JP5630235B2 - ズームレンズ、カメラおよび携帯情報端末装置 - Google Patents
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Description
この発明のズームレンズは、デジタルカメラやビデオカメラの撮影光学系として好適に使用できるが、勿論、銀塩写真の撮影光学系として用いることもできる。
高性能化という面では、少なくとも「1000万〜1500万画素の撮像素子に対応した解像力」を全ズーム域にわたって有することが求められる。
撮影レンズの広画角化を望むユーザも多く、ズームレンズの短焦点端の半画角は38度以上であることが望ましい。半画角:38度は「35mm銀塩カメラ(所謂ライカ版)換算の焦点距離で28mmに相当する。
そして、第3レンズ群は物体側から順に、正レンズL31、正レンズL32、負レンズL33、正レンズL34を配してなる。
(2) 62 <νd< 80
(3) 0.008<Pg,F−(−0.001802×νd+0.6483)
<0.050
ここに、ndおよびνdは、第3レンズ群の上記少なくとも2枚の正レンズの材質の、d線に対する屈折率およびアッベ数である。
Pg,F=(ng−nF)/(nF−nC)
で定義される。
(4) 1.0 <f3/fw< 2.5
を満足することが好ましい(請求項2)。
(5) 0.3 <f31/f32< 1.2 。
(6) 0.1 <f3/f34< 0.6
を満足することが好ましい(請求項3)。
(7) 1.80 <n_nd< 2.20
(8) 25.0 <n_νd< 45.0
を満足することが好ましい(請求項4)。
(9) −1.5 <f33/fw< −0.5
を満足することが好ましい(請求項5)。
請求項1〜5の任意の1に記載のズームレンズは、第3レンズ群の中心肉厚:D3、短焦点端における全系の焦点距離:fwが、条件:
(10) 1.0 <D3/fw< 2.0
を満足することが好ましい(請求項6)。
(11) 0.05 <DSw/ft< 0.20
を満足することが好ましい(請求項8)。
(12) 0.8 <TLt/ft< 1.2
を満足することが好ましい(請求項9)。
この発明の携帯情報端末装置は、請求項1〜9のズームレンズを「カメラ機能部の撮影用光学系」として有することを特徴とする(請求項11)。
この発明のズームレンズのような正・負・正・正の4レンズ群構成のズームレンズでは、第2レンズ群が主要な変倍作用を負担する所謂バリエータとして構成されるのが一般的であるが、この発明のズームレンズにおいては、第3レンズ群にも変倍作用を分担させることにより、第2レンズ群の負担を軽くして「広角化・高変倍化に伴って困難となりがちな収差補正」を実現する補正の自由度を確保している。
また、第1レンズ群が、短焦点端よりも長焦点端で物体側に位置するように移動を行なうが、このように短焦点端から長焦点端への変倍に際して第1レンズ群を大きく物体側へ移動させることにより、短焦点端において第1レンズ群を通過する光線高さを低くして、広角化に伴う第1レンズ群の大型化を抑制するとともに、長焦点端では第1レンズ群と第2レンズ群の間隔を大きく確保して長焦点化を達成する。
第3レンズ群は、軸上光線高さが第1レンズ群に次いで高いので、第3レンズ群に異常分散ガラスを採用することによって、軸上色収差の2次スペクトルの十分な低減が可能となる。
この発明のズームレンズでは、光線の通り方が異なる少なくとも2つのレンズ(第3レンズ群の少なくとも2枚の正レンズ)で分担して補正できるため、軸上色収差や倍率色収差の2次スペクトルの十分な低減が可能になる。
異常分散性を有するレンズが1つでは、軸上色収差や倍率色収差の2次スペクトルを十分に低減することが困難であるし、異常分散性を有するレンズに大きな収差補正能力を持たせることとなり、異常分散性を有するレンズの偏心感度が高くなる。
第3レンズ群が「4枚という少ない枚数」であっても、色収差の2次スペクトルを低減し、かつ「単色収差の十分な補正」も可能となる。
請求項2の条件(4)は、単色収差・色収差の更なる補正を可能とする条件である。上限値を超えると、第3レンズ群の正のパワーが相対的に弱くなり、第3レンズ群に用いた「異常分散材料を使用したレンズ」による補正効果を十分に得られず、2次スペクトルを十分に低減できない場合がある。
また、条件(4)の下限値を超えると、第3レンズ群の正のパワーが相対的に強くなり「色収差補正と球面収差補正のバランスを取る」ことが難しくなるほか、レンズ各面の曲率が大きくなり「レンズ面の加工精度」の点でも不利となる。
条件(5)の範囲外では、バランスの良い収差補正が難しくなり、単色収差や色収差の低減が困難になる。
