JP5040430B2 - 変倍光学系、撮像装置及びデジタル機器 - Google Patents
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Description
(a)屈折率は、d線の波長(587.56nm)に対する屈折率である。
(b)アッベ数は、d線、F線(486.13nm)、C線(656.28nm)に対する屈折率を各々nd、nF、nC、アッベ数をνdとした場合に、
νd=(nd−1)/(nF−nC)
の定義式で求められるアッベ数νdをいうものとする。
(c)面形状に関する表記は、近軸曲率に基づいた表記である。
(d)レンズについて、「凹」、「凸」又は「メニスカス」という表記を用いた場合、これらは光軸近傍(レンズの中心付近)でのレンズ形状を表しているもの(近軸曲率に基づいた表記)とする。
νd2<30 ・・・(1)
50>νd1n>30 ・・・(2)
但し、νd2:第2レンズ群内の最も物体側の負レンズのアッベ数
νd1n:第1レンズ群内の負レンズの平均アッベ数
θg,F 2 +0.001767*νd 2 −0.6477>0.004 ・・・(3)
但し、θg,F 2 :第2レンズ群内の最も物体側に位置する負レンズの、θg,F=(ng−nF)/(nF−nC)で定義される部分分散比
なお、上式で「*」は乗算を、「/」は除算を示す。以下、同じ。
θg,F 1n +0.001767*νd 1n −0.6477<−0.004 ・・・(4)
但し、θg,F 1n :第1レンズ群の前記負レンズの、θg,F=(ng−nF)/(nF−nC)で定義される部分分散比の平均値
θg,F 1p +0.001767*νd 1p −0.6477>0.004 ・・・(5)
但し、θg,F 1p :第1レンズ群の前記正レンズの、θg,F=(ng−nF)/(nF−nC)で定義される部分分散比
1.7<f1/√(fw*ft)<4.8 ・・・(6)
−0.63<f2/√(fw*ft)<−0.08 ・・・(7)
0.21<f3/√(fw*ft)<1.25 ・・・(8)
但し、f1:第1レンズ群の焦点距離
f2:第2レンズ群の焦点距離
f3:第3レンズ群の焦点距離
fw:広角端における全系の焦点距離
ft:望遠端における全系の焦点距離
10.0≦ft/fw ・・・(9)
<変倍光学系の構成の説明>
図1は、本発明に係る変倍光学系1の説明のため、その構成を模式的に示した光路図である。この変倍光学系1は、光学像を電気的な信号に変換する撮像素子15の受光面(像面)上に物体の光学像を形成するものであって、物体側から順に、正の光学的パワーを有する第1レンズ群11、負の光学的パワーを有する第2レンズ群12及び正の光学的パワーを有する第3レンズ群13が配列され、広角端から望遠端への変倍時に第1レンズ群11と第2レンズ群12との間の間隔が増大し、第2レンズ群12と第3レンズ群13との間の間隔が減少する変倍光学系である。そして、第1レンズ群11は、少なくとも1枚の負レンズを含んで構成される。また、第2レンズ群12は、最も物体側に像側へ凹面を向けた負レンズを含んで構成される。
νd2<30 ・・・(1)
50>νd1n>30 ・・・(2)
hb/fw≧1.5 ・・・(10)
hb/fwが条件式(10)の下限を下回った場合、軸外光線高さが低くなり前述の作用による効果が十分に発揮されない。
θg,F2+0.001767*νd2−0.6477>0.004 ・・・(3)
とりわけ、下記(3a)の条件式を満たすものとすることで、より一層、広角端における倍率色収差の二次スペクトルを低減することができる。
θg,F2+0.001767*νd2−0.6477>0.01 ・・・(3a)
θg,F1n+0.001767*νd1n−0.6477<−0.004 ・・・(4)
θg,F1n+0.001767*νd1n−0.6477<−0.006 ・・・(4a)
θg,F1p+0.001767*νd1p−0.6477>0.004 ・・・(5)
θg,F1p+0.001767*νd1p−0.6477>0.01 ・・・(5a)
1.7<f1/√(fw*ft)<4.8 ・・・(6)
−0.63<f2/√(fw*ft)<−0.08 ・・・(7)
0.21<f3/√(fw*ft)<1.25 ・・・(8)
10.0≦ft/fw ・・・(9)
この条件式(9)は、変倍光学系1のズーム比を規定する条件式である。条件式(9)を満足するような高ズーム比、とりわけ20倍以上の高ズーム比をもつ変倍光学系1において、上記の構成が適用された場合、コンパクトさを確保しつつ倍率色収差及び軸上色収差を十分に抑制でき、本発明に係る効果を顕著に享受することができる。
