説明

撮像装置

【課題】 光学系全体が小型で、広画角かつ高ズーム比で、しかも全ズーム範囲にわたり高い光学性能が得られる撮像装置を得ること。
【解決手段】 撮像素子と、前記撮像素子に像を形成するためのズームレンズを有する撮像装置において、前記ズームレンズは、物体側から像側へ順に、正の屈折力の第1レンズ群、負の屈折力の第2レンズ群、正の屈折力の第3レンズ群、1以上のレンズ群を含む後続レンズ群を有しており、ズーミングに際して前記第1レンズ群は不動であり、前記第3レンズ群は物体側へ凸状の軌跡で移動し、前記第3レンズ群を含む3以上のレンズ群と前記撮像素子が移動し、広角端における光学全長よりも望遠端における光学全長が長いこと。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は撮像装置に関し、例えばビデオカメラや電子スチルカメラ、放送用カメラ、監視カメラ等のように固体撮像素子を用いた撮像装置に好適なものである。
【背景技術】
【0002】
近年、固体撮像素子を用いたビデオカメラ、デジタルスチルカメラ、放送用カメラ、監視カメラ等の撮像装置は高機能化され、又装置全体が小型化されている。
【0003】
これらの撮像装置に使用されるズームレンズは広画角化、高ズーム比であることが要望されている。更に全系が小型であることも要望されている。広画角且つ高ズーム比が容易なズームレンズとしては物体側から、像側へ順に正の屈折力の第1レンズ群、負の屈折力の第2レンズ群、正の屈折力の第3レンズ群、1以上のレンズ群を有する後群より成るポジティブリード型のズームレンズが知られている。このポジティブリード型のズームレンズにおいて広画角化を図りつつ、前玉径の増大を抑制し、全系の小型化を図るためにはズーミングに際し、第1レンズ群を移動させる事が有効である。
【0004】
しかしながら、ズーミングに際して第1レンズ群が移動すると、撮影中に前玉(第1レンズ面)の汚れを拭き取る際に加わる圧力に対して不利となる。また第1レンズ群の駆動中に第1レンズ群の倒れが生じると撮影する像が揺れる。更に、ワイドコンバーターを第1レンズ群付近に装着した場合、ズーミングに際して第1レンズ群とワイドコンバーターが干渉してくる等の課題が発生してくる。これらのことは、静止画を得る際には撮影の瞬間が限定される為、これらの問題を使用上目立たなくする事ができる。しかしながら連続記録される動画撮影時には目立ってくる。これらの問題に対し、ズーミングに際して第1レンズ群を移動させずに固定し、その代わりに撮像素子を可動とするズームレンズが知られている(特許文献1、2)。
【0005】
特許文献1では、ズーミングに際して撮像素子が移動しているが可動レンズ群が1つである。このため、変倍に際して変動する像面に合わせて撮像素子を移動させている。
【0006】
特許文献2では、変倍時の像面変動を補正する移動レンズ群を備えながらも撮像素子を移動させている。これによりズーミングに際して第1レンズ群を固定しながらも第1レンズ群を移動させた場合と同様の効果を得ている。
【0007】
この他、全系が小型で高ズーム比のポジティブリード型のズームレンズとして、物体側より像側へ順に、正、負、正、正の屈折力の4つのレンズ群より成るズームレンズが知られている(特許文献3)。また物体側より像側へ順に正、負、正、負、正の屈折力の5つのレンズ群より成るズームレンズが知られている(特許文献4)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0008】
【特許文献1】特開昭63−68807号公報
【特許文献2】特開2006−323212号公報
【特許文献3】特開2006−171655号公報
【特許文献4】特開2003−255228号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
