JP2005326743A - ズームレンズおよび撮影機能を有する情報装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 物体側から像側へ向かって、正・負・正の第1〜第3レンズ群を上記順序に有するとともに、第2レンズ群IIと第3レンズ群IIIとの間に開口絞りを有し、広角端から望遠端への変倍に際し、第1レンズ群と第2レンズ群の間隔が大きくなり、第2レンズ群と第3レンズ群の間隔が小さくなるズームレンズにおいて、
広角端における全系の焦点距離:fWと最大像高:Y'maxの比:Y'max/fWが、条件:
(1) 0.70 < Y'max/fW < 1.00
の範囲にあり、第2レンズ群IIが、物体側から像側へ向かって、像側に曲率の大きな面を向けた負レンズ、像側に曲率の大きな面を向けた正レンズ、物体側に曲率の大きな面を向けた負レンズの3枚のレンズを配して構成されている。
【選択図】 図1
Description
ズームレンズで「高変倍化に適したタイプ」として、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レンズ群を配して成り、第3レンズ群の物体側近傍に開口絞りを有し、広角端から望遠端への変倍に際し、第1レンズ群と第2レンズ群の間隔が大きくなり、第2レンズ群と第3レンズ群の間隔が小さくなるように各群を移動または固定するものが知られている(特許文献1〜3等)。
この発明はまた、上記ズームレンズを撮影用光学系として有する「撮影機能を有する情報装置」の実現を課題とする。
(1) 0.70 < Y'max/fW < 1.00
の範囲にある。
第2レンズ群は、物体側から像側へ向かって、像側に曲率の大きな面を向けた負レンズ、像側に曲率の大きな凸面を向けた正レンズ、物体側に曲率の大きな凹面を向けた負レンズの3枚のレンズを配して構成される。即ち、第2レンズ群は「物体側の負レンズと像側の負レンズとの間に正レンズが挟まれた構成」である。
(2) 0.0010 < (1−N2I)×X2I(H0.8)/Y'max < 0.0500
を満足することが好ましい(請求項2)。
(3) -0.0500 < {(N2O−1)×X2O(H0.8)+(1-N2I)×X2I(H0.8)}/Y'max < 0.1500
を満足することが好ましい(請求項3)。
(4) 1.75 < N21 < 1.90,35 < ν21 < 50
(5) 1.65 < N22 < 1.90,20 < ν22 < 35
(6) 1.75 < N23 < 1.90,35 < ν23 < 50
を満足することが好ましい(請求項4)。
(7) -3.5 < (R2C/Y'max) < -1.0
を満足することが好ましい(請求項6)。
勿論、第2レンズ群は、物体側から順に配置される負・正・負のレンズをそれぞれ別個に構成しても良い。
(8) 0.50 < (D12T−D12W)/fT < 0.85
を満足することが好ましい(請求項7)。
(9) 0.25 < (D23W−D23T)/fT < 0.65
を満足する構成とすることが好ましい(請求項8)。
(10) 0.5 < |f2|/f3 < 1.0
を満足することが好ましい。
(11) 6.0 < f1/fW < 12.0
を満足することが好ましい(請求項10)。
請求項19記載の情報装置は「対角寸法:9mm以下であり、画素数が300万画素以上の撮像素子」を用いる構成とすることができる(請求項20)。このような撮像素子は、例えば、対角寸法:9mmで500万画素のものや、対角寸法:6mmで300万画素のもの等である。請求項19または20記載の情報装置は「携帯情報端末装置」として構成することができる(請求項21)。
即ち、この発明のズームレンズにおける第2レンズ群は、上記の如く「物体側から順に、像側に曲率の大きな面を向けた負レンズ、像側に曲率の大きな凸面を向けた正レンズ、物体側に曲率の大きな凹面を向けた負レンズ」の3枚で構成される。
上記非球面の非球面量は「その絶対値が光軸からレンズ外周部へ向かって単調に増加する」ことを想定しており「最大光線有効高さの8割」の位置において、条件(2)および/または(3)が満足されれば、小型の撮像素子の受光領域内において良好な性能を実現することができる。
(8A) 0.60 < (D12T−D12W)/fT < 0.75
を満足するのがよい。
(9A) 0.30 < (D23W−D23T)/fT < 0.60
を満足することが好ましい。