次に、以上説明したような変倍光学系1が組み込まれたデジタル機器について説明する。図2は、本発明に係るデジタル機器の一実施形態を示す、デジタルカメラ2の外観構成図である。なお、本発明において、デジタル機器としては、デジタルスチルカメラ、ビデオカメラ、デジタルビデオユニット、携帯情報端末(PDA:Personal Digital Assistant)、パーソナルコンピュータ、モバイルコンピュータ、又はこれらの周辺機器(マウス、スキャナ、プリンタ等)を含むものとする。
以下、図1に示したような変倍光学系1、すなわち図2に示したようなデジタルカメラ2に搭載される撮像レンズ装置21に含まれる変倍光学系1の具体的構成を、図面を参照しつつ説明する。
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd θg,F
物面 ∞ ∞
1 90.885 1.600 1.88300 40.8 0.5652
2 40.775 6.145 1.48749 70.5 0.5303
3 -339.265 0.116
4 40.149 5.101 1.49700 81.6 0.5386
5 1012.770 可変
6 44.169 1.000 1.92286 20.9 0.6391
7 10.644 2.881
8 31.886 1.000 1.81359 25.7 0.6161
9* 15.317 4.140
10 -15.530 0.958 1.58913 61.2 0.5395
11 11.698 3.933 1.84666 23.8 0.6191
12 -20.461 1.937
13 -10.109 0.800 1.62041 60.4 0.5399
14 -44.781 可変
15(絞り) ∞ 1.300
16* 8.871 5.461 1.58913 61.2 0.5374
17 -84.116 0.100
18 21.647 3.855 1.49700 81.6 0.5386
19 -8.074 1.724 1.90366 31.3 0.5946
20 -96.076 3.017
21* 21.691 1.006 1.53048 55.7 0.5672
22* 16.669 可変
23 24.330 2.363 1.51680 64.2 0.5342
24 -14.680 1.000 1.92286 20.9 0.6391
25 -20.026 可変
26* -11.691 3.240 1.60280 28.3 0.5948
27* -13.135 0.638
28 ∞ 0.600 1.51680 64.2 0.5342
29 ∞ 0.100
30 ∞ 0.500 1.51680 64.2 0.5342
31(像面) ∞ 0.000
第9面
K=0.000、A4=-2.9599E-05、A6=-2.0934E-07、A8=1.2905E-08、A10=-1.9668E-10
第16面
K=0.000、A4=-4.3720E-05、A6=2.4344E-07、A8=-8.2591E-09、A10=1.7966E-10
第21面
K=0.000、A4=-1.3146E-03、A6=-2.1307E-05、A8=-2.4625E-07、A10=1.3891E-08
第22面
K=0.000、A4=-9.4885E-04、A6=-1.8721E-05、A8=2.7312E-07、A10=9.7397E-09
第26面
K=0.000、A4=4.3938E-04、A6=2.1699E-05、A8=-2.1102E-06、A10=4.4565E-08
第27面
K=0.000、A4=1.4909E-03、A6=-3.2757E-05、A8=-5.8581E-07、A10=1.7089E-08
ズーム比 23.959
広角 中間 望遠
焦点距離 4.801 23.517 115.032
Fナンバー 2.880 4.013 4.422
半画角 76.789 17.082 3.483
像高 3.600 3.600 3.600
レンズ全長 85.284 112.431 135.006
BF 0.606 0.604 0.616
d5 0.700 20.491 52.706
d14 24.421 3.905 2.000
d22 2.839 21.513 22.431
d25 2.200 11.400 2.736
群 始面 焦点距離
1 1 75.039
2 6 -7.333
3 16 15.047
4 23 25.520
5 26 -1130.423
z=ch2/[1+√{1−(1+k)c2h2}]+A4・h4+A6・h6+A8・h8+A10・h10
・・・(11)
但し、z:高さhの位置でのz軸方向の変位量(面頂点基準)
h:z軸に対して垂直な方向の高さ(h2=x2+y2)
c:近軸曲率(=1/曲率半径)
A4,A6,A8,A10:それぞれ4,6,8,10次の非球面係数
k:円錐係数
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd θg,F