一般にズームレンズにおいて所定のズーム比を維持しつつ、全系を小型化するためには、ズームレンズを構成する各レンズ群の屈折力(光学的パワー=焦点距離の逆数)を強めれば良い。しかしながら、このようにしたズームレンズは、ズーミングの際の収差変動が大きくなり、全変倍範囲にわたり高い光学性能を得るのが困難になってくる。前述した4群ズームレンズや5群ズームレンズにおいて、広画角、高ズーム比でレンズ系全体の小型化を図りつつ、良好な光学性能を得るにはズーミングに際して複数のレンズ群と撮像素子を移動させることが有効である。しかしながら、ズーミングの際に単に複数のレンズ群と撮像素子を動かすのみで広画角、高ズーム比で高い光学性能を得るのが難しい。
【0010】
特に各レンズ群の屈折力やズーミングに際して移動させるレンズ群の選定等を適切に設定することが重要になってくる。例えばズーミングに際しての第3レンズ群の移動条件、開口絞り等を適切に設定することが重要になってくる。これらの構成を適切に設定しないと、全系の小型化を図りつつ、広画角かつ高ズーム比で高い光学性能のズームレンズを得るのが難しくなってくる。
【0011】
本発明は、光学系全体が小型で、広画角かつ高ズーム比で、しかも全ズーム範囲にわたり高い光学性能が得られる撮像装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0012】
本発明の撮像装置は、撮像素子と、前記撮像素子に像を形成するためのズームレンズを有する撮像装置において、前記ズームレンズは、物体側から像側へ順に、正の屈折力の第1レンズ群、負の屈折力の第2レンズ群、正の屈折力の第3レンズ群、1以上のレンズ群を含む後続レンズ群を有しており、ズーミングに際して、前記第1レンズ群は不動であり、前記第3レンズ群は物体側へ凸状の軌跡で移動し、前記第3レンズ群を含む3以上のレンズ群と前記撮像素子が移動し、広角端における光学全長が望遠端における光学全長よりも長いことを特徴としている。
【発明の効果】
【0013】
本発明によれば、光学系全体が小型で、広画角かつ高ズーム比で、しかも全ズーム範囲にわたり高い光学性能が得られる撮像装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【図1】(A)、(B)、(C) 本発明の実施例1の広角端、中間のズーム位置、望遠端におけるレンズ断面図
【図2】(A)、(B)、(C) 本発明の実施例1に対応する数値実施例1の広角端、中間のズーム位置、望遠端の収差図
【図3】(A)、(B)、(C) 本発明の実施例2の広角端、中間のズーム位置、望遠端におけるレンズ断面図
【図4】(A)、(B)、(C) 本発明の実施例2に対応する数値実施例2の広角端、中間のズーム位置、望遠端の収差図
【図5】(A)、(B)、(C) 本発明の実施例3の広角端、中間のズーム位置、望遠端におけるレンズ断面図
【図6】(A)、(B)、(C) 本発明の実施例3に対応する数値実施例3の広角端、中間のズーム位置、望遠端の収差図
【図7】(A)、(B)、(C) 本発明の実施例4の広角端、中間のズーム位置、望遠端におけるレンズ断面図
【図8】(A)、(B)、(C) 本発明の実施例4に対応する数値実施例4の広角端、中間のズーム位置、望遠端の収差図
【図9】(A)、(B)、(C) 本発明の実施例5の広角端、中間のズーム位置、望遠端におけるレンズ断面図
【図10】(A)、(B)、(C) 本発明の実施例5に対応する数値実施例5の広角端、中間のズーム位置、望遠端の収差図
【図11】本発明の撮像装置の要部概略図
【発明を実施するための形態】
【0015】
本発明の撮像装置は、撮像素子Iと、撮像素子Iに像を形成するためのズームレンズを有する。ズーミングは光学全長が広角端に比べ望遠端で長い。ズームレンズは物体側から像側へ順に、正の屈折力の第1レンズ群L1、負の屈折力の第2レンズ群L2、正の屈折力の第3レンズ群L3、1以上のレンズ群を含む後続レンズ群LRを有している。ズーミングに際しては第1レンズ群L1が不動で、第3レンズ群L3が物体側へ凸状の軌跡で移動する。更に第3レンズ群L3を含む3以上のレンズ群と撮像素子Iが移動する。
【0016】
図1(A)、(B)、(C)は本発明の実施例1に係るズームレンズの広角端(短焦点距離端)、中間のズーム位置、望遠端(長焦点距離端)におけるレンズ断面図である。図2(A)、(B)、(C)はそれぞれ実施例1に係るズームレンズの広角端、中間のズーム位置、望遠端における収差図である。
