JP6136588B2 - ズームレンズ及び撮像装置 - Google Patents

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Description

本技術は物体側から像側へ順に正負正負正の屈折力配置にされた5群構成のズームレンズ及び撮像装置の技術分野に関する。
特開2010−14866号公報 特開2009−282429号公報
近年、デジタルカメラ等の撮像装置の普及に伴い、高画質化、小型化及び高変倍比化だけではなく、明るい開放f値、早いオートフォーカス速度、高い近距離性能等の要求があり、撮像装置に対するニーズが多様化している。
高い変倍比を満たすズームレンズの光学系としては、一般に、ポジティブリードの光学系が知られている。ポジティブリードの光学系においては、ネガティブリードの光学系と比較して、高い変倍比を達成可能なだけではなく、広角端から望遠端に至る開放f値の変動が比較的小さくできるため、ズーム全領域において明るい開放f値を確保することが可能である。
正負正負正の5群構成にされたポジティブリードの光学系として、例えば、特許文献1及び特許文献2に記載されたものがある。
特許文献1及び特許文献2に記載された構成は、第4レンズ群の負の屈折力の作用により第1レンズ群の小型化が可能になるだけでなく、5群構成と言う比較的多くの群数により変倍を行うため、大口径比化した際においてもズーム全領域で高い光学性能を確保し易いと言う長所がある。
一方、近年要求が高まっている高速オートフォーカスに有利な構成としては、駆動系を大型化することなく移動速度を確保するためにフォーカス用レンズを軽量化すること及び移動量を小さくするためにフォーカスストロークを短縮化することが必要になる。
ところが、良好な近距離性能を確保した上で上記した正負正負正の5群構成にされたポジティブリードの光学系は提案されていない。
例えば、特許文献1に記載されたズームレンズにあっては、高い変倍比及び大口径比な構成が実現されているが、フォーカシングを複数のレンズによって構成された第5レンズ群で行っている。従って、フォーカスレンズの重量が大きく、駆動系の大型化を来してしまうか又は高速なフォーカシングを行うことができなくなってしまう。
一方、正負正負正の5群構成においては負の屈折力を有する第4レンズ群の作用により第5レンズ群の光線有効径が大きくなるため、光線有効径が小さくなる第4レンズ群をフォーカスレンズ群として用いることにより、フォーカスレンズ群の軽量化が可能になる。
しかしながら、特許文献2に記載されたズームレンズにあっては、第4レンズ群をフォーカスレンズ群として用いているが、大口径比化が達成されていない。また、第4レンズ群のフォーカシング時における移動に対してピント位置をシフトさせる作用が焦点深度に対して十分ではなく、フォーカストロークの短縮化の余地を残している。さらに、フォーカシング時の収差変動が大きいという問題もある。
そこで、本技術ズームレンズ及び撮像装置は、上記した問題点を克服し、小型化、高変倍比化及び大口径比化を確保した上で、フォーカスレンズ群の小型化、フォーカスストロークの短縮化及び近距離での性能劣化の低減を図ることを目的とする。
第1に、ズームレンズは、物体側から像側へ順に配置された正の屈折力を有する第1レンズ群と負の屈折力を有する第2レンズ群と正の屈折力を有する第3レンズ群と負の屈折力を有し単レンズのみから成る第4レンズ群と正の屈折力を有する第5レンズ群とによって構成され、変倍時に、少なくとも前記第1レンズ群と前記第2レンズ群と前記第3レンズ群と前記第4レンズ群が光軸方向へ可動であり、前記第4レンズ群が光軸方向へ移動されることにより無限遠から近距離までの焦点合わせが行われ、前記第3レンズ群は、正の屈折力を有する単レンズと、正レンズと負レンズから成り負の屈折力を有する接合レンズと、正の屈折力を有する単レンズとが物体側から像側へ順に配置されて構成され、前記第3レンズ群の最も像側にある前記単レンズが光軸と垂直な方向へ変位されることにより防振機能を有し、前記最も像側にある単レンズの少なくとも一方の面が非球面に形成され、以下の条件式(1)及び条件式(2)の少なくとも一方を満足するものである。
(1)−11.0<Fno_w×Y/{(1−β4_w2)×β5_w2}<−7.0
(2)−11.0<Fno_t×Y/{(1−β4_t2)×β5_t2}<−7.0
但し、
Fno_w:広角端における開放f値
Fno_t:望遠端における開放f値
Y:fw、ωをそれぞれ広角端における全系の焦点距離、半画角としたときにfw×tanωで表される広角端における近軸像高(単位mm)
β4_w:広角端における第4レンズ群の横倍率
β4_t:望遠端における第4レンズ群の横倍率
β5_w:広角端における第5レンズ群の横倍率
β5_t:望遠端における第5レンズ群の横倍率
とする。
これにより、フォーカスレンズ群の重量が小さくなると共に全変倍範囲でフォーカシング時の停止位置精度を確保した上でフォーカスストロークが短縮される。そして、正の屈折力が3枚の正レンズに分担されると共に負レンズによって色収差が補正される。そして、防振レンズ群が軽量化されると共に必要とされる防振補正角に対する防振レンズ群の偏芯量が少なくなる。
第2に、ズームレンズは、広角端から望遠端への変倍の際に、前記第1レンズ群が前記第2レンズ群との間隔を広げるように移動され、前記第3レンズ群が前記第2レンズ群との間隔を狭めるように移動され、広角端に比べ望遠端において前記第1レンズ群と前記第3レンズ群がそれぞれ物体側に位置されることが望ましい。
これにより、第3レンズ群が大きな変倍機能を有する。
第3に、ズームレンズは、前記第2レンズ群と前記第3レンズ群と前記第4レンズ群にそれぞれ少なくとも1面の非球面形状が形成されることが望ましい。
これにより、必要とされるレンズの数が低減されると共に各レンズ群ごとに適正に収差補正が行われる。
第4に、ズームレンズは、以下の条件式(3)を満足することが望ましい。
(3)−1.3<f4/f5<−0.9
但し、
f4:第4レンズ群の焦点距離
f5:第5レンズ群の焦点距離
とする。
これにより、第4レンズ群に起因する収差が小さくなると共に撮像面への光線の入射角が小さくなる。
第5に、ズームレンズは、以下の条件式(4)を満足することが望ましい。
(4)0.01<t4/(f_w×f_t)1/2<0.045
但し、
t4:第4レンズ群の中心厚み
f_w:広角端における全系の焦点距離
f_t:望遠端における全系の焦点距離
とする。
これにより、フォーカスレンズ群の重量が低減される。
第6に、ズームレンズは、以下の条件式(5)を満足することが望ましい。
(5)(Fno_w+Fno_t)/2<3.0
これにより、全変倍範囲での大口径化が可能になる。
第7に、ズームレンズは、前記第5レンズ群が光軸方向において固定され少なくとも正レンズと負レンズの2枚のレンズによって構成されることが望ましい。
これにより、鏡筒構成の簡素化及び小型化を図ることが可能になる。
第8に、ズームレンズは、前記第5レンズ群が光軸方向へ可動にされることが望ましい。
これにより、変倍時に変動する像面湾曲が効果的に補正される。
第9に、ズームレンズは、前記第4レンズ群がピエゾ素子の駆動力によって光軸方向へ移動されることが望ましい。
これにより、第4レンズ群の光軸方向における移動位置の精度が高まる。
第10に、ズームレンズは、前記第1レンズ群乃至前記第5レンズ群に加えて屈折力を有さない光学要素が配置されることが望ましい。
撮像装置は、ズームレンズと前記ズームレンズによって形成された光学像を電気的信号に変換する撮像素子とを備え、前記ズームレンズは、物体側から像側へ順に配置された正の屈折力を有する第1レンズ群と負の屈折力を有する第2レンズ群と正の屈折力を有する第3レンズ群と負の屈折力を有し単レンズのみから成る第4レンズ群と正の屈折力を有する第5レンズ群とによって構成され、変倍時に、少なくとも前記第1レンズ群と前記第2レンズ群と前記第3レンズ群と前記第4レンズ群が光軸方向へ可動であり、前記第4レンズ群が光軸方向へ移動されることにより無限遠から近距離までの焦点合わせが行われ、前記第3レンズ群は、正の屈折力を有する単レンズと、正レンズと負レンズから成り負の屈折力を有する接合レンズと、正の屈折力を有する単レンズとが物体側から像側へ順に配置されて構成され、前記第3レンズ群の最も像側にある前記単レンズが光軸と垂直な方向へ変位されることにより防振機能を有し、前記最も像側にある単レンズの少なくとも一方の面が非球面に形成され、以下の条件式(1)及び条件式(2)の少なくとも一方を満足するものである。
(1)−11.0<Fno_w×Y/{(1−β4_w2)×β5_w2}<−7.0
(2)−11.0<Fno_t×Y/{(1−β4_t2)×β5_t2}<−7.0
但し、
Fno_w:広角端における開放f値
Fno_t:望遠端における開放f値
Y:fw、ωをそれぞれ広角端における全系の焦点距離、半画角としたときにfw×tanωで表される広角端における近軸像高(単位mm)
β4_w:広角端における第4レンズ群の横倍率
β4_t:望遠端における第4レンズ群の横倍率
β5_w:広角端における第5レンズ群の横倍率
β5_t:望遠端における第5レンズ群の横倍率
とする。
これにより、フォーカスレンズ群の重量が小さくなると共に全変倍範囲でフォーカシング時の停止位置精度を確保した上でフォーカスストロークが短縮される。そして、正の屈折力が3枚の正レンズに分担されると共に負レンズによって色収差が補正される。そして、防振レンズ群が軽量化されると共に必要とされる防振補正角に対する防振レンズ群の偏芯量が少なくなる。
本技術ズームレンズは、小型化、高変倍比化及び大口径比化を確保した上で、フォーカスレンズ群の小型化、フォーカスストロークの短縮化及び近距離での性能劣化の低減を図ることができる。
図2乃至図33と共に本技術ズームレンズ及び撮像装置の実施の形態を示すものであり、本図は、ズームレンズの第1の実施の形態のレンズ構成を示す図である。 第1の実施の形態に具体的な数値を適用した数値実施例における広角端の球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。 第1の実施の形態に具体的な数値を適用した数値実施例における中間焦点距離の球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。 第1の実施の形態に具体的な数値を適用した数値実施例における望遠端の球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。 ズームレンズの第2の実施の形態のレンズ構成を示す図である。 第2の実施の形態に具体的な数値を適用した数値実施例における広角端の球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。 第2の実施の形態に具体的な数値を適用した数値実施例における中間焦点距離の球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。 第2の実施の形態に具体的な数値を適用した数値実施例における望遠端の球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。 ズームレンズの第3の実施の形態のレンズ構成を示す図である。 第3の実施の形態に具体的な数値を適用した数値実施例における広角端の球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。 第3の実施の形態に具体的な数値を適用した数値実施例における中間焦点距離の球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。 第3の実施の形態に具体的な数値を適用した数値実施例における望遠端の球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。 ズームレンズの第4の実施の形態のレンズ構成を示す図である。 第4の実施の形態に具体的な数値を適用した数値実施例における広角端の球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。 