第1レンズ群は物体側から「少なくとも1枚の負レンズと、少なくとも1枚の正レンズを有する構成」であることが好ましい。より具体的には「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、物体側に強い凸面を向けた正レンズの2枚」で構成するか、または「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、物体側に強い凸面を向けた正レンズ、物体側に強い凸面を向けた正レンズの3枚」で構成するのが良い。
第2レンズ群の最も像側にガラスモールド非球面レンズを採用することを考えた場合、第2レンズ群の最も像側のレンズが正レンズであると、色収差補正のためには重フリント系の硝種が必要となるが、重フリント系の硝種にはモールドに適したものが少ないという不具合がある。この発明におけるように「第2レンズ群の最も像側のレンズ」が負レンズであると、色収差補正のためにはランタンクラウン系〜タンタルフリント系の硝種となりモールドに適した硝種が多い。
このズームレンズは、実施例に示すように、広角端の半画角が35度以上と十分に広画角でありながら4.5倍以上の変倍比を有し、小型でかつ300万〜500万画素の撮像素子に対応した解像力を有する。従って、このようなズームレンズを撮影用光学系として用いることにより、良好な撮影機能を有する情報装置(デジタルカメラやビデオカメラ、携帯情報端末装置)を実現できる。勿論、この発明のズームレンズは銀塩スチルカメラ等に使用しても良好な性能を発揮する。
図17の(a)、(b)は正面側と上部面とを示す図、(c)は背面側を示す図である。カメラ装置30は、撮影レンズ31として、上に説明した請求項1〜17の任意の1に記載のズームレンズ(より具体的には、例えば、後述の実施例1〜4の適宜のもの)を「撮影用のズームレンズ」として有する。
各実施例とも、収差は十分に補正され、対角寸法:6〜9mm程度で画素数:300万画素〜500万画素の撮像素子に対応可能である。
f:全系の焦点距離
F:Fナンバ
ω:半画角(度)
R:曲率半径
D:面間隔(絞り面を含む)
Nd:屈折率
νd:アッベ数
K:非球面の円錐定数
A4:4次の非球面係数
A6:6次の非球面係数
A8:8次の非球面係数
A10:10次の非球面係数
非球面(各実施例のデータ中に*印を付して非球面であることを表した。)は、近軸曲率半径の逆数(近軸曲率)をC、光軸からの高さをHとして、周知の下式で定義されるものであり、円錐定数:K、高次の被球面係数:A4〜A10の値を与えて形状を特定する。
X=CH2/[1+√{1−(1+K)C2H2}]
+A4・H4+A6・H6+A8・H8+A10・H10
面番号 R D Nd νd 備考
01 56.183 0.90 1.84666 23.78 第1レンズ
02 22.306 2.46 1.77250 49.62 第2レンズ
03 129.168 0.10
04 19.540 1.90 1.77250 49.62 第3レンズ
05 44.088 可変(A)
06* 31.255 0.84 1.83500 42.98 第4レンズ
07 3.826 2.10
08 143.581 2.45 1.76182 26.61 第5レンズ
09 -5.555 0.74 1.83500 42.98 第6レンズ
10* -39.380 可変(B)
11 絞り 可変(C)
12* 8.333 1.80 1.58913 61.25 第7レンズ
13 -152.107 0.23
14 7.167 2.74 1.48749 70.44 第8レンズ
15 14.162 0.85 1.84666 23.78 第9レンズ
16 4.894 0.24
17 5.782 2.02 1.48749 70.44 第10レンズ
18* -13.873 可変(D)
19 ∞ 0.90 1.51680 64.20 各種フィルタ
20 ∞ 。
第6面
K = 0.0,A4 = 1.84029×10-4,A6 = -4.83681×10-6,A8 = 1.03688×10-7,
A10 = -1.32922×10-9
第10面
K = 0.0,A4 = -5.53512×10-4,A6 = -2.57934×10-5,A8 = 1.05288×10-6,
A10 = -1.31801×10-7
第12面
K = 0.0,A4 = -2.23709×10-4,A6 = -8.77690×10-7,A8 = 3.19167×10-7,