【0017】
図3(A)、(B)、(C)は本発明の実施例2に係るズームレンズの広角端、中間のズーム位置、望遠端におけるレンズ断面図である。図4(A)、(B)、(C)はそれぞれ実施例2に係るズームレンズの広角端、中間のズーム位置、望遠端における収差図である。
【0018】
図5(A)、(B)、(C)は本発明の実施例3に係るズームレンズの広角端、中間のズーム位置、望遠端におけるレンズ断面図である。図6(A)、(B)、(C)はそれぞれ実施例3に係るズームレンズの広角端、中間のズーム位置、望遠端における収差図である。
【0019】
図7(A)、(B)、(C)は本発明の実施例4に係るズームレンズの広角端、中間のズーム位置、望遠端におけるレンズ断面図である。図8(A)、(B)、(C)はそれぞれ実施例4に係るズームレンズの広角端、中間のズーム位置、望遠端における収差図である。
【0020】
図9(A)、(B)、(C)は本発明の実施例5に係るズームレンズの広角端、中間のズーム位置、望遠端におけるレンズ断面図である。図10(A)、(B)、(C)はそれぞれ実施例5に係るズームレンズの広角端、中間のズーム位置、望遠端における収差図である。
【0021】
図11は本発明のズームレンズを備えるビデオカメラ(撮像装置)の要部概略図である、各実施例はビデオカメラやデジタルカメラ等の撮像装置である。レンズ断面図において、左方が被写体側(物体側)(前方)で、右方が像側(後方)である。レンズ断面図において、iは物体側からのレンズ群の順番を示し、Liは第iレンズ群である。LRは1以上のレンズ群を含む後群(後続レンズ群)である。SPは開口絞り(光量調整装置)であり、第2レンズ群L2と第3レンズ群L3との間又は第3レンズ群L3中に配置されている。Pは光学フィルター、フェースプレート、ローパスフィルター、赤外カットフィルターなどに相当する光学ブロックである。
【0022】
SHはシャッターである。NDは光路中より挿脱可能なNDフィルターである。IPは像面である。像面IPは、ビデオカメラやデジタルカメラ用の撮影光学系としてズームレンズを使用する際には、CCDセンサやCMOSセンサなどの固体撮像素子(光電変換素子)(撮像素子)Iの撮像面に相当する。レンズ断面図において矢印は広角端から望遠端へのズーミングに際して、各レンズ群の移動軌跡を示している。収差図において、d、gは各々d線及びg線、ΔM、ΔSはメリディオナル像面、サッジタル像面である。倍率色収差はg線によって表している。ωは半画角、FnoはFナンバーである。尚、以下の各実施例において広角端と望遠端は変倍用のレンズ群が機構上、光軸上を移動可能な範囲の両端に位置したときのズーム位置をいう。
【0023】
本発明に係るズームレンズでは動画撮影に好適となる様にズーミングに際して第1レンズ群L1を固定としている。そして、広画角、高ズーム比に適した、ズームタイプとして物体側より像側へ順に正の屈折力の第1レンズ群L1、負の屈折力の第2レンズ群L2、正の屈折力の第3レンズ群L3、1以上のレンズ群を有する後群LRより成る構成としている。ズーミングに際して第3レンズ群L3は物体側へ凸状の軌跡で移動する事で、中間の焦点距離(中間のズーム位置)における前玉位置での軸外光線の入射高さを低くさせ、前玉有効径の小型化を容易にしている。但し、第3レンズ群L3のズーミングの際の移動軌跡が規制される事となる為、第3レンズ群L3以外に、変倍に寄与するレンズ群、変倍時の像面湾曲の変動を補正するレンズ群を光軸方向に移動させている。また変倍に伴う像面変動に合わせて撮像素子Iを移動させている。各実施例のズームレンズは、全体で4つ以上のレンズ群を有すると共にズーミングの際に3つ以上のレンズ群と撮像素子Iを光軸方向に移動させている。また、光学全長(第1レンズ面から像面までの距離)を広角端に比べ望遠端で長くする事で短い光学全長で効率的な変倍を容易にしている。
【0024】
