JP3960334B2 - 撮影光学系および撮像装置 - Google Patents
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Description
本発明は、撮影光学系および撮像装置に関し、特に、撮像倍率が可変で変倍比の高い撮影光学系に関する。
近年、パーソナルコンピュータの普及に伴い、手軽に画像を取り込めるデジタルカメラが普及している。また、モバイルコンピュータ、携帯電話、情報携帯端末(ＰＤＡ：Personal Digital Assistant)等の情報処理機器にデジタルカメラを組み込むことも一般化している。このような状況のもと、より小型のデジタルスチルカメラが求められるようになっており、撮影光学系にもより一層の小型化が要望されている。
また、光を電気信号に変換する撮像素子も、画素数をはじめとする種々の点で高性能化が進み、デジタルカメラの製品サイクルは短縮の傾向にある。このため、撮影光学系には、単に小型であるだけでなく、高性能かつ製造が容易であることも要求されるようになっている。
さらに、デジタルカメラの撮影光学系としてはズーム光学系が用いられているが、変倍比を従来の２〜５程度から、その２倍以上にすることも求められている。この要求を満たし得る変倍比のきわめて高いズーム光学系は、従来より知られている。例えば、特許文献１には変倍比が１５以上のズーム光学系が開示されている。
特開平９−９０２２１号公報
ところが、従来のズーム光学系は変倍比は大きいものの、小型とはいえず、また高性能とも言い難い。例えば、特許文献１のズーム光学系は、広角端での全長が大きく、収差補正も不十分である。
本発明は、このような現状に鑑みてなされたもので、変倍比がきわめて大きく、しかも、小型かつ高性能で、製造も容易な撮影光学系を提供することを目的とする。また、そのような撮影光学系を備えた小型、高性能かつ低コストの撮像装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明では、撮影対象からの光を撮像素子上に結像させる撮影光学系は、撮影対象側から順に、正のパワーを有する第１レンズ群と、負のパワーを有する第２レンズ群と、正のパワーを有する第３レンズ群と、正のパワーを有する第４レンズ群とを少なくとも有して、いずれかのレンズ群の間隔を変化させて変倍を行い、次の式１、式２の関係を満たすものとする。
０．０５ ≦ｆ３／ｆ４ ≦０．９５ ・・・式１
７．５ ≦ｆ１／ｆｗ≦２０．０ ・・・式２
ただし、ｆ３は第３レンズ群の焦点距離、ｆ４は第４レンズ群の焦点距離、ｆ１は第１レンズ群の焦点距離、ｆｗは広角端（最短焦点距離）での撮影光学系全体の焦点距離である。
０．０５ ≦ｆ３／ｆ４ ≦０．９５ ・・・式１
７．５ ≦ｆ１／ｆｗ≦２０．０ ・・・式２
ただし、ｆ３は第３レンズ群の焦点距離、ｆ４は第４レンズ群の焦点距離、ｆ１は第１レンズ群の焦点距離、ｆｗは広角端（最短焦点距離）での撮影光学系全体の焦点距離である。
式１は、第３レンズ群と第４レンズ群の光学的パワーの比を適切に規定したものである。ｆ３／ｆ４の値が式１の上限を超えると、第４レンズ群のパワーが強くなることにより、第４レンズ群での収差の発生が大きくなり、特に像面湾曲を広角端から望遠端（最長焦点距離）まで良好に補正するのが困難になる。さらに、焦点調節（フォーカシング）を第４レンズ群の移動により行う場合には、フォーカシングによる収差変動、特に、像面湾曲の変動、色収差の変動が大きくなってしまう。それらを良好に補正するためには、レンズの追加、非球面の追加等が必要となる。これは、小型化および製造の容易化の点で好ましくない。
一方、ｆ３／ｆ４の値が式１の下限に達しないと、第３レンズ群のパワーが強くなることにより、第３レンズ群での収差の発生が大きくなり、特に球面収差の発生が大きくなる。それを良好に補正するためには、レンズの追加、非球面の追加等が必要となり、やはり好ましくない。さらにフォーカシングを第４レンズ群の移動により行う場合には、フォーカシング時の第４レンズ群の移動量が大きくなりすぎてしまい、好ましくない。
式１に代えて次の式１’を満たすようにすると、一層高性能の撮影光学系になる。
０．１５ ≦ ｆ３／ｆ４ ≦ ０．８５ ・・・式１’
０．１５ ≦ ｆ３／ｆ４ ≦ ０．８５ ・・・式１’
式２は、第１レンズ群の焦点距離を広角端の焦点距離で割ったもので、第１群の適切なパワー範囲を規定するものである。ｆ１／ｆｗの値が式２の下限に達しないと、第１レンズ群のパワーが強くなり、前玉径の小型化やコンパクト化という面では好ましいが、パワーが強くなることにより、収差の発生が大きくなり、特に、像面湾曲と歪曲収差が多く発生する。それを良好に補正するためには、レンズの追加あるいは非球面の追加が必要となる。これは、小型化および製造の容易化の点で好ましくない。また、ｆ１／ｆｗの値が式２の上限を超えると、収差補正上有利ではあるが、前玉径の増大やそれに伴う大型化が避けられなくなって、好ましくない。
さらに、次の式３の関係を満たすようにするとよい。
０．０５ ≦ ｆ３／ｆｔ ≦ ０．２５ ・・・式３
ただし、ｆｔは望遠端での撮影光学系全体の焦点距離である。
０．０５ ≦ ｆ３／ｆｔ ≦ ０．２５ ・・・式３
ただし、ｆｔは望遠端での撮影光学系全体の焦点距離である。
式３は、第３レンズ群の焦点距離を望遠端の焦点距離で割ったもので、第３レンズ群の適切なパワー範囲を規定するものである。ｆ３／ｆｔの値が式３の下限に達しないと、第３レンズ群のパワーが強くなることにより、第３レンズ群での収差発生が大きくなり、特に球面収差が大きく発生する。それを良好に補正するためには、レンズの追加、非球面の追加等が必要となる。これは、小型化および製造の容易化の点で好ましくない。また、ｆ３／ｆｔの値が式３の上限を超えると、収差補正上有利ではあるが、変倍に際し第３レンズ群の前後の間隔を大きく変化させなければならず、レンズ全長が大きくなって、好ましくない。
式３に代えて次の式３’を満たすようにすると、一層高性能の撮影光学系になる。
０．１ ≦ ｆ３／ｆｔ ≦ ０．２２ ・・・式３’
０．１ ≦ ｆ３／ｆｔ ≦ ０．２２ ・・・式３’
また、次の式４の関係を満たすようにするとよい。
−０．１０ ≦ｆ２／ｆｔ ≦−０．０５ ・・・式４
ただし、ｆ２は第２レンズ群の焦点距離、ｆｔは望遠端での撮影光学系全体の焦点距離である。
−０．１０ ≦ｆ２／ｆｔ ≦−０．０５ ・・・式４
ただし、ｆ２は第２レンズ群の焦点距離、ｆｔは望遠端での撮影光学系全体の焦点距離である。
式４は、第２レンズ群の焦点距離を望遠端の焦点距離で割ったもので、第２レンズ群の適切なパワー範囲を規定するものである。ｆ２／ｆｔの値が式４の上限を超えると、第２レンズ群のパワーが強くなりすぎ、第２レンズ群での収差発生が大きくなり、特に、像面湾曲と歪曲の収差が大きく発生する。それを良好に補正するためには、レンズの追加、非球面の追加等が必要となる。これは、小型化および製造の容易化の点で好ましくない。また、ｆ２／ｆｔの値が式４の下限に達しないと、収差補正上有利ではあるが、変倍に際し第２レンズ群の前後の間隔を大きく変化させなければならず、レンズ全長が大きくなって、好ましくない。
上記の撮影光学系は、第１レンズ群から第４レンズ群までのほかに第４レンズ群よりも撮像素子側に位置する第５レンズ群のみを有し、第４レンズ群を移動させることにより焦点調節を行うものとすることができる。
式１、式２を満たすことにより、第４レンズ群のパワーを比較的小さくできるので、第４レンズ群は簡素な構成となる。これをフォーカシングに用いることで、フォーカシングを迅速に行うことが可能になり、また、フォーカシングによる収差変動も抑え易くなる。さらに、第５レンズ群が存在することにより、第４レンズ群のパワーや、射出瞳位置を制御する自由度が増す。第５レンズ群は像面近傍に位置し、収差の発生が少ないので、比較的自由にパワーを変化させることができる。
