JP2013145286A - ズームレンズ系、撮像装置及びカメラ - Google Patents

ズームレンズ系、撮像装置及びカメラ Download PDF

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Abstract

【課題】5倍程度以上の高いズーミング比を有するうえ、広角端での画角が大きく、小型で広角撮影に充分に適応でき、ズーム位置に応じて所望の明るさの像を形成することが可能なズームレンズ系、撮像装置及びカメラを提供する。
【解決手段】少なくとも1枚のレンズ素子で構成されたレンズ群を複数有するズームレンズ系であって、少なくとも2つの開口絞りを備え、前記少なくとも2つの開口絞りの間に、少なくとも1枚のレンズ素子が配置され、撮像時の広角端から望遠端へのズーミングの際に、ズーム位置に応じて、前記少なくとも2つの開口絞りの中から1つを選択して光量を調整することを特徴とするズームレンズ系、撮像装置及びカメラ。
【選択図】図1

Description

本発明は、ズームレンズ系、撮像装置及びカメラに関する。特に本発明は、高解像度を有するのは勿論のこと、5倍程度以上の高いズーミング比を有するだけでなく、広角端での画角が大きく、小型でありながら広角撮影に充分に適応でき、しかもズーム位置に応じて所望の明るさの像を形成することが可能なズームレンズ系、該ズームレンズ系を含む撮像装置、及び該撮像装置を備えた薄型でコンパクトなカメラに関する。
デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラ等の、光電変換を行う撮像素子を持つカメラ(以下、単にデジタルカメラという)に対するコンパクト化及び高性能化の要求は極めて強い。特に、ズーミング比が高いズームレンズ系を搭載したコンパクトタイプのデジタルカメラが、その利便性から強く要望されている。またさらに、撮影範囲が広い広角域を持つズームレンズ系も求められている。このようなズームレンズ系としては、例えば、ネガティブリードの3群構成を有するズームレンズ系やポジティブリードの4群構成を有するズームレンズ系が種々提案されている。
特許文献1には、前記ネガティブリードの3群構成を有し、正の屈折力を有する第2レンズ群の物体側に、広角端、中間領域及び望遠端における開放Fナンバーを決定する可変絞りが配置され、該第2レンズ群の像側に、光学性能を劣化させる有害な光線をカットする役割で開口径が固定のメカ絞りが配置されたズームレンズが開示されている。
特開2010−243637号公報
しかしながら、特許文献1に開示のズームレンズは、ズーミング比が比較的小さいうえ、広角端での画角も小さく、広角撮影に充分に適応できるものではないため、近年のデジタルカメラにおける要求を満足し得るものではない。しかも、全ズーミング領域において1つの絞りのみで光量の調整がなされるため、特許文献1に開示のズームレンズは、ズーム位置に応じて光量の調整を適切に行うことができず、ズーム位置に応じて所望の明るさの像を形成することができない。
本発明の目的は、高解像度を有するのは勿論のこと、5倍程度以上の高いズーミング比を有するだけでなく、広角端での画角が大きく、小型でありながら広角撮影に充分に適応でき、しかもズーム位置に応じて所望の明るさの像を形成することが可能なズームレンズ系、該ズームレンズ系を含む撮像装置、及び該撮像装置を備えた薄型でコンパクトなカメラを提供することである。
上記目的の1つは、以下のズームレンズ系により達成される。すなわち本発明は、
少なくとも1枚のレンズ素子で構成されたレンズ群を複数有し、
少なくとも2つの開口絞りを備え、
前記少なくとも2つの開口絞りの間に、少なくとも1枚のレンズ素子が配置され、
撮像時の広角端から望遠端へのズーミングの際に、ズーム位置に応じて、前記少なくとも2つの開口絞りの中から1つを選択して光量を調整することを特徴とする、ズームレンズ系
に関する。
上記目的の1つは、以下の撮像装置により達成される。すなわち本発明は、
物体の光学的な像を電気的な画像信号として出力可能な撮像装置であって、
物体の光学的な像を形成するズームレンズ系と、
該ズームレンズ系により形成された光学的な像を電気的な画像信号に変換する撮像素子と
を備え、
前記ズームレンズ系が、
少なくとも1枚のレンズ素子で構成されたレンズ群を複数有し、
少なくとも2つの開口絞りを備え、
前記少なくとも2つの開口絞りの間に、少なくとも1枚のレンズ素子が配置され、
撮像時の広角端から望遠端へのズーミングの際に、ズーム位置に応じて、前記少なくとも2つの開口絞りの中から1つを選択して光量を調整することを特徴とするズームレンズ系である、撮像装置
に関する。
上記目的の1つは、以下のカメラにより達成される。すなわち本発明は、
物体の光学的な像を電気的な画像信号に変換し、変換された画像信号の表示及び記憶の少なくとも一方を行うカメラであって、
物体の光学的な像を形成するズームレンズ系と、該ズームレンズ系により形成された光学的な像を電気的な画像信号に変換する撮像素子とを含む撮像装置を備え、
前記ズームレンズ系が、
少なくとも1枚のレンズ素子で構成されたレンズ群を複数有し、
少なくとも2つの開口絞りを備え、
前記少なくとも2つの開口絞りの間に、少なくとも1枚のレンズ素子が配置され、
撮像時の広角端から望遠端へのズーミングの際に、ズーム位置に応じて、前記少なくとも2つの開口絞りの中から1つを選択して光量を調整することを特徴とするズームレンズ系である、カメラ
に関する。
本発明によれば、高解像度を有するのは勿論のこと、5倍程度以上の高いズーミング比を有するだけでなく、広角端での画角が大きく、小型でありながら広角撮影に充分に適応でき、しかもズーム位置に応じて所望の明るさの像を形成することが可能なズームレンズ系、該ズームレンズ系を含む撮像装置、及び該撮像装置を備えた薄型でコンパクトなカメラを提供することができる。
実施の形態1(実施例1)に係るズームレンズ系の無限遠合焦状態を示すレンズ配置図 実施例1に係るズームレンズ系の無限遠合焦状態の縦収差図 実施の形態2(実施例2)に係るズームレンズ系の無限遠合焦状態を示すレンズ配置図 実施例2に係るズームレンズ系の無限遠合焦状態の縦収差図 実施の形態3(実施例3)に係るズームレンズ系の無限遠合焦状態を示すレンズ配置図 実施例3に係るズームレンズ系の無限遠合焦状態の縦収差図 実施の形態4(実施例4)に係るズームレンズ系の無限遠合焦状態を示すレンズ配置図 実施例4に係るズームレンズ系の無限遠合焦状態の縦収差図 実施の形態5に係るデジタルスチルカメラの概略構成図
(実施の形態1〜4)
図1、3、5及び7は、各々実施の形態1〜4に係るズームレンズ系のレンズ配置図であり、いずれも無限遠合焦状態にあるズームレンズ系を表している。
各図において、(a)図は広角端(最短焦点距離状態:焦点距離fW)のレンズ構成、(b)図は中間位置(中間焦点距離状態:焦点距離fM=√(fW*fT))のレンズ構成、(c)図は望遠端(最長焦点距離状態:焦点距離fT)のレンズ構成をそれぞれ表している。また各図において、(a)図と(b)図との間に設けられた折れ線の矢印は、上から順に、広角端、中間位置、望遠端の各状態におけるレンズ群の位置を結んで得られる直線である。広角端と中間位置との間、中間位置と望遠端との間は、単純に直線で接続されているだけであり、実際の各レンズ群の動きとは異なる。
さらに各図において、レンズ群に付された矢印は、無限遠合焦状態から近接物体合焦状態へのフォーカシングを表す。すなわち、図1、3、5及び7では、後述する第3レンズ群G3が無限遠合焦状態から近接物体合焦状態へのフォーカシングの際に移動する方向を示している。
