JP2007065513A - Variable magnification photographic optical system, imaging device, and personal digital assistant - Google Patents

Variable magnification photographic optical system, imaging device, and personal digital assistant Download PDF

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信昭 小野
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a focal length on the outside of a normal zoom range from wide angle to telephoto by replacing at least one group out of lens groups constituting a variable magnification photographic optical system, with another lens group. <P>SOLUTION: The variable magnification photographic optical system includes a first group 1 having a positive focal length, a second group 2 having a negative focal length, a third group 3 having a positive focal length, and a fourth group 4 having a positive focal length in order from the object side, At least the third group 3 moves on an optical axis when a magnification is varied from a short focus end to a long focus end, and a focal length of one point can be obtained on the outside of the variable magnification range from the short focus end to the long focus end by replacing the third group 3 with a 3'-th group 5. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、変倍撮影光学系を構成するレンズ群のうち、少なくとも1つの群を別のレンズ群と入れ替えることで、広角から望遠までの通常ズーム域以外の焦点距離を得ることができる変倍撮影光学系システム、並びにこの変倍撮影光学系システムを備えた撮像装置、及び携帯情報端末装置に関する。   The present invention provides a variable magnification that can obtain a focal length other than the normal zoom range from wide angle to telephoto by replacing at least one of the lens groups constituting the variable magnification photographing optical system with another lens group. The present invention relates to an imaging optical system, an imaging device including the variable magnification imaging optical system, and a portable information terminal device.

近年、撮影レンズの焦点距離が最短であるときの広角状態と、最長であるときの望遠状態とを選択的に切り替えることができるズームレンズ鏡胴等の可変焦点装置を備えたデジタルカメラが普及している。
この種の可変焦点装置を備えたデジタルカメラに対するユーザのニーズは多岐に渡ってきており、中でも、高画質化と小型化に対するニーズは群を抜いて高い。よって、撮影レンズとして用いるズームレンズにも、高性能化と小型化の両立が求められる。
ここで、小型化という面では、まず、レンズ全長(最も物体側のレンズ面から像面までの距離)を短縮することが必要である。さらに、高性能化という面では、少なくとも300万〜500万画素の撮像素子に対応した解像力を全ズーム域にわたって備えていることが必要である。
また、撮影レンズの広画角化を望むユーザも多く、ズームレンズの広角端側の半画角は42度以上であることが望ましい。半画角42度は、35mm銀塩カメラ(いわゆるライカ版)換算の焦点距離で24mmに相当する。
従来、この分野のズームレンズであって民生用に小型化が図られたものとして、特許文献1に開示のものや特許文献2に開示のもののように、物体側から像面側へ向かって順に正の屈折力を有する変倍時固定の第1レンズ群と、負の屈折力を有し変倍時広角端から望遠端にかけて物体側から像面側に移動する第2レンズ群と、正の屈折力を有し変倍時広角端から望遠端にかけて像面側から物体側に移動する第3レンズ群と、正の屈折力を有する変倍時固定の第4レンズ群とから構成されるものが提案されている。
また、特許文献3〜5に開示の技術のように、第4レンズ群を変倍時可動とし、より高度な収差補正を行うことで、さらなる小型化、広角化を図ったものも知られている。
さらに、第1群は1枚の正レンズより構成された、正負正正4群ズームとしては、特許文献6〜9のものが知られている。
特許第2920549号 特許第3091250号 特開平6−94997号公報 特開平10−62687号公報 特開平11−258507号公報 特開2001−042215公報 特開2001−194586公報 特開2001−242379公報 特開2001−356269公報
In recent years, digital cameras equipped with a variable focus device such as a zoom lens barrel that can selectively switch between a wide-angle state when the focal length of the photographing lens is the shortest and a telephoto state when the focal length is the longest have become widespread. ing.
There is a wide variety of user needs for digital cameras equipped with this type of variable focus device, and above all, the need for higher image quality and smaller size is extremely high. Therefore, a zoom lens used as a photographing lens is also required to have both high performance and downsizing.
Here, in terms of miniaturization, first, it is necessary to shorten the entire lens length (the distance from the lens surface closest to the object side to the image plane). Furthermore, in terms of high performance, it is necessary to have a resolving power corresponding to an image sensor with at least 3 million to 5 million pixels over the entire zoom range.
In addition, there are many users who desire a wide angle of view of the taking lens, and it is desirable that the half angle of view of the zoom lens on the wide angle end side is 42 degrees or more. A half angle of view of 42 degrees corresponds to a focal length in terms of a 35 mm silver salt camera (so-called Leica version) of 24 mm.
Conventionally, zoom lenses in this field that have been reduced in size for consumer use, such as those disclosed in Patent Document 1 and those disclosed in Patent Document 2, in order from the object side to the image surface side. A first lens group having a positive refractive power and fixed at the time of zooming; a second lens group having negative refractive power and moving from the object side to the image plane side from the wide-angle end to the telephoto end at the time of zooming; Consists of a third lens unit that has refractive power and moves from the image plane side to the object side from the wide-angle end to the telephoto end during zooming, and a fourth lens unit that has positive refractive power and is fixed during zooming. Has been proposed.
Further, as in the techniques disclosed in Patent Documents 3 to 5, it is also known that the fourth lens group is movable at the time of zooming, and further advanced aberration correction is performed to further reduce the size and widen the angle. Yes.
Further, as a positive / negative / positive / positive 4 group zoom composed of one positive lens in the first group, those disclosed in Patent Documents 6 to 9 are known.
Japanese Patent No. 2920549 Patent No. 3091250 JP-A-6-94997 JP-A-10-62687 Japanese Patent Laid-Open No. 11-258507 JP 2001-042215 A JP 2001-194586 A JP 2001-242379 A JP 2001-356269 A

