JP2006317800A - Variable power optical system, imaging lens device, and digital equipment - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複数のレンズ群からなり、光軸方向に各レンズ群の間隔を変えることで変倍を行う変倍光学系、その変倍光学系を備える撮像レンズ装置及びその撮像レンズ装置を搭載したデジタル機器に関し、特に小型化に適した変倍光学系等に関するものである。 The present invention includes a variable magnification optical system that includes a plurality of lens groups and performs zooming by changing the interval between the lens groups in the optical axis direction, an imaging lens device including the zooming optical system, and the imaging lens device. In particular, the present invention relates to a variable magnification optical system suitable for miniaturization.
近年、携帯電話機や携帯情報端末(PDA:Personal Digital Assistant)の普及が目覚しく、しかもこれらの機器に、コンパクトなデジタルスチルカメラユニットやデジタルビデオユニットが内蔵される仕様が一般化してきている。これらの機器ではサイズやコストの制約が厳しいことから、独立した商品であるデジタルスチルカメラ等に比べて低画素数で小型の撮像素子と、プラスチックレンズ1〜3枚程度からなる単焦点光学系を備えた撮像レンズ装置とが一般的に用いられている。 In recent years, mobile phones and personal digital assistants (PDAs) have become widespread, and specifications for incorporating compact digital still camera units and digital video units into these devices have become common. Since these devices are severely limited in size and cost, they have a small image sensor with a small number of pixels and a single-focus optical system consisting of about 1 to 3 plastic lenses compared to a digital still camera that is an independent product. An imaging lens device provided is generally used.
しかしながら、単焦点光学系の倍率は目視と同程度であるため、撮影できる対象が撮影者の近くのものに限られる。この点において、撮像素子の高画素化・高機能化が急速に進んでいる現在、高画素撮像素子に対応でき、且つ撮影者から離れた被写体をも撮影可能とする携帯電話機等に搭載できるコンパクトな変倍光学系が要求されている。 However, since the magnification of the single focus optical system is about the same as that of visual observation, the object that can be photographed is limited to that near the photographer. In this regard, with the rapid increase in the number of pixels and functionality of image pickup devices, this is a compact device that can be mounted on a mobile phone or the like that can support high-pixel image pickup devices and can shoot subjects away from the photographer. A variable magnification optical system is required.
従来、100万画素以上の高画素撮像素子に対応した変倍光学系は、一般に5枚以上のレンズが使用されており、レンズの厚み等の影響で十分にコンパクト化を図ることが困難であった。また、レンズ枚数を4枚以下として構成された変倍光学系については、VGA(30万画素)程度までしか対応できていないのが現状である。 Conventionally, a variable magnification optical system corresponding to a high-pixel imaging device having 1 million pixels or more generally uses 5 or more lenses, and it is difficult to achieve a sufficiently compact size due to the influence of the lens thickness and the like. It was. In addition, a variable magnification optical system configured with four or less lenses is currently only capable of handling up to about VGA (300,000 pixels).
さらに、例えば特許文献1には、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、正の光学的パワーを有する第3レンズ群とからなる、いわゆる負正正3成分の変倍光学系において、第1レンズ群と第3レンズ群とを単レンズで構成し、第2レンズ群を正・負の2枚の単レンズで構成した、4枚のレンズからなる変倍光学系が開示されている。しかし、この変倍光学系では、第2レンズ群における負レンズの屈折率が低く、また低分散であるため、像面湾曲収差等の補正が困難となり、十分な高性能化が図れないという問題がある。
Further, for example, in
また、特許文献2には、同様に負正正3成分の変倍光学系において、第1レンズ群と第3レンズ群とを単レンズで構成し、第2レンズ群を2枚の単レンズで構成した、4枚のレンズからなる変倍光学系が開示されている。この変倍光学系は、第2レンズ群における正レンズが、高屈折率で高分散のガラス材で構成されるものである。しかし、第2レンズ群が2枚の正レンズで構成されるものであり、色収差等の補正の点で不十分となる。
Similarly, in
さらに、特許文献3にも、同様な4枚レンズ構成の負正正3成分の変倍光学系が開示されている。しかし、この変倍光学系では、第1レンズ群を構成する負の単レンズの、前面及び後面の曲率半径の設定が適当ではなく、やはり像面湾曲収差等の補正が困難となり、十分な高性能化が図れないという問題がある。
本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたもので、変倍光学系を構成するレンズ枚数を最適化することで携帯電話機等のデジタル機器に搭載できるコンパクトな変倍光学系の提供を前提としつつ、各種の収差補正が十分に行える高い光学性能を備え、100万画素以上の高画素撮像素子にも対応可能な変倍光学系、撮像レンズ装置及びデジタル機器を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and provides a compact variable power optical system that can be mounted on a digital device such as a cellular phone by optimizing the number of lenses constituting the variable power optical system. It is an object of the present invention to provide a variable magnification optical system, an imaging lens device, and a digital device that have high optical performance capable of sufficiently correcting various aberrations, and that can be applied to a high-pixel imaging device having 1 million pixels or more. And
本発明は、上記技術的課題を解決するために、以下のような構成を有する変倍光学系を提供するものである。なお、以下の説明において使用されている用語は、本明細書においては次の通り定義されているものとする。
(a)屈折率は、d線の波長(587.56nm)に対する屈折率である。
(b)アッベ数は、d線、F線(486.13nm)、C線(656.28nm)に対する屈折率を各々nd、nF、nC、アッベ数をνdとした場合に、
νd=(nd−1)/(nF−nC)
の定義式で求められるアッベ数νdをいうものとする。
(c)面形状に関する表記は、近軸曲率に基づいた表記である。
(d)レンズについて、「凹」、「凸」又は「メニスカス」という表記を用いた場合、これらは光軸近傍(レンズの中心付近)でのレンズ形状を表しているもの(近軸曲率に基づいた表記)とする。
The present invention provides a variable magnification optical system having the following configuration in order to solve the above technical problem. Note that the terms used in the following description are defined in the present specification as follows.
(A) A refractive index is a refractive index with respect to the wavelength (587.56 nm) of d line | wire.
(B) Abbe number is determined when the refractive index for d line, F line (486.13 nm) and C line (656.28 nm) is nd, nF, nC and Abbe number is νd, respectively.
νd = (nd−1) / (nF−nC)
The Abbe number νd obtained by the definition formula
(C) The notation regarding the surface shape is a notation based on the paraxial curvature.
(D) When the notation “concave”, “convex” or “meniscus” is used for the lens, these represent the lens shape near the optical axis (near the center of the lens) (based on the paraxial curvature) Notation).
本発明の請求項1にかかる変倍光学系は、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、正の光学的パワーを有する第3レンズ群とからなり、これらレンズ群のうちの2つ以上のレンズ群を移動させることで変倍を行う変倍光学系であって、
前記第1レンズ群及び第3レンズ群はそれぞれ単レンズにより、前記第2レンズ群は物体側から順に正の単レンズと負の単レンズとの2枚のレンズにより構成され、
前記第1レンズ群を構成する単レンズは物体側に凹面を有すると共に下記(1)の条件式を満たすものであり、前記第2レンズ群は下記(2)、(3)の条件式を満たすことを特徴とする。
−2.0<(R1+R2)/(R1−R2)<0.85 ・・・(1)
但し、R1:第1レンズ群を構成する単レンズの物体側面の曲率半径(像側が正)
R2:第1レンズ群を構成する単レンズの像側面の曲率半径(像側が正)
1.65<N3<2.4 ・・・(2)
15<ν3<35 ・・・(3)
但し、N3:第2レンズ群中の負レンズの屈折率
ν3:第2レンズ群中の負レンズの分散
The zoom optical system according to
The first lens group and the third lens group are each composed of a single lens, and the second lens group is composed of two lenses of a positive single lens and a negative single lens in order from the object side,
The single lens constituting the first lens group has a concave surface on the object side and satisfies the following conditional expression (1), and the second lens group satisfies the following conditional expressions (2) and (3). It is characterized by that.
-2.0 <(R1 + R2) / (R1-R2) <0.85 (1)
However, R1: radius of curvature of object side surface of single lens constituting first lens group (image side is positive)
R2: radius of curvature of image side surface of single lens constituting first lens group (image side is positive)
1.65 <N3 <2.4 (2)
15 <ν3 <35 (3)
N3: refractive index of the negative lens in the second lens group
ν3: Dispersion of the negative lens in the second lens group
この構成によれば、最も物体側に位置する第1レンズ群が負の光学的パワーを持った、いわゆる負リードの光学系とされている。このため、物体側から大きな角度で入射してくる光線を、第1レンズ群の負の光学的パワーによりいち早く緩めることができ、光学全長や前玉径のサイズのコンパクト化を図る点で有利となる。また、負正正3成分の変倍光学系を4枚のレンズで構成していることから、レンズ枚数の多さに起因する厚肉化を抑止することができる。さらに、第2レンズ群が正・負の2枚の単レンズで構成されているので、色収差や球面収差の補正の点で有利である。従って、良好な光学性能を担保しつつ、光学系全体のコンパクト化が達成可能となる。 According to this configuration, the first lens group located closest to the object side is a so-called negative lead optical system having negative optical power. For this reason, light rays incident at a large angle from the object side can be quickly relaxed by the negative optical power of the first lens group, which is advantageous in terms of reducing the overall optical length and the size of the front lens diameter. Become. In addition, since the variable magnification optical system of negative / positive / positive three components is composed of four lenses, it is possible to suppress the increase in thickness due to the large number of lenses. Further, since the second lens group is composed of two positive and negative single lenses, it is advantageous in correcting chromatic aberration and spherical aberration. Accordingly, it is possible to achieve compactness of the entire optical system while ensuring good optical performance.
これに加え、第1レンズ群を構成する単レンズの曲率半径、並びに第2レンズ群中の負レンズの屈折率及び分散(アッベ数)が、上記(1)〜(3)の条件式の通りに設定されているので、良好な光学性能を具備するものである。すなわち、第1レンズ群を構成する物体側に凹面を有する負の単レンズの曲率半径に関し、条件式(1)の下限を下回ると、前記単レンズの物体側面の凹面がきつくなりすぎ、この面で発生する像面湾曲収差補正が困難となる傾向が顕著となる。また、条件式(1)の上限を超えると、前記単レンズの像側面の凹面がきつくなりすぎ、この面で発生する像面湾曲収差の補正が困難となる傾向が顕著となる。 In addition to this, the radius of curvature of the single lens constituting the first lens group and the refractive index and dispersion (Abbe number) of the negative lens in the second lens group are as in the above conditional expressions (1) to (3). Therefore, it has good optical performance. That is, when the curvature radius of the negative single lens having a concave surface on the object side constituting the first lens group is less than the lower limit of the conditional expression (1), the concave surface on the object side surface of the single lens becomes too tight. The tendency to make it difficult to correct the curvature of field aberration occurring in the image becomes remarkable. When the upper limit of conditional expression (1) is exceeded, the concave surface of the image side surface of the single lens becomes too tight, and the tendency that it becomes difficult to correct curvature of field aberration occurring on this surface becomes significant.