実施の形態1及び2に係るズームレンズ系は、物体側から像側へと順に、負のパワーを有する第1レンズ群G1と、正のパワーを有する第2レンズ群G2と、正のパワーを有する第3レンズ群G3とを備える。ズーミングに際して、各レンズ群の間隔、すなわち、前記第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との間隔、及び第2レンズ群G2と第3レンズ群G3との間隔がいずれも変化するように、全レンズ群が光軸に沿った方向にそれぞれ移動する。各実施の形態に係るズームレンズ系は、これら各レンズ群を所望のパワー配置にすることにより、高い光学性能を保持しつつ、レンズ系全体の小型化を可能にしている。
実施の形態3及び4に係るズームレンズ系は、物体側から像側へと順に、正のパワーを有する第1レンズ群G1と、負のパワーを有する第2レンズ群G2と、正のパワーを有する第3レンズ群G3と、正のパワーを有する第4レンズ群G4とを備える。ズーミングに際して、各レンズ群の間隔、すなわち、前記第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との間隔、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3との間隔、及び第3レンズ群G3と第4レンズ群G4との間隔がいずれも変化するように、全レンズ群が光軸に沿った方向にそれぞれ移動する。各実施の形態に係るズームレンズ系は、これら各レンズ群を所望のパワー配置にすることにより、高い光学性能を保持しつつ、レンズ系全体の小型化を可能にしている。
なお図1、3、5及び7において、特定の面に付されたアスタリスク*は、該面が非球面であることを示している。また各図において、各レンズ群の符号に付された記号(+)及び記号(−)は、各レンズ群のパワーの符号に対応する。また各図において、最も右側に記載された直線は、像面Sの位置を表し、該像面Sの物体側(図1及び3:像面Sと第3レンズ群G3の最像側レンズ面との間、図5及び7:像面Sと第4レンズ群G4の最像側レンズ面との間)には、光学的ローパスフィルタや撮像素子のフェースプレート等と等価な平行平板Pが設けられている。
図1に示すように、実施の形態1に係るズームレンズ系において、第1レンズ群G1は、物体側から像側へと順に、物体側に凸面を向けた負メニスカス形状の第1レンズ素子L1と、物体側に凸面を向けた正メニスカス形状の第2レンズ素子L2とからなる。これらのうち、第2レンズ素子L2は、その両面が非球面である。
実施の形態1に係るズームレンズ系において、第2レンズ群G2は、物体側から像側へと順に、両凸形状の第3レンズ素子L3と、両凹形状の第4レンズ素子L4と、物体側に凸面を向けた負メニスカス形状の第5レンズ素子L5とからなる。これらのうち、第3レンズ素子L3と第4レンズ素子L4とが接合されており、後述する対応数値実施例における面データでは、これら第3レンズ素子L3と第4レンズ素子L4との間の接着剤層に面番号7が付与されている。また、第5レンズ素子L5は、その両面が非球面である。
実施の形態1に係るズームレンズ系において、第3レンズ群G3は、像側に凸面を向けた正メニスカス形状の第6レンズ素子L6のみからなる。この第6レンズ素子L6は、その両面が非球面である。
なお、実施の形態1に係るズームレンズ系において、第3レンズ素子L3のすぐ物体側には、開口絞り1(後述する対応数値実施例における面データでは、面番号5)A1が設けられており、第5レンズ素子L5のすぐ物体側には、開口絞り2(後述する対応数値実施例における面データでは、面番号10)A2が設けられている。これら開口絞り1A1及び開口絞り2A2は、撮像時の広角端から望遠端へのズーミングの際に、第2レンズ群G2と一体的に光軸上を物体側へ移動する。
実施の形態1に係るズームレンズ系において、像面Sの物体側、すなわち像面Sと第6レンズ素子L6との間には、平行平板Pが設けられている。
実施の形態1に係るズームレンズ系において、撮像時の広角端から望遠端へのズーミングの際に、第1レンズ群G1は、像側に凸の軌跡を描いて物体側へ移動し、第2レンズ群G2は、略単調に物体側へ移動し、第3レンズ群G3は、略単調に像側へ移動する。すなわち、ズーミングに際して、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との間隔が変化し、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3との間隔が増大するように、全レンズ群が光軸に沿ってそれぞれ移動する。
さらに、実施の形態1に係るズームレンズ系において、無限遠合焦状態から近接物体合焦状態へのフォーカシングの際に、第3レンズ群G3が光軸に沿って物体側へ移動する。
なお、実施の形態1に係るズームレンズ系では、第2レンズ群G2全体を光軸に直交する方向に移動させることによって、全系の振動による像点移動を補正することができる。すなわち、全系の振動による像点移動を補正する際に、第2レンズ群G2全体が光軸に直交する方向に移動することにより、ズームレンズ系全体の大型化を抑制してコンパクトに構成しながら、偏心コマ収差や偏心非点収差が小さい優れた結像特性を維持して、手ぶれ、振動等による像のぶれを光学的に補正することができる。
図3に示すように、実施の形態2に係るズームレンズ系において、第1レンズ群G1は、物体側から像側へと順に、物体側に凸面を向けた負メニスカス形状の第1レンズ素子L1と、物体側に凸面を向けた正メニスカス形状の第2レンズ素子L2とからなる。これらのうち、第2レンズ素子L2は、その両面が非球面である。
実施の形態2に係るズームレンズ系において、第2レンズ群G2は、物体側から像側へと順に、両凸形状の第3レンズ素子L3と、両凹形状の第4レンズ素子L4と、物体側に凸面を向けた負メニスカス形状の第5レンズ素子L5とからなる。これらのうち、第3レンズ素子L3と第4レンズ素子L4とが接合されており、後述する対応数値実施例における面データでは、これら第3レンズ素子L3と第4レンズ素子L4との間の接着剤層に面番号7が付与されている。また、第5レンズ素子L5は、その両面が非球面である。
実施の形態2に係るズームレンズ系において、第3レンズ群G3は、像側に凸面を向けた正メニスカス形状の第6レンズ素子L6のみからなる。この第6レンズ素子L6は、その両面が非球面である。
なお、実施の形態2に係るズームレンズ系において、第3レンズ素子L3のすぐ物体側には、開口絞り1(後述する対応数値実施例における面データでは、面番号5)A1が設けられており、第5レンズ素子L5のすぐ物体側には、開口絞り2(後述する対応数値実施例における面データでは、面番号10)A2が設けられている。これら開口絞り1A1及び開口絞り2A2は、撮像時の広角端から望遠端へのズーミングの際に、第2レンズ群G2と一体的に光軸上を物体側へ移動する。
実施の形態2に係るズームレンズ系において、像面Sの物体側、すなわち像面Sと第6レンズ素子L6との間には、平行平板Pが設けられている。
実施の形態2に係るズームレンズ系において、撮像時の広角端から望遠端へのズーミングの際に、第1レンズ群G1は、像側に凸の軌跡を描いて物体側へ移動し、第2レンズ群G2は、略単調に物体側へ移動し、第3レンズ群G3は、略単調に像側へ移動する。すなわち、ズーミングに際して、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との間隔が変化し、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3との間隔が増大するように、全レンズ群が光軸に沿ってそれぞれ移動する。
