）、およびレンズＬ７の物体側の面（Ｓ１３）が、それぞれ非球面によって構成されている。
【００４９】
以上の第３の実施例では、第１レンズ群ＧＲ１のレンズＬ２の両面（Ｓ３およびＳ４）が非球面とされたことにより、歪曲収差が補正されるとともに、レンズの有効径が小型化されている。また、第５レンズ群ＧＲ５に用いられた接合レンズ（レンズＬ９およびレンズＬ１０）の接合面（Ｓ１７）が物体側に凸型の形状とされたことにより、色収差が良好に補正される。
【００５０】
図９〜図１１は、それぞれ短焦点距離端、中間焦点距離、長焦点距離端における諸収差図である。各図において、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）は歪曲収差を示している。
【００５１】
ここで、表１０に、第１、第２および第３の実施例において、上記の各式（６）および（７）の条件を求めるための数値を示す。
【００５２】
【表１０】
この表１０に示すように、上記の第１〜第３の実施例は、式（６）および（７）の各条件を満足している。また、図２〜図７、図９〜図１１の諸収差図によれば、各実施例とも短焦点距離端、中間焦点距離および長焦点距離端において、諸収差がバランスよく補正されていることがわかる。以上の各実施例により、３倍程度の変倍比でありながら、レンズ系の全長が短縮されて全体が小型化され、かつ良好な光学性能を有するズームレンズが実現されている。これらは、小型の撮像装置用、特に画素数の比較的多いデジタルスチルカメラ用のズームレンズとして好適である。
【００５４】
次に、上記のズームレンズを用いた撮像装置の例について説明する。図１２は、本発明のズームレンズを搭載可能なデジタルスチルカメラの構成例を示すブロック図である。
【００５５】
図１２に示すデジタルスチルカメラは、撮像機能を担うカメラブロック１０と、撮像された画像信号のアナログ−デジタル変換等の信号処理を行うカメラ信号処理部２０と、画像信号の記録再生処理を行う画像処理部３０と、撮像された画像等を表示するＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）４０と、メモリカード５１への書き込み／読み出しを行うＲ／Ｗ（リーダ／ライタ）５０と、装置全体を制御するＣＰＵ６０と、ユーザによる操作入力のための入力部７０と、カメラブロック１０内のレンズの駆動を制御するレンズ駆動制御部８０を具備する。
【００５６】
カメラブロック１０は、本発明が適用されるズームレンズ１１を含む光学系や、ＣＣＤ等の撮像素子１２等により構成される。カメラ信号処理部２０は、撮像素子１２からの出力信号に対するデジタル信号への変換や、ノイズ除去、画質補正、輝度・色差信号への変換等の信号処理を行う。画像処理部３０は、所定の画像データフォーマットに基づく画像信号の圧縮符号化・伸長復号化処理や、解像度等のデータ仕様の変換処理等を行う。
【００５７】
メモリカード５１は、着脱可能な半導体メモリからなる。Ｒ／Ｗ５０は、画像処理部３０によって符号化された画像データをメモリカード５１に書き込み、またメモリカード５１に記録された画像データを読み出す。ＣＰＵ６０は、デジタルスチルカメラ内の各回路ブロックを制御する制御処理部であり、入力部７０からの指示入力信号等に基づいて各回路ブロックを制御する。
【００５８】
入力部７０は、例えばシャッタ操作を行うためのシャッタレリーズボタンや、動作モードを選択するための選択スイッチ等により構成され、ユーザによる操作に応じた指示入力信号をＣＰＵ６０に対して出力する。レンズ駆動制御部８０は、ＣＰＵ６０からの制御信号に基づいて、ズームレンズ１１内のレンズを駆動する図示しないモータ等を制御する。
【００５９】
以下、このデジタルスチルカメラの動作を簡単に説明する。
撮影の待機状態では、ＣＰＵ６０による制御の下で、カメラブロック１０において撮像された画像信号が、カメラ信号処理部２０を介してＬＣＤ４０に出力され、カメラスルー画像として表示される。また、入力部７０からのズーミングのための指示入力信号が入力されると、ＣＰＵ６０がレンズ駆動制御部８０に制御信号を出力し、レンズ駆動制御部８０の制御に基づいて、ズームレンズ１１内の所定のレンズが移動される。
【００６０】
そして、入力部７０からの指示入力信号によりカメラブロック１０の図示しないシャッタが切られると、撮像された画像信号がカメラ信号処理部２０から画像処理部３０に出力されて圧縮符号化処理され、所定のデータフォーマットのデジタルデータに変換される。変換されたデータはＲ／Ｗ５０に出力され、メモリカード５１に書き込まれる。
【００６１】
なお、フォーカシングは、例えばシャッタレリーズボタンが半押しされた場合、あるいは記録のために全押しされた場合等に、ＣＰＵ６０からの制御信号に基づいてレンズ駆動制御部８０がズームレンズ１１内の所定のレンズを移動させることにより行われる。
【００６２】
また、メモリカード５１に記録された画像データを再生する場合は、入力部７０による操作に応じて、Ｒ／Ｗ５０によりメモリカード５１から所定の画像データが読み出され、画像処理部３０で伸張復号化処理された後、再生画像信号がＬＣＤ４０に出力される。これにより再生画像が表示される。