第4の実施の形態に具体的な数値を適用した数値実施例における中間焦点距離の球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。 第4の実施の形態に具体的な数値を適用した数値実施例における望遠端の球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。 ズームレンズの第5の実施の形態のレンズ構成を示す図である。 第5の実施の形態に具体的な数値を適用した数値実施例における広角端の球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。 第5の実施の形態に具体的な数値を適用した数値実施例における中間焦点距離の球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。 第5の実施の形態に具体的な数値を適用した数値実施例における望遠端の球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。 ズームレンズの第6の実施の形態のレンズ構成を示す図である。 第6の実施の形態に具体的な数値を適用した数値実施例における広角端の球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。 第6の実施の形態に具体的な数値を適用した数値実施例における中間焦点距離の球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。 第6の実施の形態に具体的な数値を適用した数値実施例における望遠端の球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。 ズームレンズの第7の実施の形態のレンズ構成を示す図である。 第7の実施の形態に具体的な数値を適用した数値実施例における広角端の球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。 第7の実施の形態に具体的な数値を適用した数値実施例における中間焦点距離の球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。 第7の実施の形態に具体的な数値を適用した数値実施例における望遠端の球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。 ズームレンズの第8の実施の形態のレンズ構成を示す図である。 第8の実施の形態に具体的な数値を適用した数値実施例における広角端の球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。 第8の実施の形態に具体的な数値を適用した数値実施例における中間焦点距離の球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。 第8の実施の形態に具体的な数値を適用した数値実施例における望遠端の球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。 撮像装置の一例を示すブロック図である。
以下に、本技術ズームレンズ及び撮像装置を実施するための形態について説明する。
[ズームレンズの構成]
本技術ズームレンズは、物体側から像側へ順に配置された正の屈折力を有する第1レンズ群と負の屈折力を有する第2レンズ群と正の屈折力を有する第3レンズ群と負の屈折力を有し単レンズのみから成る第4レンズ群と正の屈折力を有する第5レンズ群とによって構成されている。
また、本技術ズームレンズは、変倍時に、少なくとも第1レンズ群と第2レンズ群と第3レンズ群と第4レンズ群が光軸方向へ可動であり、第4レンズ群が光軸方向へ移動されることにより無限遠から近距離までの焦点合わせが行われる。
このように本技術ズームレンズは、フォーカシングに際してレンズ全系が光軸方向へ移動されず単レンズのみから成る第4レンズ群が光軸方向へ移動される。従って、フォーカスレンズ群の重量が小さく、また、フォーカスレンズ群を移動させるためのアクチュエーターを小型にすることが可能になり、高速フォーカシングを行うことができると共に小型化を図ることができる。
また、第5レンズ群に比べて負の屈折力を有する第4レンズ群は光線有効径が小さくなるため、第4レンズ群を単レンズ1枚のみから構成することにより、レンズの軽量化を図ることができると共にフォーカシングレンズ群として最適なレンズ群を用いて小型化を図ることができる。
さらに、本技術ズームレンズは、以下の条件式(1)及び条件式(2)の少なくとも一方を満足する。
(1)−11.0<Fno_w×Y/{(1−β4_w2)×β5_w2}<−7.0
(2)−11.0<Fno_t×Y/{(1−β4_t2)×β5_t2}<−7.0
但し、
Fno_w:広角端における開放f値
Fno_t:望遠端における開放f値
Y:fw、ωをそれぞれ広角端における全系の焦点距離、半画角としたときにfw×tanωで表される広角端における近軸像高(単位mm)
β4_w:広角端における第4レンズ群の横倍率
β4_t:望遠端における第4レンズ群の横倍率
β5_w:広角端における第5レンズ群の横倍率
β5_t:望遠端における第5レンズ群の横倍率
とする。
条件式(1)及び条件式(2)は、それぞれ、広角端又は望遠端におけるピント位置を一定の焦点深度分動かすために必要なフォーカスレンズ群の移動量を規定した式である。
条件式中の{(1−β4_w2)×β5_w2 }と{(1−β4_t2)×β5_t2}がフォーカスレンズ群のピント感度(フォーカスレンズ群の移動に対するピント移動量)を表し、 開放f値と近軸像高が焦点深度を決めるファクターになっている。
条件式(1)及び条件式(2)において数値範囲が負の値になっているのは、フォーカスレンズ群である第4レンズ群が負の屈折力を有するため、ピント感度が負になるからである。
条件式(1)又は条件式(2)における数値が0に近付くように大きくなる(絶対値が小さくなる)ことにより、ピント位置を一定の焦点深度分動かすためのフォーカスレンズ群の移動量が小さくなるため、フォーカスレンズ群の全体の移動量を短縮することができる。
条件式(1)及び条件式(2)において、それぞれ下限値を下回った場合には、第4レンズ群のピント感度が低くなってしまうため、フォーカスストロークの増加を来してしまい、フォーカスユニットの大型化やフォーカシング時間の増加を来してしまう。
一方、条件式(1)及び条件式(2)において、それぞれ上限値を上回った場合には、フォーカスレンズ群の移動量を短縮することができるが、フォーカスレンズ群に必要な停止位置の精度が高くなり過ぎ、正確なオートフォーカスが困難になるため画質の低下を招き好ましくない。
また、動画時等に使用するウォブリング動作の際の動作振幅が小さくなり過ぎるため、ウォブリングを行うことが困難になる。
さらに、条件式(1)を満足することにより広角端でのフォーカス移動量が最適に短縮された状態になり、条件式(2)を満足することにより望遠端でのフォーカス移動量が最適に短縮された状態になり、条件式(1)及び条件式(2)の数値のうち、値が大きい(絶対値が小さい)方が条件範囲を満足する際に、全変倍範囲でフォーカシング時の停止位置精度を確保した上でフォーカスストロークが最適に短縮できていると言える。
尚、条件式(1)及び条件式(2)の何れを満足するか、若しくは双方を満足するかは、広角端と望遠端の開放f値の設定に大きく関わる。
以上より、条件式(1)及び条件式(2)の少なくとも一方を満足することが、フォーカスレンズ群のピント感度がフォーカスストロークの短縮化を図る上で最も望ましいと言える。
上記したように、本技術ズームレンズは、物体側から像側へ順に配置された正の屈折力を有する第1レンズ群と負の屈折力を有する第2レンズ群と正の屈折力を有する第3レンズ群と負の単レンズのみから成る第4レンズ群と正の屈折力を有する第5レンズ群とによって構成される。また、変倍時に、少なくとも第1レンズ群と第2レンズ群と第3レンズ群と第4レンズ群が光軸方向へ可動であり、第4レンズ群が光軸方向に移動されることにより無限遠から近距離までの焦点合わせが行われ、条件式(1)及び条件式(2)の少なくとも一方を満足する。
従って、小型化、高変倍比化及び大口径比化を確保した上で、フォーカスレンズ群の小型化、フォーカスストロークの短縮化及び近距離での性能劣化の低減を図ることができる。
尚、条件式(1)及び条件式(2)に関しては、それぞれ以下の条件式(1) '、(2) 'のように設定することがより好ましい。
(1)′−11.0<Fno_w×Y/{(1−β4_w2)×β5_w2}<−8.5
(2)′−11.0<Fno_t×Y/{(1−β4_t2)×β5_t2}<−8.5
ズームレンズが条件式(1)′、条件式(2)′を満足することにより、一層の小型化、高変倍比化及び大口径比化を確保した上で、一層のフォーカスレンズ群の小型化、フォーカスストロークの短縮化及び近距離での性能劣化の低減を図ることができる。
本技術の一実施形態によるズームレンズにあっては、広角端から望遠端への変倍の際に、第1レンズ群が第2レンズ群との間隔を広げるように移動され、第3レンズ群が第2レンズ群との間隔を狭めるように移動されることが望ましい。
正負正負正の構成において、変倍時に各レンズ群が上記のような移動をすることにより、第3レンズ群に大きな変倍効果を持たせることができ、高い変倍比を確保することができる。
本技術の一実施形態によるズームレンズにあっては、第2レンズ群と第3レンズ群と第4レンズ群にそれぞれ少なくとも1面の非球面形状が形成されることが望ましい。
ズームレンズにおいて、第2レンズ群と第3レンズ群と第4レンズ群にそれぞれ少なくとも1面の非球面形状が形成されることにより、必要とされるレンズの数を低減することが可能になり小型化を図ることができるだけでなく、各レンズ群ごとの収差補正を適切に行えるため、変倍時及びフォーカシング時における諸収差の悪化を低減することができる。
第2レンズ群の非球面形状は、主に、広角端における諸収差の補正に大きな効果を有し、第3レンズ群の非球面形状は広角端から望遠端に亘る球面収差の補正に大きな効果を有し、第4レンズ群の非球面形状は全変倍範囲及び全物体距離範囲における像面湾曲変動の抑制に大きな効果を有する。
本技術の一実施形態によるズームレンズにあっては、以下の条件式(3)を満足することが望ましい。
(3)−1.3<f4/f5<−0.9
但し、
f4:第4レンズ群の焦点距離
f5:第5レンズ群の焦点距離
とする。
条件式(3)は、第4レンズ群と第5レンズ群の屈折力の比を規定する式である。
条件式(3)の上限を上回って第4レンズ群の屈折力が強くされた場合には、フォーカスレンズ群のピント感度を上げる上では有利であるが、少ないレンズ枚数で第4レンズ群を構成した場合に第4レンズ群に起因する収差が大きくなり、フォーカシング時の性能劣化が大きくなる。また、第4レンズ群の収差補正のために第4レンズ群のレンズ枚数を増加させると、レンズの重量の増加を来し、フォーカス駆動系の大型化を招いてしまう。さらに、第4レンズ群の屈折力に対する第5レンズ群の屈折力が弱過ぎると、撮像面への光線の入射角が大きくなり、特に、広角端における射出瞳位置が撮像面に近付き好ましくない。
一方、条件式(3)の下限を下回って第5レンズ群の屈折力が強くされた場合には、第5レンズ群の屈折力が強いために、撮像面への光線の入射角が大きくなり、特に、望遠端における射出瞳位置が撮像面に近付き好ましくない。また、望遠端における第5レンズ群の光線有効径が大きくなってしまうため、第5レンズ群の大型化を来たしてしまう。
従って、ズームレンズが条件式(3)を満足することにより、フォーカスレンズ群である第4レンズ群のピント感度を無理なく高めることができ、無限遠から近距離に亘る高い光学性能を実現することができる。
本技術の一実施形態によるズームレンズにあっては、以下の条件式(4)を満足することが望ましい。
(4)0.01<t4/(f_w×f_t)1/2<0.045
但し、