A10 = -1.93115×10-8
第18面
K = 0.0,A4 = 8.00477×10-4,A6 = 2.50817×10-6,A8 = 5.14171×10-7,
A10 = -1.09665×10-7 。
短焦点端 中間焦点距離 長焦点端
f = 4.425 f = 9.488 f = 20.350
A 1.000 7.240 14.505
B 8.095 3.256 1.200
C 4.494 2.617 1.000
D 7.045 9.488 12.498 。
Y'max/fW = 0.791
{(1-N2I)×X2I(H0.8)}/Y'max= 0.00732
{(N2O- 1)×X2O(H0.8)+(1- N2I)×X2I(H0.8)}/Y'max= 0.01593
R2C/Y'max= -1.59
(D12T- D12W)/fT= 0.664
(D23W- D23T)/fT= 0.510
|f2|/f3= 0.689
|f1|/fW= 8.00
実施例1のズームレンズのレンズ構成を図1に示す。また、実施例1に関する短焦点端における収差図を図5に、中間焦点距離における収差図を図6に、長焦点端における収差図を図7に示す。
面番号 R D Nd νd 備考
01 18.565 0.90 1.92286 20.88 第1レンズ
02 12.194 3.90 1.72342 37.99 第2レンズ
03 58.393 可変(A)
04* 70.501 0.84 1.83500 42.98 第3レンズ
05 4.859 2.42
06 24.219 2.54 1.76182 26.61 第4レンズ
07 -9.529 0.74 1.83500 42.9 第5レンズ
08* -247.508 可変(B)
09 絞り 可変(C)
10* 8.333 3.01 1.58913 61.25 第6レンズ
11* -10.376 0.10
12 12.420 2.34 1.75500 52.32 第7レンズ
13 -7.111 1.35 1.68893 31.16 第8レンズ
14 4.591 可変(D)
15* 13.631 1.66 1.58913 61.25 第9レンズ
16 -45.606 可変 (E)
17 ∞ 0.90 1.51680 64.20 各種フィルタ
18 ∞ 。
第4面
K = 0.0,A4 = 1.78565×10-4,A6 = -1.75390×10-6,A8 = 6.61261×10-9,
A10 = 1.23143×10-11
第8面
K = 0.0,A4 = -3.04000×10-4,A6 = -7.18126×10-6,A8 = 1.05398×10-7,
A10 = -2.21354×10-8
第10面
K = 0.0,A4 = -6.40609×10-4,A6 = -7.03343×10-6,A8 = 8.98513×10-7,
A10 = -9.73391×10-8
第11面
K = 0.0,A4 = 2.20124×10-4,A6 = -8.24086×10-6,A8 = 1.09927×10-6,
A10 = -1.05069×10-7
第15面
K = 0.0,A4 = -5.79936×10-5,A6 = 8.76394×10-6,A8 = -2.58155×10-7,
A10 = 4.31238×10-9 。
短焦点端 中間焦点距離 長焦点端
f = 4.738 f = 10.103 f = 21.545
A 0.600 7.679 15.059
B 10.083 4.179 1.200
C 4.076 2.608 1.000
D 3.075 6.493 10.666
E 2.597 2.591 2.553 。
Y'max/fW= 0.781
{(1-N2I)×X2I(H0.8)}/Y'max = 0.00923
{(N2O- 1)×X2O(H0.8)+(1- N2I)×X2I(H0.8)}/Y'max = 0.02940
R2C/Y'max= -2.58
(D12T- D12W)/fT= 0.671
(D23W- D23T)/fT= 0.555
|f2|/f3= 0.860
|f1|/fW= 9.35
実施例2のズームレンズのレンズ構成を図2に示す。IVは第4レンズ群を示す。
また、実施例2に関する短焦点端における収差図を図8に、中間焦点距離における収差図を図9に、長焦点端における収差図を図10に示す。
面番号 R D Nd νd 備考
