JP2009008845A - ズームレンズ及び撮像装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】広画角を含み、７倍程度の変倍比を有しつつ、撮像装置の薄型化を可能とするズームレンズと撮像装置の提供。
【解決手段】物体側から順に、光路を略９０度折り曲げるプリズムを含み負パワーの第１レンズ群Ｇｒ１、正パワーの第２レンズ群Ｇｒ２、負パワーの第３レンズ群Ｇｒ３、正パワーの第４レンズ群Ｇｒ４、第５レンズ群Ｇｒ５を含む。広角端(Ｗ)から望遠端(Ｔ)への変倍に際して、第１レンズ群Ｇｒ１と第４レンズ群Ｇｒ４が像面に対して光軸方向に不動であり、第１レンズ群Ｇｒ１と第２レンズ群Ｇｒ２との間隔、第３レンズ群Ｇｒ３と第４レンズ群Ｇｒ４との間隔が減少し、第４レンズ群Ｇｒ４と第５レンズ群Ｇｒ５との間隔が変化するように、少なくとも第２レンズ群Ｇｒ２と第３レンズ群Ｇｒ３と第５レンズ群Ｇｒ５が光軸ＡＸに沿って移動する。条件式：1.0＜｜f1｜／fw＜6.0(f1：第１レンズ群の焦点距離、fw：広角端における全系の焦点距離)を満たす。
【選択図】図１

Description

本発明はズームレンズ及び撮像装置に関するものであり、例えば被写体の映像を撮像素子で取り込むためのオプティカルユニット等に用いられ、特に変倍比が７倍程度で比較的広角なズーム域を含むズームレンズと、それを備えた撮像装置に関するものである。
近年、デジタルカメラが急速に普及し、単に画像をコンピュータに取り込むための手段にとどまらず、従来の銀塩カメラと同様に写真を残すための道具として広く用いられるようになってきている。それに伴って、写真を残すのに有用な機能(例えば、高変倍比，広画角化等)や薄型・コンパクト化への要望が強くなっている。また、撮像素子の画素数が年々増加の傾向にあるため、更に高い光学性能を達成することが要求されている。主に動画を取り込むための機器(例えば、カムコーダ等)においても、静止画撮影機能やハイビジョンへの対応等を背景として、従来以上に高い光学性能が要求されるようになっている。
撮像機能を有する装置(デジタルカメラ等)を薄型化するのに有効な手段として、光学ユニット内で光路を折り曲げることが一般的に行われている。例えば、物体側から順に、光路を折り曲げるプリズムを含んだ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、正の光学的パワーを有する第４レンズ群と、負の光学的パワーを有する第５レンズ群と、を配置したズームレンズが特許文献１で提案されており、いわゆる正リードズームタイプを構成することによって、５倍程度の変倍比を達成している。また、物体側から順に、光路を折り曲げるプリズムを含んだ負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、を配置して広画角化を図ったズームレンズが特許文献２で提案されている。
光路の折り曲げがないストレートタイプのズームレンズとして、光路の折り曲げがある上記屈曲タイプのズーム構成よりも高い変倍比を有するものが提案されている。例えば、物体側から順に、負の光学的パワーを有する第１レンズ群と、正の光学的パワーを有する第２レンズ群と、負の光学的パワーを有する第３レンズ群と、正の光学的パワーを有する第４レンズ群と、正の光学的パワーを有する第５レンズ群と、を配置し、変倍時に第２レンズ群，第３レンズ群及び第５レンズ群を移動させることにより、７倍〜１７倍程度の大きな変倍比を達成したズームレンズが特許文献３及び４で提案されている。
特開２００６−７１９９３号公報 特開２００４−３４８０８２号公報 特開平５−１０７４７６号公報 特開平５−３２３１９６号公報
しかしながら、特許文献１に開示されているズームレンズは、５倍程度の変倍比を達成してはいるが、広角端の全画角が６０度程度であり広画角とは言えない。第１レンズ群内に反射光学素子を配置して光路を折り曲げる場合、光路を折り曲げるのに必要な空間の大きさ(例えば反射光学素子がプリズムの場合にはプリズムの光路長)は、折り曲げ前後の光軸を含む断面内における、反射光学素子の入射面での軸外光線高さと射出面での軸外光線高さのどちらか高い方の光線高さに依存する。したがって、折り曲げに必要な空間を小さくするためには、反射光学素子の物体側に負レンズを配置して入射瞳位置をより物体側へ位置させることが有効である。特許文献１に開示されているズームレンズでは、第１レンズ群の光学的パワーが正であるため、反射光学素子の物体側に位置する負レンズの負の光学的パワーを強くするのは困難である。したがって、特許文献１に開示されているズームレンズを更に広画角化しようとすると、折り曲げに必要なスペースが増大してしまう。
特許文献２に開示されているズームレンズは、７０度を超える広画角を達成してはいるが、変倍比が３倍程度であり十分とは言えない。第１レンズ群が負の光学的パワーを有する負リードズームタイプでは、一般的に入射瞳位置が比較的物体側に位置するため、物体に近いレンズの有効径を小さくするのが容易であり、また、広角端でレトロフォーカス型の構成をとりやすくなる等の広画角化に適した特長もある。しかしながら、特許文献２に開示されているズームレンズは、絞りを有し正の光学的パワーを持つレンズ群を大きく移動させることで変倍を行っているため、絞りの開口径が一定の場合、変倍によるFナンバーの変動が大きいという問題がある。したがって、Fナンバーの変動を許容できる範囲に抑えつつ更なる高変倍化を達成するためには、変倍時に絞り径を変化させるような機構が必要となる。
特許文献３及び４に開示されているズームレンズは、７０度程度の画角と７倍を超える変倍比を同時に達成してはいるが、スチルカメラに用いるには性能が十分とは言えない。第１レンズ群の負の光学的パワーが比較的弱いため、第１レンズ群の有効径が大きくなり易いという問題もあり、また、光路を折り曲げるのに必要なスペースも確保されていない。したがって、これらのズームレンズでは撮像装置の薄型化を実現することはできない。
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであって、その目的は、全画角７０度を超える広画角を変倍域中に含み、７倍程度の変倍比を有しつつ、第１レンズ群内での光路の折り曲げにより撮像装置の薄型化を可能とするズームレンズと、それを備えた撮像装置を提供することにある。
上記目的を達成するために、第１の発明のズームレンズは、物体側から順に、光路を略９０度折り曲げる反射光学素子を含み負の光学的パワーを有する第１レンズ群と、正の光学的パワーを有する第２レンズ群と、負の光学的パワーを有する第３レンズ群と、正の光学的パワーを有する第４レンズ群と、第５レンズ群と、を含んでおり、広角端から望遠端への変倍に際して、前記第１レンズ群と前記第４レンズ群が像面に対して光軸方向に不動であり、前記第１レンズ群と第２レンズ群との間隔及び前記第３レンズ群と第４レンズ群との間隔が減少し、前記第４レンズ群と第５レンズ群との間隔が変化するように、少なくとも前記第２レンズ群と前記第３レンズ群と前記第５レンズ群が光軸に沿って移動し、以下の条件式(1)を満たすことを特徴とする。
1.0＜｜f1｜／fw＜6.0 …(1)
ただし、
f1：第１レンズ群の焦点距離、
fw：広角端における全系の焦点距離、
である。
第２の発明のズームレンズは、上記第１の発明において、前記第１レンズ群が、物体側から順に、像側に強い凹面を向けた負レンズと前記反射光学素子を含んでおり、前記負レンズが以下の条件式(2)を満たすことを特徴とする。
1.5＜｜fL1｜／fw＜5.0 …(2)
ただし、
fL1：第１レンズ群内の負レンズの焦点距離、
である。
第３の発明のズームレンズは、上記第１又は第２の発明において、前記第１レンズ群が、物体側から順に、像側に強い凹面を向けた負レンズと前記反射光学素子を含んでおり、前記反射光学素子の像側に少なくとも１枚の正レンズを配置し、前記正レンズが以下の条件式(3)及び(4)を満たすことを特徴とする。
νd1p＜26.0 …(3)