しかしながら、特許文献1、2に開示の技術は、どちらも半画角25度未満であり、広角化という面では不十分であるという不具合がある。
また、特許文献3の技術は基本的な構成は全て開示されているが、小型化という面では十分な構成要件を有していない。特許文献4に開示されている技術は構成レンズ枚数を削減することで小型化を目指しているが、十分な収差補正が行われておらず、300万〜500万画素の撮像素子に対応できる性能を有していない。特許文献5に開示の技術は比較的小型であり、また、像性能は前述のものよりも良好ではあるが、半画角は33度程度に止まっており、広角化という面では不十分である。
そこで、本発明の目的は、変倍撮影光学系を構成するレンズ群のうち、少なくとも1つの群を別のレンズ群と入れ替えることで、広角から望遠までの通常ズーム域以外の焦点距離を得ることができるようにすることである。
However, the techniques disclosed in Patent Documents 1 and 2 both have a half angle of view of less than 25 degrees, which is inadequate in terms of widening the angle.
Further, although the basic configuration of the technique of Patent Document 3 is disclosed, it does not have sufficient configuration requirements in terms of miniaturization. The technique disclosed in Patent Document 4 aims to reduce the size by reducing the number of constituent lenses, but does not perform sufficient aberration correction, and can handle an image sensor with 3 to 5 million pixels. Does not have. The technique disclosed in Patent Document 5 is relatively small, and the image performance is better than that described above, but the half angle of view is only about 33 degrees, which is insufficient in terms of widening the angle. .
Accordingly, an object of the present invention is to obtain a focal length other than the normal zoom range from wide angle to telephoto by replacing at least one of the lens groups constituting the variable magnification photographing optical system with another lens group. Is to be able to.

請求項1に記載の発明は、複数群により構成される変倍撮影光学系を備えた変倍撮影光学系システムにおいて、前記複数群の少なくとも1つの群と交換する当該複数群とは別の群となる光学素子を備え、前記交換により、短焦点端から長焦点端の範囲外の焦点距離を得ること、を特徴とする変倍撮影光学系システムである。
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の変倍撮影光学系システムにおいて、前記複数群は物体側より順に、正の焦点距離を持つ第1群と、負の焦点距離を持つ第2群と、正の焦点距離を持つ第3群と、正の焦点距離を持つ第4群とであり、短焦点端から長焦点端への変倍に際して少なくとも前記第3群が光軸上を移動し、前記第3群を前記光学素子となる第3’群と交換することにより短焦点端から長焦点端への変倍域外に1点の焦点距離を得ることができる、ことを特徴とする。
請求項3に記載の発明は、請求項2に記載の変倍撮影光学系システムにおいて、前記交換により短焦点端から長焦点端より望遠側の焦点距離を得ることができることを特徴とする。
請求項4に記載の発明は、請求項2又は3に記載の変倍撮影光学系システムにおいて、前記第1群は1枚の正レンズより構成されていることを特徴とする。
請求項5に記載の発明は、請求項2〜4の何れか一項に記載の変倍撮影光学系システムにおいて、0.6<|f2|/f3<0.8(但し、fi:第iレンズ群の焦点距離(i=1〜3))の条件式を満足することを特徴とする。
請求項6に記載の発明は、請求項4に記載の変倍撮影光学系システムにおいて、前記第1群を構成する正レンズは屈折率Nd、アッベ数νdとすると、Nd>1.55、νd>55の条件を満足する硝材で構成されていることを特徴とする。
The invention according to claim 1 is a variable magnification photographing optical system including a variable magnification photographing optical system configured by a plurality of groups, and is a group different from the plurality of groups to be exchanged for at least one of the plurality of groups. And a focal length outside the range from the short focal end to the long focal end is obtained by the exchange.
According to a second aspect of the present invention, in the variable magnification photographing optical system according to the first aspect, the plurality of groups have a first group having a positive focal length and a first focal length having a negative focal length in order from the object side. Two groups, a third group having a positive focal length, and a fourth group having a positive focal length, and at least the third group moves on the optical axis upon zooming from the short focal end to the long focal end. It is possible to obtain a focal length of one point outside the zooming range from the short focal end to the long focal end by moving and exchanging the third group with the 3 ′ group which becomes the optical element. To do.
According to a third aspect of the present invention, in the variable magnification optical system according to the second aspect, the focal length on the telephoto side from the long focal point can be obtained from the short focal point by the exchange.
According to a fourth aspect of the present invention, in the variable magnification optical system according to the second or third aspect, the first group includes a single positive lens.
According to a fifth aspect of the present invention, in the variable magnification photographing optical system according to any one of the second to fourth aspects, 0.6 <| f2 | / f3 <0.8 (provided that fi: i th The conditional expression of the focal length (i = 1 to 3) of the lens group is satisfied.
According to a sixth aspect of the present invention, in the variable-magnification photographing optical system according to the fourth aspect, if the positive lens constituting the first group has a refractive index Nd and an Abbe number νd, Nd> 1.55, νd It is characterized by being composed of a glass material that satisfies the condition of> 55.

