JP2013007896A - 光路反射型ズームレンズを備えた撮像装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】光路を反射する1面の反射面を持つ反射部材を含むズームレンズと、前記ズームレンズの像側に配置され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備える撮像素子とを有し、前記ズームレンズは、物体側から像側に順に、前記反射部材を有し且つ負屈折力の第1レンズ群と、正屈折力の第2レンズ群と、負屈折力の第3レンズ群と、正屈折力の第4レンズ群とを含み、広角端から望遠端への変倍の際に、前記第2レンズ群は前記第1レンズ群に近づくように物体側にのみ移動し、前記第3レンズ群は広角端での状態と望遠端での状態の双方と比較して、広角端から望遠端への変倍途中にて前記第2レンズ群に最も近づくように移動し、前記第4レンズ群は移動し、所定の条件式を満足する。
【選択図】図1
Description
0.3<D23W/D34W<9 (1)
ここで、
D23Wは、広角端における前記第2レンズ群と前記第3レンズ群との間の軸上間隔、
D34Wは、広角端における前記第3レンズ群と前記第4レンズ群との間の軸上間隔
である。
また、広角端から望遠端への変倍に際して、正屈折力の第2レンズ群が負の屈折力の第1レンズ群に近づくことで第2レンズ群での変倍機能を確保できる。
広角端にて条件式(1)を満足するように第3レンズ群を第2レンズ群から遠ざけて配置し、広角側での変倍においては第3レンズ群が第2レンズ群に近づくように移動することで、広角側におけるズームレンズ全体の変倍に有利となる。
そこで、本発明においては、上述の構成とし、望遠側では第3レンズ群が第2レンズ群から遠ざかるように移動する構成としている。このような構成とすることで、望遠側での偏心収差の影響を低減し、変倍比や明るさの確保に有利となる。
条件式(1)の下限値を下回らないようにして第3レンズ群が第2レンズ群に近づき過ぎないようにすることで、第3レンズ群による変倍機能を確保しやすくなり、変倍比の確保や、広角端付近での偏心による影響の低減に有利となる。
条件式(1)の上限値を上回らないようにして第3レンズ群が第4レンズ群に近づきすぎないようにすることで、ズームレンズの小型化と像側のテレセントリック性の確保の両立に有利となる。
なお、光路反射型のズームレンズがフォーカシング機能を持つ場合は、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。
これにより、ズームレンズを小さくでき、小型化、低コスト化につながる。
更には、ズームレンズが4群ズームレンズであることが構成の簡略化の点でより好ましい。
これにより、第3レンズ群と第2レンズ群との距離が望遠側にて離れすぎないように構成でき、コマ収差や非点収差の補正に有利となる。
−5<f3/f4<−1 (2)
ここで、
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
である。
加えて、第4レンズ群の屈折力を確保することで、第4レンズ群の移動量を低減しやすくなる。特に、第4レンズ群が増倍作用を持つ場合、第4レンズ群での増倍作用を維持しやすくなり、第2レンズ群の増倍負担を軽減でき、収差低減や明るさ確保に有利となる。
条件式(2)の下限値を下回らないように第3レンズ群の負の屈折力を確保することで、上述の第3レンズ群によるズームレンズの小型化の効果の確保にいっそう有利となる。
−0.2<D23MIN/f3<−0.01 (3)
−0.6<D23MAX/f3<−0.1 (4)
ここで、
D23MINは、前記第2レンズ群と前記第3レンズ群との間の軸上間隔の最小値、
D23MAXは、前記第2レンズ群と前記第3レンズ群との間の軸上間隔の最大値、
f3は、前記第3レンズ群の焦点距離
である。
条件式(3)、(4)の下限値を下回らないように第2、第3レンズ群間距離が離れすぎないようにすることで、第2レンズ群で発生しやすいコマ収差や非点収差を第3レンズ群により補正しやすくなる。
0.1<D23MIN/D23W<0.9 (5)
ここで、
D23MINは、前記第2レンズ群と前記第3レンズ群との間の軸上間隔の最小値、
D23Wは、広角端における前記第2レンズ群と前記第3レンズ群との間の軸上間隔、
である。
条件式(5)の上限値を上回らないように広角側での第2、第3レンズ群の間隔を確保することで、第3レンズ群による増倍機能の確保につながる。
1.1<D23T/D23MIN<6 (6)
ここで、
D23Tは、望遠端における前記第2レンズ群と前記第3レンズ群との間の軸上間隔、
D23MINは、前記第2レンズ群と前記第3レンズ群との間の軸上間隔の最小値
である。
条件式(6)の上限値を上回らないように望遠側での第2レンズ群と第3レンズ群との間隔変化の過剰を抑えることで、望遠端付近での第3レンズ群によるコマ収差、非点収差の補正機能を確保しやすくなる。
第4レンズ群を上述のように移動させることにより第4レンズ群にも増倍機能を持たせることが可能となる。それにより他の変倍作用を持つレンズ群の変倍負担を軽減でき、変倍比確保と光学性能の確保の両立に有利となる。
変倍比の確保、望遠端での望遠比の短縮に有利となる。加えて、変倍時の第4レンズ群の移動域を小さくでき、駆動機構を含めた小型化につながる。
ズームレンズの全長が一定となることで、ズーミング等の動作時における埃の侵入の低減に有利となる。
−0.5<f1F/f1R<−0.06 (7)
−3<D1FR/f1<−0.5 (8)
ここで、
f1Fは、前記第1レンズ群の前記反射面よりも物体側の構成における合成焦点距離、
f1Rは、前記第1レンズ群の前記反射面よりも像側の構成における合成焦点距離、