さらに、実施の形態2に係るズームレンズ系において、無限遠合焦状態から近接物体合焦状態へのフォーカシングの際に、第3レンズ群G3が光軸に沿って物体側へ移動する。
なお、実施の形態2に係るズームレンズ系では、第2レンズ群G2全体を光軸に直交する方向に移動させることによって、全系の振動による像点移動を補正することができる。すなわち、全系の振動による像点移動を補正する際に、第2レンズ群G2全体が光軸に直交する方向に移動することにより、ズームレンズ系全体の大型化を抑制してコンパクトに構成しながら、偏心コマ収差や偏心非点収差が小さい優れた結像特性を維持して、手ぶれ、振動等による像のぶれを光学的に補正することができる。
図5に示すように、実施の形態3に係るズームレンズ系において、第1レンズ群G1は、物体側から像側へと順に、物体側に凸面を向けた負メニスカス形状の第1レンズ素子L1と、両凸形状の第2レンズ素子L2とからなる。これら第1レンズ素子L1と第2レンズ素子L2とは接合されており、後述する対応数値実施例における面データでは、これら第1レンズ素子L1と第2レンズ素子L2との間の接着剤層に面番号2が付与されている。また、第2レンズ素子L2は、その像側面が非球面である。
実施の形態3に係るズームレンズ系において、第2レンズ群G2は、物体側から像側へと順に、両凹形状の第3レンズ素子L3と、両凹形状の第4レンズ素子L4と、物体側に凸面を向けた正メニスカス形状の第5レンズ素子L5とからなる。これらのうち、第4レンズ素子L4は、その物体側面が非球面である。
実施の形態3に係るズームレンズ系において、第3レンズ群G3は、物体側から像側へと順に、両凸形状の第6レンズ素子L6と、物体側に凸面を向けた正メニスカス形状の第7レンズ素子L7と、物体側に凸面を向けた負メニスカス形状の第8レンズ素子L8とからなる。これらのうち、第7レンズ素子L7と第8レンズ素子L8とが接合されており、後述する対応数値実施例における面データでは、これら第7レンズ素子L7と第8レンズ素子L8との間の接着剤層に面番号16が付与されている。また、第6レンズ素子L6は、その両面が非球面である。
実施の形態3に係るズームレンズ系において、第4レンズ群G4は、両凸形状の第9レンズ素子L9のみからなる。この第9レンズ素子L9は、その両面が非球面である。
なお、実施の形態3に係るズームレンズ系において、第6レンズ素子L6のすぐ物体側には、開口絞り1(後述する対応数値実施例における面データでは、面番号11)A1が設けられており、第7レンズ素子L7のすぐ物体側には、開口絞り2(後述する対応数値実施例における面データでは、面番号14)A2が設けられている。これら開口絞り1A1及び開口絞り2A2は、撮像時の広角端から望遠端へのズーミングの際に、第3レンズ群G3と一体的に光軸上を物体側へ移動する。
実施の形態3に係るズームレンズ系において、像面Sの物体側、すなわち像面Sと第9レンズ素子L9との間には、平行平板Pが設けられている。
実施の形態3に係るズームレンズ系において、撮像時の広角端から望遠端へのズーミングの際に、第1レンズ群G1は、略単調に物体側へ移動し、第2レンズ群G2は、物体側に僅かに凸の軌跡を描いて僅かに物体側へ移動し、第3レンズ群G3は、物体側に凸の軌跡を描いて物体側へ移動し、第4レンズ群G4は、略単調に像側へ移動する。すなわち、ズーミングに際して、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との間隔が変化し、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3との間隔が変化し、第3レンズ群G3と第4レンズ群G4との間隔が増大するように、全レンズ群が光軸に沿ってそれぞれ移動する。
さらに、実施の形態3に係るズームレンズ系において、無限遠合焦状態から近接物体合焦状態へのフォーカシングの際に、第3レンズ群G3が光軸に沿って物体側へ移動する。
なお、実施の形態3に係るズームレンズ系では、第3レンズ群G3全体を光軸に直交する方向に移動させることによって、全系の振動による像点移動を補正することができる。すなわち、全系の振動による像点移動を補正する際に、第3レンズ群G3全体が光軸に直交する方向に移動することにより、ズームレンズ系全体の大型化を抑制してコンパクトに構成しながら、偏心コマ収差や偏心非点収差が小さい優れた結像特性を維持して、手ぶれ、振動等による像のぶれを光学的に補正することができる。
図7に示すように、実施の形態4に係るズームレンズ系において、第1レンズ群G1は、物体側から像側へと順に、物体側に凸面を向けた負メニスカス形状の第1レンズ素子L1と、両凸形状の第2レンズ素子L2とからなる。これら第1レンズ素子L1と第2レンズ素子L2とは接合されており、後述する対応数値実施例における面データでは、これら第1レンズ素子L1と第2レンズ素子L2との間の接着剤層に面番号2が付与されている。また、第2レンズ素子L2は、その像側面が非球面である。
実施の形態4に係るズームレンズ系において、第2レンズ群G2は、物体側から像側へと順に、両凹形状の第3レンズ素子L3と、両凹形状の第4レンズ素子L4と、物体側に凸面を向けた正メニスカス形状の第5レンズ素子L5とからなる。これらのうち、第4レンズ素子L4は、その物体側面が非球面である。
実施の形態4に係るズームレンズ系において、第3レンズ群G3は、物体側から像側へと順に、両凸形状の第6レンズ素子L6と、物体側に凸面を向けた正メニスカス形状の第7レンズ素子L7と、物体側に凸面を向けた負メニスカス形状の第8レンズ素子L8とからなる。これらのうち、第7レンズ素子L7と第8レンズ素子L8とが接合されており、後述する対応数値実施例における面データでは、これら第7レンズ素子L7と第8レンズ素子L8との間の接着剤層に面番号16が付与されている。また、第6レンズ素子L6は、その両面が非球面である。
実施の形態4に係るズームレンズ系において、第4レンズ群G4は、両凸形状の第9レンズ素子L9のみからなる。この第9レンズ素子L9は、その両面が非球面である。
なお、実施の形態4に係るズームレンズ系において、第6レンズ素子L6のすぐ物体側には、開口絞り1(後述する対応数値実施例における面データでは、面番号11)A1が設けられており、第7レンズ素子L7のすぐ物体側には、開口絞り2(後述する対応数値実施例における面データでは、面番号14)A2が設けられている。これら開口絞り1A1及び開口絞り2A2は、撮像時の広角端から望遠端へのズーミングの際に、第3レンズ群G3と一体的に光軸上を物体側へ移動する。
実施の形態4に係るズームレンズ系において、像面Sの物体側、すなわち像面Sと第9レンズ素子L9との間には、平行平板Pが設けられている。
実施の形態4に係るズームレンズ系において、撮像時の広角端から望遠端へのズーミングの際に、第1レンズ群G1は、略単調に物体側へ移動し、第2レンズ群G2は、物体側に僅かに凸の軌跡を描いて僅かに物体側へ移動し、第3レンズ群G3は、物体側に凸の軌跡を描いて物体側へ移動し、第4レンズ群G4は、略単調に像側へ移動する。すなわち、ズーミングに際して、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との間隔が変化し、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3との間隔が変化し、第3レンズ群G3と第4レンズ群G4との間隔が増大するように、全レンズ群が光軸に沿ってそれぞれ移動する。