ここで、第５レンズ群は、負のパワーよりも、正のパワーを有する方が、第４レンズ群の正のパワーを小さくでき、収差補正の点で好ましい。また、第５レンズ群は、変倍およびフォーカシングに際して固定とし、１枚のレンズから構成すれば、鏡胴を簡単な構成にできて、好ましい。さらにその構成では、撮像素子の前に光学ローパスフィルタや赤外カットフィルタなどを配置する場合に、それらのフィルタまでを密封構造とするのにも好都合であり、撮像素子やフィルタへのごみ付着防止に有利である。
また、次の式５の関係を満たすようにするとよい。
０．５ ≦ＴLw／ｆｔ ≦１．０ ・・・式５
ただし、ＴLwは広角端での第１レンズ群の最も撮影対象寄りの面から結像面までの距離である。
０．５ ≦ＴLw／ｆｔ ≦１．０ ・・・式５
ただし、ＴLwは広角端での第１レンズ群の最も撮影対象寄りの面から結像面までの距離である。
式５は、広角端での全長と望遠端での焦点距離すなわち最長の焦点距離との適切な関係を規定するものである。大きなズーム比を確保する場合に、ＴLw／ｆｔの値が式５の上限を超えると、広角端での全長が大きくなったり、あるいは広角端での画角が大きくなったりする。広角端での全長が大きくなることは、小型化のための直接的な障害となり、また、広角端での画角が大きくなることは、前玉の径の増大を招く結果となって、小型化のための間接的な障害となる。
ＴLw／ｆｔの値が式５の下限に達しないと、広角端での全長があまりに小さくなったり、変倍比があまりに大きくなったりして、性能の確保が困難になる。高い性能を確保するためにはレンズあるいは非球面を多くしなければならず、これは製造の容易化の妨げとなる。
式５に代えて次の式５’の関係を満たすようにすると、さらに小型で高性能の撮影光学系となる。
０．７５ ≦ ＴLｗ／ｆｔ ≦ １．０ ・・・式５’
０．７５ ≦ ＴLｗ／ｆｔ ≦ １．０ ・・・式５’
前記目的を達成するために、本発明ではまた、撮像装置は、撮像素子と、上記のいずれかの撮影光学系とを備えるものとする。
本発明の撮影光学系は、第３レンズ群と第４レンズ群の光学的パワーのバランスが適切である上、第１レンズ群の光学的パワーも適切であるため、これらのレンズ群による収差の発生が抑えられ、変倍比を大きくするのに適する。また、収差補正のためにレンズや非球面を多くする必要がないため、小型に構成することができ、製造も容易である。このような特長を有する撮影光学系を備えた本発明の撮像装置は、小型、高性能かつ低コストの装置となる。
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。第１の実施形態であるデジタルカメラ１の外観を図１に模式的に示す。図１において（ａ）は前面および上面を表す斜視図、（ｂ）は背面図である。デジタルカメラ１は、本体１０と、本体１０に取り付けられたレンズ鏡胴１１を有している。レンズ鏡胴１１は複数段より成り、撮影時には本体１０の前方に突出し、非撮影時には本体１０に収容し得るように、前後方向に可動に構成されている。レンズ鏡胴１１は、撮影光学系１２を収容し、保持している。
撮影光学系１２は、撮影対象からの光を本体１０に収容されている撮像素子２１（図２参照）に導き、撮像素子２１上に結像させる。撮影光学系１２の焦点距離は可変、つまり、撮影光学系１２はズーム光学系である。
デジタルカメラ１は、前面に光学ファインダーの対物窓１３ａとフラッシュ発光部１４、上面に電源ボタン１５とシャッターレリーズボタン１６、背面に光学ファインダーの接眼窓１３ｂと表示部１７とズームボタン１８と他の操作ボタン１９を備えている。光学ファインダーは撮影対象の光学像を提供し、フラッシュ発光部１４は撮影対象を照明するフラッシュ光を発する。電源ボタン１５は、撮像素子２１をはじめ電力で動作する各部への電力の供給と停止の指示のために操作され、シャッターレリーズボタン１６は、記録用画像の撮影の指示のために操作される。
表示部１７は液晶表示器より成り、撮影した画像およびデジタルカメラ１の設定状況、操作案内等の諸情報を表示する。ズームボタン１８は、撮影光学系１２の焦点距離の設定のために操作される。ズームボタン１８の一端部を押すと、撮影光学系１２の焦点距離が増大する方向に変化し、撮影画角は狭く、撮影倍率は大きくなる。ズームボタン１８の他端部を押すと、撮影光学系１２の焦点距離が減少する方向に変化し、撮影画角は広く、撮影倍率は小さくなる。撮影光学系１２の焦点距離の設定可能な範囲のうち、最長端を望遠端といい、最短端を広角端という。操作ボタン１９は、デジタルカメラ１の諸設定のために操作される。
図２にデジタルカメラ１の構成を模式的に示す。デジタルカメラ１は、撮影光学系１２および表示部１７のほか、撮像素子２１、信号処理部２２、記録部２３、操作部２４、撮影光学系駆動部２５および制御部２６を有している。撮像素子２１はＣＣＤエリアセンサであり、画素ごとの受光量を表す信号を出力する。信号処理部２２は撮像素子２１の出力信号を処理して、撮影した画像を表す画像データを生成する。記録部２３は信号処理部２２が生成した画像データを着脱可能な記録媒体２３ａに記録し、また、画像の再生表示のために、記録媒体２３ａから画像データを読み出す。操作部２４は前述の諸ボタン１６〜１９の総称であり、使用者の操作を制御部２６に伝達する。
撮影光学系駆動部２５は、いくつかのモータとその駆動力を撮影光学系１２のレンズ群に伝達する伝達機構を有しており（不図示）、撮影光学系１２の焦点距離と焦点位置を設定する。制御部２６は操作部２４を介して与えられる指示に応じて各部を制御する。
撮影光学系１２の構成を図３に示す。撮影光学系１２は、撮影対象側から順に第１レンズ群Ｇ１、第２レンズ群Ｇ２、第３レンズ群Ｇ３、第４レンズ群Ｇ４を有する。
第１レンズ群Ｇ１は、３枚のレンズＬ１、Ｌ２、Ｌ３より成り、全体として正の光学的パワーを有する。第２レンズ群Ｇ２は、３枚のレンズＬ４、Ｌ５、Ｌ６より成り、全体として負の光学的パワーを有する。第３レンズ群Ｇ３は、３枚のレンズＬ７、Ｌ８、Ｌ９より成り、全体として正の光学的パワーを有する。第４レンズ群Ｇ４は、２枚のレンズＬ１０、Ｌ１１より成り、全体として正の光学的パワーを有する。
第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３の間には、開口径が可変の絞りＳが設けられている。絞りＳは第３レンズ群Ｇ３と共に移動する。また、撮像素子２１の直前にはローパスフィルターＦが配置されている。
図３に示した符号ｒ１〜ｒ２５はレンズＬ１〜Ｌ１１、絞りＳ、およびフィルターＦの面である。レンズＬ１〜Ｌ１１およびフィルターＦはそれぞれ２つの面を有する。同一のレンズ（フィルター）の２つの面のうち、符号の数字の値が小さいものの方がより撮影対象に近い面である。例えば、レンズＬ３は面ｒ５と面ｒ６を有するが、面ｒ５が撮影対象側に位置し、面ｒ６が撮像素子２１側に位置する。絞りＳは１つの面ｒ１３のみを有する。なお、絞りＳの面ｒ１３の前後の媒質は空気であり、当然、面ｒ１３の前後で屈折率は変化しない。
レンズＬ７の面ｒ１４、レンズＬ１０の面ｒ２０およびレンズＬ１１の面ｒ２３はいずれも非球面である。レンズＬ１、Ｌ３、Ｌ４、Ｌ６、Ｌ７、Ｌ８、Ｌ９、Ｌ１１はメニスカスレンズである。また、レンズＬ１とレンズＬ２は接着されており、面ｒ２と面ｒ３の間には接着剤が存在する。レンズＬ５とレンズＬ６も接着されており、面ｒ１０と面ｒ１１の間にも接着剤が存在する。同様に、レンズＬ１０とレンズＬ１１も接着されており、面ｒ２１と面ｒ２２の間にも接着剤が存在する。
図３に示した矢印はズーミングに際してのレンズ群Ｇ１〜Ｇ４の位置を表している。矢印の基端が広角端、先端が望遠端に対応する。ズーミングは第１レンズ群Ｇ１、第２レンズ群Ｇ２、第３レンズ群Ｇ３および第４レンズ群を移動させて、それらの間隔を変化させることによって行われる。また、第４レンズ群Ｇ４を前方に繰り出すことにより、無限遠物体から近距離物体へのフォーカシングを行う。
広角端および望遠端での焦点距離はそれぞれ６．００ｍｍおよび９３．００ｍｍであり、したがって、変倍比は１５．５である。広角端および望遠端でのＦ数はそれぞれ２．８８および４．４８である。また、焦点距離が中間の２３．６３ｍｍのときのＦ数は３．８０である。