一方、第2レンズ群中の負レンズの屈折率に関し、条件式(2)の下限を下回ると、第2レンズ群のペッツバール和が負に大きくなり像面湾曲が大きくなりすぎる傾向が顕著になる。また、条件式(2)の上限を超えると、ガラス材料として特殊なものを用いる必要が生じ、量産性の点での困難性が増大する。 On the other hand, when the refractive index of the negative lens in the second lens group falls below the lower limit of conditional expression (2), the Petzval sum of the second lens group becomes negative and the tendency of the field curvature to become too large becomes significant. . Moreover, when the upper limit of conditional expression (2) is exceeded, it becomes necessary to use a special glass material, and the difficulty in mass productivity increases.
さらに、第2レンズ群中の負レンズの分散に関し、条件式(3)の下限を下回ると、ガラス材料として特殊なものを用いる必要が生じ、量産性の点での困難性が増大する。また、条件式(3)の上限を超えると、色収差補正のために第2レンズ群の負レンズのパワーを強くする必要があり、その結果像面湾曲補正が困難となる傾向が顕著となる。 Further, regarding the dispersion of the negative lens in the second lens group, if it falls below the lower limit of the conditional expression (3), it is necessary to use a special glass material, which increases the difficulty in mass productivity. When the upper limit of conditional expression (3) is exceeded, it is necessary to increase the power of the negative lens of the second lens group in order to correct chromatic aberration, and as a result, the tendency that field curvature correction becomes difficult becomes remarkable.
本発明の請求項2にかかる変倍光学系は、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、正の光学的パワーを有する第3レンズ群とからなり、これらレンズ群のうちの2つ以上のレンズ群を移動させることで変倍を行う変倍光学系であって、前記第1レンズ群及び第3レンズ群はそれぞれ単レンズにより、前記第2レンズ群は物体側から順に正の単レンズと負の単レンズとの2枚のレンズにより構成され、前記第2レンズ群は下記(4)、(5)の条件式を満たすことを特徴とする。
1.78<N3<2.4 ・・・(4)
15<ν3<27 ・・・(5)
The zoom optical system according to
1.78 <N3 <2.4 (4)
15 <ν3 <27 (5)
この構成によれば、同様に負リードの光学系であることから、光学全長や前玉径のサイズのコンパクト化を図る点で有利であると共に、負正正3成分の変倍光学系を4枚のレンズで構成していることから、レンズ枚数の多さに起因する厚肉化を抑止することができる。さらに、第2レンズ群が正・負の2枚の単レンズで構成されているので、色収差や球面収差の補正の点で有利であり、良好な光学性能を担保しつつ、光学系全体のコンパクト化が達成可能となる。 According to this configuration, since it is also a negative lead optical system, it is advantageous in terms of downsizing the overall optical length and the size of the front lens diameter. Since it is composed of a single lens, it is possible to suppress the increase in thickness due to the large number of lenses. Furthermore, since the second lens group is composed of two positive and negative single lenses, it is advantageous in terms of correcting chromatic aberration and spherical aberration, ensuring good optical performance, and compacting the entire optical system. Can be achieved.
これに加え、第2レンズ群中の負レンズの屈折率及び分散(アッベ数)が、上記(4)、(5)の条件式の通りに設定されているので、像面湾曲補正や色収差補正の点で有利であるだけでなく、誤差感度の点においても有利な変倍光学系が構築できるようになる。すなわち、第2レンズ群中の負レンズの屈折率に関し、条件式(4)の下限を下回ると、第2レンズ群中の負レンズに比較的きつい面形状を与えないと、色収差補正のために必要なパワーを具備させることができなくなり、結果として誤差感度が高くなる傾向が顕在化する。また、条件式(4)の上限を超えると、ガラス材料を用いたガラスモールドによる面の非球面化が困難な領域となるため、非球面を使用してレンズ全長をコンパクト化することが困難となる傾向が顕著となる。 In addition, since the refractive index and dispersion (Abbe number) of the negative lens in the second lens group are set according to the conditional expressions (4) and (5) above, field curvature correction and chromatic aberration correction This makes it possible to construct a variable magnification optical system that is advantageous not only in this respect but also in terms of error sensitivity. That is, if the refractive index of the negative lens in the second lens group is below the lower limit of conditional expression (4), the negative lens in the second lens group must be given a relatively tight surface shape to correct chromatic aberration. The required power cannot be provided, and as a result, the tendency for the error sensitivity to increase becomes apparent. If the upper limit of conditional expression (4) is exceeded, it becomes difficult to make the surface aspheric by a glass mold using a glass material, so it is difficult to make the total lens length compact using an aspheric surface. The tendency to become remarkable.
さらに、第2レンズ群中の負レンズの分散に関し、条件式(5)の下限を下回ると、ガラス材料として特殊なものを用いる必要が生じ、量産性の点での困難性が増大する。また、条件式(5)の上限を超えると、色収差補正のために第2レンズ群の負レンズのパワーを強くする必要があり、結果として誤差感度が高くなり、量産時の性能維持が困難となる傾向が顕著となる。 Further, regarding the dispersion of the negative lens in the second lens group, if the lower limit of the conditional expression (5) is not reached, it is necessary to use a special glass material, which increases the difficulty in mass productivity. If the upper limit of conditional expression (5) is exceeded, it is necessary to increase the power of the negative lens of the second lens group for chromatic aberration correction, resulting in high error sensitivity and difficulty in maintaining performance during mass production. The tendency to become remarkable.
請求項3にかかる変倍光学系は、請求項2において、前記第1レンズ群を構成する単レンズは物体側に凹面を有すると共に下記(6)の条件式を満たすことを特徴とする。
−2.0<(R1+R2)/(R1−R2)<0.85 ・・・(6)
According to a third aspect of the present invention, the variable magnification optical system according to the second aspect is characterized in that the single lens constituting the first lens group has a concave surface on the object side and satisfies the following conditional expression (6).
-2.0 <(R1 + R2) / (R1-R2) <0.85 (6)
第1レンズ群を構成する物体側に凹面を有する負の単レンズの曲率半径に関し、条件式(6)の下限を下回ると、前記単レンズの物体側面の凹面がきつくなりすぎ、この面で発生する像面湾曲収差補正が困難となる傾向が顕著となる。また、条件式(6)の上限を超えると、前記単レンズの像側面の凹面がきつくなりすぎ、この面で発生する像面湾曲収差の補正が困難となる傾向が顕著となる。 Regarding the radius of curvature of a negative single lens having a concave surface on the object side constituting the first lens group, if the lower limit of conditional expression (6) is not reached, the concave surface of the object side surface of the single lens becomes too tight and occurs on this surface. The tendency that it becomes difficult to correct the curvature of field aberration becomes remarkable. When the upper limit of conditional expression (6) is exceeded, the concave surface of the image side surface of the single lens becomes too tight, and the tendency that correction of field curvature aberration generated on this surface becomes difficult becomes remarkable.
請求項4にかかる変倍光学系は、請求項1〜3のいずれかにおいて、下記(7)の条件式を満たすことを特徴とする。
0.8<f3/(fw・ft)1/2<1.45 ・・・(7)
但し、f3:第3レンズ群の焦点距離
fw:ワイド端の全系焦点距離
ft:テレ端の全系焦点距離
A variable power optical system according to a fourth aspect of the present invention is characterized in that, in any one of the first to third aspects, the following conditional expression (7) is satisfied.
0.8 <f3 / (fw · ft) 1/2 <1.45 (7)
Where f3: focal length of the third lens group
fw: Total focal length at the wide end
ft: Total focal length at the telephoto end
この構成によれば、当該変倍光学系の光学特性を一層最適化することができる。条件式(7)の下限を下回ると、第3レンズ群の正のパワーが強くなりすぎ、第3レンズ群で発生する像面湾曲、歪曲収差の補正が困難となる傾向が顕著となる。また、条件式(7)の上限を超えると、第3レンズ群のパワーが小さくなりすぎ、当該変倍光学系の像面に撮像素子を配置した場合に前記撮像素子周辺への光線の入射角が大きくなり、周辺光の撮像素子による光線のケラレが大きくなることに起因する周辺光量の低下問題が顕在化する。 According to this configuration, the optical characteristics of the variable magnification optical system can be further optimized. If the lower limit of conditional expression (7) is not reached, the positive power of the third lens group becomes too strong, and the tendency that it becomes difficult to correct curvature of field and distortion occurring in the third lens group becomes significant. If the upper limit of conditional expression (7) is exceeded, the power of the third lens group becomes too small, and the incident angle of the light beam to the periphery of the imaging element when the imaging element is arranged on the image plane of the variable magnification optical system. And the problem of lowering the amount of peripheral light due to the increase in the vignetting of the light beam by the image sensor of the ambient light becomes obvious.
本発明の請求項5にかかる撮像レンズ装置は、請求項1〜4のいずれかに記載の変倍光学系を用い、該変倍光学系が、所定の結像面上に被写体の光学像を形成可能な構成とされていることを特徴とする。この構成によれば、携帯電話機や携帯情報端末等に搭載可能なコンパクトでかつ優れた光学性能を有し、変倍が可能な撮像レンズ装置を実現し得る。 An imaging lens apparatus according to a fifth aspect of the present invention uses the variable magnification optical system according to any one of the first to fourth aspects, and the variable magnification optical system displays an optical image of a subject on a predetermined imaging surface. It is characterized in that it can be formed. According to this configuration, it is possible to realize an imaging lens device that is compact and can be mounted on a mobile phone, a portable information terminal, and the like, has excellent optical performance, and can be changed in magnification.
本発明の請求項6にかかるデジタル機器は、請求項5に記載の撮像レンズ装置と、光学像を電気的な信号に変換する撮像素子と、前記撮像レンズ装置及び撮像素子に被写体の静止画撮影及び動画撮影の少なくとも一方の撮影を行わせる制御部とを具備し、前記撮像レンズ装置の変倍光学系が、前記撮像素子の受光面上に被写体の光学像を形成可能に組み付けられていることを特徴とする。これらの構成によれば、高精細を保ったままで変倍可能な撮像レンズ装置を搭載したデジタル機器を実現し得る。 According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a digital device according to the fifth aspect, the imaging lens device according to the fifth aspect, an imaging device that converts an optical image into an electrical signal, and still image shooting of a subject in the imaging lens device and the imaging device. And a control unit that performs shooting of at least one of moving image shooting, and the variable magnification optical system of the imaging lens device is assembled so that an optical image of a subject can be formed on the light receiving surface of the imaging device. It is characterized by. According to these configurations, it is possible to realize a digital device equipped with an imaging lens device capable of zooming while maintaining high definition.