さらに、実施の形態4に係るズームレンズ系において、無限遠合焦状態から近接物体合焦状態へのフォーカシングの際に、第3レンズ群G3が光軸に沿って物体側へ移動する。
なお、実施の形態4に係るズームレンズ系では、第3レンズ群G3全体を光軸に直交する方向に移動させることによって、全系の振動による像点移動を補正することができる。すなわち、全系の振動による像点移動を補正する際に、第3レンズ群G3全体が光軸に直交する方向に移動することにより、ズームレンズ系全体の大型化を抑制してコンパクトに構成しながら、偏心コマ収差や偏心非点収差が小さい優れた結像特性を維持して、手ぶれ、振動等による像のぶれを光学的に補正することができる。
実施の形態1〜4に係るズームレンズ系のごとき本発明のズームレンズ系は、少なくとも2つの開口絞りを備えており、これら少なくとも2つの開口絞りの間に、少なくとも1枚のレンズ素子が配置されている。そして、撮像時の広角端から望遠端へのズーミングの際に、ズーム位置に応じて、これら少なくとも2つの開口絞りの中から1つを選択して光量を調整する。すなわち、本発明のズームレンズ系では、ズーミングの際に、あるズーム位置では、そのズーム位置で所望する明るさの像が形成され得るように、複数の開口絞りの中から選択した1つの開口絞りによって光量を調整し、また別のあるズーム位置では、そのズーム位置で所望する明るさの像が形成され得るように、複数の開口絞りの中から選択した1つの開口絞りによって光量を調整する。このように、本発明のズームレンズ系は、Fナンバーに寄与し得る開口絞りを少なくとも2つ備えているので、ズーム位置に応じて光量の調整を適切に行うことができ、ズーム位置に応じて所望の明るさの像を形成することができる。
なお、実施の形態1〜4に係るズームレンズ系では、後述する対応数値実施例における各種データに示すように、撮像時の広角端から望遠端へのズーミングの際に、広角端において選択された開口絞りと、望遠端において選択された開口絞りとが異なる。実施の形態1〜4に係るズームレンズ系において、広角端では、Fナンバーが小さく、すなわち光量が多く、明るい像が形成されるように開口絞り1A1が選択され、望遠端では、Fナンバーが大きく、すなわち光量が少なく、広角端と比べて暗い像が形成されるように開口絞り2A2が選択されている。
実施の形態1〜4に係るズームレンズ系を構成している各レンズ群は、入射光線を屈折により偏向させる屈折型レンズ素子(すなわち、異なる屈折率を有する媒質同士の界面で偏向が行われるタイプのレンズ素子)のみで構成されているが、これに限定されるものではない。例えば、回折により入射光線を偏向させる回折型レンズ素子、回折作用と屈折作用との組み合わせで入射光線を偏向させる屈折・回折ハイブリッド型レンズ素子、入射光線を媒質内の屈折率分布により偏向させる屈折率分布型レンズ素子等で、各レンズ群を構成してもよい。特に、屈折・回折ハイブリッド型レンズ素子において、屈折率の異なる媒質の界面に回折構造を形成すると、回折効率の波長依存性が改善されるので、好ましい。
(実施の形態5)
図9は、実施の形態5に係るデジタルスチルカメラの概略構成図である。図9において、デジタルスチルカメラは、ズームレンズ系1とCCDである撮像素子2とを含む撮像装置と、液晶モニタ3と、筐体4とから構成される。ズームレンズ系1として、実施の形態1に係るズームレンズ系が用いられている。図9において、ズームレンズ系1は、第1レンズ群G1と、開口絞り1A1及び開口絞り2A2を含む第2レンズ群G2と、第3レンズ群G3とから構成されている。筐体4は、前側にズームレンズ系1が配置され、ズームレンズ系1の後側には、撮像素子2が配置されている。筐体4の後側に液晶モニタ3が配置され、ズームレンズ系1による被写体の光学的な像が像面Sに形成される。
鏡筒は、主鏡筒5と、移動鏡筒6と、円筒カム7とで構成されている。円筒カム7を回転させると、第1レンズ群G1、開口絞り1A1及び開口絞り2A2と第2レンズ群G2、及び第3レンズ群G3が撮像素子2を基準にした所定の位置に移動し、広角端から望遠端までのズーミングを行うことができる。第3レンズ群G3はフォーカス調整用モータにより光軸方向に移動可能である。
こうして、デジタルスチルカメラに実施の形態1に係るズームレンズ系を用いることにより、解像度及び像面湾曲を補正する能力が高く、非使用時のレンズ全長が短い小型のデジタルスチルカメラを提供することができる。なお、図9に示したデジタルスチルカメラには、実施の形態1に係るズームレンズ系の替わりに実施の形態2〜4に係るズームレンズ系のいずれかを用いてもよい。また、図9に示したデジタルスチルカメラの光学系は、動画像を対象とするデジタルビデオカメラに用いることもできる。この場合、静止画像だけでなく、解像度の高い動画像を撮影することができる。
なお、本実施の形態5に係るデジタルスチルカメラでは、ズームレンズ系1として実施の形態1〜4に係るズームレンズ系を示したが、これらのズームレンズ系は、全てのズーミング域を使用する必要はない。すなわち、所望のズーミング域に応じて、光学性能が確保されている範囲を切り出し、実施の形態1〜4で説明したズームレンズ系よりも低倍率のズームレンズ系として使用してもよい。
さらに、実施の形態5では、いわゆる沈胴構成の鏡筒にズームレンズ系を適用した例を示したが、これに限られない。例えば、第1レンズ群G1内等の任意の位置に、内部反射面を持つプリズムや、表面反射ミラーを配置し、いわゆる屈曲構成の鏡筒にズームレンズ系を適用してもよい。さらに、実施の形態5において、第2レンズ群G2全体、第2レンズ群G2の一部等のズームレンズ系を構成している一部のレンズ群を、沈胴時に光軸上から退避させる、いわゆるスライディング鏡筒にズームレンズ系を適用してもよい。
また、以上説明した実施の形態1〜4に係るズームレンズ系と、CCDやCMOS等の撮像素子とから構成される撮像装置を、スマートフォン等の携帯情報端末、監視システムにおける監視カメラ、Webカメラ、車載カメラ等に適用することもできる。
以下、実施の形態1〜4に係るズームレンズ系を具体的に実施した数値実施例を説明する。なお、各数値実施例において、表中の長さの単位はすべて「mm」であり、画角の単位はすべて「°」である。また、各数値実施例において、rは曲率半径、dは面間隔、ndはd線に対する屈折率、vdはd線に対するアッベ数であり、絞り1及び絞り2の直径は有効径である。また、各数値実施例において、*印を付した面は非球面であり、非球面形状は次式で定義している。
Figure 2013145286
ここで、
Z:光軸からの高さがhの非球面上の点から、非球面頂点の接平面までの距離、
h:光軸からの高さ、
r:頂点曲率半径、
κ:円錐定数、
An:n次の非球面係数
である。
図2、4、6及び8は、各々数値実施例1〜4に係るズームレンズ系の縦収差図である。
各縦収差図において、(a)図は広角端、(b)図は中間位置、(c)図は望遠端における各収差を表す。各縦収差図は、左側から順に、球面収差(SA(mm))、非点収差(AST(mm))、歪曲収差(DIS(%))を示す。球面収差図において、縦軸はFナンバー(図中、Fで示す)を表し、実線はd線(d−line)、短破線はF線(F−line)、長破線はC線(C−line)の特性である。非点収差図において、縦軸は像高(図中、Hで示す)を表し、実線はサジタル平面(図中、sで示す)、破線はメリディオナル平面(図中、mで示す)の特性である。歪曲収差図において、縦軸は像高(図中、Hで示す)を表す。
(数値実施例1)
数値実施例1のズームレンズ系は、図1に示した実施の形態1に対応する。数値実施例1のズームレンズ系の面データを表1に、非球面データを表2に、各種データを表3に示す。
表 1(面データ)