【００６３】
図１３は、このデジタルスチルカメラにおける部品の取り付け構造を示す断面図である。
図１３では、図中左側に被写体が存在する場合のデジタルスチルカメラの内部を示している。ズームレンズ１１は、カメラ筐体９０の内部に収納されており、ズームレンズ１１の像面側に撮像素子１２が設けられる。また、ＬＣＤ４０は、被写体と対向する側のカメラ筐体９０面に設けられ、撮影時に画角を合わせるために使用される。
【００６４】
ここで、上述した条件を満足するようにズームレンズ１１が設計されることにより、ズームレンズ１１の全長の短縮やレンズの有効径の小型化により、撮影時の前後方向のさらなる薄型化、およびカメラ筐体９０の小型化が可能となり、小型でありながら３〜５倍程度のズーミングが可能で、かつ、各種焦点距離において収差の少ない高画質な撮像画像を得ることが可能である。
【００６５】
なお、上記の実施の形態では、本発明のズームレンズをデジタルスチルカメラに適用した場合について説明したが、例えばビデオカメラといった他の撮像装置等に適用することも可能である。
【００６６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のズームレンズでは、物体側より順に正、負、正、正および負の屈折力をそれぞれ有する５つのレンズ群を具備し、そのうち第２および第４レンズ群を移動させることによりズーミングを行うことが可能となっている。そして、被写体距離が無限遠での第５レンズ群の結像倍率β５を１．６より大きくすることにより、相対的にそれより物体側のレンズ群の焦点距離を短縮することができ、レンズ系の全長が短縮されるとともに、物体側に位置するレンズの有効径をより小さくすることが可能となる。ただし、第５レンズ群の結像倍率β５を２．２より大きくした場合には、Ｆナンバーを小さくしたときに十分な球面収差の補正が困難となり、像面への結像性能が悪化する。従って、第５レンズ群の結像倍率β５に対する上記の条件を満足することにより、良好な光学性能を維持しながら、レンズ系の全長が短縮されるとともにレンズの有効径が小型化され、小型の撮像装置に好適な３〜５倍程度の変倍比を有するズームレンズを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るズームレンズのレンズ構成例を示す断面図である。
【図２】第１の実施例における短焦点距離端での諸収差図である。
【図３】第１の実施例における中間焦点距離での諸収差図である。
【図４】第１の実施例における長焦点距離端での諸収差図である。
【図５】第２の実施例における短焦点距離端での諸収差図である。
【図６】第２の実施例における中間焦点距離での諸収差図である。
【図７】第２の実施例における長焦点距離端での諸収差図である。
【図８】本発明の第２の実施の形態に係るズームレンズのレンズ構成例を示す断面図である。
【図９】第３の実施例における短焦点距離端での諸収差図である。
【図１０】第３の実施例における中間焦点距離での諸収差図である。
【図１１】第３の実施例における長焦点距離端での諸収差図である。
【図１２】本発明のズームレンズを搭載可能なデジタルスチルカメラの構成例を示すブロック図である。
【図１３】本発明の実施の形態に係るデジタルスチルカメラにおける部品の取り付け構造を示す断面図である。
【符号の説明】
ＧＲ１……第１レンズ群、ＧＲ２……第２レンズ群、ＧＲ３……第３レンズ群、ＧＲ４……第４レンズ群、ＧＲ５……第５レンズ群、Ｌ１〜Ｌ１０……レンズ、ＦＬ……フィルタ、ＣＧ……カバーガラス、ＩＭＧ……像面
Claims (6)
- 物体側より順に、正の屈折力を有する第１レンズ群、負の屈折力を有する第２レンズ群、正の屈折力を有する第３レンズ群、正の屈折力を有する第４レンズ群、負の屈折力を有する第５レンズ群を具備し、前記第２レンズ群および前記第４レンズ群を移動させることによりズーミングを行うように構成されたズームレンズにおいて、
被写体距離が無限遠での前記第５レンズ群の結像倍率をβ５としたときに、
１．６＜β５＜２．２
の条件を満足することを特徴とするズームレンズ。 - 前記第２レンズ群を物体側から像面側へ移動させ、前記第４レンズ群を像面側から物体側へ移動させることにより、広角側から望遠側にズーミングを行うように構成されることを特徴とする請求項１記載のズームレンズ。
- 前記第２レンズ群の短焦点距離端から長焦点距離端までのストロークをｄＺ２、被写体距離が無限遠での前記第４レンズ群の短焦点距離端から長焦点距離端までのストロークをｄＺ４としたときに、
０．８５＜｜ｄＺ２／ｄＺ４｜＜２．２
の条件をさらに満足することを特徴とする請求項２記載のズームレンズ。 - 前記第１レンズ群が具備するレンズのうち少なくとも１つの面は非球面で構成されることを特徴とする請求項１記載のズームレンズ。
- 前記第５レンズ群は、物体側を向いた面が凸面とされた接合面を有する接合レンズを具備することを特徴とする請求項１記載のズームレンズ。