t4:第4レンズ群の中心厚み
f_w:広角端における全系の焦点距離
f_t:望遠端における全系の焦点距離
とする。
条件式(4)の上限を上回ると、フォーカスレンズ群の重量の増加を来し、駆動系を含めたフォーカスユニットが大型になり好ましくない。
一方、条件式(4)の下限を下回るほどレンズの中心の厚みを薄くしてしまうと、レンズの成形が不可能になるか、レンズの成形の歩留まりの大幅な悪化を来してしまう。
従って、ズームレンズが条件式(4)を満足することにより、フォーカスレンズ群の軽量化を図ることができると共にレンズを良好に成形することができる。
さらに、本技術ズームレンズにあっては、第3レンズ群は、正の屈折力を有する単レンズと、正レンズと負レンズから成り負の屈折力を有する接合レンズと、正の屈折力を有する単レンズとが物体側から像側へ順に配置されて構成される。
このように第3レンズ群を正の屈折力を有する単レンズと、正レンズと負レンズから成る負の屈折力を有する接合レンズと、正の屈折力を有する単レンズとによって構成することにより、正の屈折力を3枚の正レンズに分担することができると共に負レンズによって色収差の補正を行うことが可能になり、球面収差が良好に補正され、特に、大口径比化する場合に絞り付近にある第3レンズ群において発生し易い球面収差を良好に補正することができる。
また、レンズの枚数を増加させることにより収差補正を行い易くなるが、レンズの枚数を増やすと光学系の大型化につながるため、上記のように第3レンズ群を4枚構成にすることにより良好な補正機能の確保と小型化の両立を図ることができる。
本技術の一実施形態によるズームレンズにあっては、以下の条件式(5)を満足することが望ましい。
(5)(Fno_w+Fno_t)/2<3.0
条件式(5)の上限を超える範囲で条件式(1)又は条件式(2)を満足するためには、第4レンズ群の屈折力を必要以上に強くすることになるため、フォーカシング時における近距離から無限遠までの性能維持が困難になってしまう。
従って、条件式(1)又は条件式(2)の少なくとも一方を満足した上で条件式(5)を満たすことにより、大口径比化されたレンズによってフォーカスレンズ群のストロークを最適化することが可能になる。
さらに、本技術ズームレンズにあっては、第3レンズ群の最も像側にある単レンズが光軸と垂直な方向へ変位されることにより防振機能を有し、最も像側にある単レンズの少なくとも一方の面が非球面に形成される。
ズームレンズをこのように構成することにより、高い光学性能を確保した上で防振レンズ群を軽量化することが可能になる。
また、明るい開放f値を達成し周辺光量を十分に確保しようとすると、各レンズの有効径が大きくなり防振レンズ群やフォーカスレンズ群等を動作させる駆動系の重量がレンズ鏡筒全体のサイズに与える影響が大きくなるが、上記のように、防振レンズ群を1枚のレンズによって構成することにより軽量化を図ることが可能になる。
さらに、防振レンズ群を負の屈折力を有する第4レンズ群の物体側に配置することにより、必要とされる防振補正角に対する防振レンズ群の偏芯量を少なくすることができ、防振時の光学性能の劣化を低減することができる。
さらにまた、正の屈折力を有する単レンズの少なくとも一方の面が非球面に形成されることにより、高い光学性能を確保した上で防振レンズ群の正の屈折力を強めることが可能になり、防振レンズ群の偏芯量をさらに小さくすることができ、鏡筒全体の小型化にも寄与する。
本技術の一実施形態によるズームレンズにあっては、第5レンズ群が光軸方向において固定され少なくとも正レンズと負レンズの2枚のレンズによって構成されることが望ましい。
第5レンズ群を光軸方向において固定することにより、鏡筒構成の簡素化及び小型化を図ることができると共に変倍時の各レンズ群の移動時における撮像素子の近傍の塵埃の移動を防ぎ、小絞り時の撮影画像に対する塵埃の写り込みを防ぐことができる。
また、第5レンズ群を少なくとも正レンズと負レンズの2枚のレンズによって構成することにより、像面湾曲及び色収差を効果的に補正することが可能になる。
本技術の一実施形態によるズームレンズにあっては、第5レンズ群が光軸方向へ可動にされることが望ましい。
第5レンズ群が光軸方向へ可動にされることにより、ズームレンズの光軸方向における小型化及び光学性能の向上を図ることができる。
本技術の一実施形態によるズームレンズにあっては、第4レンズ群がピエゾ素子の駆動力によって光軸方向へ移動されることが望ましい。
第4レンズ群がピエゾ素子の駆動力によって光軸方向へ移動されることにより、第4レンズ群の光軸方向における移動位置の精度を高めることが可能になり、ピント感度の向上を図ることができる。
本技術ズームレンズにあっては、さらに以下のような構成にすることが望ましい。
第1に、第1レンズ群は、物体側に凸面を向けた負のメニスカスレンズと物体側に凸面を向けた正レンズとによって構成され、全体で正の屈折力を有する接合レンズを含むことが望ましい。この負のメニスカスレンズとしてアッベ数25以下の硝材を使用し、正レンズとしてアッベ数50以上の硝材を使用することにより、特に、望遠端で大きく発生する軸上色収差を良好に補正することができる。
第2に、第2レンズ群は、2枚以上の負レンズと1枚の正レンズとによって構成されることが望ましい。この場合に、負レンズの少なくとも1面に非球面形状を形成することがより望ましい。
第2レンズ群は、特に、広角端において光線の通過位置が光軸から離れるため、強い負の屈折力を有すると非点収差の発生が顕著になってしまう。第2レンズ群で発生する非点収差は第4レンズ群以降のレンズ群によっても抑制可能であるが、この場合には、フォーカシングによる第4レンズ群の移動による像面変動が大きくなってしまう。
従って、第2レンズ群の負レンズに非球面形状を形成して非点収差の発生を抑制することが望ましい。
第3に、第5レンズ群は光学系の小型化を図るために、2枚以下のレンズによって構成することが望ましい。また、第5レンズ群における正レンズの少なくとも1面に非球面形状を形成することがより望ましい。
第5レンズ群においては、撮像面の各像高に入射する光線がレンズ中の異なる位置を通過するため、非球面形状により、特に、周辺像高の像面湾曲を良好に補正することができる。
また、第5レンズ群は変倍時に光軸方向において可動又は固定の何れかにすることも可能である。第5レンズ群を変倍時に光軸方向において可動にする場合(後述する数値実施例1、3、5、8)には、変倍時の像面変動をより良好に補正することが可能である。第5レンズ群を光軸方向において固定にする場合(後述する数値実施例2、4、6、7)には、構造の簡略化を図ることができる。
第4に、絞りに関しては、第2レンズ群と第3レンズ群の間、又は、第3レンズ群中に配置することが望ましい。
絞りを第2レンズ群と第3レンズ群の間に配置し、変倍時に第3レンズ群と一体に移動するように配置した場合(後述する数値実施例2、3、6、7)には、望遠端における全長では不利になるが、絞りを有する絞りユニットと第3レンズ群を各別に組み立てることができるため、製造時の組み立てが容易な構成にすることができる。
絞りを第2レンズ群と第3レンズ群の間に配置し、変倍時に第3レンズ群とは独立して移動するように配置した場合(後述する数値実施例4)には、絞りユニットを望遠端よりも広角端において第3レンズ群から離れた位置に配置する。このような構成にすることにより、広角端における周辺光のフレア成分を効率よく遮蔽することができる。
一方、絞りを第3レンズ群中に配置した場合(後述する数値実施例1、5、8)には、変倍時において第3レンズ群の前後の間隔を有効に活用できるため、全長の短縮に有利になる。
具体的には、望遠端においては、第2レンズ群と第3レンズ群の間隔を可能な限り近付けることにより、望遠端における全長を抑えることができ小型化を図ることができる。広角端においては、第3レンズ群と第4レンズ群の間隔を近付けることにより、フォーカスレンズ群である第4レンズ群のピント感度を高め、フォーカス移動量を短くすることができる。
第5に、防振機構に関しては、第3レンズ群の一部又は第3レンズ群の全体を光軸に垂直方向に変位させることが望ましい。
第3レンズ群の一部を変位させる場合(後述する数値実施例1、2、3、5、6、7、8)には、変位させるレンズとして第3レンズ群において最も像側に位置された正レンズを用いることが望ましい。また、この正レンズの少なくとも一面が非球面形状に形成されていることが望ましい。これにより、防振レンズ群の軽量化を図ることができると同時に、防振時の解像性能の劣化を抑制することができる。
第3レンズ群の全体を変位させる場合(後述する数値実施例4)には、第3レンズ群において非球面形状が最も物体側に位置された正レンズのみによって構成されていることが望ましい。第3レンズ群の全体を変位させることにより、重量の上では不利になるが、収差補正が良好にされているレンズ群の全体で防振機能が発揮されるため、性能の劣化を抑制することができる。
[ズームレンズの数値実施例]
以下に、本技術ズームレンズの具体的な実施の形態及び実施の形態に具体的な数値を適用した数値実施例について、図面及び表を参照して説明する。
尚、以下の各表や説明において示した記号の意味等については、下記に示す通りである。
「面番号」は物体側から像側へ数えた第i番目の面の面番号、「R」は第i番目の面の近軸曲率半径、「D」は第i番目の面と第i+1番目の面の間の軸上面間隔(レンズの中心の厚み又は空気間隔)、「Nd」は第i番目の面から始まるレンズ等のd線(λ=587.6nm)における屈折率、「νd」は第i番目の面から始まるレンズ等のd線におけるアッベ数を示す。
「面番号」に関し、「ASP」は当該面が非球面であることを示し、「STOP」は開口絞りであることを示し、「R」に関し「∞」は当該面が平面であることを示す。
「D」に関し「di」は可変間隔であることを示す。
「κ」は円錐定数(コーニック定数)、「A」、「B」、「C」、「D」はそれぞれ4次、6次、8次、10次の非球面係数を示す。
「f」はレンズ全系の焦点距離、「Fno」は開放f値、「ω」は半画角を示す。
尚、以下の非球面係数を示す各表において、「E−n」は10を底とする指数表現、即ち、「10のマイナスn乗」を表しており、例えば、「0.12345E−05」は「0.12345×(10のマイナス五乗)」を表している。
各実施の形態において用いられたズームレンズには、レンズ面が非球面に形成されたものがある。非球面形状は、「x」をレンズ面の頂点からの光軸方向における距離(サグ量)、「y」を光軸方向に垂直な方向における高さ(像高)、「c」をレンズの頂点における近軸曲率(曲率半径の逆数)、「κ」を円錐定数(コーニック定数)、「A」、「B」、「C」、「D」をそれぞれ4次、6次、8次、10次の非球面係数とすると、以下の数式1によって定義される。
Figure 0006136588
<第1の実施の形態>
図1は、本技術の第1の実施の形態におけるズームレンズ1のレンズ構成を示している。
ズームレンズ1は変倍比が8.8倍にされている。
ズームレンズ1は12枚のレンズを有し、正の屈折力を有する第1レンズ群G1と負の屈折力を有する第2レンズ群G2と正の屈折力を有する第3レンズ群G3と負の屈折力を有する第4レンズ群G4と正の屈折力を有する第5レンズ群G5とが物体側から像側へ順に配置されている。
ズームレンズ1は、変倍時に、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2と第3レンズ群G3と第4レンズ群G4と第5レンズ群G5が光軸方向へ移動される。広角端に比べ望遠端において、第1レンズ群G1と第3レンズ群G3と第4レンズ群G4が物体側に位置されるように移動され、第2レンズ群G2と第5レンズ群G5が像側に位置されるように移動される。
ズームレンズ1は、第4レンズ群G4がフォーカシングに際して光軸方向へ移動されることにより無限遠から近距離までの焦点合わせを行うフォーカスレンズ群にされている。