第1レンズ面(最も物体側のレンズ面)から開口絞りSPまでの距離が広角端に比べ望遠端で長くなるようにしている。望遠端に比べて広角端で開口絞りSPが物体側へ位置するように構成するように構成することにより、中間像高へ入射する不要光の入射を防ぐと共に、前玉位置での軸外光線の入射高さを低くし前玉系の小型化を容易にしている。
【0025】
更に、各実施例では第3レンズ群L3中の正レンズの少なくとも1面を非球面形状としている。第3レンズ群L3は正の屈折力である為、第3レンズ群L3中の正レンズの屈折力は強くなり収差が多く発生してくる。そこで、第3レンズ群L3中の正レンズの少なくとも1面を非球面形状とする事で、諸収差、特に広角端において球面収差を良好に補正している。そして第1、第2、第3レンズ群L1、L2、L3の焦点距離を各々f1、f2、f3とする。このとき、次の条件式のうち1以上を満足するようにしている。
【0026】
0.25<f3/f1<0.50・・・・・・(1)
0.33<|f2/f3|<0.64・・・・・・(2)
条件式(1)は第1レンズ群L1と第3レンズ群L3の焦点距離の比を規定したものである。条件式(1)の上限値を超えた場合、全系の屈折力の負担が第1レンズ群L1へ高まり、第1レンズ群L1で発生する諸収差、特に望遠端において軸上色収差を良好に補正する事が困難となる。逆に下限値を超えた場合、望遠端における全体の主点位置が像側へ移動する為に光学全長が長くなるので好ましくない。
【0027】
条件式(2)は第2レンズ群L2と第3レンズ群L3の焦点距離の比を規定したものである。条件式(2)の上限値を超えた場合、広角端において球面収差を良好に補正する事が困難となる。もしくは、第2レンズ群L2のズーミングの際の移動量が大きくなる事で光学全長が増加し好ましくない。逆に下限値を超えた場合、広角端において非点格差を良好に補正する事が困難となる。もしくは、広角端の入射瞳位置が入射側から遠くなる事で前玉径が増加してくるので好ましくない。なお、条件式(1)及び(2)の数値範囲は以下の如く特定するのが更に望ましい。
【0028】
0.26<f3/f1<0.42・・・・・・(1a)
0.41<|f2/f3|<0.62・・・・・・(2a)
また、各実施例では、ズーミングに際して、後群LRの最も像面側に配置されたレンズ群と撮像素子との間隔を変化させている。これにより、ズーミング時の像面湾曲や倍率色収差の変動を低減すると共に、像面変動を低減している。
【0029】
次に各実施例に係るズームレンズのレンズ構成について説明する。図1の実施例1のレンズ断面図においてL1は正の屈折力の第1レンズ群、L2は負の屈折力の第2レンズ群、L3は正の屈折力の第3レンズ群である。後群Lrは正の屈折力の第4レンズ群L4より成っている。実施例1はポジティブリード型の4群ズームレンズである。
【0030】
図1の実施例1では、ズーミングに際して第1レンズ群L1は不動である。広角端から望遠端へのズーミングに際して矢印のように第2乃至第4レンズ群が移動している。具体的には、第2レンズ群L2は像側へ移動している。第3レンズ群L3は物体側へ凸状の軌跡を描いて移動している。第4レンズ群L4は像側へ移動している。開口絞りSPは第3レンズ群L3と一体的に移動している。撮像素子Iは像側(右方向)へ移動している。フォーカスは第4レンズ群L4又は撮像素子Iを移動させて行っている。
【0031】
以下物体側から像側へ順に第1レンズ群L1は負レンズ、正レンズ、正レンズより構成されている。第2レンズ群L2は負レンズ、負レンズ、負レンズ、正レンズより構成されている。第3レンズ群L3は正レンズ、負レンズ、正レンズより構成されている。第4レンズ群L4は正レンズ、負レンズより構成されている。
【0032】
図3の実施例2のレンズ断面図において、L1は正の屈折力の第1レンズ群、L2は負の屈折力の第2レンズ群、L3は正の屈折力の第3レンズ群である。後群LRは負の屈折力の第4レンズ群L4、正の屈折力の第5レンズ群L5より成っている。実施例2はポジティブリード型の5群ズームレンズである。図3の実施例2ではズーミングに際して第1レンズ群L1及び第4レンズ群L4は不動である。広角端から望遠端へのズーミングに際して矢印のように第2レンズ群、第3レンズ群、第5レンズ群が移動している。具体的には第2レンズ群L2は像側へ移動している。第3レンズ群L3は物体側へ凸状の軌跡で移動している。第5レンズ群は像側へ移動している。開口絞りSPは他のレンズ群と独立に像側へ移動している。撮像素子Iは像側へ移動している。