撮影光学系１２のコンストラクションデータを表１に示す。表１において、各行の軸上面間隔はその行の面と次の行の面との間隔であり、各行の屈折率およびアッベ数もその行の面と次の行の面の間の媒質の屈折率およびアッベ数（空気については省略）である。屈折率およびアッベ数はｄ線に対するものである。距離の単位はｍｍである。また、ズーミングにより変化する軸上面間隔については、広角端と上記の中間の焦点距離と望遠端での値を、左から順に表している。なお、非球面については符号の末尾にアスタリスク（＊印）を付している。
[表１]
面 曲率半径 軸上面間隔 屈折率 アッベ数
r1 56.592 2.000 1.84666 23.78
r2 34.012 0.010 1.51400 42.83
r3 34.012 4.828 1.49700 81.61
r4 -401.072 0.100
r5 29.243 3.704 1.71300 53.94
r6 79.633 1.000〜16.824〜28.406
r7 47.466 1.100 1.88300 40.79
r8 7.783 6.027
r9 -19.146 0.900 1.49700 81.61
r10 10.715 0.010 1.51400 42.83
r11 10.715 2.340 1.84666 23.78
r12 35.459 22.148〜 5.182〜 1.153
r13 ∞ 1.000
r14* 9.256 1.823 1.49700 81.61
r15 44.034 5.722
r16 -169.730 2.019 1.49700 81.61
r17 -6.927 1.069
r18 -6.076 0.900 1.71736 29.50
r19 -12.756 2.510〜 4.194〜23.349
r20* 15.521 2.131 1.53048 55.72
r21 -45.628 0.010 1.51400 42.83
r22 -45.628 0.900 1.62017 24.01
r23* -1775.757 8.251〜14.720〜 1.000
r24 ∞ 3.500 1.51633 64.14
r25 ∞ 1.000
面 曲率半径 軸上面間隔 屈折率 アッベ数
r1 56.592 2.000 1.84666 23.78
r2 34.012 0.010 1.51400 42.83
r3 34.012 4.828 1.49700 81.61
r4 -401.072 0.100
r5 29.243 3.704 1.71300 53.94
r6 79.633 1.000〜16.824〜28.406
r7 47.466 1.100 1.88300 40.79
r8 7.783 6.027
r9 -19.146 0.900 1.49700 81.61
r10 10.715 0.010 1.51400 42.83
r11 10.715 2.340 1.84666 23.78
r12 35.459 22.148〜 5.182〜 1.153
r13 ∞ 1.000
r14* 9.256 1.823 1.49700 81.61
r15 44.034 5.722
r16 -169.730 2.019 1.49700 81.61
r17 -6.927 1.069
r18 -6.076 0.900 1.71736 29.50
r19 -12.756 2.510〜 4.194〜23.349
r20* 15.521 2.131 1.53048 55.72
r21 -45.628 0.010 1.51400 42.83
r22 -45.628 0.900 1.62017 24.01
r23* -1775.757 8.251〜14.720〜 1.000
r24 ∞ 3.500 1.51633 64.14
r25 ∞ 1.000
非球面は次の式６で定義している。
Ｘ（Ｈ）＝Ｃ・Ｈ2／｛１＋（１−ε・Ｃ2・Ｈ2）1/2｝＋ΣＡｋ・Ｈk ・・・式６
ここで、Ｈは光軸に対して垂直な方向の高さ、Ｘ（Ｈ）は高さＨの位置での光軸方向の変位量（面頂点基準）、Ｃは近軸曲率、εは２次曲面パラメータ、ｋは非球面の次数、Ａｋはｋ次の非球面係数である。非球面に関するデータを表２に示す。
Ｘ（Ｈ）＝Ｃ・Ｈ2／｛１＋（１−ε・Ｃ2・Ｈ2）1/2｝＋ΣＡｋ・Ｈk ・・・式６
ここで、Ｈは光軸に対して垂直な方向の高さ、Ｘ（Ｈ）は高さＨの位置での光軸方向の変位量（面頂点基準）、Ｃは近軸曲率、εは２次曲面パラメータ、ｋは非球面の次数、Ａｋはｋ次の非球面係数である。非球面に関するデータを表２に示す。
［表２］
面r14
ε = 1.0000
A4 = -0.15717526×10-3 A6 = -0.19389654×10-5 A8 = -0.15573656×10-6
A10 = 0.69643896×10-8 A12 = -0.49551177×10-9
面r20
ε = 1.0000
A4 = -0.34607537×10-4 A6 = -0.61736587×10-6 A8 = 0.36334220×10-6
A10 = -0.12239069×10-7
面r23
ε = 1.0000
A4 = -0.10389724×10-4 A6 = -0.29111256×10-5 A8 = 0.64550962×10-6
A10 = -0.27171011×10-7 A12 = 0.26629674×10-9
面r14
ε = 1.0000
A4 = -0.15717526×10-3 A6 = -0.19389654×10-5 A8 = -0.15573656×10-6
A10 = 0.69643896×10-8 A12 = -0.49551177×10-9
面r20
ε = 1.0000
A4 = -0.34607537×10-4 A6 = -0.61736587×10-6 A8 = 0.36334220×10-6
A10 = -0.12239069×10-7
面r23
ε = 1.0000
A4 = -0.10389724×10-4 A6 = -0.29111256×10-5 A8 = 0.64550962×10-6
A10 = -0.27171011×10-7 A12 = 0.26629674×10-9
第１レンズ群Ｇ１の焦点距離をｆ１、第２レンズ群Ｇ２の焦点距離をｆ２、第３レンズ群Ｇ３の焦点距離をｆ３、第４レンズ群Ｇ４の焦点距離をｆ４、広角端での撮影光学系１２全体の焦点距離をｆｗ、望遠端での撮影光学系１２全体の焦点距離をｆｔで表すとき、ｆ３／ｆ４＝０．６２２２、ｆ１／ｆｗ＝７．７３５、ｆ３／ｆｔ＝０．２０５０、ｆ２／ｆｔ＝−０．０８８１である。したがって、前述の式１、式２、式３、式４の関係は全て満たされており、式１’、式２’、式３’、式４’の関係も全て満たされている。
また、広角端での第１レンズ群Ｇ１の最も撮影対象寄りの面ｒ１から結像面までの距離をＴLwで表すとき、ＴLw／ｆｔ＝０．８６８である。したがって、前述の式５の関係は満たされており、式５’の関係も満たされている。
撮影光学系１２の収差を図４に示す。図４において、（ａ）は広角端、（ｂ）は上記の中間の焦点距離、（ｃ）は望遠端でのものである。球面収差の線ｄはｄ線の収差、線ｇはｇ線の収差である。線ＳＣは正弦条件不満足量を表している。また、非点収差の線ＤＭおよび線ＤＳはそれぞれメリジオナル面およびサジタル面での収差である。単位は、歪曲の横軸のみ百分率であり、他の軸については全てｍｍである。
本実施形態のデジタルカメラ１の撮影光学系１２は、変倍比が１５．５と大きいが、図４より明らかなように諸収差が良好に抑えられており、高い結像特性を有する。また、全長がフィルターＦまで含めても７４ｍｍ程度（広角端）であり、小型になっている。しかも、レンズの総数が１１と少なく、非球面の数も３と少ないため、製造が容易である。
以下、他の実施形態のデジタルカメラについて説明するが、撮影光学系以外の構成は第１の実施形態のものと同様なので、重複する説明は省略し、撮影光学系についてのみ述べる。なお、以下に示す図５〜図１２においては図３および図４と同様の表記方法を採用している。また、非球面の定義は前述の式６に従っており、表３〜表１０においては表１および表２と同様の表記方法を採用している。
第２の実施形態のデジタルカメラ２の撮影光学系１２の構成を図５に示す。デジタルカメラ２の撮影光学系１２は、撮影対象側から順に第１レンズ群Ｇ１、第２レンズ群Ｇ２、第３レンズ群Ｇ３、第４レンズ群Ｇ４、第５レンズ群Ｇ５を有する。