面番号 r d nd vd
物面 ∞
1 196.45960 0.30000 1.72916 54.7
2 5.98460 1.86770
3* 8.66670 1.53070 1.63550 23.9
4* 14.84410 可変
5(絞り1) ∞ -0.30000
6 4.58530 1.58970 1.72916 54.7
7 -8.94400 0.00500 1.56732 42.8
8 -8.94400 0.30000 1.62004 36.3
9 36.01690 0.49620
10(絞り2) ∞ 0.00000
11* 8.37030 1.28650 1.63550 23.9
12* 3.69800 可変
13* -35.59240 1.43840 1.54310 56.0
14* -7.00810 可変
15 ∞ 0.50000 1.51680 64.2
16 ∞ 0.37000
17 ∞ (BF)
像面 ∞
表 2(非球面データ)

第3面
K= 0.00000E+00, A4=-1.96013E-04, A6= 8.08283E-06, A8=-1.38859E-06
A10= 5.09613E-08, A12=-4.79626E-11, A14= 1.28647E-11, A16=-1.00260E-12
第4面
K= 0.00000E+00, A4=-4.49795E-04, A6= 2.80911E-06, A8=-1.82439E-06
A10= 1.18077E-07, A12=-2.34888E-09, A14=-9.27771E-18, A16= 1.24568E-16
第11面
K= 0.00000E+00, A4=-2.78446E-03, A6=-2.52712E-04, A8= 8.93720E-06
A10= 2.13422E-05, A12=-7.27526E-06, A14= 1.74476E-07, A16= 1.16882E-07
第12面
K= 0.00000E+00, A4= 1.43930E-04, A6= 2.45586E-04, A8=-7.63582E-05
A10=-2.11697E-05, A12= 1.03466E-05, A14= 5.08150E-06, A16=-1.72649E-06
第13面
K= 0.00000E+00, A4= 6.59545E-04, A6=-7.68656E-05, A8= 7.03087E-06
A10=-2.67241E-07, A12= 4.96282E-09, A14= 1.20119E-18, A16= 5.61307E-17
第14面
K= 0.00000E+00, A4= 1.81052E-03, A6=-1.03965E-04, A8= 8.50713E-06
A10=-3.50264E-07, A12= 7.11113E-09, A14=-7.86620E-19, A16=-3.92809E-17
表 3(各種データ)