【0033】
フォーカスは第5レンズ群L5又は撮像素子Iを光軸上移動させて行っている。第1乃至第3レンズ群は実施例1と同じである。第4レンズ群L4は負レンズより構成されている。第5レンズ群L5は正レンズ、負レンズより構成されている。
【0034】
図5の実施例3のズームレンズは実施例1と同様のズームタイプより成る4群ズームレンズである。実施例3のズームレンズは実施例1に比べて開口絞りSPとシャッターSHを第2レンズ群L2と第3レンズ群L3との間に配置し、ズーミングの際に他のレンズ群と独立に移動していることが異なっている。更にNDフィルターNDを第3レンズ群L3の像側に配置してズーミングに際して第3レンズ群L3と一体的に移動させたことが異なっている。第3レンズ群L3は正レンズ、負レンズ、負レンズ、正レンズより構成されている。フォーカスは第4レンズ群L4又は撮像素子Iを移動させて行っている。この他の構成は実施例1と同じである。
【0035】
図7の実施例4のズームレンズは、実施例1と同様のズームタイプより成る4群ズームレンズである。実施例4のズームレンズは、実施例1に比べて第1、第4レンズ群のレンズ構成が異なっている。第1レンズ群L1は負レンズと正レンズより構成されている。第4レンズ群L4は正レンズより構成されている。フォーカスは第4レンズ群L4又は撮像素子Iを移動させて行っている。この他の構成は実施例1と同じである。
【0036】
図9の実施例5のズームレンズは実施例1と同様のズームタイプより成る4群ズームレンズである。実施例5のズームレンズは実施例1に比べて開口絞りSPを第2レンズ群L2と第3レンズ群L3との間に配置し、ズーミングに際して第3レンズ群L3と一体的に移動していることが異なっている。第3レンズ群L3は正レンズ、正レンズ、負レンズ、正レンズより構成している。フォーカスは第4レンズ群L4又は撮像素子Iを移動させて行っている。この他の構成は実施例1と同じである。
【0037】
なお、各実施例において絞り又は光量調整装置SPは、絞り、シャッター機構SH、NDフィルターND等を単独もしくは組み合わせて配置するものである。実施例2及び3の様に、シャッターSH、NDフィルターNDを絞り又は光量調整装置SPと光路上異なる位置に配している例に関しては、必ずしもシャッターSHとNDフィルターNDを必要とするものではない。各実施例において、絞り又は光量調整装置SPとシャッター機構SHの両位置にNDフィルターNDを配しても良い。
【0038】
各実施例において、撮像素子を移動させてフォーカスを行なう場合は、コントラストAFのためのウォブリング(微小振動)をレンズ群により行なっても良い。また、レンズ群を移動させてフォーカスを行なう場合は、コントラストAFのためのウォブリングを撮像素子により行なっても良い。
【0039】
以下、実施例1〜5に対応する数値実施例1〜5の具体的数値データを示す。各数値実施例において、iは物体側から数えた面の番号を示す。riは第i番目の光学面(第i面)の曲率半径である。diは第i面と第(i+1)面との軸上間隔である。ndi、νdiはそれぞれd線に対する第i番目の光学部材の材料の屈折率、アッベ数である。また、非球面形状はRを曲率半径とし、非球面係数K、A4、A5、A6、A7、A8、A9、A10を用いて次式で与えられるものとする。
【0040】
X=(H/R)/[1+{1−(1+K)(H/R)2}1/2]+A4・H+A5・H+A6・H+A7・H+A8・H+A9・H+A10・H10
なお、各非球面係数における「e±XX」は「×10±XX」を意味している。また、前述の各条件式と数値実施例との関係を(表1)に示す。焦点距離、Fナンバー、画角はそれぞれ無限遠物体に焦点を合わせたときの値を表している。BFは最終レンズ面から像面までの距離を空気換算した値である。最後の2つの面は、フィルター等のガラスブロックである。
【0041】
数値実施例1