θg,F1p＋0.001767×νd1p−0.6477＞0.01 …(4)
ただし、
νd1p：第１レンズ群内の正レンズのアッベ数の平均値、
θg,F1p：第１レンズ群内の正レンズの部分分散比の平均値(部分分散比はθg,F＝(ng−nF)／(nF−nC)で定義される)、
である。
第４の発明のズームレンズは、上記第１〜第３のいずれか１つの発明において、前記第４レンズ群を光軸に垂直な方向に移動させることによって、像面上の結像のブレを補正することを特徴とする。
第５の発明のズームレンズは、上記第１〜第３のいずれか１つの発明において、前記第４レンズ群が最も像側のレンズを含む部分群を有しており、前記部分群を光軸に垂直な方向に移動させることによって、像面上の結像のブレを補正することを特徴とする。
第６の発明のズームレンズは、上記第１〜第５のいずれか１つの発明において、前記第３レンズ群が少なくとも１枚の正レンズを有し、前記正レンズが以下の条件式(5)及び(6)を満たすことを特徴とする。
νd3p＜26.0 …(5)
θg,F3p＋0.001767×νd3p−0.6477＞0.01 …(6)
ただし、
νd3p：第３レンズ群内の正レンズのアッベ数の平均値、
θg,F3p：第３レンズ群内の正レンズの部分分散比の平均値(部分分散比はθg,F＝(ng−nF)／(nF−nC)で定義される)、
である。
第７の発明のズームレンズは、上記第１〜第６のいずれか１つの発明において、以下の条件式(7)及び(8)を満たすことを特徴とする。
0.6＜f2／｜f1｜＜2.0 …(7)
0.2＜(β2t／β2w)／(ft／fw)＜0.5 …(8)
ただし、
f2：第２レンズ群の焦点距離、
β2w：第２レンズ群の広角端における近軸横倍率、
β2t：第２レンズ群の望遠端における近軸横倍率、
ft：望遠端における全系の焦点距離、
である。
第８の発明の撮像装置は、上記第１〜第７のいずれか１つの発明に係るズームレンズと、受光面上に形成された光学像を電気的な信号に変換する撮像素子と、を備え、前記撮像素子の受光面上に被写体の光学像が形成されるように前記ズームレンズが設けられていることを特徴とする。
第９の発明の撮像装置は、上記第８の発明において、前記第４レンズ群の物体側に隣り合って位置し、変倍時に像面に対して移動しないメカニカルシャッタを更に備えたことを特徴とする。
第１０の発明のデジタル機器は、上記第８又は第９の発明に係る撮像装置と、その撮像装置に対して被写体の静止画撮影，動画撮影のうちの少なくとも一方を行わせる制御部と、を具備することを特徴とする。
本発明で規定される特性を保持することによって、ズーム領域中に全画角７０度を超える領域を含んだ７倍程度の変倍比を有する光路折り曲げズームレンズが、全ズーム域にわたって球面収差が８０μｍ以内、像面湾曲が５０μｍ以内、歪曲収差が最大で５％程度、軸上色収差(ｇ線)が１００μｍ程度の高い光学性能を保持しつつ、比較的小型で実現可能となる。したがって本発明によれば、全画角７０度を超える広画角を変倍域中に含み、７倍程度の変倍比を有しつつ、第１レンズ群内での光路の折り曲げにより撮像装置の薄型化を可能とする小型で高性能のズームレンズと、それを備えた撮像装置を実現することができる。そして、本発明に係る撮像装置をデジタルカメラ等のデジタル機器に用いることによって、デジタル機器の薄型・軽量・コンパクト化，低コスト化，高性能化，高機能化等に寄与することができる。
以下、本発明に係るズームレンズ，撮像装置等を、図面を参照しつつ説明する。本発明に係るズームレンズは、物体側から順に、光路を略９０度折り曲げる反射光学素子を含み負の光学的パワーを有する第１レンズ群と、正の光学的パワーを有する第２レンズ群と、負の光学的パワーを有する第３レンズ群と、正の光学的パワーを有する第４レンズ群と、第５レンズ群と、を含んでおり、広角端から望遠端への変倍に際して、前記第１レンズ群と前記第４レンズ群が像面に対して光軸方向に不動であり、前記第１レンズ群と第２レンズ群との間隔及び前記第３レンズ群と第４レンズ群との間隔が減少し、前記第４レンズ群と第５レンズ群との間隔が変化するように、少なくとも前記第２レンズ群と前記第３レンズ群と前記第５レンズ群が光軸に沿って移動し、以下の条件式(1)を満たすことを特徴としている。
1.0＜｜f1｜／fw＜6.0 …(1)
ただし、
f1：第１レンズ群の焦点距離、
fw：広角端における全系の焦点距離、
である。
上記のように、物体側から順に、負・正・負・正の第１〜第４レンズ群と第５レンズ群とを配し、光路を略９０度折り曲げる反射光学素子を第１レンズ群内に設け、第１レンズ群の光学的パワーを広角端における全系の焦点距離に対して適正な比で設定し、第１レンズ群と第４レンズ群を固定群とし、少なくとも第２レンズ群，第３レンズ群及び第５レンズ群を移動群として、広角端から望遠端への変倍に際し、第１，第２レンズ群間隔及び第３，第４レンズ群間隔を減少させ、第４，第５レンズ群間隔を変化させる構成は、高変倍比化と小型化と光学性能とを良好にバランスさせる上で好ましい。つまり、このような構成をとることにより、比較的広角な部分を変倍中に含み７倍程度の変倍比を有する光路折り曲げズームレンズを、全変倍域にわたって優れた光学性能を保持しつつも、比較的小型で達成することができる。
条件式(1)は、ズームレンズをコンパクトに保ちつつ広角化を達成し、さらに全変倍域において良好な結像性能を確保する上で好ましい条件範囲を、広角端での全系の焦点距離に対する第１レンズ群の焦点距離の比によって規定している。条件式(1)の上限を上回ると、第１レンズ群の光学的パワーが弱くなりすぎて、広角化を進めていくと第１レンズ群の口径が大きくなってしまう。結果として光路の折り曲げに必要なスペースが増大し、当初の目的である撮像装置の薄型化を阻害してしまうことになるため望ましくない。また、第１レンズ群の光学的パワーが弱いと、第１レンズ群と第２レンズ群との間隔を変化させることによる変倍作用が十分に得られず、所望の変倍比を確保しつつ光学系を小型化することが困難になる。逆に、条件式(1)の下限を下回ると、ズームレンズの小型化の観点では好ましいが、第１レンズ群の光学的パワーが強くなり過ぎて、像面湾曲や歪曲収差等の補正が困難になる。
上記特徴的構成を有することにより、広い画角を変倍域中に含む高い変倍比を有しつつ、第１レンズ群内での光路の折り曲げにより撮像装置の薄型化を可能とする小型で高性能のズームレンズを実現することができる。そして、そのズームレンズを備えた撮像装置をデジタルカメラ等の機器に用いれば、その薄型・軽量・コンパクト化，低コスト化，高性能化，高機能化等に寄与することができる。こういった効果をバランス良く得るとともに、更に高い光学性能等を達成するための条件等を以下に説明する。
以下の条件式(1a)を満たすことが望ましく、条件式(1b)を満たすことが更に望ましい。
1.5＜｜f1｜／fw＜4.0 …(1a)
2.0＜｜f1｜／fw＜3.5 …(1b)
これらの条件式(1a),(1b)は、前記条件式(1)が規定している条件範囲のなかでも、前記観点等に基づいた更に好ましい条件範囲を規定している。
光学絞りは、第２レンズ群の最も像側の面と第４レンズ群の最も像側の面とで規定される領域内に配置されることが望ましい。絞りを有するレンズ群が移動することで変倍を行う、変倍比が３倍程度の一般的な負リード光学系では、変倍中のFナンバーの変動を許容範囲内に収めつつ高変倍にしようとすると、広角端において、絞りを有するレンズ群での軸上光線高さが高くなりすぎるため、広角端で絞り径を絞ることができる機構が必要となる。一方、本発明に係るズームレンズでは、変倍作用の主な部分を第２レンズ群と第３レンズ群で担っているので、第３レンズ群より像側の領域では変倍中の軸上光線高さの変化が小さくなる。したがって、光学絞りにおいては変倍中の軸上光線高さの変動が小さいため、そのような機構は不要となる。また、望遠端におけるFナンバーが所望のFナンバーより明るい場合には、絞りを有するレンズ群より物体側のレンズ群で軸上光束を切ることにより、所望のFナンバーまで暗くして性能を改善することが可能である。