第１レンズ群Ｇ１は、３枚のレンズＬ１、Ｌ２、Ｌ３より成り、全体として正の光学的パワーを有する。第２レンズ群Ｇ２は、３枚のレンズＬ４、Ｌ５、Ｌ６より成り、全体として負の光学的パワーを有する。第３レンズ群Ｇ３は、４枚のレンズＬ７、Ｌ８、Ｌ９、Ｌ１０より成り、全体として正の光学的パワーを有する。第４レンズ群Ｇ４は、２枚のレンズＬ１１、Ｌ１２より成り、全体として正の光学的パワーを有する。第５レンズ群Ｇ５は、単一のレンズＬ１３より成り、正の光学的パワーを有する。
第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３の間には絞りＳが設けられている。絞りＳは第３レンズ群Ｇ３と共に移動する。また、撮像素子２１の直前にはローパスフィルターＦが配置されている。
本実施形態では、撮影光学系１２は撮影対象側から順に面ｒ１〜ｒ２９を有する。レンズＬ４の面ｒ７、レンズＬ７の面ｒ１４、レンズＬ１０の面ｒ２０、ｒ２１およびレンズＬ１３の面ｒ２６、ｒ２７はいずれも非球面である。レンズＬ１、Ｌ３、Ｌ４、Ｌ１０、Ｌ１２、Ｌ１３はメニスカスレンズである。また、レンズＬ１とレンズＬ２、レンズＬ５とレンズＬ６、レンズＬ７とレンズＬ８、レンズＬ１１とレンズＬ１２はそれぞれ接着されており、面ｒ２と面ｒ３の間、面ｒ１０と面ｒ１１の間、面ｒ１５と面ｒ１６の間、面ｒ２３と面２４の間には、それぞれ接着剤が存在する。
第１レンズ群Ｇ１と第５レンズ群Ｇ５は固定であり、ズーミングは第２レンズ群Ｇ２、第３レンズ群Ｇ３および第４レンズ群Ｇ４を移動させることによって行われる。また、第４レンズ群Ｇ４を前方に繰り出すことにより、無限遠物体から近距離物体へのフォーカシングを行う。
広角端および望遠端での焦点距離はそれぞれ６．００ｍｍおよび１０５．００ｍｍであり、したがって、変倍比は１７．５である。広角端および望遠端でのＦ数はそれぞれ２．８８および４．６０である。また、焦点距離が中間の２５．１０ｍｍのときのＦ数は４．００である。
撮影光学系１２のコンストラクションデータを表３に示し、非球面に関するデータを表４に示す。
[表３]
面 曲率半径 軸上面間隔 屈折率 アッベ数
r1 59.712 2.000 1.84666 23.78
r2 35.515 0.010 1.51400 42.83
r3 35.515 5.135 1.49700 81.61
r4 -351.240 0.100
r5 33.930 3.660 1.72916 54.67
r6 106.693 1.000〜18.762〜30.324
r7* 190.681 1.100 1.77250 49.77
r8 10.025 6.192
r9 -9.809 1.000 1.49700 81.61
r10 32.768 0.010 1.51400 42.83
r11 32.768 2.481 1.84666 23.78
r12 -66.763 40.107〜13.774〜 1.300
r13 ∞ 1.800
r14* 10.923 3.635 1.58913 61.25
r15 -28.036 0.010 1.51400 42.83
r16 -28.036 2.400 1.80610 33.27
r17 45.900 1.000
r18 19.625 2.500 1.49700 81.61
r19 -57.497 8.334
r20* -6.587 1.200 1.53048 55.72
r21* -13.059 2.694〜 2.883〜11.060
r22 20.706 3.076 1.48749 70.44
r23 -12.080 0.010 1.51400 42.83
r24 -12.080 2.006 1.80518 25.46
r25 -19.021 1.482〜 9.864〜 2.599
r26* -25.419 1.560 1.53048 55.72
r27* -18.182 1.000
r28 ∞ 3.500 1.51633 64.14
r29 ∞ 1.000
面 曲率半径 軸上面間隔 屈折率 アッベ数
r1 59.712 2.000 1.84666 23.78
r2 35.515 0.010 1.51400 42.83
r3 35.515 5.135 1.49700 81.61
r4 -351.240 0.100
r5 33.930 3.660 1.72916 54.67
r6 106.693 1.000〜18.762〜30.324
r7* 190.681 1.100 1.77250 49.77
r8 10.025 6.192
r9 -9.809 1.000 1.49700 81.61
r10 32.768 0.010 1.51400 42.83
r11 32.768 2.481 1.84666 23.78
r12 -66.763 40.107〜13.774〜 1.300
r13 ∞ 1.800
r14* 10.923 3.635 1.58913 61.25
r15 -28.036 0.010 1.51400 42.83
r16 -28.036 2.400 1.80610 33.27
r17 45.900 1.000
r18 19.625 2.500 1.49700 81.61
r19 -57.497 8.334
r20* -6.587 1.200 1.53048 55.72
r21* -13.059 2.694〜 2.883〜11.060
r22 20.706 3.076 1.48749 70.44
r23 -12.080 0.010 1.51400 42.83
r24 -12.080 2.006 1.80518 25.46
r25 -19.021 1.482〜 9.864〜 2.599
r26* -25.419 1.560 1.53048 55.72
r27* -18.182 1.000
r28 ∞ 3.500 1.51633 64.14
r29 ∞ 1.000
[表４]
面r7
ε = 1.0000
A4 = 0.48037046×10-4 A6 = -0.12998324×10-8 A8 = -0.32660067×10-8
A10 = 0.36726880×10-10 A12 = -0.59543386×10-13
面r14
ε = 1.0000
A4 = -0.44372786×10-4 A6 = -0.20247616×10-6 A8 = 0.43913988×10-8
A10 = -0.60699374×10-9 A12 = 0.15490022×10-10
面r20
ε = 1.0000
A4 = -0.36655741×10-3 A6 = 0.25220861×10-4 A8 = 0.17418822×10-6
A10 = -0.29126750×10-8
面r21
ε = 1.0000
A4 = -0.24718709×10-3 A6 = 0.20036043×10-4 A8 = -0.11982312×10-6
面r26
ε = 1.0000
A4 = 0.40122081×10-3 A6 = 0.53569246×10-5 A8 = -0.31021429×10-6
A10 = -0.20511969×10-7
面r27
ε = 1.0000
A4 = 0.67276552×10-3 A6 = 0.16243678×10-4 A8 = -0.12561839×10-5
A10 = -0.67194647×10-8
面r7
ε = 1.0000
A4 = 0.48037046×10-4 A6 = -0.12998324×10-8 A8 = -0.32660067×10-8
A10 = 0.36726880×10-10 A12 = -0.59543386×10-13
面r14
ε = 1.0000
A4 = -0.44372786×10-4 A6 = -0.20247616×10-6 A8 = 0.43913988×10-8
A10 = -0.60699374×10-9 A12 = 0.15490022×10-10
面r20
ε = 1.0000
A4 = -0.36655741×10-3 A6 = 0.25220861×10-4 A8 = 0.17418822×10-6