ズーム比 4.60994
広角 中間 望遠
焦点距離 4.4515 9.2575 20.5212
Fナンバー 2.66857 3.93480 6.80005
画角 42.0647 22.4483 10.4203
像高 3.4000 3.8770 3.8770
レンズ全長 30.6310 26.1886 31.7260
BF 0.04090 -0.00776 -0.01299
d4 14.7223 5.6089 0.6000
d12 3.0287 8.1765 18.7176
d14 3.4549 3.0269 3.0372
入射瞳位置 7.1348 4.9579 2.6926
射出瞳位置 -13.0677 -39.0826 56.0917
前側主点位置 10.0747 12.0222 30.7198
後側主点位置 26.1795 16.9311 11.2048
絞り1(直径) 4.1000 4.1000 4.1000
絞り2(直径) 3.3600 3.3600 3.3600
※絞り1は広角端用の絞りであり、絞り2は中間・望遠端用の絞りである。

単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 -8.4710
2 3 29.8926
3 6 4.3739
4 8 -11.5259
5 11 -11.6736
6 13 15.7880

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離 レンズ構成長 前側主点位置 後側主点位置
1 1 -12.19926 3.69840 -0.09212 0.68998
2 5 8.89034 3.37740 -2.80370 -0.37274
3 13 15.78795 1.43840 1.14049 1.66296

ズームレンズ群倍率
群 始面 広角 中間 望遠
1 1 0.00000 0.00000 0.00000
2 5 -0.48752 -0.97455 -2.16119
3 13 0.74849 0.77868 0.77835
(数値実施例2)
数値実施例2のズームレンズ系は、図3に示した実施の形態2に対応する。数値実施例2のズームレンズ系の面データを表4に、非球面データを表5に、各種データを表6に示す。
表 4(面データ)

面番号 r d nd vd
物面 ∞
1 196.45960 0.30000 1.72916 54.7
2 5.98460 1.86770
3* 8.66670 1.53070 1.63550 23.9
4* 14.84410 可変
5(絞り1) ∞ -0.30000
6 4.58530 1.58970 1.72916 54.7
7 -8.94400 0.00500 1.56732 42.8
8 -8.94400 0.30000 1.62004 36.3
9 36.01690 0.49620
10(絞り2) ∞ 0.00000
11* 8.37030 1.28650 1.63550 23.9
12* 3.69800 可変
13* -35.59240 1.43840 1.54310 56.0
14* -7.00810 可変
15 ∞ 0.50000 1.51680 64.2
16 ∞ 0.37000
17 ∞ (BF)
像面 ∞
表 5(非球面データ)

第3面
K= 0.00000E+00, A4=-1.96013E-04, A6= 8.08283E-06, A8=-1.38859E-06
A10= 5.09613E-08, A12=-4.79626E-11, A14= 1.28647E-11, A16=-1.00260E-12
第4面
K= 0.00000E+00, A4=-4.49795E-04, A6= 2.80911E-06, A8=-1.82439E-06
A10= 1.18077E-07, A12=-2.34888E-09, A14=-9.27771E-18, A16= 1.24568E-16
第11面
K= 0.00000E+00, A4=-2.78446E-03, A6=-2.52712E-04, A8= 8.93720E-06
A10= 2.13422E-05, A12=-7.27526E-06, A14= 1.74476E-07, A16= 1.16882E-07
第12面
K= 0.00000E+00, A4= 1.43930E-04, A6= 2.45586E-04, A8=-7.63582E-05
A10=-2.11697E-05, A12= 1.03466E-05, A14= 5.08150E-06, A16=-1.72649E-06
第13面
K= 0.00000E+00, A4= 6.59545E-04, A6=-7.68656E-05, A8= 7.03087E-06
A10=-2.67241E-07, A12= 4.96282E-09, A14= 1.20119E-18, A16= 5.61307E-17
第14面
K= 0.00000E+00, A4= 1.81052E-03, A6=-1.03965E-04, A8= 8.50713E-06
A10=-3.50264E-07, A12= 7.11113E-09, A14=-7.86620E-19, A16=-3.92809E-17
表 6(各種データ)

ズーム比 4.60994
広角 中間 望遠
焦点距離 4.4515 9.2575 20.5212
Fナンバー 2.66857 3.86762 6.65393
画角 42.0642 22.4488 10.4205
像高 3.4000 3.8770 3.8770
レンズ全長 30.6310 26.1886 31.7260
BF 0.04090 -0.00776 -0.01299
d4 14.7223 5.6089 0.6000
d12 3.0287 8.1765 18.7176
d14 3.4549 3.0269 3.0372
入射瞳位置 7.1348 4.9579 2.6926
射出瞳位置 -13.0677 -39.0826 56.0917
前側主点位置 10.0747 12.0222 30.7198
後側主点位置 26.1795 16.9311 11.2048
絞り1(直径) 4.1000 4.1000 4.1000
絞り2(直径) 3.4400 3.4400 3.4400
※絞り1は広角端・中間用の絞りであり、絞り2は望遠端用の絞りである。