D1FRは、前記反射面よりも物体側のレンズ面のうち最も反射面側のレンズ面から前記反射面よりも像側のレンズ面のうち最も反射面側のレンズ面までの光軸に沿った実距離、
f1は、前記第1レンズ群の焦点距離
である。
条件式(7)の下限値を下回らないように反射面よりも物体側の構成の負の屈折力を確保することで、広角端での画角の確保に有利となる。
条件式(7)の上限値を上回らないようにして反射面よりも物体側の構成の負の屈折力を適度に抑えることで、広角端での歪曲収差の過剰な発生を低減しやすくなる。
条件式(8)の下限値を下回らないように反射面前後のレンズ面間距離を適度に抑えることで、ズームレンズの小型化につながる。
条件式(8)の上限値を上回らないように反射面前後のレンズ面間距離を確保することで、画角、明るさ、変倍比を確保した際の周辺光量の確保に有利となる。
前記ズームレンズは、前記第1レンズ群よりも像側であって前記第2レンズ群中の最も像側のレンズよりも物体側に配置され、且つ、広角端から望遠端への変倍に際して物体側に移動する明るさ絞りを有し、
以下の条件式(9)、(10)を満足することが好ましい。
3.3<ft/fw<15.0 (9)
1.2<Fnow<2.4 (10)
ここで、
ftは、前記ズームレンズの望遠端での焦点距離、
fwは、前記ズームレンズの広角端での焦点距離、
Fnowは、前記ズームレンズの広角端での最小Fナンバー
である。
第2レンズ群が3枚の正レンズと1枚の負レンズを含むことで、光学性能を確保しつつ第2レンズ群の屈折力の十分な確保に有利となる。
ズームレンズの明るさの確保に伴い、第2レンズ群が大型化しやすくなるが、明るさ絞りを上述の配置と移動とすることで、第2レンズ群の屈折力の維持とサイズの小型化につながる。
条件式(9)の下限を下回らないようにズームレンズの変倍比を確保することで様々な撮影シーンに対応できる。
条件式(9)の上限値を上回らないようにズームレンズの変倍比を適度に抑えることで、小型化に有利となる。
条件式(10)の上限値を上回らないようにして明るさを確保することが好ましい。
第2レンズ群での諸収差の低減につながり光学性能の確保に有利となる。
0.8<fw/IHt<1.4 (11)
0.75<IHw/IHt<0.95 (12)
ここで、
fwは、前記ズームレンズの広角端での焦点距離、
IHtは、望遠端における最大像高であり、望遠端における撮像素子の有効撮像領域の対角長の半分、
IHwは、広角端における最大像高であり、広角端における撮像素子の有効撮像領域の対角長の半分、
レンズ成分は、光軸上にて空気に接する屈折面が物体側面と像側面の2つの面のみのレンズ体を意味するものとする。
第1レンズ群の負の屈折力を高めると広角端ではタル型の歪曲収差が発生しやすくなるが、画像信号の信号処理により容易に補正が可能となる。
条件式(11)の下限値を下回らないようにすれば、画角の増大に伴う第1レンズ群の有効径を小さくしやすくなる。
条件式(11)の上限値を上回らないようにして広角端での画角を確保することが好ましい。
条件式(12)の下限値を下回らないようにして広角端付近での有効撮像領域の面積を確保することで、歪曲収差を信号処理により補正したのちの画質の確保につながる。
条件式(12)の上限値を上回らないようにすることで、ズームレンズの広角端での歪曲収差を許容でき、小型化に有利となる。
1.7<β2T/β2W<6.0 (13)
1.20<β3T/β3W<4.0 (14)
1.04<β4T/β4W<2.0 (15)
ここで、
β2Tは、前記第2レンズ群の望遠端における横倍率、
β2Wは、前記第2レンズ群の広角端における横倍率、
β3Tは、前記第3レンズ群の望遠端における横倍率、
β3Wは、前記第3レンズ群の広角端における横倍率、
β4Tは、前記第4レンズ群の望遠端における横倍率、
β4Wは、前記第4レンズ群の広角端における横倍率、
である。
条件式(13)、(14)、(15)のそれぞれの下限値を下回らないようにして、第2、第3、第4レンズ群それぞれのレンズ群に変倍機能を負担させることで収差を抑えながら変倍機能の確保に有利となる。
条件式(13)、(14)、(15)のそれぞれの上限値を上回らないようにして、第2、第3、第4レンズ群のいずれかに変倍負担が偏らないようにすることで移動するレンズ群の移動量の低減や、レンズ枚数の低減に有利となる。
また、上限値を7、更には5、更には3、更には2とすることがより好ましい。
また、上限値を−1.1、更には−1.2、更には−1.3とすることがより好ましい。
また、上限値を−0.02、更には−0.03、更には−0.04とすることがより好ましい。
また、上限値を−0.12、更には−0.14、更には−0.16とすることがより好ましい。
また、上限値を0.8、更には0.6、更には0.5とすることがより好ましい。
また、上限値を5、更には4、更には3とすることがより好ましい。
また、上限値を−0.1、更には−0.13、更には−0.16とすることがより好ましい。
また、上限値を−0.7、更には−0.8、更には−0.9とすることがより好ましい。
また、上限値を10.0、更には8.0、更には5.0とすることがより好ましい。
また、上限値を2.2、更には2.1、更には2.06とすることがより好ましい。
また、上限値を1.3、更には1.25、更には1.2とすることがより好ましい。
また、上限値を0.92、更には0.89とすることがより好ましい。
また、上限値を3.5、更には2.5とすることがより好ましい。
また、上限値を2.5、更には1.8とすることがより好ましい。
また、上限値を1.5、更には1.2とすることがより好ましい。
図1〜8は、プリズム中の反射面の図示を省略し、展開した図であるが、実際は図20に示すように直角プリズムとしている。