単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd
1 46.197 1.10 1.80518 25.4
2 27.805 4.11 1.48749 70.2
3 -639.098 0.20
4 26.373 2.76 1.60311 60.6
5 87.627 (可変)
6 68.867 0.90 1.88300 40.8
7 7.484 1.92
8 48.670 0.80 1.83400 37.2
9 15.474 1.54
10 -21.083 0.80 1.74400 44.8
11 152.156 0.99
12 23.465 1.64 1.92286 18.9
13 -89.545 (可変)
14* 9.274 2.63 1.58313 59.4
15* -288.493 1.24
16(絞り) ∞ 3.52
17 78.525 0.80 1.84666 23.9
18 8.159 0.40
19 11.203 1.78 1.80400 46.6
20 -87.259 (可変)
21* 13.924 2.00 1.58313 59.4
22 -96.643 0.70 1.92286 18.9
23 12233.548 (可変)
24 ∞ 2.38 1.51633 64.1
25 ∞ 1.63
像面 ∞

非球面データ
第14面
K =-7.55754e-001 A 4= 2.19064e-005 A 6= 1.16938e-006 A 8=-1.86853e-008

第15面
K =-1.70532e+003 A 4= 3.18065e-005 A 6= 9.73064e-007 A 8=-2.70362e-008

第21面
K = 4.30952e+000 A 4=-2.39083e-004 A 6=-9.53736e-007 A 8=-1.17756e-007

各種データ
ズーム比 13.72
広角 中間 望遠
焦点距離 5.10 23.59 69.95
Fナンバー 1.85 2.81 3.14
画角 30.47 7.25 2.46
像高 3.00 3.00 3.00
レンズ全長 66.09 72.83 79.68
BF 9.36 14.29 5.69

d 5 1.25 19.28 28.61
d13 23.09 4.87 1.06
d20 2.56 4.56 14.49
d23 6.16 11.09 2.49

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 43.98
2 6 -8.28
3 14 17.42
4 21 25.99
5 24 ∞

【0042】
数値実施例2

単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd
1 55.253 1.75 2.00069 25.5
2 39.845 6.20 1.49700 81.5
3 -1552.738 0.20
4 42.719 3.75 1.60311 60.6
5 133.123 (可変)
6 89.992 1.10 1.88300 40.8
7 11.839 2.84
8 59.599 0.90 1.84666 23.9
9 12.057 3.79
10 -23.709 0.80 1.83481 42.7
11 200.118 0.10
12 29.455 3.00 1.92286 18.9
13 -38.878 (可変)
14(絞り) ∞ (可変)
15* 14.230 3.15 1.58313 59.4
16* -105.520 5.65
17 82.788 0.70 1.84666 23.9
18 13.314 0.38
19 19.886 2.20 1.71300 53.9
20 -33.781 (可変)
21 ∞ 0.60
22 ∞ 1.95
23 416.826 0.70 1.48749 70.2
24 30.733 (可変)
25 16.298 3.25 1.71300 53.9
26 -22.586 0.70 1.84666 23.9
27 -339.548 (可変)
28 ∞ 1.94 1.51633 64.1
29 ∞ 2.00
30 ∞ 0.00
像面 ∞

非球面データ
第15面
K =-6.90664e-001
A 5=-3.93291e-008 A 7=-4.98565e-008 A 9=-4.26333e-010

第16面
K =-2.19665e+002
A 5= 6.85141e-007 A 7=-8.23653e-008

各種データ
ズーム比 18.00
広角 中間 望遠
焦点距離 4.64 38.45 83.57
Fナンバー 1.85 2.65 2.88
画角 36.78 5.16 2.38
像高 3.47 3.47 3.47
レンズ全長 105.66 112.97 118.47
BF 7.39 12.16 8.15

d 5 0.90 35.52 43.01
d13 30.70 6.36 1.99
d14 16.25 2.11 2.82
d20 2.24 6.11 2.27
d24 4.46 7.00 16.51
d27 4.10 8.88 4.86

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 65.00
2 6 -10.57
3 14 ∞
4 15 21.12
5 21 -68.10
6 25 24.65
7 28 ∞

【0043】
数値実施例3

単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd
1 54.640 1.80 2.00069 25.5
2 34.577 6.89 1.49700 81.5
3 -812.948 0.20
4 34.217 4.19 1.69680 55.5
5 144.255 (可変)
6 122.143 1.00 1.69680 55.5
7 12.086 2.31
8 35.693 0.80 1.69680 55.5
9 8.726 3.65
10 -66.571 0.80 1.77250 49.6
11 27.287 0.68
12 15.678 1.89 1.92286 18.9
13 42.596 (可変)
14(絞り) ∞ 0.70
15 ∞ (可変)
16* 12.052 3.48 1.85996 40.3
17* -274.243 2.32
18 133.251 0.80 1.84666 23.9
19 9.810 0.67
20 17.032 0.80 1.84666 23.9
21 10.734 0.00
22 10.734 2.78 1.71300 53.9
23 -57.402 (可変)
24 ∞ (可変)
25* 15.599 3.00 1.85996 40.3
26 -28.000 0.70 1.92286 18.9
27 -348.934 (可変)
28 ∞ 2.38 1.51633 64.1
29 ∞ 1.63
像面 ∞