単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 -8.4710
2 3 29.8926
3 6 4.3739
4 8 -11.5259
5 11 -11.6736
6 13 15.7880

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離 レンズ構成長 前側主点位置 後側主点位置
1 1 -12.19926 3.69840 -0.09212 0.68998
2 5 8.89034 3.37740 -2.80370 -0.37274
3 13 15.78795 1.43840 1.14049 1.66296

ズームレンズ群倍率
群 始面 広角 中間 望遠
1 1 0.00000 0.00000 0.00000
2 5 -0.48752 -0.97455 -2.16119
3 13 0.74849 0.77868 0.77835
(数値実施例3)
数値実施例3のズームレンズ系は、図5に示した実施の形態3に対応する。数値実施例3のズームレンズ系の面データを表7に、非球面データを表8に、各種データを表9に示す。
表 7(面データ)

面番号 r d nd vd
物面 ∞
1 15.33220 0.50000 1.92286 20.9
2 12.03590 0.01000 1.56732 42.8
3 12.03590 3.30000 1.58332 59.1
4* -143.37120 可変
5 -113.96490 0.30000 1.77250 49.6
6 5.08880 2.55380
7* -16.51260 0.60000 1.54410 56.1
8 15.13410 0.11490
9 10.75730 0.95960 1.94595 18.0
10 33.23970 可変
11(絞り1) ∞ -0.08590
12* 4.23020 1.67510 1.51776 69.9
13* -14.19860 0.25000
14(絞り2) ∞ 0.00000
15 5.26140 0.89530 1.70154 41.1
16 9.13560 0.01000 1.56732 42.8
17 9.13560 0.35000 1.84666 23.8
18 3.25590 可変
19* 21.65070 1.74000 1.54410 56.1
20* -17.66480 可変
21 ∞ 0.80000 1.51680 64.2
22 ∞ 0.37000
23 ∞ (BF)
像面 ∞
表 8(非球面データ)

第4面
K= 0.00000E+00, A4= 1.69025E-05, A6= 1.93134E-07, A8=-1.17642E-08
A10= 3.27810E-10, A12=-4.48109E-12, A14= 2.36404E-14, A16= 0.00000E+00
第7面
K= 0.00000E+00, A4= 4.61142E-04, A6=-3.45253E-05, A8= 2.34230E-06
A10=-4.73645E-08, A12= 0.00000E+00, A14= 0.00000E+00, A16= 0.00000E+00
第12面
K= 0.00000E+00, A4=-1.15181E-03, A6= 3.93138E-04, A8=-1.67053E-04
A10= 4.07248E-05, A12=-2.82709E-06, A14=-6.18533E-08, A16= 0.00000E+00
第13面
K= 0.00000E+00, A4= 1.13400E-03, A6= 6.51554E-04, A8=-2.72078E-04
A10= 6.63743E-05, A12=-4.88291E-06, A14=-5.65986E-08, A16= 2.37810E-12
第19面
K= 0.00000E+00, A4= 9.22737E-04, A6=-5.75715E-05, A8= 2.79486E-06
A10=-4.21216E-08, A12= 0.00000E+00, A14= 0.00000E+00, A16= 0.00000E+00
第20面
K= 0.00000E+00, A4= 1.48827E-03, A6=-1.65871E-04, A8= 1.65675E-05
A10=-1.21484E-06, A12= 5.87659E-08, A14=-1.53743E-09, A16= 1.59274E-11
表 9(各種データ)

ズーム比 9.33019
広角 中間 望遠
焦点距離 4.6197 14.1110 43.1029
Fナンバー 3.24493 5.08837 6.30160
画角 41.2135 15.3419 5.1314
像高 3.4500 3.9020 3.9020
レンズ全長 34.3989 41.5046 48.4135
BF 0.43414 0.32845 0.37289
d4 0.3060 6.3831 13.7180
d10 11.6829 4.9579 0.3859
d18 3.5500 11.3731 16.4768
d20 4.0831 4.1192 3.1171
入射瞳位置 9.6445 22.5852 56.8422
射出瞳位置 -13.6977 -57.7278 807.5997
前側主点位置 12.7540 33.2665 102.2466
後側主点位置 29.7792 27.3935 5.3106
絞り1(直径) 3.7760 3.7760 3.7760
絞り2(直径) 3.4400 3.4400 3.4400
※絞り1は広角端用の絞りであり、絞り2は中間・望遠端用の絞りである。

単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 -65.4255
2 3 19.1855
3 5 -6.2990
4 7 -14.4169
5 9 16.4715
6 12 6.4962
7 15 16.1465
8 17 -6.1427
9 19 18.1620

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離 レンズ構成長 前側主点位置 後側主点位置
1 1 27.66189 3.81000 0.06360 1.50233
2 5 -5.87785 4.52830 0.27326 1.13244
3 11 9.07354 3.09450 -2.32889 -0.22903
4 19 18.16203 1.74000 0.63039 1.22567

ズームレンズ群倍率
群 始面 広角 中間 望遠
1 1 0.00000 0.00000 0.00000
2 5 -0.31105 -0.45849 -1.07160
3 11 -0.79715 -1.64253 -1.99160
4 19 0.67355 0.67738 0.73011
(数値実施例4)
数値実施例4のズームレンズ系は、図7に示した実施の形態4に対応する。数値実施例4のズームレンズ系の面データを表10に、非球面データを表11に、各種データを表12に示す。
表 10(面データ)