A10 = -0.29126750×10-8
面r21
ε = 1.0000
A4 = -0.24718709×10-3 A6 = 0.20036043×10-4 A8 = -0.11982312×10-6
面r26
ε = 1.0000
A4 = 0.40122081×10-3 A6 = 0.53569246×10-5 A8 = -0.31021429×10-6
A10 = -0.20511969×10-7
面r27
ε = 1.0000
A4 = 0.67276552×10-3 A6 = 0.16243678×10-4 A8 = -0.12561839×10-5
A10 = -0.67194647×10-8
第１レンズ群Ｇ１の焦点距離をｆ１、第２レンズ群Ｇ２の焦点距離をｆ２、第３レンズ群Ｇ３の焦点距離をｆ３、第４レンズ群Ｇ４の焦点距離をｆ４、広角端での撮影光学系１２全体の焦点距離をｆｗ、望遠端での撮影光学系１２全体の焦点距離をｆｔで表すとき、ｆ３／ｆ４＝０．７９１０、ｆ１／ｆｗ＝８．１５５、ｆ３／ｆｔ＝０．１９３９、ｆ２／ｆｔ＝−０．０８８３である。したがって、前述の式１、式２、式３、式４の関係は全て満たされており、式１’、式２’、式３’、式４’の関係も全て満たされている。
なお、広角端での第１レンズ群Ｇ１の最も撮影対象寄りの面ｒ１から結像面までの距離をＴLwで表すとき、ＴLw／ｆｔ＝１．００７である。
撮影光学系１２の収差を図６に示す。本実施形態のデジタルカメラ２の撮影光学系１２は、変倍比が１７．５と大きいが、図６より明らかなように諸収差が良好に抑えられており、高い結像特性を有する。また、全長がフィルターＦまで含めても１０６ｍｍ程度であり、小型になっている。しかも、レンズの総数が１３と少なく、非球面の数も６と少ないため、製造が容易である。
第３の実施形態のデジタルカメラ３の撮影光学系１２の構成を図７に示す。デジタルカメラ３の撮影光学系１２は、撮影対象側から順に第１レンズ群Ｇ１、第２レンズ群Ｇ２、第３レンズ群Ｇ３、第４レンズ群Ｇ４、第５レンズ群Ｇ５を有する。
第１レンズ群Ｇ１は、３枚のレンズＬ１、Ｌ２、Ｌ３より成り、全体として正の光学的パワーを有する。第２レンズ群Ｇ２は、３枚のレンズＬ４、Ｌ５、Ｌ６より成り、全体として負の光学的パワーを有する。第３レンズ群Ｇ３は、４枚のレンズＬ７、Ｌ８、Ｌ９、Ｌ１０より成り、全体として正の光学的パワーを有する。第４レンズ群Ｇ４は、２枚のレンズＬ１１、Ｌ１２より成り、全体として正の光学的パワーを有する。第５レンズ群Ｇ５は、単一のレンズＬ１３より成り、負の光学的パワーを有する。
第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３の間には絞りＳが設けられている。絞りＳは第３レンズ群Ｇ３と共に移動する。また、撮像素子２１の直前にはローパスフィルターＦが配置されている。
本実施形態では、撮影光学系１２は撮影対象側から順に面ｒ１〜ｒ２９を有する。レンズＬ４の面ｒ７、レンズＬ７の面ｒ１４、レンズＬ１０の面ｒ２０、ｒ２１およびレンズＬ１３の面ｒ２６、ｒ２７はいずれも非球面である。レンズＬ１、Ｌ３、Ｌ４、Ｌ６、Ｌ１０、Ｌ１２、Ｌ１３はメニスカスレンズである。また、レンズＬ１とレンズＬ２、レンズＬ５とレンズＬ６、レンズＬ７とレンズＬ８、レンズＬ１１とレンズＬ１２はそれぞれ接着されており、面ｒ２と面ｒ３の間、面ｒ１０と面ｒ１１の間、面ｒ１５と面ｒ１６の間、面ｒ２３と面２４の間には、それぞれ接着剤が存在する。
第１レンズ群Ｇ１と第５レンズ群Ｇ５は固定であり、ズーミングは第２レンズ群Ｇ２、第３レンズ群Ｇ３および第４レンズ群Ｇ４を移動させることによって行われる。また、第４レンズ群Ｇ４を前方に繰り出すことにより、無限遠物体から近距離物体へのフォーカシングを行う。
広角端および望遠端での焦点距離はそれぞれ６．００ｍｍおよび１０５．００ｍｍであり、したがって、変倍比は１７．５である。広角端および望遠端でのＦ数はそれぞれ２．８８および４．６０である。また、焦点距離が中間の２５．１０ｍｍのときのＦ数は４．００である。
撮影光学系１２のコンストラクションデータを表５に示し、非球面に関するデータを表６に示す。
［表５］
面 曲率半径 軸上面間隔 屈折率 アッベ数
r1 51.264 2.00 1.846660 23.78
r2 35.190 0.01 1.514000 42.83
r3 35.190 5.79 1.497000 81.61
r4 -919.485 0.10
r5 33.618 3.51 1.668292 58.46
r6 76.757 1.00 〜18.02 〜32.04
r7* 76.340 1.10 1.806100 33.27
r8 8.868 6.77
r9 -16.080 1.00 1.497000 81.61
r10 15.767 0.01 1.514000 42.83
r11 15.767 3.24 1.846660 23.78
r12 378.217 47.42 〜17.76 〜 1.32
r13 ∞ 1.80
r14* 9.091 6.64 1.589130 61.24
r15 -26.364 0.01 1.514000 42.83
r16 -26.364 2.40 1.834224 42.58
r17 9.829 1.00
r18 9.939 2.50 1.497000 81.61
r19 -19.027 3.52
r20* 76.839 2.47 1.530480 55.72
r21* 22.045 3.51 〜13.52 〜18.07
r22 33.597 2.73 1.487490 70.45
r23 -13.067 0.01 1.514000 42.83
r24 -13.067 0.80 1.765027 26.89
r25 -21.635 3.67 〜 6.29 〜 4.16
r26* -17.903 1.50 1.530480 55.72
r27* -26.647 1.00
r28 ∞ 3.50 1.516330 64.14
r29 ∞ 1.00
面 曲率半径 軸上面間隔 屈折率 アッベ数
r1 51.264 2.00 1.846660 23.78
r2 35.190 0.01 1.514000 42.83
r3 35.190 5.79 1.497000 81.61
r4 -919.485 0.10
r5 33.618 3.51 1.668292 58.46
r6 76.757 1.00 〜18.02 〜32.04
r7* 76.340 1.10 1.806100 33.27
r8 8.868 6.77
r9 -16.080 1.00 1.497000 81.61
r10 15.767 0.01 1.514000 42.83
r11 15.767 3.24 1.846660 23.78
r12 378.217 47.42 〜17.76 〜 1.32
r13 ∞ 1.80
r14* 9.091 6.64 1.589130 61.24
r15 -26.364 0.01 1.514000 42.83
r16 -26.364 2.40 1.834224 42.58
r17 9.829 1.00
r18 9.939 2.50 1.497000 81.61
r19 -19.027 3.52
r20* 76.839 2.47 1.530480 55.72
r21* 22.045 3.51 〜13.52 〜18.07
r22 33.597 2.73 1.487490 70.45
r23 -13.067 0.01 1.514000 42.83
r24 -13.067 0.80 1.765027 26.89
r25 -21.635 3.67 〜 6.29 〜 4.16
r26* -17.903 1.50 1.530480 55.72
r27* -26.647 1.00
r28 ∞ 3.50 1.516330 64.14
r29 ∞ 1.00
[表６]
面r7
ε = 1.0000
A4 = 2.49041×10-5 A6 = 8.13758×10-8 A8 = -4.49554×10-9
A10 = 4.73610×10-11 A12 = -1.67504×10-13
面r14
ε = 1.0000