第１レンズ群が、物体側から順に、像側に強い凹面を向けた負レンズと前記反射光学素子を含んでおり、前記負レンズが以下の条件式(2)を満たすことが望ましい。
1.5＜｜fL1｜／fw＜5.0 …(2)
ただし、
fL1：第１レンズ群内の負レンズの焦点距離、
fw：広角端における全系の焦点距離、
である。
最も物体側に光学的パワーの比較的強い負レンズを配置することで、入射瞳位置を物体側へ導くことができる。その結果、反射光学素子に入射する軸外光束の光線高さが低くなり、光路を折り曲げるのに必要なスペースを小さくすることができる。条件式(2)は、良好な結像性能を保ちつつ、折り曲げに必要なスペースを小さくする上で好ましい条件範囲を、広角端での全系の焦点距離に対する前記負レンズの焦点距離の比によって規定している。条件式(2)の上限を上回ると、前記負レンズの光学的パワーが弱すぎて、折り曲げに必要なスペースが増大する。逆に、条件式(2)の下限を下回ると、前記負レンズの光学的パワーが強くなりすぎて、折り曲げに必要なスペースは減少するが、前記負レンズで発生する像面湾曲や歪曲収差が大きくなりすぎ、以降のレンズ系での補正が困難になる。この条件式(2)を満たすことによって、画角７０度を超えるような広画角にも係わらず、反射光学素子を十分に小さくすることが可能となり、結果として撮像装置の薄型化を達成することができる。
以下の条件式(2a)を満たすことが更に望ましい。
2.0＜｜fL1｜／fw＜4.0 …(2a)
この条件式(2a)は、上記条件式(2)が規定している条件範囲のなかでも、上記観点等に基づいた更に好ましい条件範囲を規定している。
第１レンズ群が、物体側から順に、像側に強い凹面を向けた負レンズと前記反射光学素子を含んでおり、前記反射光学素子の像側に少なくとも１枚の正レンズを配置し、前記正レンズが以下の条件式(3)及び(4)を満たすことが望ましい。
νd1p＜26.0 …(3)
θg,F1p＋0.001767×νd1p−0.6477＞0.01 …(4)
ただし、
νd1p：第１レンズ群内の正レンズのアッベ数の平均値、
θg,F1p：第１レンズ群内の正レンズの部分分散比の平均値(部分分散比はθg,F＝(ng−nF)／(nF−nC)で定義される)、
である。
反射光学素子の像側に少なくとも１枚の正レンズを配置し、第１レンズ群内の正レンズのアッベ数の平均値が条件式(3)を満たすようにすることが、色収差の補正の点で望ましい。条件式(3)の上限を上回ると、第１レンズ群内の負の光学的パワーで発生する色収差を補正する作用が不足し、第１レンズ群で発生する色収差を抑えつつ、第１レンズ群に必要な負の光学的パワーを確保することが困難になる。また、条件式(4)を満たすことで、前記正レンズにおける短波長側の屈折率が相対的に高くなるため、望遠端の軸上色収差２次スペクトルの効果的な削減が可能となる。
第４レンズ群を光軸に垂直な方向に移動させることによって、像面上の結像のブレを補正することが望ましい。また、第４レンズ群が最も像側のレンズを含む部分群を有しており、前記部分群を光軸に垂直な方向に移動させることによって、像面上の結像のブレを補正することが望ましい。第４レンズ群は変倍時に像面に対して不動であるので、第４レンズ群又は第４レンズ群の一部(すなわち部分群)を光軸に垂直な方向に移動させて防振することが、メカ構成や防振の機構構成の観点で望ましい。
第３レンズ群が少なくとも１枚の正レンズを有し、前記正レンズが以下の条件式(5)及び(6)を満たすことが望ましい。
νd3p＜26.0 …(5)
θg,F3p＋0.001767×νd3p−0.6477＞0.01 …(6)
ただし、
νd3p：第３レンズ群内の正レンズのアッベ数の平均値、
θg,F3p：第３レンズ群内の正レンズの部分分散比の平均値(部分分散比はθg,F＝(ng−nF)／(nF−nC)で定義される)、
である。
第３レンズ群内の正レンズのアッベ数の平均値が条件式(5)を満たすようにすることは、色収差の補正の点で望ましい。また、条件式(6)を満たすことによって、前記正レンズにおける短波長側の屈折率が相対的に高くなるため、望遠端の軸上色収差２次スペクトルの効果的な削減が可能となる。
以下の条件式(7)及び(8)を満たすことが望ましい。
0.6＜f2／｜f1｜＜2.0 …(7)
0.2＜(β2t／β2w)／(ft／fw)＜0.5 …(8)
ただし、
f1：第１レンズ群の焦点距離、
f2：第２レンズ群の焦点距離、
β2w：第２レンズ群の広角端における近軸横倍率、
β2t：第２レンズ群の望遠端における近軸横倍率、
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、
である。
条件式(7)は、ズームレンズの小型化を達成することと全変倍域において良好な結像性能を得ることとを両立させる上で好ましい条件範囲を、第１レンズ群の焦点距離に対する第２レンズ群の焦点距離の比によって規定している。条件式(7)の下限を下回ると、第２レンズ群の光学的パワーが強くなりすぎて、第２レンズ群で発生する望遠端における球面収差や像面湾曲を補正することが困難になる。逆に、条件式(7)の上限を上回ると、第２レンズ群のパワーが弱くなり過ぎて、望遠端において光学全長を小さく保つことが困難になる。
条件式(8)は、第２レンズ群の変倍作用に関する好ましい条件範囲を規定している。条件式(8)の上限を上回ると、第２レンズ群の変倍作用が強くなりすぎて、広角端の像面湾曲及び望遠端の球面収差の補正が困難になる。逆に、条件式(8)の下限を下回ると、第３レンズ群による変倍作用が強くなりすぎて、広角端の球面収差の補正が困難になる。
以下の条件式(7a)及び(8a)を満たすことが更に望ましい。
0.8＜f2／｜f1｜＜1.5 …(7a)
0.25＜(β2t／β2w)／(ft／fw)＜0.4 …(8a)
この条件式(7a),(8a)は、上記条件式(7),(8)が規定している各条件範囲のなかでも、上記観点等に基づいた更に好ましい条件範囲を規定している。
第４レンズ群の物体側に隣り合って位置し、変倍時に像面に対して移動しないメカニカルシャッタを更に備えることが望ましい。このように構成すると、変倍中にメカニカルシャッタを不動(つまり変倍時に位置固定)にすることができるので、メカ構成の簡略化の点で望ましい。
本発明に係るズームレンズは、画像入力機能付きデジタル機器(例えば、デジタルカメラ，ビデオカメラ等)用の撮像光学系としての使用に適しており、これを撮像素子等と組み合わせることにより、被写体の映像を光学的に取り込んで電気的な信号として出力する撮像装置を構成することができる。撮像装置は、被写体の静止画撮影や動画撮影に用いられるカメラの主たる構成要素を成す光学装置であり、例えば、物体(すなわち被写体)側から順に、物体の光学像を形成する撮像光学系と、撮像光学系により形成された光学像を電気的な信号に変換する撮像素子と、を備えることにより構成される。
カメラの例としては、デジタルカメラ，ビデオカメラ，監視カメラ，車載カメラ，テレビ電話用カメラ等が挙げられ、また、パーソナルコンピュータ，携帯情報機器(例えば、モバイルコンピュータ，携帯電話，携帯情報端末等の小型で携帯可能な情報機器端末)，これらの周辺機器(スキャナー，プリンター等)，その他のデジタル機器等に内蔵又は外付けされるカメラが挙げられる。これらの例から分かるように、撮像装置を用いることによりカメラを構成することができるだけでなく、各種機器に撮像装置を搭載することによりカメラ機能を付加することが可能である。例えば、カメラ付き携帯電話等の画像入力機能付きデジタル機器を構成することが可能である。