即ち「長焦点端において第2レンズ群と第3レンズ群の主点間隔を狭く」できると、性能を確保し易くなるが、条件(6)の上限値を超えると、第3レンズ群中における正レンズL34の正のパワーが相対的に強くなり「第3レンズ群の主点位置が像側になり過ぎ」て性能確保が困難になる。また、条件(6)の下限値を超えると第3レンズ群中における正レンズL34の正のパワーが弱くなるため「正レンズL34による収差補正の効果」を十分に得ることが難しい。
下限値を超えると「短焦点端において第3レンズ群を通過する光線高さ」が小さくなり、広角側における倍率色収差の2次スペクトルの低減を効果的に行うことが困難になる。また「短焦点端において第1レンズ群を通過する光線高さ」が大きくなり、第1レンズ群の大型化を招来する。
上限値を超えると「短焦点端において第3レンズ群を通過する光線高さ」が大きくなり、像面がオーバーに倒れたり、樽型の歪曲収差が大きくなったりし、特に広角域における性能確保が難しくなる。
上限値を超えると、望遠端でのレンズ全長が長くなり小型化が難しい。下限値を超えると望遠端でのレンズ全長が短くなり、小型化には良いが「変倍比確保のための各群の焦点距離が短く」なり、性能確保が困難になる。
像面に到達する光量を減少させる必要がある場合は「開口絞りを小径化」しても良いが、絞り径を大きく変えることなく「NDフィルタ等の挿入により光量を減少させる」方が回折現象による解像力の低下を防止できて好ましい。
図1〜図4に、ズームレンズの実施の形態を示す。これら図1〜図4に示すズームレンズは、具体的にはそれぞれ、後述する実施例1〜4に対応する。繁雑を避けるため、図1〜図4において、符号を共通化する。
短焦点端(最上の図)から長焦点端(最下の図)への変倍に際し、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との間隔が増大し、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3との間隔が減少し、第3レンズ群G3と第4レンズ群G4との間隔が増大し、第1レンズ群G1および第3レンズ群G3は「短焦点端よりも長焦点端で物体側に位置する」ように移動する。
第3レンズ群G3は、上記の如く構成され、第4レンズ群G4は「1枚の正レンズ」により構成される。
図17に示す携帯情報端末装置のシステム構成は、図18に示すように、「ズームレンズ」である撮影レンズ1と「撮像素子」である受光素子13を有し、撮影レンズ1によって形成される撮影対象物の像を受光素子13によって読取るように構成され、受光素子13からの出力を、中央演算装置11の制御を受ける信号処理装置14によって処理してデジタル情報に変換する。
このとき、ファインダ2も撮影レンズ1の画角の変化に連動して変倍する。
この場合、第3レンズ群の方が、第4レンズ群よりも光軸方向の大きさが大きいので、第3レンズ群を光軸から退避させるほうが、沈胴状態の薄型化により大きく資することができる。
レンズの材質は全ての実施例において、第4レンズ群をなす1枚の正レンズが光学プラスチックである他は全て光学ガラスである。
f:全系の焦点距離
F:Fナンバ
ω:半画角
R :曲率半径
D:面間隔
Nd:屈折率
νd:アッベ数
φ:有効光線径
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」は、近軸曲率半径の逆数(近軸曲率):C、光軸からの高さ:H、上記円錐定数:K、非球面係数:A4〜A12により、周知の次式で表される。
+A8・H8+A10・H10+A12・H12+A14・H14 。
実施例1のデータを表1に示す。
非球面係数を表2に示す。
可変量を表3に示す。表3において、「Wide」は短焦点端、「Mean」は「中間焦点距離」、「Tele」は長焦点端を表す。以下の実施例2〜4においても同様である。
条件の各パラメータの値を表4に示す。
実施例2のデータを表5に示す。
非球面係数を表6に示す。
可変量を表7に示す。
条件の各パラメータの値を表8に示す。
実施例3のデータを表9に示す。
非球面係数を表10に示す。
可変量を表11に示す。
条件の各パラメータの値を表12に示す。
実施例4のデータを表13に示す。
非球面係数を表14に示す。
可変量を表15に示す。
条件の各パラメータの値を表12に示す。
図8〜図10に順次、実施例2のズームレンズの単焦点短、中間焦点距離、長焦点端における収差曲線を示す。
図11〜図13に順次、実施例3のズームレンズの単焦点短、中間焦点距離、長焦点端における収差曲線を示す。
図14〜図16に順次、実施例4のズームレンズの単焦点短、中間焦点距離、長焦点端における収差曲線を示す。