請求項1記載の発明によれば、レンズの使用枚数を4枚とすることで変倍光学系のコンパクト化を図ると共に、条件式(1)〜(3)の通りに第1レンズ群を構成する負レンズの曲率半径、第2レンズ群に含まれる負レンズの屈折率及び分散(アッベ数)を設定することで、変倍域全域にわたって収差が良好に補正される変倍光学系が構築できるようになる。従って、小型で、高画素撮像素子にも対応可能な優れた光学性能を有する変倍光学系を提供できるという効果を奏する。 According to the first aspect of the present invention, the variable-power optical system is made compact by using four lenses, and the first lens group is configured as in the conditional expressions (1) to (3). By setting the radius of curvature of the negative lens and the refractive index and dispersion (Abbe number) of the negative lens included in the second lens group, it is possible to construct a variable magnification optical system in which aberrations are well corrected over the entire variable magnification range. It becomes like this. Therefore, there is an effect that it is possible to provide a variable magnification optical system that is small and has excellent optical performance compatible with a high-pixel imaging device.
請求項2記載の発明によれば、レンズの使用枚数を4枚とすることで変倍光学系のコンパクト化を図ると共に、条件式(4)、(5)の通りに第2レンズ群に含まれる負レンズの屈折率及び分散(アッベ数)を設定することで、変倍域全域にわたって収差が良好に補正される変倍光学系が構築できるようになる。従って、小型で、高画素撮像素子にも対応可能な優れた光学性能を有する変倍光学系を提供できるという効果を奏する。 According to the second aspect of the present invention, the zoom lens system is made compact by using four lenses, and is included in the second lens group as in the conditional expressions (4) and (5). By setting the refractive index and dispersion (Abbe number) of the negative lens, it is possible to construct a variable magnification optical system in which aberrations are favorably corrected over the entire variable magnification region. Therefore, there is an effect that it is possible to provide a variable magnification optical system that is small and has excellent optical performance compatible with a high-pixel imaging device.
請求項3記載の発明によれば、請求項2記載の発明においてさらに第1レンズ群を構成する負レンズの曲率半径を条件式(6)を満たすようにすることで、特に像面湾曲収差の補正が良好に行える変倍光学系を提供できるようになる。 According to the third aspect of the present invention, the curvature radius of the negative lens constituting the first lens group in the second aspect of the invention is further satisfied by the conditional expression (6). It becomes possible to provide a variable magnification optical system capable of performing correction satisfactorily.
請求項4記載の発明によれば、像面湾曲、歪曲収差の補正がより良好に行われると共に、撮像素子の周辺光量が低下するといった問題が顕在化することのない変倍光学系を提供できるようになる。 According to the fourth aspect of the present invention, it is possible to provide a variable magnification optical system in which field curvature and distortion are corrected more satisfactorily and the problem that the peripheral light amount of the image pickup device is reduced does not become obvious. It becomes like this.
請求項5記載の発明によれば、変倍が可能で、さらに携帯電話機や携帯情報端末等に搭載可能な、コンパクトで且つ優れた光学性能を有する撮像レンズ装置が実現できる。 According to the fifth aspect of the present invention, it is possible to realize a compact imaging lens device that can be changed in magnification and can be mounted on a mobile phone, a portable information terminal, and the like, and has excellent optical performance.
請求項6記載の発明によれば、高精細を保ったままで、被写体の静止画撮影又は動画撮影における変倍(ズーミング)が可能な、携帯電話機や携帯情報端末等のデジタル機器が実現できる。 According to the invention described in claim 6, it is possible to realize a digital device such as a mobile phone or a portable information terminal capable of zooming in still image shooting or moving image shooting of a subject while maintaining high definition.
以下、図面に基づいて、本発明の実施形態につき説明する。
<変倍光学系の構成の説明>
図1は、本発明にかかる変倍光学系100の構成例を示す光路図(広角端の光路図)である。この変倍光学系100は、光学像を電気的な信号に変換する撮像素子105の受光面上に被写体Hの光学像を形成するものであって、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101、正の光学的パワーを有する第2レンズ群102、正の光学的パワーを有する第3レンズ群103が配列され、広角端から望遠端への変倍時に前記第1レンズ群101と前記第2レンズ群102との間隔が狭くなる変倍光学系である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
<Description of configuration of variable magnification optical system>
FIG. 1 is an optical path diagram (optical path diagram at the wide angle end) showing a configuration example of a variable magnification
ここでは、第1レンズ群101及び第3レンズ群103は、それぞれ負の単レンズ及び正の単レンズにより構成され、第2レンズ群102は物体側から順に正の単レンズと負の単レンズとの2枚のレンズにより構成され、全体として4枚のレンズで構成された例を示している。具体的には、第1レンズ群101が両凹の負レンズからなる第1レンズL1のみで構成され、第2レンズ群102が、両凸の正レンズからなる第2レンズL2と物体側に凸の負メニスカスレンズからなる第3レンズL3とから構成され、また第3レンズ群103が像側に凸の正メニスカスレンズからなる第4レンズL4のみで構成されている例を示している。なお、第2レンズ群102の物体側には光学絞り104が配置されている。このような変倍光学系100の像側には、ローパスフィルタ106を介して撮像素子105が配置され、これにより被写体の光学像が、変倍光学系100によりその光軸AXに沿って適宜な変倍比で撮像素子105の受光面まで導かれ、撮像素子105により前記被写体の光学像が撮像されるものである。
Here, the
本発明においては、このように構成された変倍光学系100において、前記第1レンズL1(第1レンズ群101を構成する物体側に凹面を有する負の単レンズ)に関し、その曲率半径が、上記条件式(1)、(6)の範囲、すなわち、第1レンズL1の物体側面の曲率半径をR1、像側面の曲率半径をR2とするとき、
−2.0<(R1+R2)/(R1−R2)<0.85
の関係を満たすように設定される。なお、像面湾曲収差の補正をより良好なものとするためには、下記(8)の条件式を満たすようにすることが望ましい。
−1.6<(R1+R2)/(R1−R2)<0.45・・・(8)
In the present invention, in the variable magnification
-2.0 <(R1 + R2) / (R1-R2) <0.85
Is set to satisfy the relationship. In order to improve the correction of the field curvature aberration, it is desirable to satisfy the following conditional expression (8).
-1.6 <(R1 + R2) / (R1-R2) <0.45 (8)
さらに、実際の好ましい光路設計の観点からは、前記第1レンズL1の曲率半径を、下記(9)の条件式を満たすようにすることが望ましい。
−1.0<(R1+R2)/(R1−R2)<0.3・・・(9)
上記条件式(9)の下限を下回ると、第1レンズL1の主点位置が物体側に移動し、第1レンズL1の像側主点位置に対して第1レンズL1が像側に配置されるため、ワイド端での第1レンズ群101〜第2レンズ群102の空気間隔を十分に確保することが困難になる傾向が顕著になる。また、条件式(9)の上限を超えると、第1レンズL1の主点位置が像面側に移動しすぎるため、物体側主点位置に対して第1面(第1レンズL1の物体側)が物体側に移動するため光学全長が大きくなる傾向が顕著になる。
Further, from the viewpoint of an actual preferable optical path design, it is desirable that the radius of curvature of the first lens L1 satisfies the following conditional expression (9).
-1.0 <(R1 + R2) / (R1-R2) <0.3 (9)
If the lower limit of conditional expression (9) is not reached, the principal point position of the first lens L1 moves to the object side, and the first lens L1 is disposed on the image side with respect to the image side principal point position of the first lens L1. Therefore, the tendency that it becomes difficult to ensure a sufficient air space between the
次に、変倍光学系100の第2レンズ群102に関し、図1に示すように物体側から順に、正の単レンズからなる第2レンズL2と、負の単レンズからなる第3レンズL3が順に配置される構成とされる。これにより、負の光学的パワーを有する第1レンズ群101で拡張された光束を第2レンズL2にて収束することができ、第2レンズ群102内での光線の高さを低く抑えられるようになる。従って、収差及び誤差感度の低減を図ることが可能となる。また、第2レンズ群102を正負2枚のレンズ構成とすることで、第2レンズ群102内において色収差補正が行えるようになる。
Next, regarding the
そして、第3レンズL3(第2レンズ群102中の負レンズ)の屈折率に関し、上記条件式(2)、(3)の範囲、すなわち、第3レンズL3の屈折率をN3、分散(アッベ数)をν3とするとき、
1.65<N3<2.4
15<ν3<35
の関係を満たすように設定される。これにより、像面湾曲収差や色収差の補正が良好に行え、また量産性に優れる変倍光学系100を提供できるようになる。さらに、誤差感度においても有利な変倍光学系100とするためには、上記条件式(4)、(5)の範囲、すなわち、
1.78<N3<2.4
15<ν3<27
の関係を満たすように第3レンズL3の屈折率等を設定することが望ましい。
Regarding the refractive index of the third lens L3 (negative lens in the second lens group 102), the range of the conditional expressions (2) and (3), that is, the refractive index of the third lens L3 is N3, and dispersion (Abbe). When the number is ν3,
1.65 <N3 <2.4
15 <ν3 <35
Is set to satisfy the relationship. This makes it possible to provide a variable magnification
1.78 <N3 <2.4
15 <ν3 <27
It is desirable to set the refractive index and the like of the third lens L3 so as to satisfy this relationship.