図１７に、デジタル機器ＣＵ(デジタルカメラ等の画像入力機能付きデジタル機器に相当する。)の概略構成例を模式的断面で示す。図１７に示すデジタル機器ＣＵに搭載されている撮像装置ＬＵは、物体(すなわち被写体)側から順に、物体の光学像(像面)ＩＭを変倍可能に形成するズームレンズＺＬ(撮像光学系に相当する。)と、平行平面板ＰＴ(必要に応じて配置される光学的ローパスフィルター，赤外カットフィルター等の光学フィルター；撮像素子ＳＲのカバーガラス等に相当する。)と、ズームレンズＺＬにより受光面ＳＳ上に形成された光学像ＩＭを電気的な信号に変換する撮像素子ＳＲと、を備えている。この撮像装置ＬＵで画像入力機能付きデジタル機器ＣＵを構成する場合、通常そのボディ内部に撮像装置ＬＵを配置することになるが、カメラ機能を実現する際には必要に応じた形態を採用することが可能である。例えば、ユニット化した撮像装置ＬＵをデジタル機器ＣＵの本体に対して着脱自在又は回動自在に構成することが可能である。
撮像素子ＳＲとしては、例えば複数の画素を有するＣＣＤ(Charge Coupled Device)やＣＭＯＳ(Complementary Metal Oxide Semiconductor)センサー等の固体撮像素子が用いられる。ズームレンズＺＬは、撮像素子ＳＲの受光面ＳＳ上に被写体の光学像ＩＭが形成されるように設けられているので、ズームレンズＺＬによって形成された光学像ＩＭは、撮像素子ＳＲによって電気的な信号に変換される。
デジタル機器ＣＵは、撮像装置ＬＵの他に、信号処理部１，制御部２，メモリ３，操作部４，表示部５等を備えている。撮像素子ＳＲで生成した信号は、信号処理部１で所定のデジタル画像処理や画像圧縮処理等が必要に応じて施され、デジタル映像信号としてメモリ３(半導体メモリ，光ディスク等)に記録されたり、場合によってはケーブルを介したり赤外線信号に変換されたりして他の機器に伝送される。制御部２はマイクロコンピュータから成っており、撮影機能，画像再生機能，並びにズーミング及びフォーカシングのためのレンズ移動機構等を集中的に制御する。例えば、被写体の静止画撮影，動画撮影のうちの少なくとも一方を行うように、制御部２により撮像装置ＬＵに対する制御が行われる。表示部５は液晶モニター等のディスプレイを含む部分であり、撮像素子ＳＲによって変換された画像信号あるいはメモリ３に記録されている画像情報を用いて画像表示を行う。操作部４は、操作ボタン(例えばレリーズボタン)，操作ダイヤル(例えば撮影モードダイヤル)等の操作部材を含む部分であり、操作者が操作入力した情報を制御部２に伝達する。
ズームレンズＺＬは、前述したように負・正・負・正の４群と第５レンズ群を含むズーム構成になっており、複数のレンズ群が光軸ＡＸに沿って移動し、レンズ群間隔を変化させることにより変倍(すなわちズーミング)を行う構成になっている。ズームレンズＺＬで形成されるべき光学像は、撮像素子ＳＲの画素ピッチにより決定される所定の遮断周波数特性を有する光学的ローパスフィルター(図１７中の平行平面板ＰＴに相当する。)を通過することにより、電気的な信号に変換される際に発生するいわゆる折り返しノイズが最小化されるように、空間周波数特性が調整される。これにより、色モアレの発生を抑えることができる。ただし、解像限界周波数周辺の性能を抑えてやれば、光学的ローパスフィルターを用いなくてもノイズの発生を懸念する必要がなく、また、ノイズがあまり目立たない表示系(例えば、携帯電話の液晶画面等)を用いてユーザーが撮影や鑑賞を行う場合には、光学的ローパスフィルターを用いる必要がない。
次に、第１〜第５の実施の形態を挙げて、ズームレンズＺＬの具体的な光学構成を更に詳しく説明する。図１〜図５に、ズームレンズＺＬの第１〜第５の実施の形態を、広角端(Ｗ)，中間(Ｍ)，望遠端(Ｔ)でのレンズ配置でそれぞれ示す。これらのズームレンズＺＬは屈曲光学系として構成されており、図１〜図５はその光路展開状態における光学断面で各レンズ構成等を示している。
第１，第２，第５の実施の形態のズームレンズＺＬは、撮像素子ＳＲに対して物体の光学像ＩＭを変倍可能に形成する負・正・負・正・正の５群ズームレンズであり、そのズーミングは、各レンズ群間隔(面間隔ｄ７，ｄ１２，ｄ１５，ｄ２３，ｄ２５である。)を変化させることにより行われる。第３，第４の実施の形態のズームレンズＺＬは、撮像素子ＳＲに対して物体の光学像ＩＭを変倍可能に形成する負・正・負・正・負・正の６群ズームレンズであり、そのズーミングは、各レンズ群間隔(面間隔ｄ７，ｄ１２，ｄ１５，ｄ２１，ｄ２３である。)を変化させることにより行われる。
図１〜図５中に、各実施の形態における移動群のズーム移動の軌跡を実線ｍ２，ｍ３，ｍ５で模式的に示す。いずれの実施の形態においても、第２レンズ群Ｇｒ２と第３レンズ群Ｇｒ３と第５レンズ群Ｇｒ５がズーミングにおいて移動し(つまり移動群である)、各ズーム移動の軌跡ｍ２，ｍ３，ｍ５が、広角端(Ｗ)から望遠端(Ｔ)へのズーミングにおける第２レンズ群Ｇｒ２，第３レンズ群Ｇｒ３，第５レンズ群Ｇｒ５の移動(つまり像面ＩＭに対する相対的な位置の変化)をそれぞれ示している。
例えば、第１，第２，第５の実施の形態では、広角端(Ｗ)から望遠端(Ｔ)への変倍に際して、第２レンズ群Ｇｒ２が単調に物体側へ移動し、第３レンズ群Ｇｒ３が単調に像側へ移動し、第５レンズ群Ｇｒ５が単調に像側へ移動する。第３，第４の実施の形態では、広角端(Ｗ)から望遠端(Ｔ)への変倍に際して、第２レンズ群Ｇｒ２が単調に物体側へ移動し、第３レンズ群Ｇｒ３が像側へ移動し(中間(Ｍ)と望遠端(Ｔ)との間で中間(Ｍ)より物体側に位置する焦点距離が存在する。)、第５レンズ群Ｇｒ５が単調に物体側へ移動する。いずれの実施の形態においても、第１レンズ群Ｇｒ１と第４レンズ群Ｇｒ４はズーミングにおいて位置固定であるため(つまり固定群である)、第１レンズ群Ｇｒ１と第２レンズ群Ｇｒ２との間隔及び第３レンズ群Ｇｒ３と第４レンズ群Ｇｒ４との間隔が減少し、第４レンズ群Ｇｒ４と第５レンズ群Ｇｒ５との間隔が変化するように、少なくとも第２レンズ群Ｇｒ２と第３レンズ群Ｇｒ３と第５レンズ群Ｇｒ５が光軸ＡＸに沿って移動することになる。
いずれの実施の形態においても、第５レンズ群Ｇｒ５がフォーカス成分になっている。第１，第２，第５の実施の形態では、図１，図２，図５中の矢印ｍＦで示すように、第５レンズ群Ｇｒ５を物体側へ移動させることにより、近距離物体へのフォーカシングを行う構成になっている。第３，第４の実施の形態では、図３，図４中の矢印ｍＦで示すように、第５レンズ群Ｇｒ５を像側へ移動させることにより、近距離物体へのフォーカシングを行う構成になっている。
第１，第４，第５の実施の形態では、図１，図４，図５に示すように、第４レンズ群Ｇｒ４又はその部分群ＬＶを像ブレ補正群として、光軸ＡＸに垂直な方向(白抜きの両矢印)に移動させることにより、像ブレを補正する構成になっている。例えば、第１の実施の形態の場合、第４レンズ群Ｇｒ４全体を(像ブレ補正群として)光軸ＡＸに垂直な方向に移動させることによって、像面ＩＭ上の結像のブレを補正する構成になっている。第４の実施の形態の場合、第４レンズ群が最も像側に有する正レンズ１枚を部分群ＬＶ(像ブレ補正群)として、その部分群ＬＶを光軸ＡＸに垂直な方向に移動させることによって、像面ＩＭ上の結像のブレを補正する構成になっている。第５の実施の形態の場合、第４レンズ群が最も像側に有する負レンズ１枚を部分群ＬＶ(像ブレ補正群)として、その部分群ＬＶを光軸ＡＸに垂直な方向に移動させることによって、像面ＩＭ上の結像のブレを補正する構成になっている。
いずれの実施の形態においても、第４レンズ群Ｇｒ４は最も物体側に絞り(開口絞りに相当する。)ＳＴを有している。つまり、第４レンズ群Ｇｒ４の物体側に隣り合うように絞りＳＴが配置されている。広角端(Ｗ)から望遠端(Ｔ)へのズーミングにおいて、絞りＳＴは第４レンズ群Ｇｒ４と共に像面ＩＭに対して光軸ＡＸ方向に不動の構成になっているので、絞りＳＴは第４レンズ群Ｇｒ４の一部として考えることができる。また、第４レンズ群Ｇｒ４と共にズーム位置固定のメカニカルシャッタが、第４レンズ群Ｇｒ４の物体側に隣り合うように、必要に応じて配置される。第４レンズ群Ｇｒ４の物体側には絞りＳＴが隣り合うように配置されているので、絞りＳＴと一体的にメカニカルシャッタを構成することができる。各実施の形態のレンズ構成を以下に詳しく説明する。