第1レンズ群G1は、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負の屈折力を有する第1レンズL1と両凸形状の正の屈折力を有する第2レンズL2とが接合されて成る接合レンズと、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正の屈折力を有する第3レンズL3とが物体側より像側へ順に配置されて構成されている。
第2レンズ群G2は、像側に凹面を向けた負の屈折力を有する第4レンズL4と両凹形状の負の屈折力を有する第5レンズL5と物体側に凸面を向けた正の屈折力を有する第6レンズL6とが物体側より像側へ順に配置されて構成されている。
第3レンズ群G3は、物体側に凸面を向けた正の屈折力を有する第7レンズL7と、両凸形状の正の屈折力を有する第8レンズL8と両凹形状の負の屈折力を有する第9レンズL9とが接合されて成る接合レンズと、両凸形状の正の屈折力を有する第10レンズL10とが物体側より像側へ順に配置されて構成されている。
第4レンズ群G4は、像側に凹面を向けた負の屈折力を有する第11レンズL11のみによって構成されている。
第5レンズ群G5は、物体側に凸面を向けた正の屈折力を有する第12レンズL12のみによって構成されている。
第5レンズ群G5の像側には像面IMGが配置されている。第5レンズ群G5と像面IMGの間にはカバーガラスSGが配置されている。
第3レンズ群G3の第7レンズL7と第8レンズL8の間には絞りSTOPが配置されている。絞りSTOPは、変倍時に、第3レンズ群G3と一体に光軸方向へ移動される。
第3レンズ群の最も像側に位置する第10レンズL10が光軸方向に垂直な方向へ変位され、防振機能が実現されている。
表1に、第1の実施の形態におけるズームレンズ1に具体的数値を適用した数値実施例1のレンズデーターを示す。
Figure 0006136588
ズームレンズ1において、第2レンズ群G2の第4レンズL4の両面(第6面、第7面)と第2レンズ群G2の第6レンズL6の両面(第10面、第11面)と第3レンズ群G3の第7レンズL7の両面(第12面、第13面)と第3レンズ群G3の第10レンズL10の両面(第18面、第19面)と第4レンズ群G4の第11レンズL11の両面(第20面、第21面)と第5レンズ群G5の第12レンズL12の両面(第22面、第23面)とは非球面に形成されている。数値実施例1における非球面の4次、6次、8次、10次の非球面係数A4、A6、A8、A10を円錐定数κと共に表2に示す。
Figure 0006136588
数値実施例1におけるレンズ全系の焦点距離f、開放f値Fno及び半画角ωを可変間隔とともに表3に示す。
Figure 0006136588
図2に数値実施例1の広角端における球面収差、非点収差及び歪曲収差を示し、図3に数値実施例1の中間焦点距離における球面収差、非点収差及び歪曲収差を示し、図4に数値実施例1の望遠端における球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す。
図2乃至図4には、球面収差において実線はd線(587.56nm)、破線はg線(435.84nm)の値を示し、非点収差において実線はd線のサジタル像面、破線はd線のメリディオナル像面の値を示し、歪曲収差においてd線の値を示す。
各収差図から、数値実施例1は諸収差が良好に補正され、優れた結像性能を有していることが明らかであり、小型化、高変倍比化及び大口径比化を確保した上で高い解像性能が実現されている。
<第2の実施の形態>
図5は、本技術の第2の実施の形態におけるズームレンズ2のレンズ構成を示している。
ズームレンズ2は変倍比が7.2倍にされている。
ズームレンズ2は13枚のレンズを有し、正の屈折力を有する第1レンズ群G1と負の屈折力を有する第2レンズ群G2と正の屈折力を有する第3レンズ群G3と負の屈折力を有する第4レンズ群G4と正の屈折力を有する第5レンズ群G5とが物体側から像側へ順に配置されている。
ズームレンズ2は、変倍時に、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2と第3レンズ群G3と第4レンズ群G4が光軸方向へ移動される。広角端に比べ望遠端において、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2と第3レンズ群G3と第4レンズ群G4が物体側に位置されるように移動される。
ズームレンズ2は、第4レンズ群G4がフォーカシングに際して光軸方向へ移動されることにより無限遠から近距離までの焦点合わせを行うフォーカスレンズ群にされている。
第1レンズ群G1は、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負の屈折力を有する第1レンズL1と物体側に凸面を向けた正の屈折力を有する第2レンズL2とが接合されて成る接合レンズと、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正の屈折力を有する第3レンズL3とが物体側より像側へ順に配置されて構成されている。
第2レンズ群G2は、像側に凹面を向けた負の屈折力を有する第4レンズL4と、両凹形状の負の屈折力を有する第5レンズL5と両凸形状の正の屈折力を有する第6レンズL6とが接合されて成る接合レンズと、物体側に凹面を向けた負の屈折力を有する第7レンズL7とが物体側より像側へ順に配置されて構成されている。
第3レンズ群G3は、両凸形状の正の屈折力を有する第8レンズL8と、両凸形状の正の屈折力を有する第9レンズL9と両凹形状の負の屈折力を有する第10レンズL10とが接合されて成る接合レンズと、両凸形状の正の屈折力を有する第11レンズL11とが物体側より像側へ順に配置されて構成されている。
第4レンズ群G4は、両凹形状の負の屈折力を有する第12レンズL12のみによって構成されている。
第5レンズ群G5は、両凸形状の正の屈折力を有する第13レンズL13のみによって構成されている。
第5レンズ群G5の像側には像面IMGが配置されている。第5レンズ群G5と像面IMGの間にはカバーガラスSGが配置されている。
第2レンズ群G2と第3レンズ群G3の間には絞りSTOPが配置されている。絞りSTOPは、変倍時に、第3レンズ群G3と一体に光軸方向へ移動される。変倍時には、絞りSTOPの径を広角端に比べ望遠端において大きくすることにより、望遠端においても広角端と同様の明るい開放f値が確保されている。
第3レンズ群の最も像側に位置する第11レンズL11が光軸方向に垂直な方向へ変位され、防振機能が実現されている。
表4に、第2の実施の形態におけるズームレンズ2に具体的数値を適用した数値実施例2のレンズデーターを示す。
Figure 0006136588
ズームレンズ2において、第2レンズ群G2の第4レンズL4の両面(第6面、第7面)と第2レンズ群G2の第7レンズL7の両面(第11面、第12面)と第3レンズ群G3の第8レンズL8の両面(第14面、第15面)と第3レンズ群G3の第11レンズL11の両面(第19面、第20面)と第4レンズ群G4の第12レンズL12の両面(第21面、第22面)と第5レンズ群G5の第13レンズL13の両面(第23面、第24面)とは非球面に形成されている。数値実施例2における非球面の4次、6次、8次、10次の非球面係数A4、A6、A8、A10を円錐定数κと共に表5に示す。
Figure 0006136588
数値実施例2におけるレンズ全系の焦点距離f、開放f値Fno及び半画角ωを可変間隔とともに表6に示す。
Figure 0006136588
図6に数値実施例2の広角端における球面収差、非点収差及び歪曲収差を示し、図7に数値実施例2の中間焦点距離における球面収差、非点収差及び歪曲収差を示し、図8に数値実施例2の望遠端における球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す。
図6乃至図8には、球面収差において実線はd線(587.56nm)、破線はg線(435.84nm)の値を示し、非点収差において実線はd線のサジタル像面、破線はd線のメリディオナル像面の値を示し、歪曲収差においてd線の値を示す。
各収差図から、数値実施例2は諸収差が良好に補正され、優れた結像性能を有していることが明らかであり、小型化、高変倍比化及び大口径比化を確保した上で高い解像性能が実現されている。
<第3の実施の形態>
図9は、本技術の第3の実施の形態におけるズームレンズ3のレンズ構成を示している。
ズームレンズ3は変倍比が7.2倍にされている。
ズームレンズ3は13枚のレンズを有し、正の屈折力を有する第1レンズ群G1と負の屈折力を有する第2レンズ群G2と正の屈折力を有する第3レンズ群G3と負の屈折力を有する第4レンズ群G4と正の屈折力を有する第5レンズ群G5とが物体側から像側へ順に配置されている。
ズームレンズ3は、変倍時に、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2と第3レンズ群G3と第4レンズ群G4と第5レンズ群G5が光軸方向へ移動される。広角端に比べ望遠端において、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2と第3レンズ群G3と第4レンズ群G4が物体側に位置されるように移動され、第5レンズ群G5が像側に位置されるように移動される。
ズームレンズ3は、第4レンズ群G4がフォーカシングに際して光軸方向へ移動されることにより無限遠から近距離までの焦点合わせを行うフォーカスレンズ群にされている。
第1レンズ群G1は、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負の屈折力を有する第1レンズL1と物体側に凸面を向けた正の屈折力を有する第2レンズL2とが接合されて成る接合レンズと、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正の屈折力を有する第3レンズL3とが物体側より像側へ順に配置されて構成されている。
第2レンズ群G2は、像側に凹面を向けた負の屈折力を有する第4レンズL4と、両凹形状の負の屈折力を有する第5レンズL5と両凸形状の正の屈折力を有する第6レンズL6とが接合されて成る接合レンズと、物体側に凹面を向けた負の屈折力を有する第7レンズL7とが物体側より像側へ順に配置されて構成されている。
第3レンズ群G3は、両凸形状の正の屈折力を有する第8レンズL8と、両凸形状の正の屈折力を有する第9レンズL9と両凹形状の負の屈折力を有する第10レンズL10とが接合されて成る接合レンズと、両凸形状の正の屈折力を有する第11レンズL11とが物体側より像側へ順に配置されて構成されている。
第4レンズ群G4は、両凹形状の負の屈折力を有する第12レンズL12のみによって構成されている。
第5レンズ群G5は、両凸形状の正の屈折力を有する第13レンズL13のみによって構成されている。
第5レンズ群G5の像側には像面IMGが配置されている。第5レンズ群G5と像面IMGの間にはカバーガラスSGが配置されている。
第2レンズ群G2と第3レンズ群G3の間には絞りSTOPが配置されている。絞りSTOPは、変倍時に、第3レンズ群G3と一体に光軸方向へ移動される。変倍時には、絞りSTOPの径を広角端に比べ望遠端において大きくすることにより、望遠端においても広角端と同様の明るい開放f値が確保されている。
第3レンズ群の最も像側に位置する第11レンズL11が光軸方向に垂直な方向へ変位され、防振機能が実現されている。
表7に、第3の実施の形態におけるズームレンズ3に具体的数値を適用した数値実施例3のレンズデーターを示す。
Figure 0006136588
ズームレンズ3において、第2レンズ群G2の第4レンズL4の両面(第6面、第7面)と第3レンズ群G3の第8レンズL8の両面(第14面、第15面)と第3レンズ群G3の第11レンズL11の両面(第19面、第20面)と第4レンズ群G4の第12レンズL12の両面(第21面、第22面)と第5レンズ群G5の第13レンズL13の両面(第23面、第24面)とは非球面に形成されている。数値実施例3における非球面の4次、6次、8次、10次の非球面係数A4、A6、A8、A10を円錐定数κと共に表8に示す。
Figure 0006136588