さらに、変倍光学系100の光路設定に関し、上記条件式(7)の範囲、すなわち、第3レンズ群103の焦点距離をf3、ワイド端の全系焦点距離をfw、テレ端の全系焦点距離をftとするとき、
0.8<f3/(fw・ft)1/2<1.45
の関係を満たすようにすることが望ましい。これにより、第3レンズ群103の光学的パワーを適正化でき、像面湾曲、歪曲収差の補正がより良好に行えると共に、撮像素子105の周辺光量の低下が顕在化しないようにすることができる。
Further, regarding the optical path setting of the variable magnification
0.8 <f3 / (fw · ft) 1/2 <1.45
It is desirable to satisfy this relationship. As a result, the optical power of the
また、第1レンズ群101の光学的パワーを適正化する観点からは、下記(10)の条件式を満たすように構成することが望ましい。
−1.5<f1/(fw・ft)1/2<−0.9 ・・・(10)
但し、f1:第1レンズ群101の焦点距離
上記条件式(10)の下限を下回ると、第1レンズ群101のパワーが弱くなりすぎ、変倍時における第1レンズ群101の移動量が大きくなるため、結果的に変倍光学系100の全長が大きくなる傾向が顕著になる。また、上記条件式(10)の上限を超えると、第1レンズ群101のパワーが強くなりすぎ、第1レンズ群101で発生する像面湾曲収差、倍率色収差の補正が困難となる傾向が顕著になる。
Further, from the viewpoint of optimizing the optical power of the
−1.5 <f1 / (fw · ft) 1/2 <−0.9 (10)
However, f1: focal length of the
同様に、第2レンズ群102の光学的パワーを適正化する観点からは、下記(11)の条件式を満たすように構成することが望ましい。
0.4<f2/(fw・ft)1/2<0.8 ・・・(11)
但し、f2:第2レンズ群102の焦点距離
上記条件式(11)の下限を下回ると、第2レンズ群102のパワーが強くなりすぎ、第2レンズ群102で発生する球面収差、像面湾曲収差の補正が困難となる傾向が顕著になる。また、上記条件式(11)の上限を超えると、第2レンズ群102のパワーが弱くなりすぎ、変倍時における第2レンズ群102の移動量が大きくなるため、結果的に変倍光学系100の全長が大きくなる傾向が顕著になる。
Similarly, from the viewpoint of optimizing the optical power of the
0.4 <f2 / (fw · ft) 1/2 <0.8 (11)
However, f2: focal length of the
さらに、前記第2レンズ群102に含まれる第3レンズL3に関し、下記(12)の条件式を満たすように構成することが望ましい。
−0.7<fL3/(fw・ft)1/2<−0.3 ・・・(12)
但し、fL3:第3レンズL3の焦点距離
上記条件式(12)の下限を下回ると、第3レンズL3の負のパワーが弱くなりすぎ、第2レンズ群102内での軸上色収差補正が困難になる傾向が顕著になる。また、上記条件式(12)の上限を超えると、第3レンズL3の負のパワーが強くなりすぎ、この第3レンズL3で発生する球面収差、像面湾曲収差の補正が困難となる傾向が顕著になる。
Further, it is desirable that the third lens L3 included in the
−0.7 <fL3 / (fw · ft) 1/2 <−0.3 (12)
However, fL3: focal length of the third lens L3 If the lower limit of the conditional expression (12) is not reached, the negative power of the third lens L3 becomes too weak, and it is difficult to correct axial chromatic aberration in the
また、第2レンズ群102の変倍時における移動量に関し、下記(13)の条件式を満たすように構成することが望ましい。
0.35<i2/(fw・ft)1/2<0.55 ・・・(13)
但し、i2:ワイドからテレへの第2レンズ群102の移動量
上記条件式(13)の下限を下回ると、第2レンズ群102の移動量が小さくなるため、必要な変倍を得るためには第1レンズ群101及び第2レンズ群102のパワーを強くする必要が生じるが、これにより第1、第2レンズ群101、102で発生する像面湾曲、球面収差の補正が困難となる傾向が顕著になる。上記条件式(13)の上限を超えると、第2レンズ群102の移動量が大きくなりすぎ、結果的に変倍光学系100の全長が大きくなる傾向が顕著になる。
In addition, it is desirable that the
0.35 <i2 / (fw · ft) 1/2 <0.55 (13)
However, i2: Amount of movement of the
また、第1レンズL1の分散(アッベ数)に関し、下記(14)の条件式を満たすように構成することが望ましい。
52<ν1 ・・・(14)
但し、ν1:第1レンズL1の分散
上記条件式(14)の下限を下回ると、第1レンズL1で発生する色収差が過大となる傾向が顕著になる。
Further, regarding the dispersion (Abbe number) of the first lens L1, it is desirable to configure so as to satisfy the following conditional expression (14).
52 <ν1 (14)
However, ν1: dispersion of the first lens L1 If the value falls below the lower limit of the conditional expression (14), the tendency that the chromatic aberration generated in the first lens L1 becomes excessive becomes remarkable.
さらに、より好ましくは、第1レンズL1の分散に関し、下記(15)の条件式を満たすように構成することが望ましい。
65<ν1<90 ・・・(15)
上記条件式(15)の下限を下回ると、第1レンズL1で発生する色収差が大きいことから、高画素の撮像素子105に対応性について劣る傾向がある。また、上記条件式(15)の上限を超えると、ガラス材として特殊なものを用いる必要が生じ、量産性が低下する傾向がある。
More preferably, regarding the dispersion of the first lens L1, it is desirable to configure so as to satisfy the following conditional expression (15).
65 <ν1 <90 (15)
If the lower limit of the conditional expression (15) is not reached, the chromatic aberration generated in the first lens L1 is large, so that the compatibility with the
第1レンズ群101を構成する第1レンズL1の少なくともいずれか一面に、非球面を設けていることが望ましい。これにより、第1レンズ群101を1枚の単レンズで構成した場合でも、像面湾曲及び歪曲収差の補正を良好に行うことができる。
It is desirable to provide an aspherical surface on at least one surface of the first lens L1 constituting the
また、第2レンズ群102に含まれるレンズ(第2レンズL2及び第3レンズL3)の複数の面に、非球面を設けていることが望ましい。これにより、球面収差及び像面湾曲を良好に補正でき、第2レンズ群102の構成を、色収差補正のために必要な最低限のレンズ枚数である正の単レンズと負の単レンズとの2枚で達成でき、変倍光学系100のコンパクト化に寄与できる。特に、第2レンズL2及び第3レンズL3のすべての面を非球面とすれば、像面湾曲や球面収差補正だけでなく、第2レンズ群102内のレンズの誤差感度がコントロールできるようになり、レンズ位置調整の手間を省くことができるので特に好ましい。
In addition, it is desirable to provide aspheric surfaces on a plurality of surfaces of the lenses (second lens L2 and third lens L3) included in the
同様に、第3レンズ群103を構成する第4レンズL4の少なくともいずれか一面に、非球面を設けていることが望ましい。これにより、第3レンズ群103を1枚の単レンズで構成した場合でも、像面湾曲及び歪曲収差の補正を良好に行うことができる。
Similarly, it is desirable to provide an aspherical surface on at least one surface of the fourth lens L4 constituting the
図1の変倍光学系100に示すように、第2レンズ群102の物体側に光学絞り104(又は後述のメカニカルシャッター)を配置することが望ましい。これにより第1レンズ群101のレンズ径を小さくでき、さらに射出瞳位置を遠くすることができる。従って、撮像素子105の周辺での光線の入射角を小さくすることができ、撮像素子105での光線ケラレによる周辺光量落ちを低減することができる。
As shown in the variable magnification
次に、変倍光学系100の製法に関し、上記第1〜第3レンズ群101〜103を構成する各レンズの材質については特に制限はなく、上記屈折率やアッベ数の要件を満たし得る光学材料であれば良く、各種ガラス材料や樹脂(プラスチック)材料を用いることができる。しかし、樹脂材料を用いれば、軽量で、且つインジェクションモールド等により大量生産が可能であることから、ガラス材料で作製する場合に比して、コストの抑制や変倍光学系100の軽量化の面で有利である。
Next, regarding the manufacturing method of the variable magnification
当該変倍光学系100において、非球面ガラスレンズを用いる場合、その非球面ガラスレンズをモールドで成形しても構わないし、或いはガラス材料と樹脂材料との複合型としても勿論構わない。モールドタイプは大量生産に向く反面、硝材が限定されてしまう。一方の複合型は、基板と成り得るガラス材料が非常に多く、設計の自由度が高い利点がある。高屈折材料を用いた非球面レンズは、一般的にモールド成形が難しいので、片面非球面の場合には複合型の利点を最大限活用することができる。
In the variable magnification
また、変倍光学系100は、光学絞り104の代わりに、撮像素子105に対して遮光を行う機能を有するメカニカルシャッターを配置しても良い。かかるメカニカルシャッターは、例えば撮像素子105としてCCD(Charge Coupled Device)方式のものが用いられた場合に、スミア防止に効果がある。
In the variable magnification
変倍光学系100に備えられている各レンズ群や絞り、シャッター等の駆動の駆動源としては、従来公知のカム機構やステッピングモータを用いることができる。また、移動量が少ない場合や駆動群の重量が軽い場合には、超小型の圧電アクチュエータを用いれば、駆動部の体積や電力消費の増加を抑えつつ、各群を独立に駆動させることも可能で、変倍光学系100を含む撮像レンズ装置の更なるコンパクト化が図れるようになる。
A conventionally known cam mechanism or stepping motor can be used as a drive source for driving each lens group, diaphragm, shutter, etc. provided in the variable magnification
撮像素子105は、当該変倍光学系100により結像された被写体Hの光像の光量に応じて、R、G、B各成分の画像信号に光電変換して所定の画像処理回路へ出力するものである。例えば撮像素子105としては、CCDが2次元状に配置されたエリアセンサの各CCDの表面に、R(赤)、G(緑)、B(青)のカラーフィルタが市松模様状に貼り付けられた、いわゆるベイヤー方式と呼ばれる単板式カラーエリアセンサで構成されたものを用いることができる。このようなCCDイメージセンサの他、CMOSイメージセンサ、VMISイメージセンサ等も用いることができる。
The
ローパスフィルタ106は、撮像素子105の撮像面上に配置され、ノイズ成分を除去する平行平板状の光学部品である。このローパスフィルタ106として、例えば所定の結晶軸方向が調整された水晶等を材料とする複屈折型ローパスフィルタや、必要とされる光学的な遮断周波数特性を回折効果により実現する位相型ローパスフィルタ等が適用可能である。なお、ローパスフィルタ106は必ずしも備える必要はなく、また、前述の光学的なローパスフィルタ106に代えて、撮像素子105の画像信号に含まれるノイズを低減するために赤外線カットフィルタを用いるようにしてもよい。さらに、光学的ローパスフィルタ106の表面に赤外線反射コートを施して、両方のフィルター機能を一つで実現してもよい。