請求項7に記載の発明は、請求項2〜6の何れか一項に記載の変倍撮影光学系システムにおいて、前記第2群の最も物体側の面は非球面であることを特徴とする。
請求項8に記載の発明は、請求項4又は6に記載の変倍撮影光学系システムにおいて、前記第1群の最も物体側の面は非球面であることを特徴とする。
請求項9に記載の発明は、請求項2〜8の何れか一項に記載の変倍撮影光学系システムにおいて、前記第3群に接合レンズが含まれていることを特徴とする。
請求項10に記載の発明は、請求項2〜9の何れか一項に記載の変倍撮影光学系システムにおいて、前記第3群の最も像側の面が非球面であることを特徴とする。
請求項11に記載の発明は、請求項2〜10の何れか一項に記載の変倍撮影光学系システムにおいて、フォーカシングを前記第4群で行うことを特徴とする。
請求項12に記載の発明は、請求項1〜11の何れか一項に記載の変倍撮影光学系システムを備え、前記変倍撮影光学系システムは、前記交換を行う機構を備えていて、当該交換により広角から望遠までの変倍域とその変倍域外の焦点距離を切り替えることを特徴とする撮像装置である。
請求項13に記載の発明は、請求項1〜11の何れか一項に記載の変倍撮影光学系システムをカメラ機能部に備え、前記変倍撮影光学系システムは、前記交換を行う機構を備えていて、当該交換により広角から望遠までの変倍域とその変倍域外の焦点距離を切り替えることを特徴とする携帯情報端末装置である。
According to a seventh aspect of the present invention, in the variable magnification photographing optical system system according to any one of the second to sixth aspects, the most object side surface of the second group is an aspherical surface. .
According to an eighth aspect of the present invention, in the variable magnification photographing optical system according to the fourth or sixth aspect, the most object side surface of the first group is an aspherical surface.
According to a ninth aspect of the present invention, in the variable magnification optical system according to any one of the second to eighth aspects, a cemented lens is included in the third group.
According to a tenth aspect of the present invention, in the variable magnification photographing optical system according to any one of the second to ninth aspects, a surface closest to the image side of the third group is an aspherical surface. .
According to an eleventh aspect of the present invention, in the variable magnification photographing optical system according to any one of the second to tenth aspects, focusing is performed in the fourth group.
The invention according to claim 12 includes the variable magnification photographing optical system according to any one of claims 1 to 11, and the variable magnification photographing optical system includes a mechanism for performing the replacement, An imaging apparatus characterized by switching a zooming range from wide angle to telephoto and a focal length outside the zooming range by the exchange.
A thirteenth aspect of the present invention includes the variable magnification photographing optical system according to any one of the first to eleventh aspects in a camera function unit, and the variable magnification photographing optical system includes a mechanism for performing the replacement. And a portable information terminal device that switches between a zoom range from wide angle to telephoto and a focal length outside the zoom range by the exchange.