数値実施例3におけるレンズ全系の焦点距離f、開放f値Fno及び半画角ωを可変間隔とともに表9に示す。
Figure 0006136588
図10に数値実施例3の広角端における球面収差、非点収差及び歪曲収差を示し、図11に数値実施例3の中間焦点距離における球面収差、非点収差及び歪曲収差を示し、図12に数値実施例3の望遠端における球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す。
図10乃至図12には、球面収差において実線はd線(587.56nm)、破線はg線(435.84nm)の値を示し、非点収差において実線はd線のサジタル像面、破線はd線のメリディオナル像面の値を示し、歪曲収差においてd線の値を示す。
各収差図から、数値実施例3は諸収差が良好に補正され、優れた結像性能を有していることが明らかであり、小型化、高変倍比化及び大口径比化を確保した上で高い解像性能が実現されている。
<第4の実施の形態>
図13は、本技術の第4の実施の形態におけるズームレンズ4のレンズ構成を示している。
ズームレンズ4は変倍比が7.1倍にされている。
ズームレンズ4は11枚のレンズを有し、正の屈折力を有する第1レンズ群G1と負の屈折力を有する第2レンズ群G2と正の屈折力を有する第3レンズ群G3と負の屈折力を有する第4レンズ群G4と正の屈折力を有する第5レンズ群G5とが物体側から像側へ順に配置されている。
ズームレンズ4は、変倍時に、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2と第3レンズ群G3と第4レンズ群G4が光軸方向へ移動される。広角端に比べ望遠端において、第1レンズ群G1と第3レンズ群G3と第4レンズ群G4が物体側に位置されるように移動され、第2レンズ群G2が像側に位置されるように移動される。
ズームレンズ4は、第4レンズ群G4がフォーカシングに際して光軸方向へ移動されることにより無限遠から近距離までの焦点合わせを行うフォーカスレンズ群にされている。
第1レンズ群G1は、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負の屈折力を有する第1レンズL1と物体側に凸面を向けた正の屈折力を有する第2レンズL2とが接合されて成る接合レンズとから成り、第1レンズL1が物体側に位置され第2レンズL2が像側に位置されて構成されている。
第2レンズ群G2は、像側に凹面を向けた負の屈折力を有する第3レンズL3と両凹形状の負の屈折力を有する第4レンズL4と物体側に凸面を向けた正の屈折力を有する第5レンズL5とが物体側より像側へ順に配置されて構成されている。
第3レンズ群G3は、両凸形状の正の屈折力を有する第6レンズL6と、両凸形状の正の屈折力を有する第7レンズL7と両凹形状の負の屈折力を有する第8レンズL8とが接合されて成る接合レンズと、両凸形状の正の屈折力を有する第9レンズL9とが物体側より像側へ順に配置されて構成されている。
第4レンズ群G4は、両凹形状の負の屈折力を有する第10レンズL10のみによって構成されている。
第5レンズ群G5は、物体側に凸面を向けた正の屈折力を有する第11レンズL11のみによって構成されている。
第5レンズ群G5の像側には像面IMGが配置されている。第5レンズ群G5と像面IMGの間にはカバーガラスSGが配置されている。
第2レンズ群G2と第3レンズ群G3の間には絞りSTOPが配置されている。絞りSTOPは、変倍時に、第3レンズ群G3とは独立して光軸方向へ移動される。
第3レンズ群の全体が光軸方向に垂直な方向へ変位され、防振機能が実現されている。
表10に、第4の実施の形態におけるズームレンズ4に具体的数値を適用した数値実施例4のレンズデーターを示す。
Figure 0006136588
ズームレンズ4において、第1レンズ群G1の第2レンズL2の像側の面(第3面)と第2レンズ群G2の第3レンズL3の両面(第4面、第5面)と第2レンズ群G2の第5レンズL5の両面(第8面、第9面)と第3レンズ群G3の第6レンズL6の両面(第11面、第12面)と第4レンズ群G4の第10レンズL10の両面(第18面、第19面)と第5レンズ群G5の第11レンズL11の物体側の面(第20面)とは非球面に形成されている。数値実施例4における非球面の4次、6次、8次、10次の非球面係数A4、A6、A8、A10を円錐定数κと共に表11に示す。
Figure 0006136588
数値実施例4におけるレンズ全系の焦点距離f、開放f値Fno及び半画角ωを可変間隔とともに表12に示す。
Figure 0006136588
図14に数値実施例4の広角端における球面収差、非点収差及び歪曲収差を示し、図15に数値実施例4の中間焦点距離における球面収差、非点収差及び歪曲収差を示し、図16に数値実施例4の望遠端における球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す。
図14乃至図16には、球面収差において実線はd線(587.56nm)、破線はg線(435.84nm)の値を示し、非点収差において実線はd線のサジタル像面、破線はd線のメリディオナル像面の値を示し、歪曲収差においてd線の値を示す。
各収差図から、数値実施例4は諸収差が良好に補正され、優れた結像性能を有していることが明らかであり、小型化、高変倍比化及び大口径比化を確保した上で高い解像性能が実現されている。
<第5の実施の形態>
図17は、本技術の第5の実施の形態におけるズームレンズ5のレンズ構成を示している。
ズームレンズ5は変倍比が8.8倍にされている。
ズームレンズ5は13枚のレンズを有し、正の屈折力を有する第1レンズ群G1と負の屈折力を有する第2レンズ群G2と正の屈折力を有する第3レンズ群G3と負の屈折力を有する第4レンズ群G4と正の屈折力を有する第5レンズ群G5とが物体側から像側へ順に配置されている。
ズームレンズ5は、変倍時に、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2と第3レンズ群G3と第4レンズ群G4と第5レンズ群G5が光軸方向へ移動される。広角端に比べ望遠端において、第1レンズ群G1と第3レンズ群G3と第4レンズ群G4が物体側に位置されるように移動され、第2レンズ群G2と第5レンズ群G5が像側に位置されるように移動される。
ズームレンズ5は、第4レンズ群G4がフォーカシングに際して光軸方向へ移動されることにより無限遠から近距離までの焦点合わせを行うフォーカスレンズ群にされている。
第1レンズ群G1は、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負の屈折力を有する第1レンズL1と両凸形状の正の屈折力を有する第2レンズL2とが接合されて成る接合レンズと、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正の屈折力を有する第3レンズL3とが物体側より像側へ順に配置されて構成されている。
第2レンズ群G2は、両凹形状の負の屈折力を有する第4レンズL4と両凹形状の負の屈折力を有する第5レンズL5と両凸形状の正の屈折力を有する第6レンズL6とが物体側より像側へ順に配置されて構成されている。
第3レンズ群G3は、物体側に凸面を向けた正の屈折力を有する第7レンズL7と、両凸形状の正の屈折力を有する第8レンズL8と両凹形状の負の屈折力を有する第9レンズL9とが接合されて成る接合レンズと、両凸形状の正の屈折力を有する第10レンズL10とが物体側より像側へ順に配置されて構成されている。
第4レンズ群G4は、像側に凹面を向けた負の屈折力を有する第11レンズL11のみによって構成されている。
第5レンズ群G5は、両凸形状の正の屈折力を有する第12レンズL12と両凹形状の負の屈折力を有する第13レンズL13とが接合されて成る接合レンズとから成り、第12レンズL12が物体側に位置され第13レンズL13が像側に位置されて構成されている。
第5レンズ群G5の像側には像面IMGが配置されている。第5レンズ群G5と像面IMGの間にはカバーガラスSGが配置されている。
第3レンズ群G3の第7レンズL7と第8レンズL8の間には絞りSTOPが配置されている。絞りSTOPは、変倍時に、第3レンズ群G3と一体に光軸方向へ移動される。
第3レンズ群の最も像側に位置する第10レンズL10が光軸方向に垂直な方向へ変位され、防振機能が実現されている。
表13に、第5の実施の形態におけるズームレンズ5に具体的数値を適用した数値実施例5のレンズデーターを示す。
Figure 0006136588
ズームレンズ5において、第2レンズ群G2の第4レンズL4の両面(第6面、第7面)と第2レンズ群G2の第6レンズL6の両面(第10面、第11面)と第3レンズ群G3の第7レンズL7の両面(第12面、第13面)と第3レンズ群G3の第10レンズL10の両面(第18面、第19面)と第4レンズ群G4の第11レンズL11の両面(第20面、第21面)と第5レンズ群G5の第12レンズL12の物体側の面(第22面)とは非球面に形成されている。数値実施例5における非球面の4次、6次、8次、10次の非球面係数A4、A6、A8、A10を円錐定数κと共に表14に示す。
Figure 0006136588
数値実施例5におけるレンズ全系の焦点距離f、開放f値Fno及び半画角ωを可変間隔とともに表15に示す。
Figure 0006136588
図18に数値実施例5の広角端における球面収差、非点収差及び歪曲収差を示し、図19に数値実施例5の中間焦点距離における球面収差、非点収差及び歪曲収差を示し、図20に数値実施例5の望遠端における球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す。
図18乃至図20には、球面収差において実線はd線(587.56nm)、破線はg線(435.84nm)の値を示し、非点収差において実線はd線のサジタル像面、破線はd線のメリディオナル像面の値を示し、歪曲収差においてd線の値を示す。
各収差図から、数値実施例5は諸収差が良好に補正され、優れた結像性能を有していることが明らかであり、小型化、高変倍比化及び大口径比化を確保した上で高い解像性能が実現されている。
<第6の実施の形態>
図21は、本技術の第6の実施の形態におけるズームレンズ6のレンズ構成を示している。
ズームレンズ6は変倍比が7.3倍にされている。
ズームレンズ6は14枚のレンズを有し、正の屈折力を有する第1レンズ群G1と負の屈折力を有する第2レンズ群G2と正の屈折力を有する第3レンズ群G3と負の屈折力を有する第4レンズ群G4と正の屈折力を有する第5レンズ群G5とが物体側から像側へ順に配置されている。
ズームレンズ6は、変倍時に、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2と第3レンズ群G3と第4レンズ群G4が光軸方向へ移動される。広角端に比べ望遠端において、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2と第3レンズ群G3と第4レンズ群G4が物体側に位置されるように移動される。
ズームレンズ6は、第4レンズ群G4がフォーカシングに際して光軸方向へ移動されることにより無限遠から近距離までの焦点合わせを行うフォーカスレンズ群にされている。
第1レンズ群G1は、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負の屈折力を有する第1レンズL1と物体側に凸面を向けた正の屈折力を有する第2レンズL2とが接合されて成る接合レンズと、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正の屈折力を有する第3レンズL3とが物体側より像側へ順に配置されて構成されている。
第2レンズ群G2は、像側に凹面を向けた負の屈折力を有する第4レンズL4と、両凹形状の負の屈折力を有する第5レンズL5と両凸形状の正の屈折力を有する第6レンズL6とが接合されて成る接合レンズと、物体側に凹面を向けた負の屈折力を有する第7レンズL7とが物体側より像側へ順に配置されて構成されている。