The low-
<変倍光学系を組み込んだデジタル機器の説明>
次に、以上説明したような変倍光学系100が組み込まれたデジタル機器について説明する。図2は、本発明に係るデジタル機器の一実施形態を示す、カメラ付携帯電話機200の外観構成図である。なお、本発明において、デジタル機器としては、デジタルスチルカメラ、ビデオカメラ、デジタルビデオユニット、携帯情報端末(PDA:Personal Digital Assistant)、パーソナルコンピュータ、モバイルコンピュータ、又はこれらの周辺機器(マウス、スキャナ、プリンタ等)を含むものとする。デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラは、被写体の映像を光学的に取り込んだ後、その映像につき半導体素子(撮像素子)を使って電気信号に変換し、デジタルデータとしてフラッシュメモリ等の記憶媒体に記憶する撮像レンズ装置である。更に本発明では、被写体の静止又は動きのある映像を光学的に取り込む、コンパクトな撮像レンズ装置を内蔵する仕様を備えた携帯電話機、携帯情報端末、パーソナルコンピュータ、モバイルコンピュータ、又はこれらの周辺機器も含んでいる。
<Description of digital equipment incorporating variable magnification optical system>
Next, a digital apparatus incorporating the variable magnification
図2(a)は、携帯電話機200の操作面を、図2(b)は、操作面の裏面、つまり背面を表している。携帯電話機200には、上部にアンテナ201、操作面には、長方形のディスプレイ202、画像撮影モードの起動及び静止画と動画撮影の切り替えを行う画像切替ボタン203、変倍(ズーミング)を制御する変倍ボタン204、シャッターボタン205及びダイヤルボタン206が備えられている。変倍ボタン204は、その上端部分に望遠を表す「T」の印字が、下端部分に広角を表す「W」の印字がされ、印字位置が押下されることで、それぞれの変倍動作が指示可能な2接点式のスイッチ等で構成されている。さらに、この携帯電話機200には、先に説明した変倍光学系100によって構成された撮像レンズ装置207が内蔵されている。
2A shows the operation surface of the
図3は、上記携帯電話機200の撮像に係る電気的な機能構成を示す機能ブロック図である。この携帯電話機200は、撮像機能のために、撮像部10、画像生成部11、画像データバッファ12、画像処理部13、駆動部14、制御部15、記憶部16、及びI/F部17を備えて構成される。
FIG. 3 is a functional block diagram showing an electrical functional configuration relating to imaging of the
撮像部10は、撮像レンズ装置207と撮像素子105とを備えて構成される。撮像レンズ装置207は、図1に示したような変倍光学系100と、光軸方向にレンズを駆動し変倍及びフォーカシングを行うための図略のレンズ駆動装置等とを備えて構成される。被写体からの光線は、変倍光学系100によって撮像素子105の受光面上に結像され、被写体の光学像となる。
The
撮像素子105は、変倍光学系100により結像された被写体の光学像をR(赤),G(緑),B(青)の色成分の電気信号(画像信号)に変換し、R,G,B各色の画像信号として画像生成部11に出力する。撮像素子105は、制御部15の制御により、静止画あるいは動画のいずれか一方の撮像、又は撮像素子105における各画素の出力信号の読出し(水平同期、垂直同期、転送)等の撮像動作が制御される。
The
画像生成部11は、撮像素子105からのアナログ出力信号に対し、増幅処理、デジタル変換処理等を行うと共に、画像全体に対して適正な黒レベルの決定、γ補正、ホワイトバランス調整(WB調整)、輪郭補正及び色ムラ補正等の周知の画像処理を行って、画像信号から各画素の画像データを生成する。画像生成部11で生成された画像データは、画像データバッファ12に出力される。
The
画像データバッファ12は、画像データを一時的に記憶するとともに、この画像データに対し画像処理部13により後述の処理を行うための作業領域として用いられるメモリであり、例えば、RAM(Random Access Memory)等で構成される。
The
画像処理部13は、画像データバッファ12の画像データに対し、解像度変換等の画像処理を行う回路である。また、必要に応じて画像処理部13に、変倍光学系100では補正しきれなかった収差を補正させるように構成することも可能である。駆動部14は、制御部15から出力される制御信号により、所望の変倍及びフォーカシングを行わせるように変倍光学系100の複数のレンズ群を駆動する。
The
制御部15は、例えばマイクロプロセッサ等を備えて構成され、撮像部10、画像生成部11、画像データバッファ12、画像処理部13、駆動部14、記憶部16及びI/F部17の各部の動作を制御する。すなわち、該制御部15により、被写体の静止画撮影及び動画撮影の少なくとも一方の撮影を、撮像レンズ装置207及び撮像素子105が実行するよう制御される。
The
記憶部16は、被写体の静止画撮影又は動画撮影により生成された画像データを記憶する記憶回路であり、例えば、ROM(Read Only Memory)やRAMを備えて構成される。つまり、記憶部16は、静止画用及び動画用のメモリとしての機能を有する。I/F部17は、外部機器と画像データを送受信するインターフェースであり、例えば、USBやIEEE1394等の規格に準拠したインターフェースである。
The
以上の通り構成された携帯電話機200の撮像動作について説明する。静止画を撮影するときは、まず、まず、画像切替ボタン203を押すことで、画像撮影モードを起動する。ここでは、画像切替ボタン203を一度押すことで静止画撮影モードが起動し、その状態でもう一度画像切替ボタン203を押すことで動画撮影モードに切り替わる。つまり、画像切替ボタン203からの指示を受けた携帯電話機本体200の制御部15が、物体側の被写体の静止画撮影及び動画撮影の少なくとも一方の撮影を撮像レンズ装置207及び撮像素子105に実行させる。
An imaging operation of the
静止画撮影モードが起動すると、制御部15は、撮像レンズ装置207及び撮像素子105に静止画の撮影を行わせるように制御すると共に、撮像レンズ装置207の図略のレンズ駆動装置を駆動し、フォーカシングを行う。これにより、ピントの合った光学像が撮像素子105の受光面に周期的に繰り返し結像され、R、G、Bの色成分の画像信号に変換された後、画像生成部11に出力される。その画像信号は、画像データバッファ12に一時的に記憶され、画像処理部13により画像処理が行われた後、表示用メモリ(図略)に転送され、ディスプレイ202に導かれる。そして、撮影者はディスプレイ202を覗くことで、主被写体をその画面中の所望の位置に収まるように調整することができる。この状態でシャッターボタン205を押すことで、静止画像を得ることができる、すなわち、静止画用のメモリとしての記憶部16に画像データが格納される。
When the still image shooting mode is activated, the
このとき、被写体が撮影者から離れた位置にある、あるいは近くの被写体を拡大したいためズーム撮影を行うときには、変倍ボタン204の上端「T」の印字部分を押下すると、その状態が検出され、制御部15は押下時間に応じて変倍のためのレンズ駆動を実行し、変倍光学系100に連続的にズーミングを行わせる。また、ズーミングし過ぎた場合など、被写体の拡大率を下げたい場合には、変倍ボタン204の下端「W」の印字部分を押下することでその状態が検出され、制御部15が変倍光学系100を制御することにより、押下時間に応じて連続的に変倍が行われる。このようにして、撮影者から離れた被写体であっても、変倍ボタン204を用いてその拡大率を調節することができる。そして、通常の等倍撮影と同様、主被写体がその画面中の所望の位置に収まるように調整し、シャッターボタン205を押すことで、拡大された静止画像を得ることができる。
At this time, when zoom shooting is performed because the subject is at a position away from the photographer or a close subject is desired to be magnified, the state is detected by pressing the printing portion of the upper end “T” of the
また、動画撮影を行う場合には、画像切替ボタン203を一度押すことで静止画撮影モードを起動した後、もう一度画像切替ボタン203を押して動画撮影モードに切り替える。これにより、制御部15は、撮像レンズ装置207及び撮像素子105を制御し動画の撮影を行わせる。後は静止画撮影のときと同様にして、撮影者はディスプレイ202を覗き、撮像レンズ装置207を通して得た被写体の像が、その画面中の所望の位置に収まるように調整する。このとき、静止画撮影と同様に、変倍ボタン204を用いて被写体像の拡大率を調節することができる。この状態でシャッターボタン205を押すことで、動画撮影が開始される。この撮影中、変倍ボタン204により、被写体の拡大率を随時変えることも可能である。
In addition, when performing moving image shooting, the still image shooting mode is activated by pressing the
動画撮影時、制御部15は、撮像レンズ装置207及び撮像素子105に動画の撮影を行わせるように制御すると共に、撮像レンズ装置207の図略のレンズ駆動装置を駆動し、フォーカシングを行う。これにより、ピントの合った光学像がCCD等の撮像素子105の受光面に周期的に繰り返し結像され、R、G、Bの色成分の画像信号に変換された後、画像生成部11に出力される。その画像信号は、画像データバッファ12に一時的に記憶され、画像処理部13により画像処理が行われた後、表示用メモリに転送され、ディスプレイ202に導かれる。ここで、もう一度シャッターボタン205を押すことで、動画撮影は終了する。撮影された動画像は、動画用のメモリとしての記憶部16に導かれて格納される。
At the time of moving image shooting, the
<変倍光学系のより具体的な実施形態の説明>
以下、図1に示したような変倍光学系100、すなわち図2に示したようなカメラ付携帯電話機200に搭載される撮像レンズ装置207を構成する変倍光学系100の具体的構成を、図面を参照しつつ説明する。
<Description of More Specific Embodiment of Variable-Magnification Optical System>
Hereinafter, a specific configuration of the variable power
図4は、実施例1の変倍光学系100Aにおけるレンズ群の配列を示す、光軸(AX)を縦断した断面図(光路図)である。この図4、及び以下に示す図5〜図13の光路図は、広角端(W)におけるレンズ配置を示している。実施例1及び以下に示す実施例2〜10を通じて、これらのレンズ群は、図の物体側(図4における左側)から順に、負の光学的パワーを有する第1レンズ群(Gr1)、全体として正の光学的パワーを有する第2レンズ群(Gr2)、及び正の光学的パワーを有する第3レンズ群(Gr3)を含んで構成されている。つまり、最も物体側に位置する第1レンズ群が負の光学的パワーを有する、いわゆる負リードの構成とされている。
FIG. 4 is a cross-sectional view (optical path diagram) in which the optical axis (AX) is cut longitudinally and shows the arrangement of lens groups in the variable magnification
また、実施例1及び以下に示す実施例2〜10は、第1レンズ群(Gr1)は負の単レンズからなる第1レンズL1のみで構成され、第2レンズ群(Gr2)は物体側から順に正の単レンズからなる第2レンズL2と負の単レンズからなる第3レンズL3との2枚のレンズにより構成され、第3レンズ群(Gr3)は正の単レンズからなる第4レンズL4のみで構成されている点で共通している。 In Example 1 and Examples 2 to 10 described below, the first lens group (Gr1) is composed of only the first lens L1 made of a negative single lens, and the second lens group (Gr2) is from the object side. The second lens L2 is composed of a positive single lens and the third lens L3 is composed of a negative single lens. The third lens group (Gr3) is a fourth lens L4 composed of a positive single lens. It is common in that it consists of only.