物面 ∞ ∞
1 81.747 1.600 1.88300 40.8 0.5652
2 39.993 6.157 1.48749 70.5 0.5303
3 -38695.242 0.100
4 40.756 4.893 1.49700 81.6 0.5386
5 544.482 可変
6 27.433 1.015 1.92286 20.9 0.6391
7 10.217 3.420
8 38.545 1.020 1.90366 31.3 0.5946
9 16.192 2.823
10 -26.078 0.800 1.75700 47.7 0.5555
11 11.485 3.830 1.92286 20.9 0.6391
12 -24.620 2.560
13* -9.701 0.800 1.69350 53.2 0.5464
14 -31.564 可変
15(絞り) ∞ 1.300
16* 9.226 3.890 1.58913 61.2 0.5374
17 -58.849 1.991
18 195.188 1.817 1.80518 25.5 0.6156
19 11.236 2.437 1.49700 81.6 0.5386
20 -24.672 2.338
21* 22.369 5.052 1.53048 55.7 0.5672
22* 23.590 可変
23* 39.555 0.617 1.53048 55.7 0.5672
24* 17.929 可変
25 19.130 1.723 1.54814 45.8 0.5702
26 1213.160 2.008
27 ∞ 0.600 1.51680 64.2 0.5342
28 ∞ 0.100
29 ∞ 0.500 1.51680 64.2 0.5342
30(像面) ∞ 0.000
第13面
K=0.000、A4=5.2401E-05、A6=-6.8147E-07、A8=4.9230E-08、A10=-7.9254E-10
第16面
K=0.000、A4=-1.4397E-04、A6=-4.9165E-07、A8=-1.5460E-08、A10=1.0397E-11
第21面
K=0.000、A4=-5.1585E-04、A6=-7.5192E-06、A8=-3.0845E-08、A10=5.6477E-10
第22面
K=0.000、A4=-3.3634E-04、A6=-6.7390E-06、A8=2.7337E-07、A10=-2.6726E-09
第23面
K=0.000、A4=7.5444E-05、A6=-5.1330E-06、A8=6.5022E-07、A10=-3.0721E-08
第24面
K=0.000、A4=9.1420E-05、A6=-6.0334E-06、A8=7.4282E-07、A10=-3.5901E-08
ズーム比 23.955
広角 中間 望遠
焦点距離 4.582 22.435 109.760
Fナンバー 2.880 3.878 4.422
半画角 78.970 17.887 3.704
像高 3.600 3.600 3.600
レンズ全長 80.956 103.648 135.001
BF 0.607 0.601 0.601
d5 0.740 26.284 57.152
d14 22.616 5.936 2.000
d22 1.534 9.878 1.533
d24 2.070 7.559 20.326
群 始面 焦点距離
1 1 82.073
2 6 -7.179
3 16 13.344
4 23 -62.436
5 25 35.440
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd θg,F
物面 ∞ ∞
1 99.043 1.600 1.80610 40.7 0.5670
2 40.392 6.327 1.49700 81.6 0.5386
3 -331.403 0.511
4 40.706 4.986 1.48749 70.5 0.5303
5 772.213 可変
6 47.222 1.001 1.84666 23.8 0.6191
7 9.822 2.858
8 35.262 1.008 1.81359 25.7 0.6161
9* 14.887 3.127
10 -15.290 1.356 1.58913 61.2 0.5395
11 12.374 3.431 1.84666 23.8 0.6191
12 -20.372 1.904
13 -10.200 0.823 1.62041 60.4 0.5399
14 -37.160 可変
15(絞り) ∞ 1.300
16* 8.816 5.447 1.58913 61.2 0.5374
17 -92.480 0.311
18 21.242 3.832 1.49700 81.6 0.5386