A4 = -6.65843×10-5 A6 = 2.51873×10-7 A8 = -5.29869×10-8
A10 = 1.29513×10-9 A12 = -1.31597×10-11
面r20
ε = 1.0000
A4 = -1.20828×10-3 A6 = -9.85746×10-6 A8 = 3.88854×10-7
A10 = -1.66592×10-8
面r21
ε = 1.0000
A4 = -1.09887×10-3 A6 = 7.22544×10-6 A8 = -6.77749×10-8
面r26
ε = 1.0000
A4 = -3.50821×10-4 A6 = -1.50755×10-5 A8 = 0.00000×100
面r27
ε = 1.0000
A4 = -6.98374×10-4 A6 = -1.05709×10-5 A8 = -2.24731×10-7
A10 = 1.06287×10-8 A12 = 4.53933×10-16
面r7
ε = 1.0000
A4 = 2.49041×10-5 A6 = 8.13758×10-8 A8 = -4.49554×10-9
A10 = 4.73610×10-11 A12 = -1.67504×10-13
面r14
ε = 1.0000
A4 = -6.65843×10-5 A6 = 2.51873×10-7 A8 = -5.29869×10-8
A10 = 1.29513×10-9 A12 = -1.31597×10-11
面r20
ε = 1.0000
A4 = -1.20828×10-3 A6 = -9.85746×10-6 A8 = 3.88854×10-7
A10 = -1.66592×10-8
面r21
ε = 1.0000
A4 = -1.09887×10-3 A6 = 7.22544×10-6 A8 = -6.77749×10-8
面r26
ε = 1.0000
A4 = -3.50821×10-4 A6 = -1.50755×10-5 A8 = 0.00000×100
面r27
ε = 1.0000
A4 = -6.98374×10-4 A6 = -1.05709×10-5 A8 = -2.24731×10-7
A10 = 1.06287×10-8 A12 = 4.53933×10-16
第１レンズ群Ｇ１の焦点距離をｆ１、第２レンズ群Ｇ２の焦点距離をｆ２、第３レンズ群Ｇ３の焦点距離をｆ３、第４レンズ群Ｇ４の焦点距離をｆ４、広角端での撮影光学系１２全体の焦点距離をｆｗ、望遠端での撮影光学系１２全体の焦点距離をｆｔで表すとき、ｆ３／ｆ４＝０．６２２３、ｆ１／ｆｗ＝９．０４５、ｆ３／ｆｔ＝０．２０９１、ｆ２／ｆｔ＝−０．１０００である。したがって、前述の式１、式２、式３、式４の関係は全て満たされており、式１’、式２’、式３’、式４’の関係も全て満たされている。
なお、広角端での第１レンズ群Ｇ１の最も撮影対象寄りの面ｒ１から結像面までの距離をＴLwで表すとき、ＴLw／ｆｔ＝１．１０２である。
撮影光学系１２の収差を図８に示す。本実施形態のデジタルカメラ３の撮影光学系１２は、変倍比が１７．５と大きいが、図８より明らかなように諸収差が良好に抑えられており、高い結像特性を有する。また、全長がフィルターＦまで含めても１１０ｍｍ程度であり、小型になっている。しかも、レンズの総数が１３と少なく、非球面の数も６と少ないため、製造が容易である。
第４の実施形態のデジタルカメラ４の撮影光学系１２の構成を図９に示す。デジタルカメラ４の撮影光学系１２は、撮影対象側から順に第１レンズ群Ｇ１、第２レンズ群Ｇ２、第３レンズ群Ｇ３、第４レンズ群Ｇ４、第５レンズ群Ｇ５を有する。
第１レンズ群Ｇ１は、３枚のレンズＬ１、Ｌ２、Ｌ３より成り、全体として正の光学的パワーを有する。第２レンズ群Ｇ２は、４枚のレンズＬ４、Ｌ５、Ｌ６、Ｌ７より成り、全体として負の光学的パワーを有する。第３レンズ群Ｇ３は、４枚のレンズＬ８、Ｌ９、Ｌ１０、Ｌ１１より成り、全体として正の光学的パワーを有する。第４レンズ群Ｇ４は、２枚のレンズＬ１２、Ｌ１３より成り、全体として正の光学的パワーを有する。第５レンズ群Ｇ５は、単一のレンズＬ１４より成り、正の光学的パワーを有する。
第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３の間には絞りＳが設けられている。絞りＳは第３レンズ群Ｇ３と共に移動する。また、撮像素子２１の直前にはローパスフィルターＦが配置されている。
本実施形態では、撮影光学系１２は撮影対象側から順に面ｒ１〜ｒ３１を有する。レンズＬ８の面ｒ１６、レンズＬ１１の面ｒ２２、ｒ２３およびレンズＬ１４の面ｒ２８、ｒ２９はいずれも非球面である。レンズＬ１、Ｌ３、Ｌ４、Ｌ６、Ｌ７、Ｌ９、Ｌ１１、Ｌ１２、Ｌ１３、Ｌ１４はメニスカスレンズである。また、レンズＬ１とレンズＬ２、レンズＬ５とレンズＬ６、レンズＬ１２とレンズＬ１３はそれぞれ接着されており、面ｒ２と面ｒ３の間、面ｒ１０と面ｒ１１の間、面ｒ２５と面ｒ２６の間には、それぞれ接着剤が存在する。
第５レンズ群Ｇ５は固定であり、ズーミングは第１レンズ群Ｇ１、第２レンズ群Ｇ２、第３レンズ群Ｇ３および第４レンズ群Ｇ４を移動させることによって行われる。また、第４レンズ群Ｇ４を前方に繰り出すことにより、無限遠物体から近距離物体へのフォーカシングを行う。
広角端および望遠端での焦点距離はそれぞれ６．０１ｍｍおよび１０４．９１ｍｍであり、したがって、変倍比は１７．５である。広角端および望遠端でのＦ数はそれぞれ２．８８および４．６０である。また、焦点距離が中間の２５．１１ｍｍのときのＦ数は４．００である。
撮影光学系１２のコンストラクションデータを表７に示し、非球面に関するデータを表８に示す。
［表７］
面 曲率半径 軸上面間隔 屈折率 アッベ数
r1 50.953 1.800 1.84666 23.78
r2 36.545 0.010 1.51400 42.83
r3 36.545 5.184 1.49700 81.61
r4 -421.145 0.100
r5 42.190 2.525 1.62041 60.34
r6 74.796 1.000〜22.821〜42.652
r7 23.801 1.100 1.88300 40.79
r8 9.396 4.963
r9 -148.533 0.800 1.67003 47.20
r10 7.727 0.010 1.51400 42.83
r11 7.727 3.384 1.84666 23.78
r12 46.614 2.508
r13 -10.799 0.800 1.72916 54.67
r14 -50.197 20.922〜 6.389〜 1.500
r15 ∞ 2.000
r16* 8.393 3.256 1.58913 61.25
r17 -47.186 0.600
r18 89.880 0.800 1.80610 33.27
r19 9.296 1.098
r20 11.264 2.646 1.49700 81.61
r21 -37.064 1.075
r22* 253.863 1.621 1.53048 55.72
r23* 221.963 3.691〜 6.824〜23.722
r24 18.159 2.508 1.49700 81.61
r25 62.579 0.010 1.51400 42.83
r26 62.579 1.491 1.67003 47.20
r27 44.935 4.450〜13.848〜 4.551
r28* -19.088 1.787 1.53048 55.72
r29* -14.198 1.000〜 1.000〜 1.000
r30 ∞ 3.500 1.51633 64.14
r31 ∞ 1.007
面 曲率半径 軸上面間隔 屈折率 アッベ数
r1 50.953 1.800 1.84666 23.78
r2 36.545 0.010 1.51400 42.83
r3 36.545 5.184 1.49700 81.61
r4 -421.145 0.100
r5 42.190 2.525 1.62041 60.34
r6 74.796 1.000〜22.821〜42.652
r7 23.801 1.100 1.88300 40.79