請求項1又は2に記載の発明によれば、変倍撮影光学系の変倍範囲外の焦点距離を得ることができる。
請求項3記載の発明によれば、短焦点端から長焦点端より望遠側の焦点距離を得ることができる。
請求項4記載の発明によれば、第1群は1枚の正レンズより構成することができる。
請求項5記載の発明によれば、レンズ全長を短く、また、高い組み立て精度が要求されず、変倍時の収差変動が小さくなる。
請求項6記載の発明によれば、ズーム全域に渡って、画面周辺部での倍率色収差が小さくできる。
請求項7記載の発明によれば、広角側での歪曲収差、像面湾曲、非点収差を効率良く補正することが可能となる。
請求項8記載の発明によれば、光線経路を効果的に操作することが可能となる。
請求項9記載の発明によれば、望遠側での球面収差を良好に補正でき、同時に倍率の色収差の補正も容易になる。また偏心による性能劣化も抑制できる。
請求項10記載の発明によれば、変倍にともなって変化する第3群3からの出射光を所望の角度で第4群4へ光線入射させる働きを担うことができる。
請求項11記載の発明によれば、合焦速度を向上することができる。
請求項12又は13記載の発明によれば、請求項1〜11の何れか一項と同様の効果を奏することができる。
According to the first or second aspect of the present invention, it is possible to obtain a focal length outside the zooming range of the zooming optical system.
According to the third aspect of the present invention, it is possible to obtain the focal length from the short focal end to the telephoto side from the long focal end.
According to the fourth aspect of the present invention, the first group can be composed of one positive lens.
According to the fifth aspect of the present invention, the overall lens length is short, high assembly accuracy is not required, and aberration fluctuations during zooming are small.
According to the sixth aspect of the present invention, the lateral chromatic aberration at the periphery of the screen can be reduced over the entire zoom range.
According to the seventh aspect of the invention, it is possible to efficiently correct distortion, field curvature, and astigmatism on the wide angle side.
According to the eighth aspect of the invention, it is possible to effectively manipulate the light beam path.
According to the ninth aspect of the invention, it is possible to satisfactorily correct spherical aberration on the telephoto side, and at the same time, it becomes easy to correct lateral chromatic aberration. In addition, performance degradation due to eccentricity can be suppressed.
According to the tenth aspect of the present invention, the light emitted from the third group 3 that changes with zooming can be incident on the fourth group 4 at a desired angle.
According to invention of Claim 11, a focusing speed can be improved.
According to invention of Claim 12 or 13, the same effect as any one of Claims 1-11 can be show | played.

以下、本発明を実施するための最良の一形態について説明する。
以下の説明においては、f:全系の焦点距離、F:Fナンバ、ω:半画角、R:曲率半径、D:面間隔、Nd:屈折率、νd:アッベ数、K:非球面の円錐定数、A4:4次の非球面係数、A6:6次の非球面係数、A8:8次の非球面係数、A10:10次の非球面係数、である。
ただし、ここで用いられる非球面は、近軸曲率半径の逆数(近軸曲率)をC、光軸からの高さをHとするとき、以下の式で定義される。

Figure 2007065513
図1は、本実施形態の変倍撮影光学系の構成を示す説明図であり、図2は、同撮影光学系の各数値を示す説明図であり、図3、図4は、同撮影光学系の収差図である。
本実施形態では、変倍撮影光学系は、複数群により構成される変倍撮影光学系であり、その複数群の少なくとも1つの群を当該複数群とは別の群に交換することで、該変倍撮影光学系の短焦点端から長焦点端の範囲外の焦点距離を得ることができる。そして、本実施形態は、この変倍撮影光学系と、その複数群の少なくとも1つの群を交換するための1又は複数群を構成する光学素子とからなる変倍撮影光学系システムである。
具体的には、図1〜3の例においては、変倍撮影光学系は物体側(図1の左側)より順に、正の焦点距離を持つ第1群1と、負の焦点距離を持つ第2群2と、正の焦点距離を持つ第3群3と、正の焦点距離を持つ第4群4とを備え、短焦点端から長焦点端への変倍に際して少なくとも第3群3が光軸上を移動し(図1(a)、図3(a)〜(c)の広角、中間、望遠)、更に該第3群3を別の第3’群5と交換することにより、短焦点端から長焦点端への変倍域外に1点の焦点距離を得ることができる(図1(b)、図4(d)の望遠’)。なお、符号6は絞りである。 Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described.
In the following description, f: focal length of the entire system, F: F number, ω: half angle of view, R: radius of curvature, D: surface spacing, Nd: refractive index, νd: Abbe number, K: aspherical A conic constant, A4: fourth-order aspheric coefficient, A6: sixth-order aspheric coefficient, A8: eighth-order aspheric coefficient, A10: tenth-order aspheric coefficient.
However, the aspherical surface used here is defined by the following equation where C is the reciprocal of the paraxial radius of curvature (paraxial curvature) and H is the height from the optical axis.
Figure 2007065513
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a configuration of a variable magnification photographing optical system according to the present embodiment, FIG. 2 is an explanatory diagram showing numerical values of the photographing optical system, and FIGS. It is an aberration diagram of the system.
In the present embodiment, the variable magnification photographing optical system is a variable magnification photographing optical system composed of a plurality of groups, and by replacing at least one of the plurality of groups with a group different from the plurality of groups, A focal length outside the range from the short focal end to the long focal end of the variable magnification optical system can be obtained. The present embodiment is a variable magnification photographing optical system comprising this variable magnification photographing optical system and an optical element constituting one or a plurality of groups for exchanging at least one of the plurality of groups.
Specifically, in the examples of FIGS. 1 to 3, the variable magnification photographing optical system is, in order from the object side (left side of FIG. 1), the first group 1 having a positive focal length and the first group 1 having a negative focal length. 2 group 2, a third group 3 having a positive focal length, and a fourth group 4 having a positive focal length, and at least the third group 3 emits light during zooming from the short focal end to the long focal end. By moving on the axis (wide angle, intermediate, telephoto in FIGS. 1 (a), 3 (a) to 3 (c)), and replacing the third group 3 with another third 'group 5, a short One focal length can be obtained outside the zoom range from the focal end to the long focal end (telephoto 'in FIGS. 1B and 4D). Reference numeral 6 denotes an aperture.