01 23.330 1.00 1.84666 23.80 第1レンズ
02 15.002 0.26
03 15.442 3.47 1.77250 49.60 第2レンズ
04 135.649 可変(A)
05* 91.446 0.84 1.83481 42.70 第3レンズ
06 4.439 1.77
07 15.704 2.67 1.74077 27.80 第4レンズ
08 -6.205 0.74 1.83481 42.70 第5レンズ
09* 632.018 可変(B)
10 絞り 可変(C)
11* 8.333 2.78 1.58913 61.15 第6レンズ
12* -8.607 0.10
13 15.588 2.42 1.83481 42.70 第7レンズ
14 -4.691 0.80 1.69895 30.10 第8レンズ
15 4.498 可変(D)
16* 12.500 2.21 1.54340 56.00 第9レンズ
17 -34.711 可変(E)
18 ∞ 0.90 1.51680 64.20 各種フィルタ
19 ∞ 。
第5面
K = 0.0,A4 = 2.42400×10-4,A6 = -2.92208×10-6,A8 = 9.40210×10-9,
A10 = -4.16456×10-11
第9面
K = 0.0,A4 = -5.16761×10-4,A6 = 1.81605×10-6,A8 = -1.01642×10-6,
A10 = -1.75699×10-8
第11面
K = 0.0,A4 = -1.08496×10-3,A6 = -2.17192×10-5,A8 = 5.79037×10-6,
A10 = -5.25493×10-7
第12面
K = 0.0,A4 = 4.85474×10-4,A6 = -4.49460×10-5,A8 = 8.98429×10-6,
A10 = -5.68154×10-7
第16面
K = 0.0,A4 = -5.46424×10-5,A6 = 1.80637×10-5,A8 = -9.17793×10-7,
A10 = 2.09899×10-8 。
短焦点端 中間焦点距離 長焦点端
f = 4.740 f = 10.131 f = 21.591
A 0.600 6.655 15.680
B 7.051 4.217 1.200
C 3.043 1.054 1.000
D 2.000 7.725 10.995
E 3.484 2.583 2.382 。
Y'max/fW= 0.781
{(1-N2I)×X2I(H0.8)}/Y'max = 0.00536
{(N2O- 1)×X2O(H0.8)+(1- N2I)×X2I(H0.8)}/Y'max = 0.01951
R2C/Y'max= -1.68
(D12T- D12W)/fT= 0.698
(D23W- D23T)/fT= 0.366
|f2|/f3= 0.792
|f1|/fW= 8.44
実施例3のズームレンズのレンズ構成を図3に示す。IVは第4レンズ群を示す。
また、実施例3に関する短焦点端における収差図を図11に、中間焦点距離における収差図を図12に、長焦点端における収差図を図13に示す。
面番号 R D Nd νd 備考
01 96.656 0.90 1.84666 23.78 第1レンズ
02 29.314 2.72 1.77250 49.62 第2レンズ
03 -219.341 0.10
04 20.153 1.80 1.77250 49.62 第3レンズ
05 33.538 可変(A)
06* 18.011 0.84 1.83500 42.98 第4レンズ
07 3.936 2.07
08 74.837 1.95 1.84666 23.78 第5レンズ
09 -9.146 0.74 1.80420 46.50 第6レンズ
10* 759.807 可変(B)
11 絞り 可変(C)
12* 8.333 3.34 1.58913 61.25 第7レンズ
13* -8.827 0.10
14 12.236 2.45 1.75500 52.32 第8レンズ
15 -7.054 0.80 1.69895 30.05 第9レンズ
16 4.892 可変(D)
17* 10.651 1.83 1.58913 61.25 第10レンズ
18 -261.223 可変(E)
19 ∞ 0.90 1.51680 64.20 各種フィルタ
20 ∞ 。
第6面
K = 0.0,A4 = -8.08791×10-5,A6 = -2.03124×10-6,A8 = 6.26638×10-9,