実施例1にかかる変倍光学系100Aにおける具体的なレンズ構成は、物体側から順に次の通りとされている。第1レンズ群(Gr1)は、負の光学的パワーを有し、両凹の負レンズ(L1)からなる。第2レンズ群(Gr2)は、全体として正の光学的パワーを有し、両凸の正レンズ(L2)と物体側に凸の負メニスカスレンズ(L3)との2枚のレンズからなる。第3レンズ群(Gr3)は、正の光学的パワーを有し、像側に凸の正メニスカスレンズ(L4)からなる。前記第2レンズ群(Gr2)の物体側には、変倍時に第1レンズ群(Gr1)及び第2レンズ群(Gr2)と共に移動する光学絞り(ST)が備えられている。また、第3レンズ群(Gr3)の像側には、平行平板(FT)を介して撮像素子(SR)の受光面が配置されている。前記平行平板(FT)は、光学的ローパスフィルタ、赤外カットフィルタ、撮像素子のカバーガラス等に相当するものである。
The specific lens configuration in the variable magnification
なお、上記光学絞り(ST)に代えてメカニカルシャッターを配置するようにしても良い。また、図4では連続的な変倍光学系を示しているが、よりコンパクト化を目指して、同一の光学構成での2焦点切り替え変倍光学系としても良い。特に広角端から望遠端への変倍時に第1レンズ群(Gr1)の移動軌跡がUターン(像側に凸の軌道を描くように移動)し、結果として広角端と望遠端での光学全長が略同一となる場合には、2焦点切り替え変倍光学系とすることで、第1レンズ群(Gr1)を変倍時固定とすることが可能なため駆動機構を含めたユニットサイズの小型化に大きな効果がある。これらの点は、以下に説明する実施例2〜10においても同様である(以下では説明を省略する)。 A mechanical shutter may be arranged in place of the optical aperture (ST). Although FIG. 4 shows a continuous variable power optical system, a bifocal switching variable power optical system having the same optical configuration may be used for further compactness. In particular, during zooming from the wide-angle end to the telephoto end, the movement locus of the first lens group (Gr1) makes a U-turn (moves so as to draw a convex locus on the image side), and as a result, the total optical length at the wide-angle end and the telephoto end. Are substantially the same, the bifocal switching variable magnification optical system allows the first lens group (Gr1) to be fixed at the time of variable magnification, so the unit size including the drive mechanism can be reduced. Has a great effect. These points are the same in Examples 2 to 10 described below (the description is omitted below).
図4において各レンズ面に付されている番号ri(i=1,2,3,・・・)は、物体側から数えたときのi番目のレンズ面である。なお、実施例1及び以下に示す実施例2〜10を通じて、r1〜r9のレンズ面は全て非球面とされている。また、前記光学絞り(ST)、平行平板(FT)の両面、撮像素子(SR)の受光面も1つの面として扱っている。このような扱いは、後述する他の実施例についての光路図(図5〜図13)でも同様で、図中の符号の意味は、基本的に図4と同様である。但し、全く同一のものであるという意味ではなく、例えば、各図を通じて、最も物体側のレンズ面には同じ符号(r1)が付けられているが、これらの曲率等が実施形態を通じて同一であるという意味ではない。 In FIG. 4, the number ri (i = 1, 2, 3,...) Given to each lens surface is the i-th lens surface when counted from the object side. Throughout Example 1 and Examples 2 to 10 described below, the lens surfaces r1 to r9 are all aspherical surfaces. The optical diaphragm (ST), both surfaces of the parallel plate (FT), and the light receiving surface of the image sensor (SR) are also handled as one surface. Such a treatment is the same in the optical path diagrams (FIGS. 5 to 13) for other embodiments to be described later, and the meanings of the reference numerals in the drawings are basically the same as those in FIG. However, it does not mean that they are exactly the same. For example, the lens surface closest to the object is denoted by the same reference numeral (r1) throughout the drawings, but these curvatures are the same throughout the embodiments. It does not mean that.
このような構成の下で、物体側から入射した光線は光軸AXに沿って、順に第1、第2及び第3レンズ群(Gr1,Gr2,Gr3)及び平行平板(FT)を通過し、撮像素子(SR)の受光面に物体の光学像を形成する。そして、撮像素子(SR)において、平行平板(FT)において修正された光学像が電気的な信号に変換される。この電気信号は、必要に応じて所定のデジタル画像処理や画像圧縮処理等が施されて、デジタル映像信号として携帯電話機や携帯情報端末等のメモリに記録されたり、有線あるいは無線により他のデジタル機器に伝送されたりする。 Under such a configuration, light incident from the object side sequentially passes through the first, second, and third lens groups (Gr1, Gr2, Gr3) and the parallel plate (FT) along the optical axis AX, An optical image of the object is formed on the light receiving surface of the image sensor (SR). In the image sensor (SR), the optical image corrected in the parallel plate (FT) is converted into an electrical signal. This electric signal is subjected to predetermined digital image processing, image compression processing, and the like as necessary, and is recorded as a digital video signal in a memory of a mobile phone, a portable information terminal, or other digital device by wire or wirelessly Or transmitted to.
図24は、これらレンズ群の変倍時における移動方向を示した模式図である。この図24には、実施例1のみならず、後述する実施例2以降の各レンズ群の移動方向も同時に示してある。この図24においてもこれまでと同様左側が物体側であり、その物体側から第1レンズ群(Gr1)、第2レンズ群(Gr2)及び第3レンズ群(Gr3)の順に並んで配置されている。この図において、符号Wは焦点距離が最も短い、すなわち画角が最も大きい広角端を示しており、符号Tは焦点距離が最も長い、すなわち画角が最も小さい望遠端を示している。また、符号Mは焦点距離が広角端(W)と望遠端(T)との中間(以下、中間点と呼ぶ)を表している。実際のレンズ群は光軸に沿った直線上を移動させられるが、この図においては、広角端(W)、中間点(M)及び望遠端(T)におけるレンズ群の位置を、図の上から下へ並べる形で表している。 FIG. 24 is a schematic diagram showing the moving direction of these lens groups during zooming. In FIG. 24, not only the first embodiment but also the moving directions of the lens units in the second and later embodiments which will be described later are also shown. Also in FIG. 24, the left side is the object side as before, and the first lens group (Gr1), the second lens group (Gr2), and the third lens group (Gr3) are arranged in this order from the object side. Yes. In this figure, the symbol W indicates the wide angle end with the shortest focal length, that is, the largest angle of view, and the symbol T indicates the telephoto end with the longest focal length, that is, the smallest angle of view. The symbol M represents the middle of the focal length between the wide-angle end (W) and the telephoto end (T) (hereinafter referred to as an intermediate point). The actual lens group is moved on a straight line along the optical axis. In this figure, the positions of the lens group at the wide-angle end (W), the intermediate point (M), and the telephoto end (T) are It is shown in the form of arranging from the bottom.
図24に示すように、この実施例1では、第1レンズ群(Gr1)及び第2レンズ群(Gr2)変倍時可動とされ、第3レンズ群(Gr3)が変倍時固定とされている。具体的には、広角端(W)から望遠端(T)への変倍時に、第2レンズ群(Gr2)の位置は物体に近付く方向に直線的に移動され、一方第1レンズ群(Gr1)は、像側に凸の軌道を描くように移動(Uターン移動)される。但し、以下の実施例も含め、これらレンズ群の移動の向きや移動量等は、当該レンズ群の光学的パワーやレンズ構成等に依存して変わり得るものである。例えば、図24において、第2レンズ群(Gr2)のように直線的に移動するように描かれているものであっても、それは物体側又は像側に凸の曲線である場合なども含み、Uターン形状である場合なども含むものである。 As shown in FIG. 24, in Example 1, the first lens group (Gr1) and the second lens group (Gr2) are movable during zooming, and the third lens group (Gr3) is fixed during zooming. Yes. Specifically, at the time of zooming from the wide-angle end (W) to the telephoto end (T), the position of the second lens group (Gr2) is linearly moved in the direction approaching the object, while the first lens group (Gr1) ) Is moved (U-turn movement) so as to draw a convex trajectory on the image side. However, including the following embodiments, the direction and amount of movement of these lens groups can vary depending on the optical power of the lens group, the lens configuration, and the like. For example, in FIG. 24, even if the lens is drawn so as to move linearly like the second lens group (Gr2), it includes a case where it is a convex curve on the object side or the image side. This includes the case of a U-turn shape.
実施例1の変倍光学系100Aにおける、各レンズのコンストラクションデータを表1、表2に示す。
Tables 1 and 2 show construction data of each lens in the variable magnification
表1に示したものは、左から順に、各レンズ面の番号、各面の曲率半径(単位はmm)、広角端(W)、中間点(M)及び望遠端(T)における、無限遠合焦状態での光軸AX上の各レンズ面の間隔(軸上面間隔;単位はmm)、各レンズの屈折率、そしてアッべ数(分散)である。軸上面間隔M、Tの空欄は、左のW欄の値と同じであることを表している。また、軸上面間隔は、対向する一対の面(光学面、撮像面を含む)間の領域に存在する媒質が空気であるとして換算した距離である。ここで、各光学面の番号ri(i=1,2,3,…)は、図4に示したように、光路上の物体側から数えてi番目の光学面である。なお、光学絞り(ST)、平行平面板(FT)の両面及び撮像素子(SR)の受光面の各面は平面であるために、それらの曲率半径は∞である。 Table 1 shows, in order from the left, the number of each lens surface, the radius of curvature of each surface (unit: mm), the wide angle end (W), the midpoint (M), and the telephoto end (T) at infinity. The distance between the lens surfaces on the optical axis AX in the focused state (axis upper surface distance; unit is mm), the refractive index of each lens, and the Abbe number (dispersion). The blanks for the axial top surface spacings M and T indicate that they are the same as the values in the left W column. Further, the axial upper surface interval is a distance converted assuming that the medium existing in the region between a pair of opposing surfaces (including the optical surface and the imaging surface) is air. Here, the number ri (i = 1, 2, 3,...) Of each optical surface is the i-th optical surface counted from the object side on the optical path, as shown in FIG. In addition, since each surface of the optical diaphragm (ST), both surfaces of the plane parallel plate (FT), and the light receiving surface of the image sensor (SR) are flat surfaces, their curvature radii are ∞.
光学面の非球面形状は、面頂点を原点、物体から撮像素子に向かう向きをz軸の正の方向とするローカルな直交座標系(x,y,z)を用い、以下の数式により定義する。 The aspherical shape of the optical surface is defined by the following mathematical formula using a local orthogonal coordinate system (x, y, z) in which the surface vertex is the origin and the direction from the object toward the image sensor is the positive z-axis direction. .