第１の実施の形態(図１)では、各レンズ群が以下のように構成されている。第１レンズ群Ｇｒ１は、物体側から順に、像側面が非球面から成る像側に凹の負メニスカスレンズ(第１レンズＬ１)と、プリズムＰＲと、物体側に凸の正メニスカスレンズ(第２レンズＬ２)及び像側に凹の負メニスカスレンズ(第３レンズＬ３)から成る接合レンズと、で構成されている。第２レンズ群Ｇｒ２は、物体側から順に、像側に凹の負メニスカスレンズ及び両凸の正レンズから成る接合レンズと、両凸の正レンズと、で構成されている。第３レンズ群Ｇｒ３は、物体側から順に、像側に凸の正メニスカスレンズ(正レンズＬｐ)及び両凹の負レンズから成る接合レンズで構成されている。第４レンズ群Ｇｒ４(像ブレ補正群)は、物体側から順に、絞りＳＴと、物体側に凸の正メニスカスレンズと、像側に凹の負メニスカスレンズ及び両凸の正レンズから成る接合レンズと、像側面が非球面から成る物体側に凹の負メニスカスレンズと、で構成されている。第５レンズ群Ｇｒ５は、物体側面が非球面から成る両凸の正レンズ１枚で構成されている。
第２の実施の形態(図２)では、各レンズ群が以下のように構成されている。第１レンズ群Ｇｒ１は、物体側から順に、像側面が非球面から成る像側に凹の負メニスカスレンズ(第１レンズＬ１)と、プリズムＰＲと、両凸の正レンズ(第２レンズＬ２)及び両凹の負レンズ(第３レンズＬ３)から成る接合レンズと、で構成されている。第２レンズ群Ｇｒ２は、物体側から順に、像側に凹の負メニスカスレンズ及び両凸の正レンズから成る接合レンズと、両凸の正レンズと、で構成されている。第３レンズ群Ｇｒ３は、物体側から順に、像側に凸の正メニスカスレンズ(正レンズＬｐ)及び両凹の負レンズから成る接合レンズで構成されている。第４レンズ群Ｇｒ４は、物体側から順に、絞りＳＴと、両凸の正レンズと、両凸の正レンズ及び両凹の負レンズから成る接合レンズと、像側面が非球面から成る物体側に凹の負メニスカスレンズと、で構成されている。第５レンズ群Ｇｒ５は、物体側面が非球面から成る両凸の正レンズ１枚で構成されている。
第３の実施の形態(図３)では、各レンズ群が以下のように構成されている。第１レンズ群Ｇｒ１は、物体側から順に、像側面が非球面から成る像側に凹の負メニスカスレンズ(第１レンズＬ１)と、プリズムＰＲと、物体側に凸の正メニスカスレンズ(第２レンズＬ２)及び像側に凹の負メニスカスレンズ(第３レンズＬ３)から成る接合レンズと、で構成されている。第２レンズ群Ｇｒ２は、物体側から順に、両凸の正レンズ及び物体側に凹の負メニスカスレンズから成る接合レンズと、両凸の正レンズと、で構成されている。第３レンズ群Ｇｒ３は、物体側から順に、両凹の負レンズ及び物体側に凸の正メニスカスレンズ(正レンズＬｐ)から成る接合レンズで構成されている。第４レンズ群Ｇｒ４は、物体側から順に、絞りＳＴと、両凸の正レンズ及び物体側に凹の負メニスカスレンズから成る接合レンズと、像側面が非球面から成る両凸の正レンズと、で構成されている。第５レンズ群Ｇｒ５は、両凹の負レンズ１枚で構成されている。第６レンズ群Ｇｒ６は、両面が非球面から成る像側に凸の正メニスカスレンズ１枚で構成されている。
第４の実施の形態(図４)では、各レンズ群が以下のように構成されている。第１レンズ群Ｇｒ１は、物体側から順に、像側面が非球面から成る像側に凹の負メニスカスレンズ(第１レンズＬ１)と、プリズムＰＲと、両凸の正レンズ(第２レンズＬ２)及び両凹の負レンズ(第３レンズＬ３)から成る接合レンズと、で構成されている。第２レンズ群Ｇｒ２は、物体側から順に、両凸の正レンズ及び物体側に凹の負メニスカスレンズから成る接合レンズと、両凸の正レンズと、で構成されている。第３レンズ群Ｇｒ３は、物体側から順に、両凹の負レンズ及び物体側に凸の正メニスカスレンズ(正レンズＬｐ)から成る接合レンズで構成されている。第４レンズ群Ｇｒ４は、物体側から順に、絞りＳＴと、両凸の正レンズ及び像側面が非球面から成る物体側に凹の負メニスカスレンズから成る接合レンズと、両凸の正レンズ(部分群ＬＶ)と、で構成されている。第５レンズ群Ｇｒ５は、両凹の負レンズ１枚で構成されている。第６レンズ群Ｇｒ６は、両面が非球面から成る像側に凸の正メニスカスレンズ１枚で構成されている。
第５の実施の形態(図５)では、各レンズ群が以下のように構成されている。第１レンズ群Ｇｒ１は、物体側から順に、像側面が非球面から成る両凹の負レンズ(第１レンズＬ１)と、プリズムＰＲと、物体側に凸の正メニスカスレンズ(第２レンズＬ２)及び像側に凹の負メニスカスレンズ(第３レンズＬ３)から成る接合レンズと、で構成されている。第２レンズ群Ｇｒ２は、物体側から順に、像側に凹の負メニスカスレンズ及び両凸の正レンズから成る接合レンズと、両凸の正レンズと、で構成されている。第３レンズ群Ｇｒ３は、物体側から順に、両凹の負レンズ及び物体側に凸の正メニスカスレンズ(正レンズＬｐ)から成る接合レンズで構成されている。第４レンズ群Ｇｒ４は、物体側から順に、絞りＳＴと、物体側に凸の正メニスカスレンズと、両凸の正レンズ及び像側面が非球面から成る物体側に凹の負メニスカスレンズから成る接合レンズと、両凹の負レンズ(部分群ＬＶ)と、で構成されている。第５レンズ群Ｇｒ５は、物体側面が非球面から成る両凸の正レンズ１枚で構成されている。
各実施の形態のズームレンズＺＬは、光軸ＡＸを略９０度折り曲げるプリズムＰＲを(屈曲手段として)第１レンズ群Ｇｒ１内に有する屈曲光学系の構成になっている。プリズムＰＲは光束を略９０度折り曲げる反射面を含んでおり、その反射面によりズームレンズＺＬを屈曲光学系として使用するための光路の折り曲げが行われ、その際、光軸ＡＸが略９０度(つまり９０度又は実質的に９０度)折り曲げられるようにして光束が反射される。このようにズームレンズＺＬの光路中に光路を折り曲げる反射面を設ければ、撮像装置ＬＵの配置の自由度が高まるとともに、撮像装置ＬＵの厚さ方向のサイズを変化させて、撮像装置ＬＵの見かけ上の薄型化を達成することが可能となる。なお、光路の折り曲げ位置はズームレンズＺＬの途中だけに限らず、必要に応じて更にズームレンズＺＬの前側や後ろ側に設定してもよい。光路の適正な折り曲げにより、撮像装置ＬＵが搭載されるデジタル機器ＣＵの見かけ上の薄型化やコンパクト化を効果的に達成することが可能となる。
各実施の形態では、反射光学素子であるプリズムＰＲが、光軸ＡＸを折り曲げる屈曲手段として用いられており、ズームレンズＺＬの光軸ＡＸを略９０度折り曲げるように、１つの反射面で光束を反射させる構成になっている。その反射面を構成する反射光学素子は、プリズム類(直角プリズム等)に限らず、例えばミラー類(平面ミラー等)でも構わない。また、屈曲手段が有する反射面は２つ以上でもよい。つまり、２つ以上の反射面でズームレンズＺＬの光軸ＡＸを略９０度折り曲げるように光束を反射させる反射光学素子を用いてもよい。光路を折り曲げるための光学的作用も反射に限らず、屈折，回折，又はそれらの組み合わせでもよい。つまり、反射面，屈折面，回折面，又はそれらのうちの２つ以上を組み合わせて有する屈曲手段を用いてもよい。また、各実施の形態に用いられているプリズムＰＲは光学的なパワーを有していないが、光路を折り曲げる屈曲手段に光学的なパワーを持たせてもよい。例えば、プリズムの反射面，光入射側面，光射出側面；ミラーの反射面等に、ズームレンズＺＬの光学的なパワーを一部負担させれば、レンズ素子のパワー負担を減らして光学性能を向上させることが可能となる。
以下、本発明を実施したズームレンズの構成等を、コンストラクションデータ等を挙げて更に具体的に説明する。ここで挙げる実施例１〜５は、前述した第１〜第５の実施の形態にそれぞれ対応する数値実施例であり、第１〜第５の実施の形態を表す光学構成図(図１〜図５)は、対応する実施例１〜５のレンズ構成，ズーム移動等をそれぞれ示している。
各実施例のコンストラクションデータでは、左側の欄から順に、面番号，曲率半径r(mm)，軸上での面間隔d(mm)，ｄ線に関する屈折率nd，ｄ線に関するアッベ数vd，部分分散比θg,Fを示す。面番号に*が付された面は非球面であり、非球面の面形状を表わす以下の式(AS)で定義される。なお、各実施例の非球面データにおいて表記の無い項の係数は０であり、すべてのデータに関してE-n=×10-nである。