非球面データ
第16面
K =-1.69151e-001 A 4=-1.86873e-005 A 6= 4.64592e-008 A 8= 4.26211e-011

第17面
K = 3.77584e+002 A 4= 3.91154e-005

第25面
K =-1.09690e+000 A 4= 2.87914e-005 A 6= 1.34795e-007 A 8=-9.47750e-010

各種データ
ズーム比 15.00
広角 中間 望遠
焦点距離 4.03 23.54 60.40
Fナンバー 1.44 2.81 3.00
画角 36.68 7.26 2.84
像高 3.00 3.00 3.00
レンズ全長 89.51 93.79 97.95
BF 5.59 9.65 6.34

d 5 0.67 24.00 31.14
d13 20.38 5.44 2.49
d15 15.07 3.52 2.49
d23 1.82 4.96 1.82
d24 6.52 6.75 14.22
d27 2.39 6.45 3.14

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 50.39
2 6 -8.26
3 14 ∞
4 16 18.99
5 24 ∞
6 25 18.04
7 28 ∞

【0044】
数値実施例4

単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd
1 25.484 1.10 1.84666 23.9
2 17.456 3.70 1.77250 49.6
3 94.999 (可変)
4 23.360 0.80 1.88300 40.8
5 7.975 2.00
6 29.815 0.80 1.88300 40.8
7 7.279 2.50
8 -36.049 0.80 1.70154 41.2
9 43.357 0.58
10 14.511 1.60 1.92286 18.9
11 110.900 (可変)
12* 8.082 2.00 1.58313 59.4
13* -34.575 2.01
14(絞り) ∞ 1.67
15 -13.537 0.60 1.84666 23.9
16 11.671 0.10
17 22.475 1.80 1.80400 46.6
18 -8.649 (可変)
19 10.694 1.31 1.51742 52.4
20 22.250 (可変)
21 ∞ 1.94 1.51633 64.1
22 ∞ 2.00
像面 ∞

非球面データ
第12面
K =-2.39986e+000 A 4= 7.41739e-004 A 6= 1.38513e-005 A 8= 2.08760e-006 A10=-3.31775e-008

第13面
K =-7.59546e+001 A 4= 3.99860e-004 A 6= 3.09417e-005 A 8= 1.68894e-006

各種データ
ズーム比 4.91
広角 中間 望遠
焦点距離 5.15 15.15 25.30
Fナンバー 2.88 4.39 5.14
画角 36.94 14.34 8.71
像高 3.88 3.88 3.88
レンズ全長 49.63 55.48 64.97
BF 6.61 9.66 6.03

d 3 0.54 9.67 16.72
d11 14.00 2.07 0.78
d18 5.10 10.71 18.05
d20 3.32 6.38 2.75

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 46.33
2 4 -7.42
3 12 12.51
4 19 38.31
5 21 ∞

【0045】
数値実施例5

単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd
1 39.659 1.10 1.84666 23.9
2 23.546 3.90 1.59319 67.9
3 159.156 0.15
4 20.614 2.92 1.71300 53.9
5 51.116 (可変)
6 36.111 0.70 1.88300 40.8
7 7.101 1.76
8 15.438 0.55 1.88300 40.8
9 7.132 2.90
10 -14.390 0.55 1.69680 55.5
11 -165.778 0.09
12 16.751 1.39 1.92286 18.9
13 -519.915 (可変)
14(絞り) ∞ 0.50
15* 8.074 1.63 1.58313 59.4
16* -1504.407 0.22
17 12.968 1.70 1.65844 50.9
18 -43.937 1.04
19 12.900 0.60 1.84666 23.9
20 3.757 1.62 1.58144 40.8
21 5.838 (可変)
22 11.766 2.51 1.80400 46.6
23 -18.223 0.60 1.84666 23.9
24 331.960 (可変)
25 ∞ 0.80 1.51680 64.2
26 ∞ 1.00
像面 ∞

非球面データ
第15面
K =-5.70826e-001 A 4=-2.07321e-004 A 6= 1.70493e-006 A 8=-2.62012e-007 A10=-8.12818e-009

第16面
K = 1.07092e+005 A 4= 9.23547e-005 A 6= 3.99186e-006 A 8=-5.54505e-007 A10= 2.19557e-009