ただし、z:高さhの位置でのz軸方向の変位量(面頂点基準)
h:z軸に対して垂直な方向の高さ(h2=x2+y2)
c:近軸曲率(=1/曲率半径)
A〜J:それぞれ4,6,8,10,12,14,16,18,20次の非球面係数
k:円錐係数
Where z is the amount of displacement in the z-axis direction at the height h (based on the surface vertex)
h: Height in the direction perpendicular to the z-axis (h 2 = x 2 + y 2 )
c: Paraxial curvature (= 1 / radius of curvature)
A to J: 4th, 6th, 8th, 10th, 12th, 14th, 16th, 18th and 20th order aspherical coefficients, respectively
k: Conical coefficient
上記(16)式から分かるように、表1に示した非球面レンズに対する曲率半径は、レンズの面頂点付近の値を示している。また表2は、非球面とされている面(r1〜r9の全ての面)の円錐係数kと非球面係数A,B,C,Dの値とをそれぞれ示すものである。 As can be seen from the above equation (16), the radius of curvature for the aspherical lens shown in Table 1 indicates a value near the surface vertex of the lens. Table 2 shows the conical coefficient k and the values of the aspheric coefficients A, B, C, and D, respectively, for the aspheric surfaces (all surfaces r1 to r9).
以上のようなレンズ配置、構成のもとでの、実施例1における全光学系の球面収差(LONGITUDINAL SPHERICAL ABERRATION)、非点収差(ASTIGMATISM)、及び歪曲収差(DISTORTION)を、図14の左側から順に示す。この図において、上段は広角端(W)、中段は中間点(M)、下段は望遠端(T)における各収差を表している。また、球面収差と非点収差の横軸は焦点位置のずれをmm単位で表しており、歪曲収差の横軸は歪量を全体に対する割合(%)で表している。球面収差の縦軸は、入射高で規格化した値で示してあるが、非点収差と歪曲収差の縦軸は像の高さ(像高)(単位mm)で表してある。 From the left side of FIG. 14, spherical aberration (LONGITUDINAL SPHERICAL ABERRATION), astigmatism (ASTIGMATISM), and distortion (DISTORTION) of the entire optical system in Example 1 under the lens arrangement and configuration as described above are shown. Shown in order. In this figure, the upper part represents the aberration at the wide-angle end (W), the middle part represents the aberration at the intermediate point (M), and the lower part represents the aberration at the telephoto end (T). In addition, the horizontal axis of spherical aberration and astigmatism represents the focal position shift in mm, and the horizontal axis of distortion aberration represents the amount of distortion as a percentage (%) of the total. The vertical axis of spherical aberration is indicated by a value normalized by the incident height, while the vertical axis of astigmatism and distortion is indicated by the height of the image (image height) (unit: mm).
さらに球面収差の図には、一点鎖線で赤色(波長656.28nm)、実線で黄色(いわゆるd線;波長587.56nm)、そして破線で青色(波長435.84nm)と、波長の異なる3つの光を用いた場合の収差がそれぞれ示してある。また、非点収差の図中、符号sとtはそれぞれサジタル(ラディアル)面、タンジェンシャル(メリディオナル)面における結果を表している。さらに、非点収差及び歪曲収差の図は、上記黄線(d線)を用いた場合の結果である。この図14からわかるように、実施例1のレンズ群は、広角端(W)、中間点(M)、望遠端(T)のいずれにおいても、歪曲収差がほぼ5%以内と優れた光学特性を示している。また、この実施例1における広角端(W)、中間点(M)及び望遠端(T)における焦点距離(単位mm)及びF値を、表21及び表22にそれぞれ示す。これらの表から、本発明では、短焦点で明るい光学系が実現できていることがわかる。 Further, the spherical aberration diagram shows three different wavelengths: red (dashed wavelength 656.28 nm) with a dashed line, yellow (so-called d-line; wavelength 587.56 nm) with a solid line, and blue (wavelength 435.84 nm) with a broken line. The aberrations when using light are shown respectively. In the figure of astigmatism, symbols s and t represent results on the sagittal (radial) plane and the tangential (meridional) plane, respectively. Further, the diagrams of astigmatism and distortion are the results when the yellow line (d line) is used. As can be seen from FIG. 14, the lens group of Example 1 has excellent optical characteristics with distortion within approximately 5% at any of the wide-angle end (W), intermediate point (M), and telephoto end (T). Is shown. In addition, Tables 21 and 22 show focal lengths (unit: mm) and F values at the wide angle end (W), the intermediate point (M), and the telephoto end (T) in Example 1, respectively. From these tables, it can be seen that in the present invention, a bright optical system with a short focus can be realized.
図5は、実施例2の変倍光学系100Bにおけるレンズ群の配列を示す、光軸(AX)を縦断した断面図である。この実施例2の変倍光学系100Bは、物体側から順に、第1レンズ群(Gr1)としての両凹の負レンズ(L1)、第2レンズ群(Gr2)としての、両凸の正レンズ(L2)及び物体側に凸のメニスカスレンズ(L3)、第3レンズ群(Gr3)としての像側に凸の正メニスカスレンズ(L4)から構成されている。
FIG. 5 is a cross-sectional view of the arrangement of lens groups in the variable magnification
このようなレンズ構成の実施例2にかかる変倍光学系100Bにおいては、広角端(W)から望遠端(T)への変倍時に、図24に示したように、第1レンズ群(Gr1)は像側に凸の軌道を描くように移動され、第2レンズ群(Gr2)の位置は物体に近付く方向に直線的に移動される。一方、第3レンズ群(Gr3)が変倍時固定とされる。但し、上記実施例1とは異なり、広角端全長>望遠端全長の関係とされている。
In the zoom
実施例2にかかる変倍光学系100Bにおける、各レンズのコンストラクションデータを表3及び表4に示す。
Tables 3 and 4 show construction data of each lens in the variable magnification
図6は、実施例3の変倍光学系100Cにおけるレンズ群の配列を示す、光軸(AX)を縦断した断面図である。この実施例3の変倍光学系100Cは、物体側から順に、第1レンズ群(Gr1)としての両凹の負レンズ(L1)、第2レンズ群(Gr2)としての、両凸の正レンズ(L2)及び物体側に凸のメニスカスレンズ(L3)、第3レンズ群(Gr3)としての像側に凸の正メニスカスレンズ(L4)から構成されている。 FIG. 6 is a cross-sectional view of the lens group in the variable magnification optical system 100C according to the third embodiment, taken along the optical axis (AX). The variable magnification optical system 100C of Example 3 includes, in order from the object side, a biconcave negative lens (L1) as the first lens group (Gr1) and a biconvex positive lens as the second lens group (Gr2). (L2), a convex meniscus lens (L3) on the object side, and a positive meniscus lens (L4) convex on the image side as the third lens group (Gr3).
このようなレンズ構成の実施例3にかかる変倍光学系100Cにおいては、広角端(W)から望遠端(T)への変倍時に、図24に示したように、第1レンズ群(Gr1)は像側に凸の軌道を描くように移動され、第2レンズ群(Gr2)の位置は物体に近付く方向に直線的に移動される。一方、第3レンズ群(Gr3)が変倍時固定とされる。但し、上記実施例1、2とは異なり、広角端全長=望遠端全長の関係とされている。 In the zoom optical system 100C according to the third embodiment having such a lens configuration, as shown in FIG. 24, the first lens group (Gr1) is zoomed from the wide-angle end (W) to the telephoto end (T). ) Is moved so as to draw a convex trajectory on the image side, and the position of the second lens group (Gr2) is linearly moved in the direction approaching the object. On the other hand, the third lens group (Gr3) is fixed during zooming. However, unlike the first and second embodiments, the wide-angle end total length is equal to the telephoto end total length.
実施例3にかかる変倍光学系100Cにおける、各レンズのコンストラクションデータを表5及び表6に示す。 Tables 5 and 6 show construction data of each lens in the variable magnification optical system 100C according to Example 3.
図7は、実施例4の変倍光学系100Dにおけるレンズ群の配列を示す、光軸(AX)を縦断した断面図である。この実施例4の変倍光学系100Dは、物体側から順に、第1レンズ群(Gr1)としての両凹の負レンズ(L1)、第2レンズ群(Gr2)としての、両凸の正レンズ(L2)及び物体側に凸のメニスカスレンズ(L3)、第3レンズ群(Gr3)としての像側に凸の正メニスカスレンズ(L4)から構成されている。なお、広角端(W)から望遠端(T)への変倍時における動作は、図24に示すように、先の実施例3と同様である。
FIG. 7 is a cross-sectional view of the lens group in the variable magnification
実施例4にかかる変倍光学系100Dにおける、各レンズのコンストラクションデータを表7及び表8に示す。
Tables 7 and 8 show construction data of each lens in the variable magnification
図8は、実施例5の変倍光学系100Eにおけるレンズ群の配列を示す、光軸(AX)を縦断した断面図である。この実施例5の変倍光学系100Eは、物体側から順に、第1レンズ群(Gr1)としての両凹の負レンズ(L1)、第2レンズ群(Gr2)としての、両凸の正レンズ(L2)及び物体側に凸のメニスカスレンズ(L3)、第3レンズ群(Gr3)としての両凸の正レンズ(L4)から構成されている。なお、広角端(W)から望遠端(T)への変倍時における動作は、図24に示すように、先の実施例1と同様である。
FIG. 8 is a cross-sectional view of the lens group in the variable magnification
実施例5にかかる変倍光学系100Eにおける、各レンズのコンストラクションデータを表9及び表10に示す。
Table 9 and Table 10 show construction data of each lens in the variable magnification
図9は、実施例6の変倍光学系100Fにおけるレンズ群の配列を示す、光軸(AX)を縦断した断面図である。この実施例6の変倍光学系100Fは、物体側から順に、第1レンズ群(Gr1)としての両凹の負レンズ(L1)、第2レンズ群(Gr2)としての、両凸の正レンズ(L2)及び物体側に凸のメニスカスレンズ(L3)、第3レンズ群(Gr3)としての両凸の正レンズ(L4)から構成されている。なお、広角端(W)から望遠端(T)への変倍時における動作は、図24に示すように、先の実施例1と同様である。
FIG. 9 is a cross-sectional view of the lens group in the variable magnification
実施例6にかかる変倍光学系100Fにおける、各レンズのコンストラクションデータを表11及び表12に示す。
Tables 11 and 12 show construction data of each lens in the variable magnification
図10は、実施例7の変倍光学系100Gにおけるレンズ群の配列を示す、光軸(AX)を縦断した断面図である。この実施例7の変倍光学系100Gは、物体側から順に、第1レンズ群(Gr1)としての両凹の負レンズ(L1)、第2レンズ群(Gr2)としての、両凸の正レンズ(L2)及び物体側に凸のメニスカスレンズ(L3)、第3レンズ群(Gr3)としての像側に凸の正メニスカスレンズ(L4)から構成されている。なお、広角端(W)から望遠端(T)への変倍時における動作は、図24に示すように、先の実施例2と同様である。
FIG. 10 is a cross-sectional view of the lens group in the variable magnification
実施例7にかかる変倍光学系100Gにおける、各レンズのコンストラクションデータを表13及び表14に示す。
Tables 13 and 14 show construction data of each lens in the variable magnification
図11は、実施例8の変倍光学系100Hにおけるレンズ群の配列を示す、光軸(AX)を縦断した断面図である。この実施例8の変倍光学系100Hは、物体側から順に、第1レンズ群(Gr1)としての両凹の負レンズ(L1)、第2レンズ群(Gr2)としての、両凸の正レンズ(L2)及び物体側に凸のメニスカスレンズ(L3)、第3レンズ群(Gr3)としての両凸の正レンズ(L4)から構成されている。なお、広角端(W)から望遠端(T)への変倍時における動作は、図24に示すように、先の実施例1と同様である。
FIG. 11 is a cross-sectional view of the lens group in the variable magnification
実施例8にかかる変倍光学系100Hにおける、各レンズのコンストラクションデータを表15及び表16に示す。
Tables 15 and 16 show construction data of each lens in the variable magnification
図12は、実施例9の変倍光学系100Iにおけるレンズ群の配列を示す、光軸(AX)を縦断した断面図である。この実施例9の変倍光学系100Iは、物体側から順に、第1レンズ群(Gr1)としての両凹の負レンズ(L1)、第2レンズ群(Gr2)としての、両凸の正レンズ(L2)及び物体側に凸のメニスカスレンズ(L3)、第3レンズ群(Gr3)としての両凸の正レンズ(L4)から構成されている。なお、広角端(W)から望遠端(T)への変倍時における動作は、図24に示すように、先の実施例1と同様である。 FIG. 12 is a cross-sectional view of the lens group in the variable magnification optical system 100I according to the ninth example, taken along the optical axis (AX). The variable magnification optical system 100I of Example 9 includes, in order from the object side, a biconcave negative lens (L1) as the first lens group (Gr1) and a biconvex positive lens as the second lens group (Gr2). (L2), a convex meniscus lens (L3) on the object side, and a biconvex positive lens (L4) as the third lens group (Gr3). The operation at the time of zooming from the wide-angle end (W) to the telephoto end (T) is the same as that in the first embodiment as shown in FIG.