X(H)＝(C0・H2)／[1＋√{1-(1+K)・C02・H2}]＋Σ(Aj・Hj) …(AS)
ただし、式(AS)中、
X(H)：高さHの位置での光軸ＡＸ方向の変位量(面頂点基準)、
H：光軸ＡＸに対して垂直な方向の高さ、
C0：近軸曲率(=1／r)、
K：円錐係数、
Aj：ｊ次の非球面係数、
である。
各種データとして、ズーム比，焦点距離(mm)，Fナンバー，半画角(°)，像高(mm)，レンズ全長(mm)，BF(mm)，可変面間隔(mm)を示し、ズームレンズ群データとして、各レンズ群の焦点距離(mm)を示す。ただし、ここで使っているBFは、カバーガラス(平行平面板ＰＴに相当する。)の像側面から像面までの距離を表すものとする。また、表１に各実施例の条件式対応値を示す。
図６〜図１０は、実施例１〜実施例５にそれぞれ対応する収差図であり、(Ｗ)は広角端，(Ｍ)は中間，(Ｔ)は望遠端における諸収差(左から順に、球面収差等，非点収差，歪曲収差である。)を示している。ただし、実施例１，４，５にそれぞれ対応する図６，図９，図１０は、偏心前(通常状態)，無限遠合焦状態での縦収差図である。図６〜図１０中、FNOはFナンバー、Y'(mm)は撮像素子ＳＲの受光面ＳＳ上での最大像高(光軸ＡＸからの距離に相当する。)である。球面収差図において、実線ｄ，一点鎖線ｇ，二点鎖線ｃはｄ線，ｇ線，ｃ線に対する球面収差(mm)をそれぞれ表しており、破線ＳＣは正弦条件不満足量(mm)を表している。非点収差図において、破線ＤＭはメリディオナル面、実線ＤＳはサジタル面でのｄ線に対する各非点収差(mm)を表している。また、歪曲収差図において実線はｄ線に対する歪曲(％)を表している。
図１１〜図１６は、実施例１，４，５にそれぞれ対応する偏心前(通常時)及び偏心後(像ブレ補正時)の無限遠合焦状態での横収差図であり、図１１及び図１２は実施例１、図１３及び図１４は実施例４、図１５及び図１６は実施例５にそれぞれ対応している。図１１〜図１６中、(Ａ)，(Ｂ)は偏心前の横収差図であり、(Ｃ)〜(Ｅ)は偏心後の横収差図である(y'(mm)は撮像素子ＳＲの受光面ＳＳ上での像高(光軸ＡＸからの距離に相当する。)である。)。図１１，図１３，図１５は、広角端(Ｗ)で０．３度の角度の像ブレを偏心レンズ成分(すなわち像ブレ補正群)の偏心により補正したときの軸上及び軸外での横収差の劣化を表しており、図１２，図１４，図１６は、望遠端(Ｔ)で０．３度の角度の像ブレを偏心レンズ成分の偏心により補正したときの軸上及び軸外での横収差の劣化を表している。ただし、図１１〜図１６から分かるように、収差劣化は小さく、像ブレ補正状態でも良好な性能が確保できている。
実施例１
単位：mm
面データ
面番号 r d nd vd θg,F
物面 ∞ ∞
1 96.245 0.700 1.85135 40.1
2* 9.751 3.340
3 ∞ 13.550 1.90366 31.3
4 ∞ 0.100
5 13.448 2.000 1.84666 23.8 0.6191
6 54.819 0.600 1.90366 31.3
7 13.002 可変
8 26.102 0.600 1.84666 23.8
9 11.458 2.850 1.72916 54.7
10 -47.679 0.100
11 20.173 1.620 1.72916 54.7
12 -1306.596 可変
13 -16.096 0.920 1.94595 18.0 0.6544
14 -6.817 0.600 1.88300 40.8
15 14.752 可変
16(絞り) ∞ 0.500
17 5.887 1.350 1.80420 46.5
18 10.616 0.190
19 7.161 0.750 1.80610 40.7
20 3.454 3.750 1.49700 81.6
21 -20.703 1.570
22 -6.025 0.700 1.60700 27.1
23* -268.109 可変
24* 14.987 2.150 1.53048 55.7
25 -18.498 可変
26 ∞ 0.500 1.51680 64.2
27 ∞ BF
像面 ∞
非球面データ
第2面
K=0.0000,A4=-1.2818E-04,A6=-1.0863E-06,A8= 8.1760E-09,A10=-1.8561E-10
第23面
K=0.0000,A4= 9.7803E-04,A6=-1.0548E-06,A8= 5.4289E-07,A10=-8.9569E-08
第24面
K=0.0000,A4=-6.8701E-09,A6= 3.5790E-08,A8=-1.8047E-07,A10= 6.0633E-09
各種データ
ズーム比 6.8
(Ｗ)広角 (Ｍ)中間 (Ｔ)望遠
焦点距離 4.743 13.414 32.255
Fナンバー 3.500 3.819 5.490
半画角 38.622 14.531 6.168
像高 3.600 3.600 3.600
レンズ全長 73.500 73.500 73.500
BF 0.500 0.500 0.500
d7 13.3206 5.0881 1.1747
d12 0.6088 12.3146 20.9274
d15 9.1727 5.6993 1.0000
d23 0.7152 3.5247 9.4833
d25 10.7428 7.9332 1.9747
ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 -11.812
2 8 13.956
3 13 -8.950
4 16 14.460
5 24 15.963
6 26 -
実施例２
単位：mm
面データ
面番号 r d nd vd θg,F
物面 ∞ ∞
1 349.546 0.700 1.82114 24.1
2* 11.047 3.000
3 ∞ 13.850 1.90366 31.3
4 ∞ 0.100
5 25.715 2.000 1.92286 20.9 0.6388
6 -52.076 0.600 1.80610 33.3
7 19.218 可変
8 39.746 0.600 1.84666 23.8
9 13.291 2.460 1.72916 54.7
10 -65.314 0.100
11 16.957 1.950 1.72916 54.7
12 -181.542 可変
13 -14.476 0.908 1.92286 20.9 0.6388
14 -6.657 0.600 1.80420 46.5
15 13.066 可変
16(絞り) ∞ 0.500
17 6.933 1.820 1.58144 40.9
18 -94.510 2.860
19 8.175 2.800 1.49700 81.6
20 -4.927 0.600 1.80518 25.5
21 58.521 1.030
22 -7.794 0.700 1.60700 27.1
23* -118.211 可変
24* 75.574 2.250 1.53048 55.7
25 -8.393 可変
26 ∞ 0.500 1.51680 64.2
27 ∞ BF
像面 ∞
非球面データ
第2面
K=0.0000,A4=-1.0262E-04,A6=-1.0226E-06,A8= 1.0248E-08,A10=-9.6537E-11
第23面
K=0.0000,A4= 9.2146E-04,A6= 1.1444E-05,A8=-2.1929E-06,A10= 5.1818E-08
第24面
K=0.0000,A4=-1.2146E-04,A6= 2.9540E-06,A8=-4.2768E-07,A10= 1.0786E-08
各種データ
ズーム比 6.8
(Ｗ)広角 (Ｍ)中間 (Ｔ)望遠
焦点距離 4.743 13.414 32.255
Fナンバー 3.500 3.805 5.500
半画角 38.625 14.540 6.380