A10 = -6.12352×10-11
第10面
K = 0.0,A4 = -7.52609×10-4,A6 = -1.24401×10-5,A8 = -9.65466×10-7,
A10 = -8.33332×10-8
第12面
K = 0.0,A4 = -7.07947×10-4,A6 = -1.16179×10-6,A8 = 6.72505×10-8,
A10 = -2.53913×10-8
第13面
K = 0.0,A4 = 3.43658×10-4,A6 = -1.44022×10-6,A8 = -1.33484×10-7,
A10 = -1.40822×10-8
第17面
K = 0.0,A4 = -4.75410×10-5,A6 = 1.15429×10-5,A8 = -4.87258×10-7,
A10 = 9.54084×10-9 。
短焦点端 中間焦点距離 長焦点端
f = 4.741 f = 10.112 f = 21.624
A 0.600 6.160 15.040
B 6.288 2.111 1.200
C 3.888 3.173 1.000
D 2.000 7.785 11.065
E 3.440 2.547 2.351 。
Y'max/fW= 0.780
{(1-N2I)×X2I(H0.8)}/Y'max = 0.00728
{(N2O- 1)×X2O(H0.8)+(1- N2I)×X2I(H0.8)}/Y'max = 0.00080
R2C/Y'max= -2.47
(D12T- D12W)/fT= 0.668
(D23W- D23T)/fT= 0.369
|f2|/f3= 0.795
|f1|/fW= 8.14
実施例4のズームレンズのレンズ構成を図4に示す。IVは第4レンズ群を示す。
また、実施例4に関する短焦点端における収差図を図14に、中間焦点距離における収差図を図15に、長焦点端における収差図を図16に示す。
II 第2群
III 第3群
IV 第4レンズ群
S 絞り
F 各種フィルタ
Claims (21)
- 物体側から像側へ向かって、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レンズ群を上記順序に有するとともに、上記第2レンズ群と第3レンズ群との間に開口絞りを有し、
広角端から望遠端への変倍に際し、第1レンズ群と第2レンズ群の間隔が大きくなり、第2レンズ群と第3レンズ群の間隔が小さくなるズームレンズにおいて、
広角端における全系の焦点距離:fWと、最大像高:Y'maxの比:Y'max/fWが、条件:
(1) 0.70 < Y'max/fW < 1.00
の範囲にあり、
上記第2レンズ群が、物体側から像側へ向かって、像側に曲率の大きな面を向けた負レンズ、像側に曲率の大きな凸面を向けた正レンズ、物体側に曲率の大きな凹面を向けた負レンズの3枚のレンズを配して構成されていることを特徴とするズームレンズ。 - 請求項1記載のズームレンズにおいて、
第2レンズ群中の像側の負レンズの像側面が、光軸から離れるに従って負の屈折力が弱まるような形状の非球面であり、
上記第2レンズ群中の像側の負レンズの材質の屈折率:N21、第2レンズ群の最も像側の非球面における最大光線有効高さの8割における非球面量:X2I(H0.8)と、最大像高:Y'maxが、条件:
(2) 0.0010 < (1−N2I)×X2I(H0.8)/Y'max < 0.0500
を満足することを特徴とするズームレンズ。 - 請求項2記載のズームレンズにおいて、
第2レンズ群中の物体側の負レンズの物体側面が非球面であり、
上記第2レンズ群中の物体側の負レンズの材質の屈折率:N20、第2レンズ群中の像側の負レンズの材質の屈折率:N21、第2レンズ群の最も物体側の非球面における最大光線有効高さの8割における非球面量:X20(H0.8)、第2レンズ群の最も像側の非球面における最大光線有効高さの8割における非球面量:X2I(H0.8)と、最大像高:Y'maxが、条件:
(3) -0.0500 < {(N2O−1)×X2O(H0.8)+(1-N2I)×X2I(H0.8)}/Y'max < 0.1500
を満足することを特徴とするズームレンズ。 - 請求項1〜3の任意の1に記載のズームレンズにおいて、
第2レンズ群中において物体側から数えて第i番目のレンズの材質の屈折率およびアッベ数:N2iおよびν2i(i=1〜3)が条件:
(4) 1.75 < N21 < 1.90,35 < ν21 < 50