本例では、第3群3を第3’群5に交換することで、変倍撮影光学系の短焦点端から長焦点端より望遠側の焦点距離を得ることができる。
また、変倍撮影光学系は、
0.6<|f2|/f3<0.8
(但し、fi:第iレンズ群の焦点距離(i=1〜3))
の条件式を満足する。
この条件式は、主たる変倍作用を担う第2群2と第3群3の屈折力の比を規定したものである。条件式の上限を超えると、第2群2の負の屈折力が小さくなるとともに第3群3の屈折力も小さくなるので、レンズ全長が長くなる。条件式の下限を超えると、第2群2の負の屈折力が大きくなるので、高い組み立て精度が要求されるとともに変倍時の収差変動が大きくなる。よって、この条件式を満足することにより、レンズ全長を短く、また、高い組み立て精度が要求されず、変倍時の収差変動が小さくなる。
第1群1は1枚の正レンズより構成されている。そして、この正レンズは以下に示す屈折率Nd、アッベ数νdの硝材で構成されている。
Nd>1.55、νd>55
これは、変倍比の大きな本撮影光学系において発生する倍率の色収差を良好に補正するための条件式で、範囲外ではズーム全域に渡って、画面周辺部での倍率色収差が大きくなり、画像に悪影響を与える。よって、この条件式を満たすことで、ズーム全域に渡って、画面周辺部での倍率色収差が小さくできる。
In this example, the focal length on the telephoto side from the short focal end to the long focal end of the variable magnification photographic optical system can be obtained by exchanging the third group 3 for the 3 ′ group 5.
The variable magnification shooting optical system
0.6 <| f2 | / f3 <0.8
(Where fi: focal length of the i-th lens group (i = 1 to 3))
Satisfies the following conditional expression.
This conditional expression defines the ratio of the refractive powers of the second group 2 and the third group 3 that are responsible for the main zooming action. When the upper limit of the conditional expression is exceeded, the negative refractive power of the second group 2 is reduced and the refractive power of the third group 3 is also reduced, so that the total lens length is increased. If the lower limit of the conditional expression is exceeded, the negative refractive power of the second group 2 increases, so that high assembling accuracy is required and aberration fluctuations during zooming increase. Therefore, by satisfying this conditional expression, the total lens length is shortened, high assembling accuracy is not required, and aberration fluctuation during zooming is reduced.
The first group 1 is composed of one positive lens. This positive lens is made of a glass material having a refractive index Nd and an Abbe number νd shown below.
Nd> 1.55, νd> 55
This is a conditional expression for satisfactorily correcting the chromatic aberration of magnification that occurs in the present photographing optical system with a large zoom ratio.When the chromatic aberration is exceeded, the chromatic aberration of magnification at the periphery of the screen increases over the entire zoom range. Adversely affects. Therefore, by satisfying this conditional expression, it is possible to reduce the lateral chromatic aberration at the periphery of the screen over the entire zoom range.