r8 9.396 4.963
r9 -148.533 0.800 1.67003 47.20
r10 7.727 0.010 1.51400 42.83
r11 7.727 3.384 1.84666 23.78
r12 46.614 2.508
r13 -10.799 0.800 1.72916 54.67
r14 -50.197 20.922〜 6.389〜 1.500
r15 ∞ 2.000
r16* 8.393 3.256 1.58913 61.25
r17 -47.186 0.600
r18 89.880 0.800 1.80610 33.27
r19 9.296 1.098
r20 11.264 2.646 1.49700 81.61
r21 -37.064 1.075
r22* 253.863 1.621 1.53048 55.72
r23* 221.963 3.691〜 6.824〜23.722
r24 18.159 2.508 1.49700 81.61
r25 62.579 0.010 1.51400 42.83
r26 62.579 1.491 1.67003 47.20
r27 44.935 4.450〜13.848〜 4.551
r28* -19.088 1.787 1.53048 55.72
r29* -14.198 1.000〜 1.000〜 1.000
r30 ∞ 3.500 1.51633 64.14
r31 ∞ 1.007
[表８]
面r16
ε = 1.0000
A4 = -0.15086371×10-3 A6 = -0.43013186×10-5 A8 = 0.24186975×10-6
A10 = -0.10426824×10-7 A12 = 0.15727119×10-9
面r22
ε = 1.0000
A4 = -0.23382801×10-4 A6 = 0.44151149×10-5 A8 = -0.98965393×10-7
面r23
ε = 1.0000
A4 = 0.18416651×10-3 A6 = 0.55132901×10-5 A8 = -0.68891492×10-7
A10 = 0.45219416×10-10
面r28
ε = 1.0000
A4 = 0.10093154×10-2 A6 = -0.35553820×10-4 A8 = 0.12710906×10-5
A10 = -0.58154686×10-7
面r29
ε = 1.0000
A4 = 0.14841642×10-2 A6 = -0.43512515×10-4 A8 = 0.11033650×10-5
A10 = -0.55064467×10-7
面r16
ε = 1.0000
A4 = -0.15086371×10-3 A6 = -0.43013186×10-5 A8 = 0.24186975×10-6
A10 = -0.10426824×10-7 A12 = 0.15727119×10-9
面r22
ε = 1.0000
A4 = -0.23382801×10-4 A6 = 0.44151149×10-5 A8 = -0.98965393×10-7
面r23
ε = 1.0000
A4 = 0.18416651×10-3 A6 = 0.55132901×10-5 A8 = -0.68891492×10-7
A10 = 0.45219416×10-10
面r28
ε = 1.0000
A4 = 0.10093154×10-2 A6 = -0.35553820×10-4 A8 = 0.12710906×10-5
A10 = -0.58154686×10-7
面r29
ε = 1.0000
A4 = 0.14841642×10-2 A6 = -0.43512515×10-4 A8 = 0.11033650×10-5
A10 = -0.55064467×10-7
第１レンズ群Ｇ１の焦点距離をｆ１、第２レンズ群Ｇ２の焦点距離をｆ２、第３レンズ群Ｇ３の焦点距離をｆ３、第４レンズ群Ｇ４の焦点距離をｆ４、広角端での撮影光学系１２全体の焦点距離をｆｗ、望遠端での撮影光学系１２全体の焦点距離をｆｔで表すとき、ｆ３／ｆ４＝０．２５７２、ｆ１／ｆｗ＝１１．２８２、ｆ３／ｆｔ＝０．１５１０、ｆ２／ｆｔ＝−０．０７１７である。したがって、前述の式１、式２、式３、式４の関係は全て満たされており、式１’、式２’、式３’、式４’の関係も全て満たされている。
また、広角端での第１レンズ群Ｇ１の最も撮影対象寄りの面ｒ１から結像面までの距離をＴLwで表すとき、ＴLw／ｆｔ＝０．７９４である。したがって、前述の式５の関係は満たされており、式５’の関係も満たされている。
撮影光学系１２の収差を図１０に示す。本実施形態のデジタルカメラ４の撮影光学系１２は、変倍比が１７．５と大きいが、図１０より明らかなように諸収差が良好に抑えられており、高い結像特性を有する。また、全長がフィルターＦまで含めても７７ｍｍ程度（広角端）であり、小型になっている。しかも、レンズの総数が１４と少なく、非球面の数も５と少ないため、製造が容易である。
第５の実施形態のデジタルカメラ５の撮影光学系１２の構成を図１１に示す。デジタルカメラ５の撮影光学系１２は、撮影対象側から順に第１レンズ群Ｇ１、第２レンズ群Ｇ２、第３レンズ群Ｇ３、第４レンズ群Ｇ４を有する。
第１レンズ群Ｇ１は、３枚のレンズＬ１、Ｌ２、Ｌ３より成り、全体として正の光学的パワーを有する。第２レンズ群Ｇ２は、３枚のレンズＬ４、Ｌ５、Ｌ６より成り、全体として負の光学的パワーを有する。第３レンズ群Ｇ３は、３枚のレンズＬ７、Ｌ８、Ｌ９より成り、全体として正の光学的パワーを有する。第４レンズ群Ｇ４は、２枚のレンズＬ１０、Ｌ１１より成り、全体として正の光学的パワーを有する。
第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３の間には絞りＳが設けられている。絞りＳは第３レンズ群Ｇ３と共に移動する。また、撮像素子２１の直前にはローパスフィルターＦが配置されている。
本実施形態では、撮影光学系１２は撮影対象側から順に面ｒ１〜ｒ２５を有する。レンズＬ７の面ｒ１４、レンズＬ１０の面ｒ２０およびレンズＬ１１の面ｒ２３はいずれも非球面である。レンズＬ１、Ｌ３、Ｌ４、Ｌ６、Ｌ７、Ｌ８、Ｌ１０、Ｌ１１はメニスカスレンズである。また、レンズＬ１とレンズＬ２、レンズＬ５とレンズＬ６、レンズＬ１０とレンズＬ１１はそれぞれ接着されており、面ｒ２と面ｒ３の間、面ｒ１０と面ｒ１１の間、面ｒ２１と面ｒ２２の間には、それぞれ接着剤が存在する。
ズーミングは第１レンズ群Ｇ１、第２レンズ群Ｇ２、第３レンズ群Ｇ３および第４レンズ群Ｇ４を移動させることによって行われる。また、第４レンズ群Ｇ４を前方に繰り出すことにより、無限遠物体から近距離物体へのフォーカシングを行う。
広角端および望遠端での焦点距離はそれぞれ６．００ｍｍおよび１１７．００ｍｍであり、したがって、変倍比は１９．５である。広角端および望遠端でのＦ数はそれぞれ２．８８および４．９０である。また、焦点距離が中間の２６．５０ｍｍのときのＦ数は４．００である。
撮影光学系１２のコンストラクションデータを表９に示し、非球面に関するデータを表１０に示す。
［表９］
面 曲率半径 軸上面間隔 屈折率 アッベ数
r1 61.263 2.500 1.84666 23.78
r2 45.347 0.010 1.51400 42.83
r3 45.347 4.992 1.49700 81.61
r4 -574.326 1.044
r5 47.758 4.095 1.58913 61.25
r6 79.399 1.000〜28.202〜50.891
r7 37.682 1.500 1.83400 37.34
r8 8.819 6.021
r9 -20.677 1.209 1.49700 81.61
r10 13.479 0.010 1.51400 42.83
r11 13.479 2.769 1.84666 23.78
r12 55.128 31.482〜 7.120〜 1.149
r13 ∞ 2.120
r14* 8.124 2.622 1.53048 55.72
r15 46.770 1.750
r16 15.646 0.892 1.84666 23.78