但し、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。
Z=(Y2/r)/[1+{1−(1+K)・(Y/r)2}1/2]+A4×Y4+A6×Y6+A8×Y8+A10×Y10+A12×Y12 (I)
ここで、
rは近軸曲率半径、
Kは円錐係数、
A4、A6、A8、A10、A12はそれぞれ4次、6次、8次、10次、12次の非球面係数である。
また、非球面係数において、「e−n」(nは整数)は、「10−n」を示している。
単位mm
面データ
面番号 r d nd νd
物面 ∞ ∞
1* -43.526 0.70 1.80610 40.92
2* 7.498 2.23
3 ∞ 9.80 1.83481 42.71
4 ∞ 0.20
5 27.031 1.45 1.92286 18.90
6 81.054 可変
7(絞り) ∞ 0.50
8* 9.321 3.50 1.74320 49.34
9* -98.055 0.20
10 9.334 2.22 1.48749 70.23
11 46.784 0.50 1.80518 25.42
12 6.043 0.84
13 14.563 1.46 1.49700 81.54
14 -23.024 可変
15 22.137 0.70 1.51633 64.14
16 7.708 可変
17 38.890 1.94 1.58313 59.38
18* -8.453 可変
19 ∞ 0.30 1.51633 64.14
20 ∞ 0.40
21 ∞ 0.50 1.51633 64.14
22 ∞ 0.37
像面(撮像面)
非球面データ
第1面
k=0.000
A4=-1.58944e-04,A6=3.91965e-06,A8=-7.18057e-08,A10=4.25832e-10
第2面
k=-0.263
A4=-4.46951e-04,A6=2.60829e-06,A8=-9.25769e-08
第8面
k=-0.011
A4=-6.45266e-05,A6=1.49707e-07,A8=9.85869e-09
第9面
k=0.000
A4=1.48007e-04,A6=1.88272e-07,A8=2.47339e-08
第18面
k=0.000
A4=2.04507e-03,A6=-5.50760e-05,A8=7.16731e-07
ズームデータ
WE ST TE
焦点距離 4.70 9.12 18.06
FNO. 2.05 3.24 4.80
画角2ω 82.78 48.40 24.86
像高 3.60 4.16 4.16
BF 2.80 2.02 1.80
レンズ全長 53.93 53.93 53.93
d6 18.20 10.25 1.10
d14 3.95 1.21 3.45
d16 2.78 14.18 21.33
d18 1.47 0.74 0.50
群焦点距離
f1=-12.20 f2=12.01 f3=-23.29 f4=12.09
単位:mm
面データ
面番号 r d nd νd
物面 ∞ ∞
1* -54.294 0.70 1.74320 49.34
2* 6.845 2.61
3 ∞ 9.80 1.83481 42.71
4 ∞ 0.20
5 22.599 1.43 1.92286 18.90
6 45.973 可変
7(絞り) ∞ 0.50
8* 8.871 2.98 1.58313 59.38
9* -23.063 0.20
10 8.797 2.16 1.51633 64.14
11 17.916 0.50 1.84666 23.78
12 6.177 1.19
13 -787.254 1.37 1.49700 81.54
14 -11.469 可変
15 24.000 0.70 1.51633 64.14
16* 7.134 可変
17* 28.124 2.82 1.58313 59.38
18* -9.074 可変
19 ∞ 0.30 1.51633 64.14
20 ∞ 0.40
21 ∞ 0.50 1.51633 64.14
22 ∞ 0.37
像面(撮像面)
非球面データ
第1面
k=0.000
A4=-1.02651e-04,A6=2.83302e-06,A8=-4.57126e-08,A10=2.94908e-10
第2面
k=-0.394
A4=-3.64706e-04,A6=5.39670e-07,A8=-4.12932e-08
第8面
k=-0.279
A4=-8.84624e-05,A6=3.94663e-07
第9面
k=0.000
A4=2.79476e-04,A6=-1.38828e-06,A8=1.48287e-08
第16面
k=0.000
A4=-1.22727e-04,A6=8.94531e-06,A8=-5.91601e-07
第17面
k=0.000
A4=-3.46583e-04,A6=-2.54819e-06,A8=4.74526e-07
第18面
k=0.000
A4=1.00000e-03,A6=-3.17235e-05,A8=9.68103e-07
ズームデータ
WE ST TE
焦点距離 4.51 8.74 17.29
FNO. 2.05 3.26 4.81
画角2ω 83.85 49.99 25.92
像高 3.60 4.16 4.16
BF 3.03 2.03 1.82
レンズ全長 53.95 53.95 53.95
d6 18.10 10.33 1.10
d14 3.20 1.19 2.84
d16 2.46 13.22 21.03
d18 1.71 0.73 0.50
群焦点距離
f1=-12.23 f2=11.63 f3=-19.94 f4=12.10
単位:mm
面データ
面番号 r d nd νd
物面 ∞ ∞
1* -35.285 0.70 1.74320 49.34