面番号 r d nd vd
物面 ∞
1 15.33220 0.50000 1.92286 20.9
2 12.03590 0.01000 1.56732 42.8
3 12.03590 3.30000 1.58332 59.1
4* -143.37120 可変
5 -113.96490 0.30000 1.77250 49.6
6 5.08880 2.55380
7* -16.51260 0.60000 1.54410 56.1
8 15.13410 0.11490
9 10.75730 0.95960 1.94595 18.0
10 33.23970 可変
11(絞り1) ∞ -0.08590
12* 4.23020 1.67510 1.51776 69.9
13* -14.19860 0.25000
14(絞り2) ∞ 0.00000
15 5.26140 0.89530 1.70154 41.1
16 9.13560 0.01000 1.56732 42.8
17 9.13560 0.35000 1.84666 23.8
18 3.25590 可変
19* 21.65070 1.74000 1.54410 56.1
20* -17.66480 可変
21 ∞ 0.80000 1.51680 64.2
22 ∞ 0.37000
23 ∞ (BF)
像面 ∞
表 11(非球面データ)

第4面
K= 0.00000E+00, A4= 1.69025E-05, A6= 1.93134E-07, A8=-1.17642E-08
A10= 3.27810E-10, A12=-4.48109E-12, A14= 2.36404E-14, A16= 0.00000E+00
第7面
K= 0.00000E+00, A4= 4.61142E-04, A6=-3.45253E-05, A8= 2.34230E-06
A10=-4.73645E-08, A12= 0.00000E+00, A14= 0.00000E+00, A16= 0.00000E+00
第12面
K= 0.00000E+00, A4=-1.15181E-03, A6= 3.93138E-04, A8=-1.67053E-04
A10= 4.07248E-05, A12=-2.82709E-06, A14=-6.18533E-08, A16= 0.00000E+00
第13面
K= 0.00000E+00, A4= 1.13400E-03, A6= 6.51554E-04, A8=-2.72078E-04
A10= 6.63743E-05, A12=-4.88291E-06, A14=-5.65986E-08, A16= 2.37810E-12
第19面
K= 0.00000E+00, A4= 9.22737E-04, A6=-5.75715E-05, A8= 2.79486E-06
A10=-4.21216E-08, A12= 0.00000E+00, A14= 0.00000E+00, A16= 0.00000E+00
第20面
K= 0.00000E+00, A4= 1.48827E-03, A6=-1.65871E-04, A8= 1.65675E-05
A10=-1.21484E-06, A12= 5.87659E-08, A14=-1.53743E-09, A16= 1.59274E-11
表 12(各種データ)

ズーム比 9.33019
広角 中間 望遠
焦点距離 4.6197 14.1110 43.1029
Fナンバー 3.24493 5.00440 6.18468
画角 41.2147 15.3422 5.1313
像高 3.4500 3.9020 3.9020
レンズ全長 34.3989 41.5046 48.4135
BF 0.43414 0.32845 0.37289
d4 0.3060 6.3831 13.7180
d10 11.6829 4.9579 0.3859
d18 3.5500 11.3731 16.4768
d20 4.0831 4.1192 3.1171
入射瞳位置 9.6445 22.5852 56.8422
射出瞳位置 -13.6977 -57.7278 807.5997
前側主点位置 12.7540 33.2665 102.2466
後側主点位置 29.7792 27.3935 5.3106
絞り1(直径) 3.7760 3.7760 3.7760
絞り2(直径) 3.5100 3.5100 3.5100
※絞り1は広角端・中間用の絞りであり、絞り2は望遠端用の絞りである。

単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 -65.4255
2 3 19.1855
3 5 -6.2990
4 7 -14.4169
5 9 16.4715
6 12 6.4962
7 15 16.1465
8 17 -6.1427
9 19 18.1620

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離 レンズ構成長 前側主点位置 後側主点位置
1 1 27.66189 3.81000 0.06360 1.50233
2 5 -5.87785 4.52830 0.27326 1.13244
3 11 9.07354 3.09450 -2.32889 -0.22903
4 19 18.16203 1.74000 0.63039 1.22567

ズームレンズ群倍率
群 始面 広角 中間 望遠
1 1 0.00000 0.00000 0.00000
2 5 -0.31105 -0.45849 -1.07160
3 11 -0.79715 -1.64253 -1.99160
4 19 0.67355 0.67738 0.73011
本発明に係るズームレンズ系は、デジタルカメラ、スマートフォン等の携帯情報端末、監視システムにおける監視カメラ、Webカメラ、車載カメラ等のデジタル入力装置に適用可能であり、特にデジタルカメラ等の高画質が要求される撮影光学系に好適である。
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
L1 第1レンズ素子
L2 第2レンズ素子
L3 第3レンズ素子
L4 第4レンズ素子
L5 第5レンズ素子
L6 第6レンズ素子
L7 第7レンズ素子
L8 第8レンズ素子
L9 第9レンズ素子
A1 開口絞り1
A2 開口絞り2
P 平行平板
S 像面
1 ズームレンズ系
2 撮像素子
3 液晶モニタ
4 筐体
5 主鏡筒
6 移動鏡筒
7 円筒カム

Claims (4)

  1. 少なくとも1枚のレンズ素子で構成されたレンズ群を複数有するズームレンズ系であって、
    少なくとも2つの開口絞りを備え、
    前記少なくとも2つの開口絞りの間に、少なくとも1枚のレンズ素子が配置され、
    撮像時の広角端から望遠端へのズーミングの際に、ズーム位置に応じて、前記少なくとも2つの開口絞りの中から1つを選択して光量を調整することを特徴とする、ズームレンズ系。
  2. 撮像時の広角端から望遠端へのズーミングの際に、広角端において選択された開口絞りと、望遠端において選択された開口絞りとが異なる、請求項1に記載のズームレンズ系。
  3. 物体の光学的な像を電気的な画像信号として出力可能な撮像装置であって、
    物体の光学的な像を形成するズームレンズ系と、
    該ズームレンズ系により形成された光学的な像を電気的な画像信号に変換する撮像素子と
    を備え、
    前記ズームレンズ系が、請求項1に記載のズームレンズ系である、撮像装置。
  4. 物体の光学的な像を電気的な画像信号に変換し、変換された画像信号の表示及び記憶の少なくとも一方を行うカメラであって、
    物体の光学的な像を形成するズームレンズ系と、該ズームレンズ系により形成された光学的な像を電気的な画像信号に変換する撮像素子とを含む撮像装置を備え、
    前記ズームレンズ系が、請求項1に記載のズームレンズ系である、カメラ。
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