実施例9にかかる変倍光学系100Iにおける、各レンズのコンストラクションデータを表17及び表18に示す。 Tables 17 and 18 show construction data of each lens in the variable magnification optical system 100I according to the ninth example.
図13は、実施例10の変倍光学系100Jにおけるレンズ群の配列を示す、光軸(AX)を縦断した断面図である。この実施例10の変倍光学系100Jは、物体側から順に、第1レンズ群(Gr1)としての両凹の負レンズ(L1)、第2レンズ群(Gr2)としての、両凸の正レンズ(L2)及び物体側に凸のメニスカスレンズ(L3)、第3レンズ群(Gr3)としての両凸の正レンズ(L4)から構成されている。なお、広角端(W)から望遠端(T)への変倍時における動作は、図24に示すように、先の実施例1と同様である。
FIG. 13 is a cross-sectional view of the lens group in the variable magnification
実施例10にかかる変倍光学系100Jにおける、各レンズのコンストラクションデータを表19及び表20に示す。
Table 19 and Table 20 show construction data of each lens in the variable magnification
以上のようなレンズ配置、構成のもとでの、上記実施例2〜10の全光学系の球面収差、非点収差、そして歪曲収差を図15〜図23にそれぞれ示す。これらの図において、球面収差の図には、図14と同様に、一点鎖線で赤色、実線で黄色、そして破線で青色と、波長の異なる3つの光を用いた場合の収差がそれぞれ示してある。いずれの実施例におけるレンズ群も、広角端(W)、中間点(M)、望遠端(T)のいずれにおいても、歪曲収差がほぼ5%以内と優れた光学特性を示している。 FIGS. 15 to 23 show the spherical aberration, astigmatism, and distortion of the all optical systems of Examples 2 to 10, respectively, under the lens arrangement and configuration as described above. In these figures, the spherical aberration diagrams show the aberrations when three lights having different wavelengths are used, as in FIG. 14, red with a dashed line, yellow with a solid line, and blue with a broken line. . The lens groups in any of the examples show excellent optical characteristics with distortion within approximately 5% at any of the wide-angle end (W), the midpoint (M), and the telephoto end (T).
また、上記実施例2〜16の各変倍光学系における広角端(W)、中間点(M)、そして望遠端(T)における焦点距離(単位mm)及びF値を、表21及び表22にそれぞれ示す。これらの表から、実施例1と同様に、短焦点で、明るい光学系が実現できていることがわかる。 Tables 21 and 22 show focal lengths (unit: mm) and F values at the wide-angle end (W), the intermediate point (M), and the telephoto end (T) in the variable magnification optical systems of Examples 2 to 16, respectively. Respectively. From these tables, it can be seen that, similarly to Example 1, a bright optical system with a short focal point can be realized.
さらに、上記実施例1〜10の各変倍光学系に、上述した条件式(1)〜(15)を当てはめた場合のそれぞれの数値を、表23に示す。なお、表23中には条件式(1)〜(15)に用いられていないパラメータも含まれており、fL2は第2レンズL2の焦点距離、twは広角端全長、ttは望遠端全長をそれぞれ示す。なお、R1及びR2は、表1、3、5,7,9,11,13,15,17,19におけるr1、r2の値に相当する。 Further, Table 23 shows respective numerical values when the conditional expressions (1) to (15) described above are applied to the variable magnification optical systems of Examples 1 to 10, respectively. Table 23 also includes parameters that are not used in the conditional expressions (1) to (15). FL2 is the focal length of the second lens L2, tw is the full-angle end total length, and tt is the telephoto end total length. Each is shown. R1 and R2 correspond to the values of r1 and r2 in Tables 1, 3, 5, 7, 9, 11, 13, 15, 17, and 19.
以上説明したように、上記実施例1〜10に係る変倍光学系100A〜100Jは、いずれもコンパクト化を図るのに有利な4枚のレンズで変倍光学系を構成しながら、変倍域全域にわたって各種の収差が良好に補正された変倍光学系であるということができ、本発明の有用性が実証された。
As described above, the variable power
100、100A〜100J 変倍光学系
101、Gr1 第1レンズ群
102、Gr2 第2レンズ群
103、Gr3 第3レンズ群
104、ST 光学絞り
105、SR 撮像素子
200 携帯電話機(デジタル機器)
207 撮像レンズ装置
AX 光軸
L1 第1レンズ
L2 第2レンズ
L3 第3レンズ
L4 第4レンズ
100, 100A to 100J Variable magnification
207 Imaging Lens Device AX Optical Axis L1 First Lens L2 Second Lens L3 Third Lens L4 Fourth Lens
Claims (6)
前記第1レンズ群及び第3レンズ群はそれぞれ単レンズにより、前記第2レンズ群は物体側から順に正の単レンズと負の単レンズとの2枚のレンズにより構成され、
前記第1レンズ群を構成する単レンズは物体側に凹面を有すると共に下記(1)の条件式を満たすものであり、前記第2レンズ群は下記(2)、(3)の条件式を満たすことを特徴とする変倍光学系。
−2.0<(R1+R2)/(R1−R2)<0.85 ・・・(1)
但し、R1:第1レンズ群を構成する単レンズの物体側面の曲率半径(像側が正)
R2:第1レンズ群を構成する単レンズの像側面の曲率半径(像側が正)
1.65<N3<2.4 ・・・(2)
15<ν3<35 ・・・(3)
但し、N3:第2レンズ群中の負レンズの屈折率
ν3:第2レンズ群中の負レンズの分散 In order from the object side, a first lens group having negative optical power, a second lens group having positive optical power, and a third lens group having positive optical power, A variable power optical system that performs zooming by moving two or more lens groups,
The first lens group and the third lens group are each composed of a single lens, and the second lens group is composed of two lenses of a positive single lens and a negative single lens in order from the object side,
The single lens constituting the first lens group has a concave surface on the object side and satisfies the following conditional expression (1), and the second lens group satisfies the following conditional expressions (2) and (3). A variable magnification optical system characterized by that.
-2.0 <(R1 + R2) / (R1-R2) <0.85 (1)
However, R1: radius of curvature of object side surface of single lens constituting first lens group (image side is positive)
R2: radius of curvature of image side surface of single lens constituting first lens group (image side is positive)
1.65 <N3 <2.4 (2)
15 <ν3 <35 (3)
N3: refractive index of the negative lens in the second lens group
ν3: Dispersion of the negative lens in the second lens group
前記第1レンズ群及び第3レンズ群はそれぞれ単レンズにより、前記第2レンズ群は物体側から順に正の単レンズと負の単レンズとの2枚のレンズにより構成され、
前記第2レンズ群は下記(4)、(5)の条件式を満たすことを特徴とする変倍光学系。
1.78<N3<2.4 ・・・(4)
15<ν3<27 ・・・(5) In order from the object side, a first lens group having negative optical power, a second lens group having positive optical power, and a third lens group having positive optical power, A variable power optical system that performs zooming by moving two or more lens groups,
The first lens group and the third lens group are each composed of a single lens, and the second lens group is composed of two lenses of a positive single lens and a negative single lens in order from the object side,
The variable power optical system, wherein the second lens group satisfies the following conditional expressions (4) and (5).
1.78 <N3 <2.4 (4)
15 <ν3 <27 (5)
−2.0<(R1+R2)/(R1−R2)<0.85 ・・・(6) 3. The variable magnification optical system according to claim 2, wherein the single lens constituting the first lens group has a concave surface on the object side and satisfies the following conditional expression (6).
-2.0 <(R1 + R2) / (R1-R2) <0.85 (6)
0.8<f3/(fw・ft)1/2<1.45 ・・・(7)
但し、f3:第3レンズ群の焦点距離
fw:ワイド端の全系焦点距離
ft:テレ端の全系焦点距離 The variable power optical system according to claim 1, wherein the following conditional expression (7) is satisfied.
0.8 <f3 / (fw · ft) 1/2 <1.45 (7)
Where f3: focal length of the third lens group
fw: Total focal length at the wide end
ft: Total focal length at the telephoto end
前記撮像レンズ装置の変倍光学系が、前記撮像素子の受光面上に被写体の光学像を形成可能に組み付けられていることを特徴とするデジタル機器。
6. The imaging lens device according to claim 5, an imaging device that converts an optical image into an electrical signal, and control that causes the imaging lens device and the imaging device to perform at least one of shooting a still image and moving image shooting of a subject. And comprising
A digital apparatus, wherein the variable magnification optical system of the imaging lens device is assembled so that an optical image of a subject can be formed on a light receiving surface of the imaging element.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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- 2005-05-13 JP JP2005141655A patent/JP2006317800A/en active Pending
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