各種データ
ズーム比 9.78
広角 中間 望遠
焦点距離 4.74 19.60 46.36
Fナンバー 2.06 3.27 3.50
画角 37.22 10.41 4.44
像高 3.60 3.60 3.60
レンズ全長 50.79 55.03 65.12
BF 4.76 8.88 4.06

d 5 0.66 14.25 19.65
d13 15.25 2.78 1.29
d21 3.68 2.69 13.67
d24 3.23 7.35 2.53

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 35.83
2 6 -6.69
3 14 11.71
4 22 15.63
5 25 ∞
【0046】
【表1】

【0047】
以上のように、各実施例によれば、ズーミングに際して第1レンズ群L1を固定し、撮像素子と少なくとも3つのレンズ群を光軸方向に移動させている。これにより、広画角化、高ズーム比及び全系の小型化を図りながらも良好な光学性能を持つ撮像装置を実現する事が出来る。
【0048】
次に本発明のズームレンズを撮影光学系として用いたビデオカメラ(撮像装置)の実施形態を図11を用いて説明する。
【0049】
図11において、10はビデオカメラ本体、11は本発明に係るズームレンズによって構成された撮影光学系である。12は撮影光学系11によって被写体像を受光するCCD等の撮像素子(固体撮像素子)、13は撮像素子12が受光した被写体像を記録する記録手段、14は不図示の表示素子に表示された被写体像を観察するためのファインダーである。上記表示素子は液晶パネル等によって構成され、撮像素子12上に形成された被写体像が表示される。
【0050】
この様に本発明のズームレンズをビデオカメラ等の撮像装置に適用する事により、小型で高い光学性能を有する撮像装置を実現することができる。
【符号の説明】
【0051】
L1 第1レンズ群 L2 第2レンズ群 L3 第3レンズ群
L4 第4レンズ群 L5 第5レンズ群 LR 後続レンズ群
SH シャッター ND NDフィルター SP 絞り又は光量調整装置
P フィルター類(光学ブロック) IP 像面 I 撮像素子

【特許請求の範囲】
【請求項1】
撮像素子と、前記撮像素子に像を形成するためのズームレンズを有する撮像装置において、前記ズームレンズは、物体側から像側へ順に、正の屈折力の第1レンズ群、負の屈折力の第2レンズ群、正の屈折力の第3レンズ群、1以上のレンズ群を含む後続レンズ群を有しており、ズーミングに際して前記第1レンズ群は不動であり、前記第3レンズ群は物体側へ凸状の軌跡で移動し、前記第3レンズ群を含む3以上のレンズ群と前記撮像素子が移動し、広角端における光学全長よりも望遠端における光学全長が長いことを特徴とする撮像装置。
【請求項2】
前記ズームレンズはズーミングに際して移動する開口絞りを有し、最も物体側のレンズ面から前記開口絞りまでの距離は広角端に比べて望遠端の方が長いことを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。
【請求項3】
前記第1、第3レンズ群の焦点距離を各々f1、f3とするとき、
0.25<f3/f1<0.50
なる条件を満足することを特徴とする請求項1又は2に記載の撮像装置。
【請求項4】
前記第2、第3レンズ群の焦点距離を各々f2、f3とするとき、
0.33<|f2/f3|<0.64
なる条件を満足することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の撮像装置。
【請求項5】
ズーミングに際して、前記後続レンズ群を構成するレンズ群のうち最も像面側に配置されたレンズ群と撮像素子との間隔が変化することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の撮像装置。
【請求項6】
前記後続レンズ群は正の屈折力の第4レンズ群より構成されており、ズーミングに際して、前記第2レンズ群、第3レンズ群、第4レンズ群が移動することを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の撮像装置。
【請求項7】
前記後続レンズ群は、物体側から像側に順に、負の屈折力の第4レンズ群、正の屈折力の第5レンズ群で構成されており、ズーミングに際して前記第2レンズ群、第3レンズ群、第5レンズ群が移動することを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の撮像装置。

【図1】
image rotate

【図2】
image rotate

【図3】
image rotate

【図4】
image rotate

【図5】
image rotate

【図6】
image rotate

【図7】
image rotate

【図8】
image rotate

【図9】
image rotate

【図10】
image rotate

【図11】
image rotate


【公開番号】特開2011−221224(P2011−221224A)
【公開日】平成23年11月4日(2011.11.4)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−89323(P2010−89323)
【出願日】平成22年4月8日(2010.4.8)
【出願人】(000001007)キヤノン株式会社 (59,756)
【Fターム(参考)】