第2群2の最も物体側の面は非球面である。第2群2の最も物体側の面を非球面とすることにより、広角側での歪曲収差、像面湾曲、非点収差を効率良く補正することが可能となる。歪曲収差、像面湾曲、非点収差等の諸収差の補正は、光軸外から入射する光線束の主光線が光軸から大きく離れて通過する面を非球面化することにより光線経路を効果的に操作することが可能となる。
第1群1の最も物体側の面は非球面である。第1群1を単レンズで構成する際、広画角を達成するには光線角度に応じた所望の入射角度を非球面で形成することで、光線経路を効果的に操作することが可能となる。
第3群3には接合レンズが含まれている。第3群3中に少なくとも1つの接合レンズを配置することで、変倍比の大きな本撮影光学系においても望遠側での球面収差を良好に補正でき、同時に倍率の色収差の補正も容易になる。また偏心による性能劣化も抑制できる。
また、第3群3の最も像側(図1の右側)の面は非球面である。第3群3の最も像側の面を非球面とすることにより、変倍にともなって変化する第3群3からの出射光を所望の角度で第4群4へ光線入射させる働きを担うことができる。
さらに、本変倍撮影光学系では、フォーカシングを第4群4で行う。本変倍撮影光学系は、主に電子撮像素子を結像面の対象としているため、結像面に入射する光線は平行光であることが望ましい。結像面付近に正の屈折力を有する第4群4を配置することにより、この条件は容易に達成され、さらに第4群4は全体の収差を整える役割を担っている。この第4群4を少ない枚数で構成して軽量化を図り、フォーカス群として使用することで、合焦速度を向上することができる。この際、無限遠から近距離まで、少ないレンズ枚数で良好な撮影性能を得るために、この合焦群に少なくとも1面の非球面を用いることによって、収差補正の自由度を上げることができ、望ましい。
The most object side surface of the second lens group 2 is an aspherical surface. By making the most object side surface of the second group 2 an aspherical surface, it becomes possible to efficiently correct distortion, field curvature, and astigmatism on the wide angle side. Various aberrations such as distortion, curvature of field, and astigmatism are corrected by making the ray path effective by aspherical the surface through which the principal ray of the ray bundle incident from outside the optical axis passes far away from the optical axis. Can be operated manually.
The most object side surface of the first lens group 1 is an aspherical surface. When the first lens group 1 is composed of a single lens, it is possible to effectively manipulate the light beam path by forming a desired incident angle corresponding to the light beam angle on the aspherical surface in order to achieve a wide angle of view. Become.
The third group 3 includes a cemented lens. By disposing at least one cemented lens in the third group 3, it is possible to satisfactorily correct spherical aberration on the telephoto side even in the present photographing optical system having a large zoom ratio, and at the same time, it becomes easy to correct lateral chromatic aberration. . In addition, performance degradation due to eccentricity can be suppressed.
Further, the surface closest to the image side (right side in FIG. 1) of the third group 3 is an aspherical surface. By making the most image-side surface of the third group 3 an aspherical surface, the light emitted from the third group 3 that changes with zooming is incident on the fourth group 4 at a desired angle. Can do.
Further, in the variable magnification photographing optical system, focusing is performed in the fourth group 4. Since the zoom imaging optical system mainly uses an electronic imaging device as an object of the imaging plane, it is desirable that the light beam incident on the imaging plane is parallel light. By arranging the fourth group 4 having a positive refractive power in the vicinity of the image plane, this condition can be easily achieved, and the fourth group 4 plays a role of adjusting the entire aberration. By configuring the fourth group 4 with a small number to reduce the weight and using it as a focus group, the focusing speed can be improved. At this time, in order to obtain good photographing performance with a small number of lenses from infinity to a short distance, the use of at least one aspherical surface for this focusing group can increase the degree of freedom of aberration correction, which is desirable. .

図5は、本実施形態の変倍撮影光学系の他例の構成を示す説明図であり、図6は、同撮影光学系の各数値を示す説明図であり、図7、図8は、同撮影光学系の収差図である。
さらに、図9は、本実施形態の変倍撮影光学系のまた別の例の構成を示す説明図であり、図10は、同撮影光学系の各数値を示す説明図であり、図11、図12は、同撮影光学系の収差図である。
これら、図4〜図12の例においても、前述の図1〜図4を参照して説明した変倍撮影光学系システムの各特長を備えている。
次に、以上のとおり説明した変倍撮影光学系システムを備えた撮像装置であるデジタルカメラについて説明する。
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a configuration of another example of the variable magnification photographing optical system of the present embodiment, FIG. 6 is an explanatory diagram showing numerical values of the photographing optical system, and FIGS. It is an aberration diagram of the same photographing optical system.
Further, FIG. 9 is an explanatory view showing a configuration of still another example of the variable magnification photographing optical system of the present embodiment, and FIG. 10 is an explanatory view showing respective numerical values of the photographing optical system. FIG. 12 is an aberration diagram of the photographing optical system.
4 to 12 also have the features of the variable magnification photographing optical system described with reference to FIGS. 1 to 4 described above.
Next, a digital camera which is an image pickup apparatus including the variable magnification photographing optical system described above will be described.

図13は、デジタルカメラ11の電気的な接続のブロック図、図14は、デジタルカメラ11の外観斜視図、図15は、前述した変倍撮影光学系システムの斜視図である。
デジタルカメラ11は、撮影レンズ12と受光素子(エリアセンサ)13を有し、撮影レンズ12によって形成される撮影対象物の像を受光素子13上で読み取るように構成されている。この撮影レンズ13としては、前述の変倍撮影光学系システムを用いる。
受光素子13からの出力は中央演算装置14の制御を受ける信号処理装置15によって処理され、デジタル情報に変換される。信号処理装置15によってデジタル化された画像情報は、中央演算装置14の制御を受ける画像処理装置16において所定の画像処理を受けた後、半導体メモリ17に記録される。液晶モニタ18には撮影中の画像を表示することもできるし、半導体メモリ17に記録されている画像を表示することもできる。また、半導体メモリ17に記録した画像は通信カード19等を使用して外部へ送信することも可能である。
13 is a block diagram of electrical connection of the digital camera 11, FIG. 14 is an external perspective view of the digital camera 11, and FIG. 15 is a perspective view of the above-described variable magnification photographing optical system.
The digital camera 11 includes a photographing lens 12 and a light receiving element (area sensor) 13, and is configured to read an image of a photographing object formed by the photographing lens 12 on the light receiving element 13. As the photographing lens 13, the above-described variable magnification photographing optical system is used.
The output from the light receiving element 13 is processed by a signal processing device 15 under the control of the central processing unit 14 and converted into digital information. The image information digitized by the signal processing device 15 is recorded in the semiconductor memory 17 after being subjected to predetermined image processing in the image processing device 16 under the control of the central processing unit 14. An image being shot can be displayed on the liquid crystal monitor 18, and an image recorded in the semiconductor memory 17 can be displayed. The image recorded in the semiconductor memory 17 can be transmitted to the outside using the communication card 19 or the like.