19 -7.998 3.690 1.90366 31.3 0.5946
20 -81.953 2.230
21* 22.001 1.214 1.53048 55.7 0.5672
22* 17.485 可変
23 28.120 2.378 1.51680 64.2 0.5342
24 -16.094 1.358 1.92286 20.9 0.6391
25 -21.692 可変
26* -12.169 2.371 1.60280 28.3 0.5948
27* -13.010 0.376
28 ∞ 0.600 1.51680 64.2 0.5342
29 ∞ 0.100
30 ∞ 0.500 1.51680 64.2 0.5342
31(像面) ∞ 0.000
第9面
K=0.000、A4=-4.1296E-05、A6=2.1411E-08、A8=5.3737E-09、A10=-1.2983E-10
第16面
K=0.000、A4=-4.8761E-05、A6=1.9174E-07、A8=-1.1770E-08、A10=2.1841E-10
第21面
K=0.000、A4=-1.4137E-03、A6=-2.1858E-05、A8=-2.2985E-07、A10=1.1814E-08
第22面
K=0.000、A4=-1.0946E-03、A6=-1.8655E-05、A8=3.7243E-07、A10=5.6586E-09
第26面
K=0.000、A4=6.6053E-05、A6=4.0325E-05、A8=-2.9779E-06、A10=5.3581E-08
第27面
K=0.000、A4=9.1371E-04、A6=5.0036E-07、A8=-1.9752E-06、A10=3.2864E-08
ズーム比 20.000
広角 中間 望遠
焦点距離 4.797 21.441 95.933
Fナンバー 2.880 4.384 4.422
半画角 76.795 18.734 4.178
像高 3.600 3.600 3.600
レンズ全長 85.599 108.146 134.889
BF 0.600 0.600 0.600
d5 1.017 15.739 51.964
d14 24.148 3.836 2.000
d22 2.921 20.875 19.869
d25 2.272 12.456 5.816
群 始面 焦点距離
1 1 75.293
2 6 -7.246
3 16 14.834
4 23 28.268
5 26 5194.865
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd θg,F
物面 ∞ ∞
1 95.356 1.600 1.80450 39.6 0.5709
2 45.438 5.730 1.49700 81.6 0.5386
3 -259.670 0.100
4 42.109 4.291 1.49700 81.6 0.5386
5 216.139 可変
6 37.515 1.014 1.80518 25.5 0.6156
7 9.265 3.926
8 134.570 1.000 1.80518 25.5 0.6156
9 19.219 3.386
10 -14.598 0.801 1.56883 56.0 0.5488
11 13.367 3.332 1.84666 23.8 0.6191
12 -19.256 1.886
13* -9.871 0.800 1.58913 61.2 0.5374
14 -31.794 可変
15(絞り) ∞ 1.300
16* 8.602 3.971 1.58913 61.2 0.5374
17 214.849 0.100
18 17.252 5.333 1.49700 81.6 0.5386
19 -7.500 2.615 1.90366 31.3 0.5946
20 -122.455 2.284
21* 23.203 2.406 1.53048 55.7 0.5672
22* 20.704 可変
23 35.111 2.323 1.51680 64.2 0.5342
24 -14.879 1.000 1.92286 20.9 0.6391
25 -19.321 可変
26* -10.906 1.150 1.60280 28.3 0.5948
27* -10.351 0.300
28 ∞ 0.600 1.51680 64.2 0.5342
29 ∞ 0.100
30 ∞ 0.500 1.51680 64.2 0.5342
31(像面) ∞ 0.000
第13面
K=0.000、A4=2.3475E-05、A6=-2.3434E-07、A8=1.0334E-08、A10=-4.2607E-11
第16面
K=0.000、A4=-3.9975E-05、A6=5.4330E-07、A8=-1.7529E-08、A10=3.5485E-10
第21面