2* 7.275 2.39
3 ∞ 9.80 1.83481 42.71
4 ∞ 0.20
5 23.911 1.44 1.92286 18.90
6 50.026 可変
7(絞り) ∞ 0.50
8* 9.335 2.30 1.58313 59.38
9* -21.315 0.20
10 8.440 2.12 1.51633 64.14
11 14.959 0.50 1.84666 23.78
12 6.220 1.26
13 435.767 0.51 1.61772 49.81
14 10.646 2.10 1.51633 64.14
15 -13.062 可変
16 22.013 0.70 1.51633 64.14
17* 7.384 可変
18 23.740 2.70 1.58313 59.38
19* -10.127 可変
20 ∞ 0.30 1.51633 64.14
21 ∞ 0.40
22 ∞ 0.50 1.51633 64.14
23 ∞ 0.53
像面(撮像面)
非球面データ
第1面
k=0.000
A4=-3.17786e-05,A6=-3.30929e-07,A8=1.23452e-08,A10=-1.72009e-10
第2面
k=-0.465
A4=-2.96348e-04,A6=-4.41306e-07,A8=-2.63099e-08
第8面
k=-0.725
A4=-2.99334e-05,A6=-1.72903e-07
第9面
k=0.000
A4=2.15653e-04,A6=-1.96806e-06,A8=1.36225e-08
第17面
k=0.000
A4=-6.32012e-05,A6=3.53360e-07,A8=2.05889e-09
第19面
k=0.000
A4=1.48095e-03,A6=-3.95167e-05,A8=5.24751e-07
ズームデータ
WE ST TE
焦点距離 4.64 9.01 17.82
FNO. 2.04 3.19 4.72
画角2ω 83.54 48.50 25.10
像高 3.60 4.16 4.16
BF 3.29 2.48 1.98
レンズ全長 54.60 54.60 54.60
d6 18.06 9.84 1.09
d15 3.28 1.52 4.36
d17 2.56 13.31 19.78
d19 1.80 1.04 0.49
群焦点距離
f1=-11.82 f2=12.17 f3=-21.87 f4=12.54
単位:mm
面データ
面番号 r d nd νd
物面 ∞ ∞
1* -33.843 0.70 1.74320 49.34
2* 7.644 2.33
3 ∞ 9.90 1.83481 42.71
4 ∞ 0.20
5 24.510 1.40 1.92286 18.90
6 51.949 可変
7(絞り) ∞ 1.10
8* 8.754 2.45 1.58313 59.38
9* -28.998 0.20
10 9.476 1.52 1.51633 64.14
11 11.791 0.50 1.84666 23.78
12 6.561 1.24
13 55.251 0.50 1.69895 30.13
14 13.166 1.72 1.58313 59.38
15* -15.732 可変
16 27.444 0.50 1.51633 64.14
17* 6.814 可変
18 25.778 2.49 1.58313 59.38
19* -9.413 可変
20 ∞ 0.30 1.51633 64.14
21 ∞ 0.40
22 ∞ 0.50 1.51633 64.14
23 ∞ 0.39
像面(撮像面)
非球面データ
第1面
k=0.000
A4=-2.91111e-05,A6=9.83567e-08,A8=-8.64103e-10,A10=-3.48452e-12
第2面
k=-0.580
A4=-2.16660e-04,A6=-1.39940e-07,A8=-4.79094e-09
第8面
k=-0.463
A4=-5.44461e-05,A6=2.29575e-07,A8=4.47084e-10
第9面
k=0.000
A4=2.24075e-04,A6=-1.40874e-06,A8=8.48251e-09
第15面
k=0.000
A4=4.61499e-06,A6=-5.50121e-08,A8=5.82837e-09
第17面
k=0.000
A4=-1.13376e-04,A6=4.51512e-07,A8=3.26203e-08
第19面
k=0.000
A4=1.65047e-03,A6=-4.18933e-05,A8=5.27429e-07
ズームデータ
WE ST TE
焦点距離 4.69 9.11 18.02
FNO. 2.04 3.22 4.77
画角2ω 83.12 47.93 24.90
像高 3.60 4.16 4.16
BF 3.16 2.39 1.83
レンズ全長 55.00 55.00 55.00
d6 18.14 9.98 1.10
d15 4.15 2.59 4.42
d17 2.83 13.28 20.91
d19 1.81 1.07 0.50
群焦点距離
f1=-12.25 f2=11.77 f3=-17.70 f4=12.14
単位:mm
面データ
面番号 r d nd νd
物面 ∞ ∞
1* -34.510 0.70 1.74320 49.34
2* 7.237 2.39
3 ∞ 9.80 1.83481 42.71
4 ∞ 0.20
5 24.395 1.42 1.92286 18.90
6 53.426 可変
7(絞り) ∞ 0.50
8* 9.381 2.31 1.58313 59.38
9* -21.518 0.20
10 8.407 2.12 1.51633 64.14