r17 8.111 1.530
r18 20.237 1.952 1.49700 81.61
r19 -32.104 4.780〜12.754〜40.179
r20* 12.844 2.455 1.53048 55.72
r21 125.441 0.010 1.51400 42.83
r22 125.441 1.200 1.62017 24.01
r23* 32.666 7.751〜14.070〜 1.287
r24 ∞ 3.500 1.51633 64.14
r25 ∞ 1.000
面 曲率半径 軸上面間隔 屈折率 アッベ数
r1 61.263 2.500 1.84666 23.78
r2 45.347 0.010 1.51400 42.83
r3 45.347 4.992 1.49700 81.61
r4 -574.326 1.044
r5 47.758 4.095 1.58913 61.25
r6 79.399 1.000〜28.202〜50.891
r7 37.682 1.500 1.83400 37.34
r8 8.819 6.021
r9 -20.677 1.209 1.49700 81.61
r10 13.479 0.010 1.51400 42.83
r11 13.479 2.769 1.84666 23.78
r12 55.128 31.482〜 7.120〜 1.149
r13 ∞ 2.120
r14* 8.124 2.622 1.53048 55.72
r15 46.770 1.750
r16 15.646 0.892 1.84666 23.78
r17 8.111 1.530
r18 20.237 1.952 1.49700 81.61
r19 -32.104 4.780〜12.754〜40.179
r20* 12.844 2.455 1.53048 55.72
r21 125.441 0.010 1.51400 42.83
r22 125.441 1.200 1.62017 24.01
r23* 32.666 7.751〜14.070〜 1.287
r24 ∞ 3.500 1.51633 64.14
r25 ∞ 1.000
[表１０]
面r14
ε = 1.0000
A4 = -0.13682746×10-3 A6 = -0.72457285×10-6 A8 = -0.87262517×10-7
A10 = 0.33174754×10-8 A12 = -0.60857073×10-10
面r20
ε = 1.0000
A4 = 0.26498358×10-4 A6 = -0.80216661×10-5 A8 = 0.47464775×10-6
A10 = -0.89457829×10-8
面r23
ε = 1.0000
A4 = 0.84078718×10-4 A6 = -0.11462763×10-4 A8 = 0.67249678×10-6
A10 = -0.10297467×10-7 A12 = -0.11715768×10-9
面r14
ε = 1.0000
A4 = -0.13682746×10-3 A6 = -0.72457285×10-6 A8 = -0.87262517×10-7
A10 = 0.33174754×10-8 A12 = -0.60857073×10-10
面r20
ε = 1.0000
A4 = 0.26498358×10-4 A6 = -0.80216661×10-5 A8 = 0.47464775×10-6
A10 = -0.89457829×10-8
面r23
ε = 1.0000
A4 = 0.84078718×10-4 A6 = -0.11462763×10-4 A8 = 0.67249678×10-6
A10 = -0.10297467×10-7 A12 = -0.11715768×10-9
第１レンズ群Ｇ１の焦点距離をｆ１、第２レンズ群Ｇ２の焦点距離をｆ２、第３レンズ群Ｇ３の焦点距離をｆ３、第４レンズ群Ｇ４の焦点距離をｆ４、広角端での撮影光学系１２全体の焦点距離をｆｗ、望遠端での撮影光学系１２全体の焦点距離をｆｔで表すとき、ｆ３／ｆ４＝０．５１５８、ｆ１／ｆｗ＝１３．７４１、ｆ３／ｆｔ＝０．１７７５、ｆ２／ｆｔ＝−０．０９４７である。したがって、前述の式１、式２、式３、式４の関係は全て満たされており、式１’、式２’、式３’、式４’の関係も全て満たされている。
また、広角端での第１レンズ群Ｇ１の最も撮影対象寄りの面ｒ１から結像面までの距離をＴLwで表すとき、ＴLw／ｆｔ＝０．８０３である。したがって、前述の式５の関係は満たされており、式５’の関係も満たされている。
撮影光学系１２の収差を図１２に示す。本実施形態のデジタルカメラ５の撮影光学系１２は、変倍比が１９．５と大きいが、図１２より明らかなように諸収差が良好に抑えられており、高い結像特性を有する。また、全長がフィルターＦまで含めても８７ｍｍ程度（広角端）であり、小型になっている。しかも、レンズの総数が１１と少なく、非球面の数も３と少ないため、製造が容易である。
なお、上記の各実施形態ではスチル画像を撮影するデジタルカメラの例を掲げたが、本発明の撮影光学系は、動画を撮影するデジタルビデオカメラや、モバイルコンピュータ、携帯電話、情報携帯端末等の情報処理機器に組み込まれるカメラに採用することも可能である。
１〜５ デジタルカメラ
１０ カメラ本体
１１ レンズ鏡胴
１２ 撮影光学系
１３ａ、１３ｂ 光学ファインダー窓
１４ フラッシュ発光部
１５ 電源ボタン
１６ シャッターレリーズボタン
１７ 表示部
１８ ズームボタン
１９ 操作ボタン
２１ 撮像素子
２２ 信号処理部
２３ 記録部
２３ａ 記録媒体
２４ 操作部
２５ 撮影光学系駆動部
２６ 制御部
Ｇ１〜Ｇ５ レンズ群
Ｌ１〜Ｌ１４ レンズ
Ｓ 絞り
Ｆ ローパスフィルター
ｒ１〜ｒ３１ 面
１０ カメラ本体
１１ レンズ鏡胴
１２ 撮影光学系
１３ａ、１３ｂ 光学ファインダー窓
１４ フラッシュ発光部
１５ 電源ボタン
１６ シャッターレリーズボタン
１７ 表示部
１８ ズームボタン
１９ 操作ボタン
２１ 撮像素子
２２ 信号処理部
２３ 記録部
２３ａ 記録媒体
２４ 操作部
２５ 撮影光学系駆動部
２６ 制御部
Ｇ１〜Ｇ５ レンズ群
Ｌ１〜Ｌ１４ レンズ
Ｓ 絞り
Ｆ ローパスフィルター
ｒ１〜ｒ３１ 面
Claims (5)
- 撮影対象からの光を撮像素子上に結像させる撮影光学系において、
撮影対象側から順に、正のパワーを有する第１レンズ群と、負のパワーを有する第２レンズ群と、正のパワーを有する第３レンズ群と、正のパワーを有する第４レンズ群とを少なくとも有して、いずれかのレンズ群の間隔を変化させて変倍を行い、第３レンズ群の焦点距離をｆ３、第４レンズ群の焦点距離をｆ４、第１レンズ群の焦点距離をｆ１、広角端での当該撮影光学系全体の焦点距離をｆｗ、第２レンズ群の焦点距離をｆ２、望遠端での当該撮影光学系全体の焦点距離をｆｔで表すとき、
０．０５ ≦ ｆ３／ｆ４≦０．９５
７．５≦ ｆ１／ｆｗ ≦ ２０．０
−０．１０ ≦ ｆ２／ｆｔ ≦ −０．０５
の関係を満たすことを特徴とする撮影光学系。 - 望遠端での当該撮影光学系全体の焦点距離をｆｔで表すとき、
０．０５ ≦ｆ３／ｆｔ ≦ ０．２５
の関係を満たすことを特徴とする請求項１に記載の撮影光学系。 - 少なくとも第２レンズ群、第３レンズ群および第４レンズ群を移動させることにより変倍を行うことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の撮影光学系。
- 第１レンズ群から第４レンズ群までのほかに第４レンズ群よりも撮像素子側に位置する第５レンズ群のみを有し、
第４レンズ群を移動させることにより焦点調節を行うことを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の撮影光学系。 - 撮像素子と、請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の撮影光学系を備えることを特徴とする撮像装置。
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