撮影レンズ12はデジタルカメラ11の携帯時には図14(a)に示すように沈胴状態にあり、ユーザが電源スイッチ22を操作して電源を入れると、図14(b)に示すように鏡胴21が繰り出される。このとき、鏡胴21の内部でズームレンズである撮影レンズ12の各群は例えば短焦点端の配置となっており、ズームレバーを操作することで各群の配置が変化し、長焦点端への変倍を行うことができる。このとき、ファインダ20も撮影レンズの画角の変化に連動して変倍する。
変倍域用には第3群3を用い、変倍域外用には第3’群5を用いるが、この切り替えは所定の機構により行う。本例では、円筒状の部材23内に第3群3及び第3’群5を収納し、この部材23を回転することにより、第3群3と第3’群5とを使い分けることができる。
When the digital camera 11 is carried, the taking lens 12 is in a retracted state as shown in FIG. 14A, and when the user operates the power switch 22 to turn on the power, the lens barrel 21 as shown in FIG. 14B. Is paid out. At this time, each group of the photographing lens 12 which is a zoom lens inside the lens barrel 21 has an arrangement of, for example, a short focal end, and the arrangement of each group is changed by operating the zoom lever, to the long focal end. Zooming can be performed. At this time, the viewfinder 20 also zooms in conjunction with the change in the angle of view of the taking lens.
The third group 3 is used for the variable magnification range, and the third 'group 5 is used for the variable magnification range outside. This switching is performed by a predetermined mechanism. In this example, the third group 3 and the third ′ group 5 are accommodated in the cylindrical member 23, and the third group 3 and the third ′ group 5 can be selectively used by rotating the member 23. .

シャッタボタン24の半押しによりフォーカシングがなされる。このフォーカシングは第4群4の移動、もしくは、受光素子13の移動によって行うことができる。シャッタボタン24をさらに押し込むと撮影がなされ、その後は既述の処理がなされる。
半導体メモリ17に記録した画像を液晶モニタ25に表示したり、送信カード19等を使用して外部へ送信する際は、操作ボタン26を使用して行う。半導体メモリ17及び通信カード19等は、それぞれ専用または汎用のスロット27に挿入して使用される。なお、符号28はフラッシュ、符号29はズームレバーである。
以上に説明したようなデジタルカメラ11には、前述のような変倍撮影光学系システムを撮影レンズとして使用することができるので、300万画素〜800万画素クラスの受光素子13を使用した高画質で小型のカメラを実現できる。
あるいは、このようなデジタルカメラ11のカメラ機能部を携帯電話などの携帯情報端末装置に搭載するようにしても良い。
Focusing is performed by pressing the shutter button 24 halfway. This focusing can be performed by moving the fourth group 4 or moving the light receiving element 13. When the shutter button 24 is further pressed, shooting is performed, and thereafter, the processing described above is performed.
When the image recorded in the semiconductor memory 17 is displayed on the liquid crystal monitor 25 or transmitted to the outside using the transmission card 19 or the like, the operation button 26 is used. The semiconductor memory 17 and the communication card 19 are inserted into dedicated or general-purpose slots 27 for use. Reference numeral 28 denotes a flash, and reference numeral 29 denotes a zoom lever.
In the digital camera 11 as described above, since the variable magnification photographing optical system as described above can be used as a photographing lens, high image quality using the light receiving element 13 of 3 to 8 million pixel class. A small camera can be realized.
Or you may make it mount the camera function part of such a digital camera 11 in portable information terminal devices, such as a mobile telephone.

本実施形態の変倍撮影光学系の構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the structure of the variable magnification imaging optical system of this embodiment. 本実施形態の撮影光学系の各数値を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows each numerical value of the imaging optical system of this embodiment. 本実施形態の撮影光学系の収差図である。It is an aberration diagram of the photographing optical system of the present embodiment. 本実施形態の収差図である。It is an aberration diagram of this embodiment. 本実施形態の変倍撮影光学系の他例の構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the structure of the other example of the variable magnification imaging optical system of this embodiment. 本実施形態の撮影光学系の各数値を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows each numerical value of the imaging optical system of this embodiment. 本実施形態の撮影光学系の収差図である。It is an aberration diagram of the photographing optical system of the present embodiment. 本実施形態の収差図である。It is an aberration diagram of this embodiment. 本実施形態の変倍撮影光学系の他例の構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the structure of the other example of the variable magnification imaging optical system of this embodiment. 本実施形態の撮影光学系の各数値を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows each numerical value of the imaging optical system of this embodiment. 本実施形態の撮影光学系の収差図である。It is an aberration diagram of the photographing optical system of the present embodiment. 本実施形態の収差図である。It is an aberration diagram of this embodiment. 本実施形態のデジタルカメラの電気的な接続のブロック図である。It is a block diagram of the electrical connection of the digital camera of this embodiment. 本実施形態のデジタルカメラの外観斜視図である。1 is an external perspective view of a digital camera according to an embodiment. 本実施形態のデジタルカメラに用いる変倍撮影光学系システムの斜視図である。1 is a perspective view of a variable magnification photographing optical system used for a digital camera of the present embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