11 14.279 0.50 1.84666 23.78
12 6.264 1.25
13 467.915 0.50 1.58313 59.38
14 7.691 2.00 1.49700 81.54
15 -12.607 可変
16 21.992 0.70 1.51633 64.14
17* 7.383 可変
18 21.746 3.02 1.58313 59.38
19* -10.431 可変
20 ∞ 0.30 1.51633 64.14
21 ∞ 0.40
22 ∞ 0.50 1.51633 64.14
23 ∞ 0.37
像面(撮像面)
非球面データ
第1面
k=0.000
A4=-3.04381e-05,A6=1.69477e-07,A8=-3.87833e-09,A10=-1.36632e-11
第2面
k=-0.492
A4=-2.91981e-04,A6=7.67946e-08,A8=-3.49219e-08
第8面
k=-0.344
A4=-9.23458e-05,A6=1.87782e-07
第9面
k=0.000
A4=2.09424e-04,A6=-1.23347e-06,A8=1.33931e-08
第17面
k=0.000
A4=-7.90656e-05,A6=2.39362e-06,A8=-2.08011e-07
第19面
k=0.000
A4=1.40524e-03,A6=-3.31802e-05,A8=3.67016e-07
ズームデータ
WE ST TE
焦点距離 4.66 9.03 17.84
FNO. 2.04 3.20 4.74
画角2ω 83.26 48.52 25.15
像高 3.60 4.16 4.16
BF 3.15 2.35 1.82
レンズ全長 54.65 54.65 54.65
d6 18.05 9.83 1.10
d15 3.25 1.49 4.31
d17 2.60 13.34 19.81
d19 1.82 1.05 0.50
群焦点距離
f1=-11.82 f2=12.16 f3=-21.88 f4=12.52
単位:mm
面データ
面番号 r d nd νd
物面 ∞ ∞
1* -38.010 0.70 1.74320 49.34
2* 7.423 2.39
3 ∞ 9.80 1.83481 42.71
4 ∞ 0.20
5 22.864 1.41 1.92286 18.90
6 44.118 可変
7(絞り) ∞ 1.10
8* 9.115 2.45 1.58313 59.38
9* -25.067 0.20
10 9.466 1.63 1.51633 64.14
11 11.964 0.50 1.84666 23.78
12 6.710 1.22
13 237.080 0.50 1.69895 30.13
14 14.487 1.68 1.58313 59.38
15 -13.429 可変
16 25.892 0.70 1.51633 64.14
17* 6.706 可変
18 28.059 2.25 1.58313 59.38
19* -9.015 可変
20 ∞ 0.30 1.51633 64.14
21 ∞ 0.40
22 ∞ 0.50 1.51633 64.14
23 ∞ 0.37
像面(撮像面)
非球面データ
第1面
k=0.000
A4=-4.85058e-05,A6=4.76992e-07,A8=-1.07358e-08,A10=4.32102e-11
第2面
k=-0.452
A4=-2.71303e-04,A6=2.00782e-08,A8=-3.64745e-08
第8面
k=-0.324
A4=-9.02599e-05,A6=7.82224e-07
第9面
k=0.000
A4=2.39349e-04,A6=-7.52152e-07,A8=1.06553e-08
第17面
k=0.000
A4=-1.10231e-04,A6=1.86508e-06,A8=-1.89133e-07
第19面
k=0.000
A4=1.70441e-03,A6=-4.15019e-05,A8=5.05361e-07
ズームデータ
WE ST TE
焦点距離 4.64 9.00 17.80
FNO. 2.05 3.22 4.86
画角2ω 83.55 48.44 25.20
像高 3.60 4.16 4.16
BF 3.12 2.35 1.80
レンズ全長 54.63 54.63 54.63
d6 17.89 9.91 1.10
d15 3.99 2.40 4.21
d17 2.93 13.24 20.79
d19 1.79 1.05 0.50
群焦点距離
f1=-12.06 f2=11.69 f3=-17.75 f4=11.97
単位:mm
面データ
面番号 r d nd νd
物面 ∞ ∞
1* -43.195 0.71 1.74320 49.34
2* 6.532 2.26
3 ∞ 9.40 1.83481 42.71
4 ∞ 0.20
5 19.618 1.58 1.92286 20.88
6* 40.454 可変
7(絞り) ∞ 0.50
8* 7.100 3.70 1.49700 81.61
9* -19.738 0.20
10 11.344 2.42 1.51633 64.14
11 -26.489 0.70 1.88300 40.76
12 5.901 0.58
13 7.786 2.02 1.49700 81.61
14 -15.169 可変
15 25.467 1.30 1.51633 64.14
16 7.121 可変
17 -328.706 1.53 1.74320 49.34
18* -12.674 可変
19 ∞ 0.30 1.51633 64.14
20 ∞ 0.40
21 ∞ 0.50 1.51633 64.14
22 ∞ 0.37
像面(撮像面)
非球面データ
第1面
k=0.000