第3レンズ群G3は、両凸形状の正の屈折力を有する第8レンズL8と、両凸形状の正の屈折力を有する第9レンズL9と両凹形状の負の屈折力を有する第10レンズL10とが接合されて成る接合レンズと、両凸形状の正の屈折力を有する第11レンズL11とが物体側より像側へ順に配置されて構成されている。
第4レンズ群G4は、両凹形状の負の屈折力を有する第12レンズL12のみによって構成されている。
第5レンズ群G5は、両凸形状の正の屈折力を有する第13レンズL13と両凹形状の負の屈折力を有する第14レンズL14とが物体側より像側へ順に配置されて構成されている。
第5レンズ群G5の像側には像面IMGが配置されている。第5レンズ群G5と像面IMGの間にはカバーガラスSGが配置されている。
第2レンズ群G2と第3レンズ群G3の間には絞りSTOPが配置されている。絞りSTOPは、変倍時に、第3レンズ群G3と一体に光軸方向へ移動される。
第3レンズ群の最も像側に位置する第11レンズL11が光軸方向に垂直な方向へ変位され、防振機能が実現されている。
表16に、第6の実施の形態におけるズームレンズ6に具体的数値を適用した数値実施例6のレンズデーターを示す。
Figure 0006136588
ズームレンズ6において、第2レンズ群G2の第4レンズL4の両面(第6面、第7面)と第2レンズ群G2の第7レンズL7の両面(第11面、第12面)と第3レンズ群G3の第8レンズL8の両面(第14面、第15面)と第3レンズ群G3の第11レンズL11の両面(第19面、第20面)と第4レンズ群G4の第12レンズL12の両面(第21面、第22面)と第5レンズ群G5の第13レンズL13の両面(第23面、第24面)と第5レンズ群G5の第14レンズL14の物体側の面(第25面)とは非球面に形成されている。数値実施例6における非球面の4次、6次、8次、10次の非球面係数A4、A6、A8、A10を円錐定数κと共に表17に示す。
Figure 0006136588
数値実施例6におけるレンズ全系の焦点距離f、開放f値Fno及び半画角ωを可変間隔とともに表18に示す。
Figure 0006136588
図22に数値実施例6の広角端における球面収差、非点収差及び歪曲収差を示し、図23に数値実施例6の中間焦点距離における球面収差、非点収差及び歪曲収差を示し、図24に数値実施例6の望遠端における球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す。
図22乃至図24には、球面収差において実線はd線(587.56nm)、破線はg線(435.84nm)の値を示し、非点収差において実線はd線のサジタル像面、破線はd線のメリディオナル像面の値を示し、歪曲収差においてd線の値を示す。
各収差図から、数値実施例6は諸収差が良好に補正され、優れた結像性能を有していることが明らかであり、小型化、高変倍比化及び大口径比化を確保した上で高い解像性能が実現されている。
<第7の実施の形態>
図25は、本技術の第7の実施の形態におけるズームレンズ7のレンズ構成を示している。
ズームレンズ7は変倍比が7.0倍にされている。
ズームレンズ7は13枚のレンズを有し、正の屈折力を有する第1レンズ群G1と負の屈折力を有する第2レンズ群G2と正の屈折力を有する第3レンズ群G3と負の屈折力を有する第4レンズ群G4と正の屈折力を有する第5レンズ群G5とが物体側から像側へ順に配置されている。
ズームレンズ7は、変倍時に、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2と第3レンズ群G3と第4レンズ群G4が光軸方向へ移動される。広角端に比べ望遠端において、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2と第3レンズ群G3と第4レンズ群G4が物体側に位置されるように移動される。
ズームレンズ7は、第4レンズ群G4がフォーカシングに際して光軸方向へ移動されることにより無限遠から近距離までの焦点合わせを行うフォーカスレンズ群にされている。
第1レンズ群G1は、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負の屈折力を有する第1レンズL1と物体側に凸面を向けた正の屈折力を有する第2レンズL2とが接合されて成る接合レンズと、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正の屈折力を有する第3レンズL3とが物体側より像側へ順に配置されて構成されている。
第2レンズ群G2は、像側に凹面を向けた負の屈折力を有する第4レンズL4と、両凹形状の負の屈折力を有する第5レンズL5と両凸形状の正の屈折力を有する第6レンズL6とが接合されて成る接合レンズと、物体側に凹面を向けた負の屈折力を有する第7レンズL7とが物体側より像側へ順に配置されて構成されている。
第3レンズ群G3は、両凸形状の正の屈折力を有する第8レンズL8と、両凸形状の正の屈折力を有する第9レンズL9と両凹形状の負の屈折力を有する第10レンズL10とが接合されて成る接合レンズと、両凸形状の正の屈折力を有する第11レンズL11とが物体側より像側へ順に配置されて構成されている。
第4レンズ群G4は、両凹形状の負の屈折力を有する第12レンズL12のみによって構成されている。
第5レンズ群G5は、両凸形状の正の屈折力を有する第13レンズL13と両凹形状の負の屈折力を有する第14レンズL14とが物体側より像側へ順に配置されて構成されている。
第5レンズ群G5の像側には像面IMGが配置されている。第5レンズ群G5と像面IMGの間にはカバーガラスSGが配置されている。
第2レンズ群G2と第3レンズ群G3の間には絞りSTOPが配置されている。絞りSTOPは、変倍時に、第3レンズ群G3と一体に光軸方向へ移動される。
第3レンズ群の最も像側に位置する第11レンズL11が光軸方向に垂直な方向へ変位され、防振機能が実現されている。
表19に、第7の実施の形態におけるズームレンズ7に具体的数値を適用した数値実施例7のレンズデーターを示す。
Figure 0006136588
ズームレンズ7において、第2レンズ群G2の第4レンズL4の両面(第6面、第7面)と第2レンズ群G2の第7レンズL7の両面(第11面、第12面)と第3レンズ群G3の第8レンズL8の両面(第14面、第15面)と第3レンズ群G3の第11レンズL11の両面(第19面、第20面)と第4レンズ群G4の第12レンズL12の両面(第21面、第22面)と第5レンズ群G5の第13レンズL13の両面(第23面、第24面)と第5レンズ群G5の第14レンズL14の物体側の面(第25面)とは非球面に形成されている。数値実施例7における非球面の4次、6次、8次、10次の非球面係数A4、A6、A8、A10を円錐定数κと共に表20に示す。
Figure 0006136588
数値実施例7におけるレンズ全系の焦点距離f、開放f値Fno及び半画角ωを可変間隔とともに表21に示す。
Figure 0006136588
図26に数値実施例7の広角端における球面収差、非点収差及び歪曲収差を示し、図27に数値実施例7の中間焦点距離における球面収差、非点収差及び歪曲収差を示し、図28に数値実施例7の望遠端における球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す。
図26乃至図28には、球面収差において実線はd線(587.56nm)、破線はg線(435.84nm)の値を示し、非点収差において実線はd線のサジタル像面、破線はd線のメリディオナル像面の値を示し、歪曲収差においてd線の値を示す。
各収差図から、数値実施例7は諸収差が良好に補正され、優れた結像性能を有していることが明らかであり、小型化、高変倍比化及び大口径比化を確保した上で高い解像性能が実現されている。
<第8の実施の形態>
図29は、本技術の第8の実施の形態におけるズームレンズ8のレンズ構成を示している。
ズームレンズ8は変倍比が8.8倍にされている。
ズームレンズ8は13枚のレンズを有し、正の屈折力を有する第1レンズ群G1と負の屈折力を有する第2レンズ群G2と正の屈折力を有する第3レンズ群G3と負の屈折力を有する第4レンズ群G4と正の屈折力を有する第5レンズ群G5とが物体側から像側へ順に配置されている。
ズームレンズ8は、変倍時に、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2と第3レンズ群G3と第4レンズ群G4と第5レンズ群G5が光軸方向へ移動される。広角端に比べ望遠端において、第1レンズ群G1と第3レンズ群G3と第4レンズ群G4が物体側に位置されるように移動され、第2レンズ群G2と第5レンズ群G5が像側に位置されるように移動される。
ズームレンズ8は、第4レンズ群G4がフォーカシングに際して光軸方向へ移動されることにより無限遠から近距離までの焦点合わせを行うフォーカスレンズ群にされている。
第1レンズ群G1は、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負の屈折力を有する第1レンズL1と両凸形状の正の屈折力を有する第2レンズL2とが接合されて成る接合レンズと、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正の屈折力を有する第3レンズL3とが物体側より像側へ順に配置されて構成されている。
第2レンズ群G2は、両凹形状の負の屈折力を有する第4レンズL4と両凹形状の負の屈折力を有する第5レンズL5と両凸形状の正の屈折力を有する第6レンズL6とが物体側より像側へ順に配置されて構成されている。
第3レンズ群G3は、物体側に凸面を向けた正の屈折力を有する第7レンズL7と、両凸形状の正の屈折力を有する第8レンズL8と両凹形状の負の屈折力を有する第9レンズL9とが接合されて成る接合レンズと、両凸形状の正の屈折力を有する第10レンズL10とが物体側より像側へ順に配置されて構成されている。
第4レンズ群G4は、像側に凹面を向けた負の屈折力を有する第11レンズL11のみによって構成されている。
第5レンズ群G5は、両凸形状の正の屈折力を有する第12レンズL12と両凹形状の負の屈折力を有する第13レンズL13とが接合されて成る接合レンズとから成り、第12レンズL12が物体側に位置され第13レンズL13が像側に位置されて構成されている。
第5レンズ群G5の像側には像面IMGが配置されている。第5レンズ群G5と像面IMGの間にはカバーガラスSGが配置されている。
第3レンズ群G3の第7レンズL7と第8レンズL8の間には絞りSTOPが配置されている。絞りSTOPは、変倍時に、第3レンズ群G3と一体に光軸方向へ移動される。
第3レンズ群の最も像側に位置する第10レンズL10が光軸方向に垂直な方向へ変位され、防振機能が実現されている。
表22に、第8の実施の形態におけるズームレンズ8に具体的数値を適用した数値実施例8のレンズデーターを示す。
Figure 0006136588
ズームレンズ8において、第2レンズ群G2の第4レンズL4の両面(第6面、第7面)と第2レンズ群G2の第6レンズL6の両面(第10面、第11面)と第3レンズ群G3の第7レンズL7の両面(第12面、第13面)と第3レンズ群G3の第10レンズL10の両面(第18面、第19面)と第4レンズ群G4の第11レンズL11の両面(第20面、第21面)と第5レンズ群G5の第12レンズL12の物体側の面(第22面)とは非球面に形成されている。数値実施例8における非球面の4次、6次、8次、10次の非球面係数A4、A6、A8、A10を円錐定数κと共に表23に示す。
Figure 0006136588
数値実施例8におけるレンズ全系の焦点距離f、開放f値Fno及び半画角ωを可変間隔とともに表24に示す。
Figure 0006136588
図30に数値実施例8の広角端における球面収差、非点収差及び歪曲収差を示し、図31に数値実施例8の中間焦点距離における球面収差、非点収差及び歪曲収差を示し、図32に数値実施例8の望遠端における球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す。