K=0.000、A4=-9.4971E-04、A6=-1.7946E-05、A8=-2.8027E-07、A10=-2.6674E-09
第22面
K=0.000、A4=-4.8964E-04、A6=-1.4059E-05、A8=6.7553E-08、A10=6.1306E-09
第26面
K=0.000、A4=5.5693E-05、A6=1.6545E-04、A8=-1.0783E-05、A10=1.9788E-07
第27面
K=0.000、A4=3.1217E-04、A6=2.4040E-04、A8=-1.5976E-05、A10=2.9153E-07
ズーム比 24.000
広角 中間 望遠
焦点距離 4.760 23.324 114.240
Fナンバー 2.880 3.834 4.422
半画角 77.159 17.273 3.512
像高 3.600 3.600 3.600
レンズ全長 83.156 110.350 135.000
BF 0.600 0.600 0.600
d5 0.700 17.695 52.835
d14 24.392 3.181 2.000
d22 2.992 22.045 25.218
d25 2.626 14.982 2.500
群 始面 焦点距離
1 1 76.489
2 6 -7.403
3 16 14.726
4 23 28.549
5 26 189.674
11、Gr1 第1レンズ群
12、Gr2 第2レンズ群
13、Gr3 第3レンズ群
Gr4 第4レンズ群
Gr5 第5レンズ群
14、ST 光学絞り
15、SR 撮像素子
AX 光軸
2 デジタルカメラ(デジタル機器)
21 撮像レンズ装置
Claims (5)
- 物体側から順に、正の光学的パワーを有する第1レンズ群と、負の光学的パワーを有する第2レンズ群と、正の光学的パワーを有する第3レンズ群と、を少なくとも含み、
広角端から望遠端への変倍において、前記第1レンズ群と前記第2レンズ群との間の間隔が増大し、前記第2レンズ群と前記第3レンズ群との間の間隔が減少し、
前記第1レンズ群は少なくとも1枚の負レンズを含んで構成され、前記第2レンズ群は最も物体側に像側へ凹面を向けた負レンズを含んで構成されてなり、
下記(1)及び(2)の条件式を満たし、
前記第2レンズ群内の最も物体側に位置する負レンズが、下記(3)の条件式を満たし、
前記第1レンズ群に含まれる負レンズが、下記(4)の条件式を満たし、
前記第1レンズ群に含まれる正レンズの少なくとも1枚が、下記(5)の条件式を満たすことを特徴とする変倍光学系。
νd2<30 ・・・(1)
50>νd1n>30 ・・・(2)
但し、νd2:第2レンズ群内の最も物体側の負レンズのアッベ数
νd1n:第1レンズ群内の負レンズの平均アッベ数
θg,F 2 +0.001767*νd 2 −0.6477>0.004 ・・・(3)
但し、θg,F 2 :第2レンズ群内の最も物体側に位置する負レンズの、θg,F=(ng−nF)/(nF−nC)で定義される部分分散比
なお、上式で「*」は乗算を、「/」は除算を示す。以下、同じ。
θg,F 1n +0.001767*νd 1n −0.6477<−0.004 ・・・(4)
但し、θg,F 1n :第1レンズ群の前記負レンズの、θg,F=(ng−nF)/(nF−nC)で定義される部分分散比の平均値
θg,F 1p +0.001767*νd 1p −0.6477>0.004 ・・・(5)
但し、θg,F 1p :第1レンズ群の前記正レンズの、θg,F=(ng−nF)/(nF−nC)で定義される部分分散比 - 下記(6)〜(8)の条件式を満たすことを特徴とする請求項1に記載の変倍光学系。
1.7<f1/√(fw*ft)<4.8 ・・・(6)
−0.63<f2/√(fw*ft)<−0.08 ・・・(7)
0.21<f3/√(fw*ft)<1.25 ・・・(8)
但し、f1:第1レンズ群の焦点距離
f2:第2レンズ群の焦点距離
f3:第3レンズ群の焦点距離
fw:広角端における全系の焦点距離
ft:望遠端における全系の焦点距離 - 下記(9)の条件式を満たすことを特徴とする請求項1又は2に記載の変倍光学系。
10.0≦ft/fw ・・・(9) - 請求項1〜3のいずれかに記載の変倍光学系と、光学像を電気的な信号に変換する撮像素子とを備え、前記変倍光学系が前記撮像素子の受光面上に物体の光学像を形成可能とされていることを特徴とする撮像装置。
- 請求項4に記載の撮像装置と、
前記撮像装置及び撮像素子に被写体の静止画撮影及び動画撮影の少なくとも一方の撮影を行わせる制御部と、を具備し、
前記撮像装置の変倍光学系が、前記撮像素子の受光面上に被写体の光学像を形成可能に組み付けられていることを特徴とするデジタル機器。
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