これらの図の、球面収差の図における破線は「正弦条件」を表し、非点収差の図における実線はサジタル、破線はメリディオナルを表す。「d」はd線、「g」はg線を表す。また、「Y’」は最大像高である。
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
1 撮影レンズ(ズームレンズ)
2 ファインダ
3 フラッシュ
4 シャッタボタン
5 筐体
6 電源スイッチ
7 液晶モニタ
8 操作ボタン
9 メモリーカードスロット
10 ズームスイッチ
Claims (11)
- 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レンズ群を配し、第2レンズ群と第3レンズ群の間に開口絞りを配してなり、
短焦点端から長焦点端への変倍に際し、第1レンズ群と第2レンズ群との間隔が増大し、第2レンズ群と第3レンズ群との間隔が減少し、第3レンズ群と第4レンズ群との間隔が増大し、第1レンズ群および第3レンズ群が、短焦点端よりも長焦点端で物体側に位置するように移動するズームレンズにおいて、
第3レンズ群は物体側から順に、正レンズL31、正レンズL32、負レンズL33、正レンズL34を配してなり、上記3枚の正レンズL31、L32、L34のレンズのうちの少なくとも2枚につき、
そのレンズ材質の、d線に対する屈折率:nd、アッベ数:νd、g線、F線、C線に対する屈折率:ng、nF、nCにより、
Pg,F=(ng−nF)/(nF−nC)
で定義される部分分散比:Pg,Fが、条件:
(1) 1.54 <nd< 1.7
(2) 62 <νd< 80
(3) 0.008<Pg,F−(−0.001802×νd+0.6483)
<0.050
を満足し、且つ、
第3レンズ群の正レンズL31の焦点距離:f31、第3レンズ群の正レンズL32の焦点距離:f32が、条件:
(5) 0.3 <f31/f32< 1.2
を満足す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3レンズ群の焦点距離:f3、短焦点端における全系の焦点距離:fwが、条件:
(4) 1.0 <f3/fw< 2.5
を満足することを特徴とするズームレンズ。 - 請求項1または2記載のズームレンズにおいて、
第3レンズ群の正レンズL34の焦点距離:f34、第3レンズ群の焦点距離:f3が、条件:
(6) 0.1 <f3/f34< 0.6
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3群の負レンズL33の材質の、屈折率:n_n d 、アッベ数:n_ν d が、条件:
(7) 1.80 <n_n d < 2.20
(8) 25.0 <n_ν d < 45.0
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3レンズ群の負レンズL33の焦点距離:f33、短焦点端における全系の焦点距離:fwが、条件:
(9) −1.5 <f33/fw< −0.5
を満足することを特徴とするズームレンズ。 - 請求項1〜5の任意の1に記載のズームレンズにおいて、
第3レンズ群の中心肉厚:D3、短焦点端における全系の焦点距離:fwが、条件:
(10) 1.0 <D3/fw< 2.0
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、
第3レンズ群の正レンズL31が非球面を有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、
開口絞りと第3レンズ群との間隔が、短焦点端において長焦点端よりも広くなるように開口絞りが移動し、
短焦点端における開口絞りと第3レンズ群の最も物体側の面との軸上間隔:DSw、長焦点端における全系の焦点距離:ftが、条件:
(11) 0.05 <DSw/ft< 0.20
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、
長焦点端における、レンズ全長:TLt、全系の焦点距離:ftが、条件:
(12) 0.8 <TLt/ft< 1.2
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を、撮影用光学系として有することを特徴とするカメラ。
- 請求項1〜9のズームレンズを、カメラ機能部の撮影用光学系として有することを特徴とする携帯情報端末装置。
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