(5) 1.65 < N22 < 1.90,20 < ν22 < 35
(6) 1.75 < N23 < 1.90,35 < ν23 < 50
を満足することを特徴とするズームレンズ。 - 請求項1〜4の任意の1に記載のズームレンズにおいて、
第2レンズ群を構成する3枚のレンズが物体側から順に、像側に曲率の大きな面を向けた負レンズ、像側に曲率の大きな凸面を向けた正レンズ、物体側に曲率の大きい凹面を向けた負レンズであり、上記正レンズとその像側の負レンズとが接合されていることを特徴とするズームレンズ。 - 請求項5記載のズームレンズにおいて、
第2レンズ群における、正レンズと負レンズとの接合面の曲率半径:R2Cと最大像高:Y'maxとの比:R2C/Y'maxが条件:
(7) -3.5 < (R2C/Y'max) < -1.0
を満足することを特徴とするズームレンズ。 - 請求項1〜6の任意の1に記載のズームレンズにおいて、
広角端から望遠端への変倍に際し、第1レンズ群が物体側に単調に移動し、
広角端における第1,第2レンズ群の間隔:D12W、望遠端における第1,第2レンズ群の間隔:D12Tと、望遠端における全系の焦点距離:fTが、条件:
(8) 0.50 < (D12T−D12W)/fT < 0.85
を満足することを特徴とするズームレンズ。 - 請求項1〜7の任意の1に記載のズームレンズにおいて、
広角端から望遠端への変倍に際し、第3レンズ群が物体側に単調に移動し、
広角端における第2,第3レンズ群の間隔:D23W、望遠端における第2,第3レンズ群の間隔:D23T、望遠端における全系の焦点距離:fTが、条件:
(9) 0.25 < (D23W−D23T)/fT < 0.65
を満足することを特徴とするズームレンズ。 - 請求項1〜8の任意の1に記載のズームレンズにおいて、
第2レンズ群の焦点距離:f2、第3レンズ群の焦点距離:f3が、条件:
(10) 0.5 < |f2|/f3 < 1.0
を満足することを特徴とするズームレンズ。 - 請求項1〜9の任意の1に記載のズームレンズにおいて、
第1レンズ群の焦点距離;f1、広角端における全系の焦点距離:fWが、条件:
(11) 6.0 < f1/fW < 12.0
を満足することを特徴とするズームレンズ。 - 請求項1〜10の任意の1に記載のズームレンズにおいて、
第1レンズ群ないし第3レンズ群により構成されることを特徴とするズームレンズ。 - 請求項1〜10の任意の1に記載のズームレンズにおいて、
第3レンズ群の像側に、正の屈折力の第4レンズ群が配置され、
広角端から望遠端への変倍に際し、第1レンズ群と第2レンズ群の間隔が大きくなり、第2レンズ群と第3レンズ群の間隔が小さくなるように、少なくとも第1レンズ群および第3レンズ群が物体側に移動することを特徴とするズームレンズ。 - 請求項12記載のズームレンズにおいて、
第4レンズ群が、変倍の際に移動しないことを特徴とするズームレンズ。 - 請求項12記載のズームレンズにおいて、
広角端から望遠端への変倍に際し、第4レンズ群が像側へ変位することを特徴とするズームレンズ。 - 請求項1〜14の任意の1に記載のズームレンズにおいて、
広角端から望遠端への変倍に際し、開口絞りと第3レンズ群との間隔が、広角端で最も広く、望遠端で最も狭くなることを特徴とするズームレンズ。 - 請求項1〜15の任意の1に記載のズームレンズにおいて、
開口絞りの開放径が変倍に係わらず一定であることを特徴とするズームレンズ。 - 請求項1〜15の任意の1に記載のズームレンズにおいて、
開口絞りの開放径が倍率により変化し、長焦点端における開放径が短焦点端における開放径に比して大きく設定されたことを特徴とするズームレンズ。 - 請求項1〜17の任意の1に記載のズームレンズを、撮影用光学系として有することを特徴とする撮影機能を有する情報装置。
- 請求項18記載の情報装置において、
ズームレンズによる物体像が、撮像素子の受光面上に結像されることを特徴とする撮影機能を有する情報装置。 - 請求項19記載の情報装置において、
撮像素子の対角寸法が9mm以下であり、画素数が300万画素以上であることを特徴とする撮影機能を有する情報装置。 - 請求項19または20記載の情報装置において、
携帯情報端末装置として構成されたことを特徴とする撮影機能を有する情報装置。
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