A4=-3.21889e-04,A6=9.77481e-06,A8=-2.27194e-07,A10=2.41713e-09
第2面
k=0.000
A4=-9.39369e-04,A6=4.83003e-06,A8=-3.13895e-07
第6面
k=0.000
A4=1.51335e-05,A6=3.40697e-07
第8面
k=0.000
A4=-2.25534e-04,A6=-2.31764e-06,A8=-2.31822e-08
第9面
k=0.000
A4=2.79817e-04,A6=-2.89422e-06,A8=8.12041e-08
第18面
k=0.000
A4=9.93323e-04,A6=-2.81941e-05,A8=2.53008e-07
ズームデータ
WE ST TE
焦点距離 4.93 9.58 19.26
FNO. 2.04 3.28 4.88
画角2ω 81.31 46.78 23.80
像高 3.67 4.16 4.16
BF 3.37 2.08 1.79
レンズ全長 53.94 53.94 53.94
d6 17.91 10.36 1.10
d14 3.51 1.12 3.07
d16 2.10 13.25 20.89
d18 2.06 0.82 0.50
群焦点距離
f1=-11.92 f2=11.84 f3=-19.62 f4=17.70
単位:mm
面データ
面番号 r d nd νd
物面 ∞ ∞
1* -52.305 0.71 1.76802 49.24
2* 6.467 2.16
3 ∞ 9.23 1.80100 34.97
4 ∞ 0.20
5 29.807 1.58 1.92286 20.88
6* 132.862 可変
7(絞り) ∞ 0.50
8* 7.246 3.70 1.49700 81.61
9* -19.668 0.20
10 11.750 2.67 1.51633 64.14
11 -27.348 0.70 1.88300 40.76
12 5.959 0.55
13 7.727 2.00 1.49700 81.61
14 -16.318 可変
15 26.921 1.30 1.51633 64.14
16 7.261 可変
17 47.587 1.53 1.74320 49.34
18* -17.513 可変
19 ∞ 0.30 1.51633 64.14
20 ∞ 0.40
21 ∞ 0.50 1.51633 64.14
22 ∞ 0.37
像面(撮像面)
非球面データ
第1面
k=0.000
A4=-3.77568e-04,A6=9.95170e-06,A8=-2.18102e-07,A10=2.52245e-09
第2面
k=0.000
A4=-9.59409e-04,A6=1.72985e-06,A8=-2.39562e-07
第6面
k=0.000
A4=-1.14666e-05,A6=3.16621e-07
第8面
k=0.000
A4=-2.23010e-04,A6=-2.43373e-06,A8=-1.92718e-08
第9面
k=0.000
A4=2.56903e-04,A6=-3.06037e-06,A8=7.76664e-08
第18面
k=0.000
A4=6.61551e-04,A6=-1.30525e-05
ズームデータ
WE ST TE
焦点距離 4.94 9.64 19.34
FNO. 2.05 3.26 4.88
画角2ω 81.15 46.30 23.59
像高 3.67 4.16 4.16
BF 3.70 2.31 1.77
レンズ全長 54.11 54.11 54.11
d6 17.85 10.06 1.10
d14 3.10 1.32 3.88
d16 2.49 13.37 20.34
d18 2.39 1.07 0.50
群焦点距離
f1=-11.59 f2=12.00 f3=-19.70 f4=17.40
条件式 実施例1 実施例2 実施例3 実施例4
(1) 1.42 1.30 1.28 1.46
(2) -1.93 -1.65 -1.74 -1.46
(3) -0.05 -0.06 -0.07 -0.15
(4) -0.17 -0.16 -0.20 -0.25
(5) 0.31 0.37 0.46 0.63
(6) 2.86 2.38 2.87 1.70
(7) -0.18 -0.17 -0.17 -0.17
(8) -1.00 -1.03 -1.05 -1.02
(9) 3.84 3.83 3.84 3.84
(10) 2.05 2.05 2.04 2.04
(11) 1.13 1.08 1.12 1.13
(12) 0.87 0.87 0.87 0.87
(13) 2.23 2.13 2.26 2.09
(14) 1.55 1.58 1.48 1.59
(15) 1.11 1.14 1.15 1.16
条件式 実施例5 実施例6 実施例7 実施例8
(1) 1.25 1.36 1.67 1.24
(2) -1.75 -1.48 -1.11 -1.13
(3) -0.07 -0.14 -0.06 -0.07
(4) -0.20 -0.24 -0.18 -0.20
(5) 0.46 0.60 0.32 0.43
(6) 2.89 1.76 2.74 2.94
(7) -0.17 -0.17 -0.19 -0.18
(8) -1.05 -1.03 -0.99 -1.00
(9) 3.83 3.83 3.91 3.92
(10) 2.04 2.05 2.04 2.05
(11) 1.12 1.12 1.18 1.19
(12) 0.87 0.87 0.88 0.88
(13) 2.25 2.09 2.16 2.22
(14) 1.48 1.59 1.63 1.54
(15) 1.15 1.15 1.11 1.14