像高 3.600 3.600 3.600
レンズ全長 73.500 73.500 73.500
BF 0.500 0.500 0.500
d7 13.2561 4.4710 0.9229
d12 0.6168 12.7093 21.0870
d15 9.1370 5.8296 1.0000
d23 0.7312 2.7585 7.8003
d25 9.3310 7.3037 2.2619
ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 -12.653
2 8 14.523
3 13 -9.114
4 16 12.768
5 24 14.374
6 26 -
実施例３
単位：mm
面データ
面番号 r d nd vd θg,F
物面 ∞ ∞
1 60.443 0.700 1.85135 40.1
2* 11.737 4.000
3 ∞ 15.500 1.90366 31.3
4 ∞ 0.100
5 22.882 1.690 1.94595 18.0 0.6544
6 165.032 0.600 1.75520 27.5
7 16.990 可変
8 22.942 2.570 1.62299 58.1
9 -12.475 0.600 1.84666 23.8
10 -44.400 0.100
11 22.982 1.620 1.72916 54.7
12 -54.967 可変
13 -12.239 0.600 1.74330 49.2
14 4.115 2.770 1.84666 23.8 0.6191
15 7.704 可変
16(絞り) ∞ 0.500
17 5.227 5.000 1.49700 81.6
18 -5.774 0.400 1.80610 33.3
19 -22.621 0.100
20 12.341 1.110 1.58913 61.2
21* -18.637 可変
22 -12.577 0.400 1.69680 55.5
23 15.069 可変
24* -78.636 1.450 1.60700 27.1
25* -11.204 0.500
26 ∞ 0.500 1.51680 64.2
27 ∞ BF
像面 ∞
非球面データ
第2面
K=0.0000,A4=-5.3717E-05,A6=-5.6183E-07,A8= 4.0949E-09,A10=-3.9349E-11
第21面
K=0.0000,A4= 1.3083E-03,A6= 4.7871E-05,A8=-2.6660E-06,A10= 3.7075E-07
第24面
K=0.0000,A4=-7.3547E-03,A6= 1.3810E-03,A8=-8.3530E-05,A10= 1.6501E-06
第25面
K=0.0000,A4=-1.3377E-02,A6= 2.4865E-03,A8=-1.5059E-04,A10= 3.0003E-06
各種データ
ズーム比 6.8
(Ｗ)広角 (Ｍ)中間 (Ｔ)望遠
焦点距離 4.743 13.414 32.255
Fナンバー 3.500 4.445 5.661
半画角 38.500 14.541 6.200
像高 3.600 3.600 3.600
レンズ全長 70.000 70.000 70.000
BF 0.500 0.500 0.500
d7 15.6040 6.9224 0.6458
d12 0.5699 9.9838 17.8352
d15 3.3071 2.5748 1.0000
d21 7.9513 4.4818 0.9852
d23 1.2577 4.7272 8.2238
ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 -15.460
2 8 14.236
3 13 -6.533
4 16 7.555
5 22 -9.780
6 24 21.352
実施例４
単位：mm
面データ
面番号 r d nd vd θg,F
物面 ∞ ∞
1 70.982 0.700 1.85135 40.1
2* 11.768 3.900
3 ∞ 15.400 1.90366 31.3
4 ∞ 0.100
5 23.326 2.130 1.92286 20.9 0.6388
6 -117.343 0.600 1.71736 29.5
7 16.150 可変
8 20.673 2.560 1.62299 58.1
9 -13.212 0.600 1.84666 23.8
10 -52.878 0.100
11 22.525 1.560 1.72916 54.7
12 -67.109 可変
13 -12.096 0.600 1.74330 49.2
14 4.474 1.200 1.92286 20.9 0.6388
15 7.560 可変
16(絞り) ∞ 0.500
17 4.847 6.000 1.49700 81.6
18 -4.516 0.400 1.81474 37.0
19* -24.761 0.100
20 13.489 1.660 1.58913 61.2
21 -12.367 可変
22 -12.497 0.400 1.71300 53.9
23 14.547 可変
24* -54.952 1.500 1.60700 27.1
25* -9.727 0.500
26 ∞ 0.500 1.51680 64.2
27 ∞ BF
像面 ∞
非球面データ
第2面
K=0.0000,A4=-6.0052E-05,A6=-5.8498E-07,A8= 4.9028E-09,A10=-4.2864E-11
第19面
K=0.0000,A4= 1.0793E-03,A6= 5.4093E-05,A8=-1.7859E-06,A10= 3.5533E-07
第24面
K=0.0000,A4=-5.9892E-03,A6= 1.2134E-03,A8=-7.4232E-05,A10= 1.4475E-06
第25面
K=0.0000,A4=-1.0626E-02,A6= 2.1606E-03,A8=-1.3377E-04,A10= 2.6619E-06
各種データ
ズーム比 6.8
(Ｗ)広角 (Ｍ)中間 (Ｔ)望遠
焦点距離 4.743 13.414 32.255
Fナンバー 3.500 4.436 5.705
半画角 38.344 14.537 6.213
像高 3.600 3.600 3.600
レンズ全長 70.000 70.000 70.000
BF 0.500 0.500 0.500
d7 15.7224 7.0198 0.6203
d12 0.5813 10.1911 18.2614
d15 3.5781 2.6708 1.0000
d21 7.3623 4.1109 0.8000
d23 1.2460 4.4974 7.8083
ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 -15.429
2 8 14.396
3 13 -6.818
4 16 7.897
5 22 -9.370
6 24 19.230
実施例５
単位：mm
面データ
面番号 r d nd vd θg,F
物面 ∞ ∞
1 -7449.149 0.700 1.81474 37.0
2* 11.474 2.890
3 ∞ 13.950 1.90366 31.3
4 ∞ 0.100
5 20.568 1.230 1.92286 20.9 0.6388
6 44.480 0.600 1.69700 48.5
7 15.893 可変
8 64.918 0.600 1.84666 23.8
9 14.063 2.520 1.72916 54.7
10 -47.981 0.100
11 16.575 2.090 1.72916 54.7
12 -122.416 可変
13 -17.657 0.600 1.83481 42.7
14 5.449 1.000 1.92286 20.9 0.6388
15 11.512 可変
16(絞り) ∞ 0.500
17 6.850 1.900 1.65844 50.8
18 166.553 2.600