図30乃至図32には、球面収差において実線はd線(587.56nm)、破線はg線(435.84nm)の値を示し、非点収差において実線はd線のサジタル像面、破線はd線のメリディオナル像面の値を示し、歪曲収差においてd線の値を示す。
各収差図から、数値実施例8は諸収差が良好に補正され、優れた結像性能を有していることが明らかであり、小型化、高変倍比化及び大口径比化を確保した上で高い解像性能が実現されている。
<実施の形態のまとめ>
以上の構成により、各数値実施例1〜8では変倍比7倍〜9倍程度が達成され、数値実施例1、4、5、8においては広角端の開放f値が2.0以下にされ、数値実施例1、2、3、5、6、7、8においては望遠端の開放f値が3.0以下にされている。従って、各数値実施例1〜8においては、高変倍比化、大口径比化が確保された上でフォーカスレンズ群の軽量化及び移動量の短縮化が実現されている。
また、各数値実施例1〜8ともに球面収差及び非点収差が良好に補正されており、高い解像性能を確保することができる。尚、歪曲収差は各図において補正残りが若干見られるが、これは電子的な補正を前提にしているためである。このように、歪曲収差の補正残りを許容することにより、特に、第2レンズ群G2の屈折力を強めることができ、光学系の小型化を図ることができる。
さらに、各数値実施例1〜8ともに第4レンズ群G4と第5レンズ群G5の横倍率及び第4レンズ群G4と第5レンズ群G5の屈折力比が適切に設定されていることにより、フォーカシング時のストロークの短縮化及び近距離での高い解像性能が達成されている。
尚、上記した各数値実施例1〜8においては、第3レンズ群G3の全体又は一部を光軸方向に垂直な方向へ変位させることにより防振機能が実現されているが、例えば、第2レンズ群G2、第4レンズ群G4又は第5レンズ群G5の一部又は全体を光軸方向に垂直な方向へ変位させることにより防振機能が実現されていてもよい。
[ズームレンズの条件式の各値]
以下に、本技術ズームレンズの条件式の各値について説明する。
表25にズームレンズ1乃至ズームレンズ8の数値実施例1乃至数値実施例8における条件式(1)、条件式(2)、条件式(3)、条件式(4)及び条件式(5)の各値を示す。
Figure 0006136588
表25から明らかなように、ズームレンズ1乃至ズームレンズ8は条件式(1)、条件式(2)、条件式(3)、条件式(4)及び条件式(5)を満足するようにされている。
[撮像装置の構成]
本技術撮像装置は、ズームレンズが、物体側から像側へ順に配置された正の屈折力を有する第1レンズ群と負の屈折力を有する第2レンズ群と正の屈折力を有する第3レンズ群と負の屈折力を有し単レンズのみから成る第4レンズ群と正の屈折力を有する第5レンズ群とによって構成されている。
また、本技術撮像装置は、ズームレンズが、変倍時に、少なくとも第1レンズ群と第2レンズ群と第3レンズ群と第4レンズ群が光軸方向へ可動であり、第4レンズ群が光軸方向に移動されることにより無限遠から近距離までの焦点合わせが行われる。
このように本技術撮像装置は、フォーカシングに際してレンズ全系が光軸方向へ移動されず負の屈折力を有する第4レンズ群が光軸方向へ移動される。従って、フォーカスレンズ群の重量が小さく、また、フォーカスレンズ群を移動させるためのアクチュエーターを小型にすることが可能になり、高速フォーカシングを行うことができると共に小型化を図ることができる。
また、第5レンズ群に比べて負の屈折力を有する第4レンズ群は光線有効径が小さくなるため、第4レンズ群を単レンズ1枚のみから構成することにより、レンズの軽量化を図ることができると共にフォーカシングレンズ群として最適なレンズ群を用いて小型化を図ることができる。
さらに、本技術撮像装置は、ズームレンズが、以下の条件式(1)及び条件式(2)の少なくとも一方を満足する。
(1)−11.0<Fno_w×Y/{(1−β4_w2)×β5_w2}<−7.0
(2)−11.0<Fno_t×Y/{(1−β4_t2)×β5_t2}<−7.0
但し、
Fno_w:広角端における開放f値
Fno_t:望遠端における開放f値
Y:fw、ωをそれぞれ広角端における全系の焦点距離、半画角としたときにfw×tanωで表される広角端における近軸像高(単位mm)
β4_w:広角端における第4レンズ群の横倍率
β4_t:望遠端における第4レンズ群の横倍率
β5_w:広角端における第5レンズ群の横倍率
β5_t:望遠端における第5レンズ群の横倍率
とする。
条件式(1)及び条件式(2)は、それぞれ、広角端又は望遠端におけるピント位置を一定の焦点深度分動かすために必要なフォーカスレンズ群の移動量を規定した式である。
条件式中の{(1−β4_w2)×β5_w2 }と{(1−β4_t2)×β5_t2}がフォーカスレンズ群のピント感度(フォーカスレンズ群の移動に対するピント移動量)を表し、 開放f値と近軸像高が焦点深度を決めるファクターになっている。
条件式(1)及び条件式(2)において数値範囲が負の値になっているのは、フォーカスレンズ群である第4レンズ群が負の屈折力を有するため、ピント感度が負になるからである。
条件式(1)又は条件式(2)における数値が0に近付くように大きくなる(絶対値が小さくなる)ことにより、ピント位置を一定の焦点深度分動かすためのフォーカスレンズ群の移動量が小さくなるため、フォーカスレンズ群の全体の移動量を短縮することができる。
条件式(1)及び条件式(2)において、それぞれ下限値を下回った場合には、第4レンズ群のピント感度が低くなってしまうため、フォーカスストロークの増加を来してしまい、フォーカスユニットの大型化やフォーカシング時間の増加を来してしまう。
一方、条件式(1)及び条件式(2)において、それぞれ上限値を上回った場合には、フォーカスレンズ群の移動量を短縮することができるが、フォーカスレンズ群に必要な停止位置の精度が高くなり過ぎ、正確なオートフォーカスが困難になるため画質の低下を招き好ましくない。
また、動画時等に使用するウォブリング動作の際の動作振幅が小さくなり過ぎるため、ウォブリングを行うことが困難になる。
さらに、条件式(1)を満足することにより広角端でのフォーカス移動量が最適に短縮された状態になり、条件式(2)を満足することにより望遠端でのフォーカス移動量が最適に短縮された状態になり、条件式(1)及び条件式(2)の数値のうち、値が大きい(絶対値が小さい)方が条件範囲を満足する際に、全変倍範囲でフォーカシング時の停止位置精度を確保した上でフォーカスストロークが最適に短縮できていると言える。
尚、条件式(1)及び条件式(2)の何れを満足するか、若しくは双方を満足するかは、広角端と望遠端の開放f値の設定に大きく関わる。
以上より、条件式(1)及び条件式(2)の少なくとも一方を満足することが、フォーカスレンズ群のピント感度がフォーカスストロークの短縮化を図る上で最も望ましいと言える。
上記したように、本技術撮像装置は、ズームレンズが、物体側から像側へ順に配置された正の屈折力を有する第1レンズ群と負の屈折力を有する第2レンズ群と正の屈折力を有する第3レンズ群と負の単レンズのみから成る第4レンズ群と正の屈折力を有する第5レンズ群とによって構成される。また、変倍時に、少なくとも第1レンズ群と第2レンズ群と第3レンズ群と第4レンズ群が光軸方向へ可動であり、第4レンズ群が光軸方向に移動されることにより無限遠から近距離までの焦点合わせが行われ、条件式(1)及び条件式(2)の少なくとも一方を満足する。
従って、小型化、高変倍比化及び大口径比化を確保した上で、フォーカスレンズ群の小型化、フォーカスストロークの短縮化及び近距離での性能劣化の低減を図ることができる。
尚、条件式(1)及び条件式(2)に関しては、それぞれ以下の条件式(1) '、(2) 'のように設定することがより好ましい。
(1)′−11.0<Fno_w×Y/{(1−β4_w2)×β5_w2}<−8.5
(2)′−11.0<Fno_t×Y/{(1−β4_t2)×β5_t2}<−8.5
ズームレンズが条件式(1)′、条件式(2)′を満足することにより、一層の小型化、高変倍比化及び大口径比化を確保した上で、一層のフォーカスレンズ群の小型化、フォーカスストロークの短縮化及び近距離での性能劣化の低減を図ることができる。
[撮像装置の一実施形態]
図33に、本技術撮像装置の一実施形態による交換レンズ式のデジタルスチルカメラのブロック図を示す。
撮像装置(デジタルスチルカメラ)100は、撮像機能を担うカメラブロック10と、撮影された画像信号のアナログ−デジタル変換等の信号処理を行うカメラ信号処理部20と、画像信号の記録再生処理を行う画像処理部30とを有している。また、撮像装置100は、撮影された画像等を表示するLCD(Liquid Crystal Display)等の表示部40と、メモリーカード1000への画像信号の書込及び読出を行うR/W(リーダ/ライタ)50と、撮像装置100の全体を制御するCPU(Central Processing Unit)60と、ユーザーによって所要の操作が行われる各種のスイッチ等から成る入力部70と、カメラブロック10に配置されたレンズの駆動を制御するレンズ駆動制御部80とを備えている。
カメラブロック10は、ズームレンズ11(本技術が適用されるズームレンズ1乃至ズームレンズ8)を含む光学系や、CCD(Charge Coupled Device)やCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)等の撮像素子12等とによって構成されている。
カメラ信号処理部20は、撮像素子12からの出力信号に対するデジタル信号への変換、ノイズ除去、画質補正、輝度・色差信号への変換等の各種の信号処理を行う。
画像処理部30は、所定の画像データーフォーマットに基づく画像信号の圧縮符号化・伸張復号化処理や解像度等のデーター仕様の変換処理等を行う。
表示部40はユーザーの入力部70に対する操作状態や撮影した画像等の各種のデーターを表示する機能を有している。
R/W50は、画像処理部30によって符号化された画像データーのメモリーカード1000への書込及びメモリーカード1000に記録された画像データーの読出を行う。
CPU60は、撮像装置100に設けられた各回路ブロックを制御する制御処理部として機能し、入力部70からの指示入力信号等に基づいて各回路ブロックを制御する。
入力部70は、例えば、シャッター操作を行うためのシャッターレリーズボタンや、動作モードを選択するための選択スイッチ等によって構成され、ユーザーによる操作に応じた指示入力信号をCPU60に対して出力する。
レンズ駆動制御部80は、CPU60からの制御信号に基づいてズームレンズ11の各レンズを駆動する図示しないモータ等を制御する。
メモリーカード1000は、例えば、R/W50に接続されたスロットに対して着脱可能な半導体メモリーである。
以下に、撮像装置100における動作を説明する。
撮影の待機状態では、CPU60による制御の下で、カメラブロック10において撮影された画像信号が、カメラ信号処理部20を介して表示部40に出力され、カメラスルー画像として表示される。また、入力部70からのズーミングのための指示入力信号が入力されると、CPU60がレンズ駆動制御部80に制御信号を出力し、レンズ駆動制御部80の制御に基づいてズームレンズ11の所定のレンズが移動される。
入力部70からの指示入力信号によりカメラブロック10の図示しないシャッターが動作されると、撮影された画像信号がカメラ信号処理部20から画像処理部30に出力されて圧縮符号化処理され、所定のデーターフォーマットのデジタルデーターに変換される。変換されたデーターはR/W50に出力され、メモリーカード1000に書き込まれる。
フォーカシングは、例えば、入力部70のシャッターレリーズボタンが半押しされた場合や記録(撮影)のために全押しされた場合等に、CPU60からの制御信号に基づいてレンズ駆動制御部80がズームレンズ11の所定のレンズを移動させることにより行われる。
メモリーカード1000に記録された画像データーを再生する場合には、入力部70に対する操作に応じて、R/W50によってメモリーカード1000から所定の画像データーが読み出され、画像処理部30によって伸張復号化処理が行われた後、再生画像信号が表示部40に出力されて再生画像が表示される。