ところで、本発明のズームレンズを用いたときに、像の歪曲は電気的にデジタル補正する。以下に、像の歪曲をデジタル補正するための基本的概念について説明する。
r’(ω)=α・f・tanω
ここで、
ωは被写体半画角、
fは結像光学系(本発明では、ズームレンズ)の焦点距離、
αは0以上1以下
である。
α=R/Y=R/(f・tanω)
となる。
ここで、Lsは有効撮像面の短辺の長さである。
0.3Ls≦R≦0.6Ls
さらには、半径Rは、略有効撮像面の短辺方向の内接円の半径に一致させるのが最も有利である。なお、半径R=0の近傍、すなわち、軸上近傍において倍率を固定した補正の場合は、画質の面で若干の不利があるが、広画角化しても小型化にするための効果は確保できる。
r’(ω)=α・f・tanω
を満足する補正結果が得られる場合と同じ補正量で補正してもよい。
r’(ω)=α・f・tanω
を満足する補正結果が得られる場合の補正量を算出し、この補正量に対して焦点距離毎に前記係数を一律に掛けて最終的な補正量にしてもよい。
f=y/tanω
が成立する。
ここで、yは像点の光軸からの高さ(像高)、fは結像系(本発明ではズームレンズ)の焦点距離、ωは撮像面上の中心からyの位置に結ぶ像点に対応する物点方向の光軸に対する角度(被写体半画角)である。
f>y/tanω
となる。つまり、結像系の焦点距離fと、像高yとを一定とすると、ωの値は大きくなる。
さて、以上のような本発明のズームレンズで物体像を形成しその像をCCD等の電子撮像素子に受光させて撮影を行う電子撮影装置、とりわけデジタルカメラやビデオカメラ等に用いることができる。以下に、その実施形態を例示する。
デジタルカメラ140は、この例の場合、撮影用光路142を有する撮影光学系141、ファインダー用光路144を有するファインダー光学系143、シャッター145、フラッシュ146、液晶表示モニター147等を含み、カメラ140の上部に配置されたシャッター145を押圧すると、それに連動して撮影光学系141、例えば実施例1の光路折り曲げズームレンズを通して撮影が行われる。撮影光学系141によって形成された物体像が、近赤外カットフィルターと光学的ローパスフィルタFを介してCCD149の撮像面上に形成される。このCCD149で受光された物体像は、処理手段151を介し、電子画像としてカメラ背面に設けられた液晶表示モニター147に表示される。また、この処理手段151には記録手段152が接続され、撮影された電子画像を記録することもできる。なお、この記録手段152は処理手段151と別体に設けてもよいし、フレキシブルディスクやメモリーカード、MO等により電子的に記録書込を行うように構成してもよい。また、CCD149に代わってC−MOSセンサーを用いてもよい。
図21は、上記デジタルカメラ140の主要部の内部回路の構成ブロック図である。なお、以下の説明では、上記の処理手段は、例えばCDS/ADC部124、一時記憶メモリ117、画像処理部118等からなり、記憶手段は、例えば記憶媒体部119等からなる。
G2…第2レンズ群
G3…第3レンズ群
G4…第4レンズ群
S…開口絞り
F…ローパスフィルタ
C…カバーガラス
P…プリズム
I…像面
112…操作部
113…制御部
114…バス
115…バス
116…撮像駆動回路
117…一時記憶メモリ
118…画像処理部
119…記憶媒体部
120…表示部
121…設定情報記憶メモリ部
122…バス
124…CDS/ADC部
140…デジタルカメラ
141…撮影光学系
142…撮影用光路
143…ファインダー光学系
144…ファインダー用光路
145…シャッターボタン
146…フラッシュ
147…液晶表示モニター
149…CCD
150…カバー部材
151…処理手段
152…記録手段
Claims (15)
- 光路を反射する1面の反射面を持つ反射部材を含むズームレンズと、前記ズームレンズの像側に配置され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備える撮像素子とを有し、
前記ズームレンズは、物体側から像側に順に、
前記反射部材を有し且つ負屈折力の第1レンズ群と、
正屈折力の第2レンズ群と、
負屈折力の第3レンズ群と、
正屈折力の第4レンズ群とを含み、
広角端から望遠端への変倍の際に、
前記第2レンズ群は前記第1レンズ群に近づくように物体側にのみ移動し、
前記第3レンズ群は広角端での状態と望遠端での状態の双方と比較して、広角端から望遠端への変倍途中にて前記第2レンズ群に最も近づくように移動し、
前記第4レンズ群は移動し、
以下の条件式(1)を満足することを特徴とする光路反射型ズームレンズを備えた撮像装置。
0.3<D23W/D34W<9 (1)
ここで、
D23Wは、広角端における前記第2レンズ群と前記第3レンズ群との間の軸上間隔、
D34Wは、広角端における前記第3レンズ群と前記第4レンズ群との間の軸上間隔
である。 - 前記ズームレンズが実質的には4群構成のズームレンズであることを特徴とする請求項1に記載の光路反射型ズームレンズを備えた撮像装置。
- 前記第3レンズ群は広角端から望遠端への変倍に際して物体側にのみ移動することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の光路反射型ズームレンズを備えた撮像装置。
- 前記第3レンズ群と前記第4レンズ群が以下の条件式(2)を満足することを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の光路反射型ズームレンズを備えた撮像装置。
−5<f3/f4<−1 (2)
ここで、
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