19 17.304 2.150 1.49700 81.6
20 -6.595 0.600 1.80486 24.7
21* -16.486 1.050
22 -10.589 0.700 1.90366 31.3
23 45.686 可変
24* 55.258 2.140 1.53048 55.7
25 -9.812 可変
26 ∞ 0.500 1.51680 64.2
27 ∞ BF
像面 ∞
非球面データ
第2面
K=0.0000,A4=-1.0539E-04,A6=-8.5696E-07,A8= 6.5791E-09,A10=-6.0994E-11
第21面
K=0.0000,A4= 9.7219E-04,A6= 1.6120E-05,A8= 4.4945E-07,A10= 6.3150E-08
第24面
K=0.0000,A4= 1.3588E-04,A6=-1.1496E-05,A8= 5.2546E-07,A10=-1.1494E-08
各種データ
ズーム比 6.80002
(Ｗ)広角 (Ｍ)中間 (Ｔ)望遠
焦点距離 4.743 13.414 32.255
Fナンバー 3.500 3.801 5.500
半画角 38.635 14.541 6.379
像高 3.600 3.600 3.600
レンズ全長 73.493 73.493 73.493
BF 0.500 0.500 0.500
d7 13.5791 4.5571 1.3300
d12 0.5649 12.7541 20.7767
d15 8.9628 5.7956 1.0000
d23 0.7341 2.6617 8.8286
d25 10.6326 8.7051 2.5382
ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 -12.821
2 8 14.580
3 13 -8.806
4 16 13.275
5 24 15.888
6 26 -
第１の実施の形態(実施例１)の光学構成図。 第２の実施の形態(実施例２)の光学構成図。 第３の実施の形態(実施例３)の光学構成図。 第４の実施の形態(実施例４)の光学構成図。 第５の実施の形態(実施例５)の光学構成図。 実施例１の収差図。 実施例２の収差図。 実施例３の収差図。 実施例４の収差図。 実施例５の収差図。 実施例１の像ブレ補正前後，広角端での横収差図。 実施例１の像ブレ補正前後，望遠端での横収差図。 実施例４の像ブレ補正前後，広角端での横収差図。 実施例４の像ブレ補正前後，望遠端での横収差図。 実施例５の像ブレ補正前後，広角端での横収差図。 実施例５の像ブレ補正前後，望遠端での横収差図。 撮像装置を搭載したデジタル機器の概略構成例を模式的断面で示す図。
符号の説明
ＣＵ デジタル機器
ＬＵ 撮像装置
ＺＬ ズームレンズ
Ｇｒ１ 第１レンズ群
Ｇｒ２ 第２レンズ群
Ｇｒ３ 第３レンズ群
Ｇｒ４ 第４レンズ群
Ｇｒ５ 第５レンズ群
Ｇｒ６ 第６レンズ群
Ｌ１ 第１レンズ(負レンズ)
Ｌ２ 第２レンズ(正レンズ)
Ｌｐ 正レンズ
ＰＲ プリズム(反射光学素子)
ＳＴ 絞り(光学絞り，メカニカルシャッタ)
ＰＴ 平行平面板
ＳＲ 撮像素子
ＳＳ 受光面
ＩＭ 像面(光学像)
ＡＸ 光軸
１ 信号処理部
２ 制御部
３ メモリ
４ 操作部
５ 表示部

Claims (10)

  1. 物体側から順に、光路を略９０度折り曲げる反射光学素子を含み負の光学的パワーを有する第１レンズ群と、正の光学的パワーを有する第２レンズ群と、負の光学的パワーを有する第３レンズ群と、正の光学的パワーを有する第４レンズ群と、第５レンズ群と、を含んでおり、広角端から望遠端への変倍に際して、前記第１レンズ群と前記第４レンズ群が像面に対して光軸方向に不動であり、前記第１レンズ群と第２レンズ群との間隔及び前記第３レンズ群と第４レンズ群との間隔が減少し、前記第４レンズ群と第５レンズ群との間隔が変化するように、少なくとも前記第２レンズ群と前記第３レンズ群と前記第５レンズ群が光軸に沿って移動し、以下の条件式(1)を満たすことを特徴とするズームレンズ；
    1.0＜｜f1｜／fw＜6.0 …(1)
    ただし、
    f1：第１レンズ群の焦点距離、
    fw：広角端における全系の焦点距離、
    である。
  2. 前記第１レンズ群が、物体側から順に、像側に強い凹面を向けた負レンズと前記反射光学素子を含んでおり、前記負レンズが以下の条件式(2)を満たすことを特徴とする請求項１記載のズームレンズ；
    1.5＜｜fL1｜／fw＜5.0 …(2)
    ただし、
    fL1：第１レンズ群内の負レンズの焦点距離、
    である。
  3. 前記第１レンズ群が、物体側から順に、像側に強い凹面を向けた負レンズと前記反射光学素子を含んでおり、前記反射光学素子の像側に少なくとも１枚の正レンズを配置し、前記正レンズが以下の条件式(3)及び(4)を満たすことを特徴とする請求項１又は２記載のズームレンズ；
    νd1p＜26.0 …(3)
    θg,F1p＋0.001767×νd1p−0.6477＞0.01 …(4)
    ただし、
    νd1p：第１レンズ群内の正レンズのアッベ数の平均値、
    θg,F1p：第１レンズ群内の正レンズの部分分散比の平均値(部分分散比はθg,F＝(ng−nF)／(nF−nC)で定義される)、
    である。
  4. 前記第４レンズ群を光軸に垂直な方向に移動させることによって、像面上の結像のブレを補正することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のズームレンズ。
  5. 前記第４レンズ群が最も像側のレンズを含む部分群を有しており、前記部分群を光軸に垂直な方向に移動させることによって、像面上の結像のブレを補正することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のズームレンズ。
  6. 前記第３レンズ群が少なくとも１枚の正レンズを有し、前記正レンズが以下の条件式(5)及び(6)を満たすことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のズームレンズ；
    νd3p＜26.0 …(5)
    θg,F3p＋0.001767×νd3p−0.6477＞0.01 …(6)
    ただし、
    νd3p：第３レンズ群内の正レンズのアッベ数の平均値、
    θg,F3p：第３レンズ群内の正レンズの部分分散比の平均値(部分分散比はθg,F＝(ng−nF)／(nF−nC)で定義される)、
    である。
  7. 以下の条件式(7)及び(8)を満たすことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のズームレンズ；
    0.6＜f2／｜f1｜＜2.0 …(7)
    0.2＜(β2t／β2w)／(ft／fw)＜0.5 …(8)
    ただし、
    f2：第２レンズ群の焦点距離、
    β2w：第２レンズ群の広角端における近軸横倍率、
    β2t：第２レンズ群の望遠端における近軸横倍率、
    ft：望遠端における全系の焦点距離、
    である。
  8. 請求項１〜７のいずれか１項に記載のズームレンズと、受光面上に形成された光学像を電気的な信号に変換する撮像素子と、を備え、前記撮像素子の受光面上に被写体の光学像が形成されるように前記ズームレンズが設けられていることを特徴とする撮像装置。
  9. 前記第４レンズ群の物体側に隣り合って位置し、変倍時に像面に対して移動しないメカニカルシャッタを更に備えたことを特徴とする請求項８記載の撮像装置。
  10. 請求項８又は９記載の撮像装置と、その撮像装置に対して被写体の静止画撮影，動画撮影のうちの少なくとも一方を行わせる制御部と、を具備することを特徴とするデジタル機器。
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