[その他]
本技術ズームレンズ及び本技術撮像装置においては、第1レンズ群G1乃至第5レンズ群G5に加えて屈折力を有さないレンズ等の他の光学要素が配置されていてもよい。この場合において、本技術ズームレンズのレンズ構成は第1レンズ群G1乃至第5レンズ群G5の実質的に5群のレンズ構成にされている。
[本技術]
本技術は、以下の構成にすることもできる。
<1>
物体側から像側へ順に配置された正の屈折力を有する第1レンズ群と負の屈折力を有する第2レンズ群と正の屈折力を有する第3レンズ群と負の屈折力を有し単レンズのみから成る第4レンズ群と正の屈折力を有する第5レンズ群とによって構成され、
変倍時に、少なくとも前記第1レンズ群と前記第2レンズ群と前記第3レンズ群と前記第4レンズ群が光軸方向へ可動であり、
前記第4レンズ群が光軸方向へ移動されることにより無限遠から近距離までの焦点合わせが行われ、
前記第3レンズ群は、正の屈折力を有する単レンズと、正レンズと負レンズから成り負の屈折力を有する接合レンズと、正の屈折力を有する単レンズとが物体側から像側へ順に配置されて構成され、
前記第3レンズ群の最も像側にある前記単レンズが光軸と垂直な方向へ変位されることにより防振機能を有し、
前記最も像側にある単レンズの少なくとも一方の面が非球面に形成され、
以下の条件式(1)及び条件式(2)の少なくとも一方を満足する
ズームレンズ。
(1)−11.0<Fno_w×Y/{(1−β4_w2)×β5_w2}<−7.0
(2)−11.0<Fno_t×Y/{(1−β4_t2)×β5_t2}<−7.0
但し、
Fno_w:広角端における開放f値
Fno_t:望遠端における開放f値
Y:fw、ωをそれぞれ広角端における全系の焦点距離、半画角としたときにfw×tanωで表される広角端における近軸像高(単位mm)
β4_w:広角端における第4レンズ群の横倍率
β4_t:望遠端における第4レンズ群の横倍率
β5_w:広角端における第5レンズ群の横倍率
β5_t:望遠端における第5レンズ群の横倍率
とする。
<2>
広角端から望遠端への変倍の際に、前記第1レンズ群が前記第2レンズ群との間隔を広げるように移動され、前記第3レンズ群が前記第2レンズ群との間隔を狭めるように移動され、
広角端に比べ望遠端において前記第1レンズ群と前記第3レンズ群がそれぞれ物体側に位置されるようにした
前記<1>に記載のズームレンズ。
<3>
前記第2レンズ群と前記第3レンズ群と前記第4レンズ群にそれぞれ少なくとも1面の非球面形状が形成された
前記<1>又は前記<2>に記載のズームレンズ。
<4>
以下の条件式(3)を満足する
前記<1>から前記<3>の何れかに記載のズームレンズ。
(3)−1.3<f4/f5<−0.9
但し、
f4:第4レンズ群の焦点距離
f5:第5レンズ群の焦点距離
とする。
<5>
以下の条件式(4)を満足する
前記<1>から前記<4>の何れかに記載のズームレンズ。
(4)0.01<t4/(f_w×f_t)1/2<0.045
但し、
t4:第4レンズ群の中心厚み
f_w:広角端における全系の焦点距離
f_t:望遠端における全系の焦点距離
とする。
<6>
以下の条件式(5)を満足する
前記<1>から前記<5>の何れかに記載のズームレンズ。
(5)(Fno_w+Fno_t)/2<3.0
<7>
前記第5レンズ群が光軸方向において固定され少なくとも正レンズと負レンズの2枚のレンズによって構成された
前記<1>から前記<6>の何れかに記載のズームレンズ。
<8>
前記第5レンズ群が光軸方向へ可動にされた
前記<1>から前記<6>の何れかに記載のズームレンズ。
<9>
前記第4レンズ群がピエゾ素子の駆動力によって光軸方向へ移動される
前記<1>から前記<8>の何れかに記載のズームレンズ。
<10>
前記第1レンズ群乃至前記第5レンズ群に加えて屈折力を有さない光学要素が配置された
前記<1>から前記<9>の何れかに記載のズームレンズ。
<11>
ズームレンズと前記ズームレンズによって形成された光学像を電気的信号に変換する撮像素子とを備え、
前記ズームレンズは、
物体側から像側へ順に配置された正の屈折力を有する第1レンズ群と負の屈折力を有する第2レンズ群と正の屈折力を有する第3レンズ群と負の屈折力を有し単レンズのみから成る第4レンズ群と正の屈折力を有する第5レンズ群とによって構成され、
変倍時に、少なくとも前記第1レンズ群と前記第2レンズ群と前記第3レンズ群と前記第4レンズ群が光軸方向へ可動であり、
前記第4レンズ群が光軸方向へ移動されることにより無限遠から近距離までの焦点合わせが行われ、
前記第3レンズ群は、正の屈折力を有する単レンズと、正レンズと負レンズから成り負の屈折力を有する接合レンズと、正の屈折力を有する単レンズとが物体側から像側へ順に配置されて構成され、
前記第3レンズ群の最も像側にある前記単レンズが光軸と垂直な方向へ変位されることにより防振機能を有し、
前記最も像側にある単レンズの少なくとも一方の面が非球面に形成され、
以下の条件式(1)及び条件式(2)の少なくとも一方を満足する
撮像装置。
(1)−11.0<Fno_w×Y/{(1−β4_w2)×β5_w2}<−7.0
(2)−11.0<Fno_t×Y/{(1−β4_t2)×β5_t2}<−7.0
但し、
Fno_w:広角端における開放f値
Fno_t:望遠端における開放f値
Y:fw、ωをそれぞれ広角端における全系の焦点距離、半画角としたときにfw×tanωで表される広角端における近軸像高(単位mm)
β4_w:広角端における第4レンズ群の横倍率
β4_t:望遠端における第4レンズ群の横倍率
β5_w:広角端における第5レンズ群の横倍率
β5_t:望遠端における第5レンズ群の横倍率
とする。
1…ズームレンズ、2…ズームレンズ、3…ズームレンズ、4…ズームレンズ、5…ズームレンズ、6…ズームレンズ、7…ズームレンズ、8…ズームレンズ、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、G5…第5レンズ群、100…撮像装置、11…ズームレンズ、12…撮像素子

Claims (11)

  1. 物体側から像側へ順に配置された正の屈折力を有する第1レンズ群と負の屈折力を有する第2レンズ群と正の屈折力を有する第3レンズ群と負の屈折力を有し単レンズのみから成る第4レンズ群と正の屈折力を有する第5レンズ群とによって構成され、
    変倍時に、少なくとも前記第1レンズ群と前記第2レンズ群と前記第3レンズ群と前記第4レンズ群が光軸方向へ可動であり、
    前記第4レンズ群が光軸方向へ移動されることにより無限遠から近距離までの焦点合わせが行われ、
    前記第3レンズ群は、正の屈折力を有する単レンズと、正レンズと負レンズから成り負の屈折力を有する接合レンズと、正の屈折力を有する単レンズとが物体側から像側へ順に配置されて構成され、
    前記第3レンズ群の最も像側にある前記単レンズが光軸と垂直な方向へ変位されることにより防振機能を有し、
    前記最も像側にある単レンズの少なくとも一方の面が非球面に形成され、
    以下の条件式(1)及び条件式(2)の少なくとも一方を満足する
    ズームレンズ。
    (1)−11.0<Fno_w×Y/{(1−β4_w2)×β5_w2}<−7.0
    (2)−11.0<Fno_t×Y/{(1−β4_t2)×β5_t2}<−7.0
    但し、
    Fno_w:広角端における開放f値
    Fno_t:望遠端における開放f値
    Y:fw、ωをそれぞれ広角端における全系の焦点距離、半画角としたときにfw×tanωで表される広角端における近軸像高(単位mm)
    β4_w:広角端における第4レンズ群の横倍率
    β4_t:望遠端における第4レンズ群の横倍率
    β5_w:広角端における第5レンズ群の横倍率
    β5_t:望遠端における第5レンズ群の横倍率
    とする。
  2. 広角端から望遠端への変倍の際に、前記第1レンズ群が前記第2レンズ群との間隔を広げるように移動され、前記第3レンズ群が前記第2レンズ群との間隔を狭めるように移動され、
    広角端に比べ望遠端において前記第1レンズ群と前記第3レンズ群がそれぞれ物体側に位置されるようにした
    請求項1に記載のズームレンズ。
  3. 前記第2レンズ群と前記第3レンズ群と前記第4レンズ群にそれぞれ少なくとも1面の非球面形状が形成された
    請求項1又は請求項2に記載のズームレンズ。
  4. 以下の条件式(3)を満足する
    請求項1乃至請求項3の何れかに記載のズームレンズ。
    (3)−1.3<f4/f5<−0.9
    但し、
    f4:第4レンズ群の焦点距離
    f5:第5レンズ群の焦点距離
    とする。
  5. 以下の条件式(4)を満足する
    請求項1乃至請求項4の何れかに記載のズームレンズ。
    (4)0.01<t4/(f_w×f_t)1/2<0.045
    但し、
    t4:第4レンズ群の中心厚み
    f_w:広角端における全系の焦点距離
    f_t:望遠端における全系の焦点距離
    とする。
  6. 以下の条件式(5)を満足する
    請求項1乃至請求項5の何れかに記載のズームレンズ。
    (5)(Fno_w+Fno_t)/2<3.0
  7. 前記第5レンズ群が光軸方向において固定され少なくとも正レンズと負レンズの2枚のレンズによって構成された
    請求項1乃至請求項6の何れかに記載のズームレンズ。
  8. 前記第5レンズ群が光軸方向へ可動にされた
    請求項1乃至請求項6の何れかに記載のズームレンズ。
  9. 前記第4レンズ群がピエゾ素子の駆動力によって光軸方向へ移動される
    請求項1乃至請求項8の何れかに記載のズームレンズ。
  10. 前記第1レンズ群乃至前記第5レンズ群に加えて屈折力を有さない光学要素が配置された
    請求項1乃至請求項9の何れかに記載のズームレンズ。
  11. ズームレンズと前記ズームレンズによって形成された光学像を電気的信号に変換する撮像素子とを備え、
    前記ズームレンズは、
    物体側から像側へ順に配置された正の屈折力を有する第1レンズ群と負の屈折力を有する第2レンズ群と正の屈折力を有する第3レンズ群と負の屈折力を有し単レンズのみから成る第4レンズ群と正の屈折力を有する第5レンズ群とによって構成され、
    変倍時に、少なくとも前記第1レンズ群と前記第2レンズ群と前記第3レンズ群と前記第4レンズ群が光軸方向へ可動であり、
    前記第4レンズ群が光軸方向へ移動されることにより無限遠から近距離までの焦点合わせが行われ、
    前記第3レンズ群は、正の屈折力を有する単レンズと、正レンズと負レンズから成り負の屈折力を有する接合レンズと、正の屈折力を有する単レンズとが物体側から像側へ順に配置されて構成され、
    前記第3レンズ群の最も像側にある前記単レンズが光軸と垂直な方向へ変位されることにより防振機能を有し、
    前記最も像側にある単レンズの少なくとも一方の面が非球面に形成され、
    以下の条件式(1)及び条件式(2)の少なくとも一方を満足する
    撮像装置。
    (1)−11.0<Fno_w×Y/{(1−β4_w2)×β5_w2}<−7.0
    (2)−11.0<Fno_t×Y/{(1−β4_t2)×β5_t2}<−7.0
    但し、
    Fno_w:広角端における開放f値
    Fno_t:望遠端における開放f値
    Y:fw、ωをそれぞれ広角端における全系の焦点距離、半画角としたときにfw×tanωで表される広角端における近軸像高(単位mm)
    β4_w:広角端における第4レンズ群の横倍率
    β4_t:望遠端における第4レンズ群の横倍率
    β5_w:広角端における第5レンズ群の横倍率
    β5_t:望遠端における第5レンズ群の横倍率
    とする。
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