である。 - 以下の条件式(3)、(4)を満足することを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の光路反射型ズームレンズを備えた撮像装置。
−0.2<D23MIN/f3<−0.01 (3)
−0.6<D23MAX/f3<−0.1 (4)
ここで、
D23MINは、前記第2レンズ群と前記第3レンズ群との間の軸上間隔の最小値、
D23MAXは、前記第2レンズ群と前記第3レンズ群との間の軸上間隔の最大値、
f3は、前記第3レンズ群の焦点距離
である。 - 以下の条件式(5)を満足することを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の光路反射型ズームレンズを備えた撮像装置。
0.1<D23MIN/D23W<0.9 (5)
ここで、
D23MINは、前記第2レンズ群と前記第3レンズ群との間の軸上間隔の最小値、
D23Wは、広角端における前記第2レンズ群と前記第3レンズ群との間の軸上間隔、
である。 - 以下の条件式(6)を満足することを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の光路反射型ズームレンズを備えた撮像装置。
1.1<D23T/D23MIN<6 (6)
ここで、
D23Tは、望遠端における前記第2レンズ群と前記第3レンズ群との間の軸上間隔、
D23MINは、前記第2レンズ群と前記第3レンズ群との間の軸上間隔の最小値
である。 - 前記第4レンズ群が広角端での位置に対して望遠端にて像側に位置するように移動することを特徴とする請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の光路反射型ズームレンズを備えた撮像装置。
- 前記第4レンズ群が広角端から望遠端への変倍に際して像側にのみ移動することを特徴とする請求項8に記載の光路反射型ズームレンズを備えた撮像装置。
- 前記第1レンズ群は、前記撮像面に対して位置が一定であることを特徴とする請求項1から請求項9のいずれか1項に記載の光路反射型ズームレンズを備えた撮像装置。
- 前記第1レンズ群は、前記反射面より物体側及び像側のそれぞれに屈折力を持つ曲面のレンズ面を有し、
前記第1レンズ群は、前記反射部材の前記反射面より物体側が負の屈折力であり、前記反射部材の前記反射面より像側が正の屈折力であり、
以下の条件式(7)、(8)を満足することを特徴とする請求項1から請求項10のいずれか1項に記載の光路反射型ズームレンズを備えた撮像装置。
−0.5<f1F/f1R<−0.06 (7)
−3<D1FR/f1<−0.5 (8)
ここで、
f1Fは、前記第1レンズ群の前記反射面よりも物体側の構成における合成焦点距離、
f1Rは、前記第1レンズ群の前記反射面よりも像側の構成における合成焦点距離、
D1FRは、前記反射面よりも物体側のレンズ面のうち最も反射面側のレンズ面から前記反射面よりも像側のレンズ面のうち最も反射面側のレンズ面までの光軸に沿った実距離、
f1は、前記第1レンズ群の焦点距離
である。 - 前記第2レンズ群が3枚の正レンズと1枚の負レンズを含み、
前記ズームレンズは、前記第1レンズ群よりも像側であって前記第2レンズ群中の最も像側のレンズよりも物体側に配置され、且つ、広角端から望遠端への変倍に際して物体側に移動する明るさ絞りを有し、
以下の条件式(9)、(10)を満足することを特徴とする請求項1から請求項11のいずれか1項に記載の光路反射型ズームレンズを備えた撮像装置。
3.3<ft/fw<15.0 (9)
1.2<Fnow<2.4 (10)
ここで、
ftは、前記ズームレンズの望遠端での焦点距離、
fwは、前記ズームレンズの広角端での焦点距離、
Fnowは、前記ズームレンズの広角端での最小Fナンバー
である。 - 前記第2レンズ群が、物体側から順に、第1正レンズ、第2正レンズ、第1負レンズ、第2負レンズ、第3正レンズの5枚のレンズからなることを特徴とする請求項1から請求項12のいずれか1項に記載の光路反射型ズームレンズを備えた撮像装置。
- 前記第1レンズ群が、物体側から像側に順に、両凹レンズ成分、前記反射面を持つプリズム、物体側に凸面を向けたメニスカス正レンズ成分からなり、
以下の条件式(11)、(12)を満足することを特徴とする請求項1から請求項13のいずれか1項に記載の光路反射型ズームレンズを備えた撮像装置。
0.8<fw/IHt<1.4 (11)
0.75<IHw/IHt<0.95 (12)
ここで、
fwは、前記ズームレンズの広角端での焦点距離、
IHtは、望遠端における最大像高であり、望遠端における撮像素子の有効撮像領域の対角長の半分、
IHwは、広角端における最大像高であり、広角端における撮像素子の有効撮像領域の対角長の半分、
レンズ成分は、光軸上にて空気に接する屈折面が物体側面と像側面の2つの面のみのレンズ体を意味するものとする。 - 前記第2レンズ群、前記第3レンズ群、前記第4レンズ群が以下の条件式(13)、(14)、(15)を満足することを特徴とする請求項1から請求項14のいずれか1項に記載の光路反射型ズームレンズを備えた撮像装置。
1.7<β2T/β2W<6.0 (13)
1.20<β3T/β3W<4.0 (14)
1.04<β4T/β4W<2.0 (15)
ここで、
β2Tは、前記第2レンズ群の望遠端における横倍率、
β2Wは、前記第2レンズ群の広角端における横倍率、
β3Tは、前記第3レンズ群の望遠端における横倍率、
β3Wは、前記第3レンズ群の広角端における横倍率、
β4Tは、前記第4レンズ群の望遠端における横倍率、
β4Wは、前記第4レンズ群の広角端における横倍率、
である。
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