- 物体側より順に、正の屈折力を有する第１レンズ群、負の屈折力を有する第２レンズ群、正の屈折力を有する第３レンズ群、正の屈折力を有する第４レンズ群、負の屈折力を有する第５レンズ群を具備し、前記第２レンズ群および前記第４レンズ群を移動させることによりズーミングを撮像レンズとして用いた撮像装置において、
被写体距離が無限遠での前記第５レンズ群の結像倍率をβ５としたときに、
１．６＜β５＜２．２
の条件を満足することを特徴とする撮像装置。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP2003154759A JP2004354870A (ja) | 2003-05-30 | 2003-05-30 | ズームレンズおよび撮像装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP2003154759A JP2004354870A (ja) | 2003-05-30 | 2003-05-30 | ズームレンズおよび撮像装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004354870A true JP2004354870A (ja) | 2004-12-16 |
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Family Applications (1)
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Cited By (6)
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|---|---|---|---|---|
| EP1826600A1 (en) * | 2006-02-28 | 2007-08-29 | Ricoh Company, Ltd. | Telephoto-type zoom lens comprising four lens groups |
| CN100370303C (zh) * | 2005-03-25 | 2008-02-20 | 富士能株式会社 | 变焦透镜 |
| JP2012063663A (ja) * | 2010-09-17 | 2012-03-29 | Panasonic Corp | ズームレンズ系、レンズ鏡筒、交換レンズ装置及びカメラシステム |
| JP2012063662A (ja) * | 2010-09-17 | 2012-03-29 | Panasonic Corp | ズームレンズ系、レンズ鏡筒、交換レンズ装置及びカメラシステム |
| JP2014109711A (ja) * | 2012-12-03 | 2014-06-12 | Ricoh Imaging Co Ltd | 超広角レンズ系 |
| CN108957691A (zh) * | 2018-06-29 | 2018-12-07 | 玉晶光电(厦门)有限公司 | 一种光学成像镜头 |
-
2003
- 2003-05-30 JP JP2003154759A patent/JP2004354870A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100370303C (zh) * | 2005-03-25 | 2008-02-20 | 富士能株式会社 | 变焦透镜 |
| EP1826600A1 (en) * | 2006-02-28 | 2007-08-29 | Ricoh Company, Ltd. | Telephoto-type zoom lens comprising four lens groups |
| US7372636B2 (en) | 2006-02-28 | 2008-05-13 | Ricoh Company, Ltd. | Zoom lens and image-taking device |
| JP2012063663A (ja) * | 2010-09-17 | 2012-03-29 | Panasonic Corp | ズームレンズ系、レンズ鏡筒、交換レンズ装置及びカメラシステム |
| JP2012063662A (ja) * | 2010-09-17 | 2012-03-29 | Panasonic Corp | ズームレンズ系、レンズ鏡筒、交換レンズ装置及びカメラシステム |
| JP2014109711A (ja) * | 2012-12-03 | 2014-06-12 | Ricoh Imaging Co Ltd | 超広角レンズ系 |
| CN108957691A (zh) * | 2018-06-29 | 2018-12-07 | 玉晶光电(厦门)有限公司 | 一种光学成像镜头 |
| CN108957691B (zh) * | 2018-06-29 | 2020-12-15 | 玉晶光电(厦门)有限公司 | 一种光学成像镜头 |
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