1 第1群
2 第2群
3 第3群
4 第4群
11 撮像装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 1st group 2 2nd group 3 3rd group 4 4th group 11 Imaging device

Claims (13)

複数群により構成される変倍撮影光学系を備えた変倍撮影光学系システムにおいて、
前記複数群の少なくとも1つの群と交換する当該複数群とは別の群となる光学素子を備え、
前記交換により、短焦点端から長焦点端の範囲外の焦点距離を得ること、
を特徴とする変倍撮影光学系システム。
In a variable magnification photographing optical system having a variable magnification photographing optical system composed of a plurality of groups,
An optical element that is a group different from the plurality of groups to be exchanged for at least one of the plurality of groups;
Obtaining a focal length outside the range from the short focal end to the long focal end by the exchange;
A variable magnification optical system characterized by this.
前記複数群は物体側より順に、正の焦点距離を持つ第1群と、負の焦点距離を持つ第2群と、正の焦点距離を持つ第3群と、正の焦点距離を持つ第4群とであり、
短焦点端から長焦点端への変倍に際して少なくとも前記第3群が光軸上を移動し、
前記第3群を前記光学素子となる第3’群と交換することにより短焦点端から長焦点端への変倍域外に1点の焦点距離を得ることができる、
ことを特徴とする請求項1に記載の変倍撮影光学系システム。
The plurality of groups in order from the object side are a first group having a positive focal length, a second group having a negative focal length, a third group having a positive focal length, and a fourth group having a positive focal length. A group,
At least the third group moves on the optical axis upon zooming from the short focal end to the long focal end,
By exchanging the third group with a third 3 ′ group serving as the optical element, a focal length of one point can be obtained outside the zoom range from the short focal end to the long focal end.
The variable magnification photographing optical system according to claim 1.
前記交換により短焦点端から長焦点端より望遠側の焦点距離を得ることができることを特徴とする請求項2に記載の変倍撮影光学系システム。   3. The variable magnification photographing optical system according to claim 2, wherein the focal length on the telephoto side from the long focal end can be obtained from the short focal end by the exchange. 前記第1群は1枚の正レンズより構成されていることを特徴とする請求項2又は3に記載の変倍撮影光学系システム。   4. The variable magnification photographing optical system according to claim 2, wherein the first group includes a single positive lens. 5. 0.6<|f2|/f3<0.8
(但し、fi:第iレンズ群の焦点距離(i=1〜3))
の条件式を満足することを特徴とする請求項2乃至4の何れか一項に記載の変倍撮影光学系システム。
0.6 <| f2 | / f3 <0.8
(Where fi: focal length of the i-th lens group (i = 1 to 3))
The zoom lens system according to any one of claims 2 to 4, wherein the following conditional expression is satisfied.
前記第1群を構成する正レンズは屈折率Nd、アッベ数νdとすると、
Nd>1.55、νd>55
の条件を満足する硝材で構成されていることを特徴とする請求項4に記載の変倍撮影光学系システム。
When the positive lens constituting the first group has a refractive index Nd and an Abbe number νd,
Nd> 1.55, νd> 55
5. The zoom lens system according to claim 4, wherein the zoom lens system is made of a glass material that satisfies the above condition.
前記第2群の最も物体側の面は非球面であることを特徴とする請求項2乃至6の何れか一項に記載の変倍撮影光学系システム。   The zoom lens system according to any one of claims 2 to 6, wherein the most object-side surface of the second group is an aspherical surface. 前記第1群の最も物体側の面は非球面であることを特徴とする請求項4又は6に記載の変倍撮影光学系システム。   7. The variable magnification photographing optical system according to claim 4, wherein the most object-side surface of the first group is an aspherical surface. 前記第3群に接合レンズが含まれていることを特徴とする請求項2乃至8の何れか一項に記載の変倍撮影光学系システム。   The variable magnification photographing optical system according to any one of claims 2 to 8, wherein a cemented lens is included in the third group. 前記第3群の最も像側の面が非球面であることを特徴とする請求項2乃至9の何れか一項に記載の変倍撮影光学系システム。   10. The zoom lens system according to claim 2, wherein the most image-side surface of the third group is an aspherical surface. フォーカシングを前記第4群で行うことを特徴とする請求項2乃至10の何れか一項に記載の変倍撮影光学系システム。   The variable magnification imaging optical system according to any one of claims 2 to 10, wherein focusing is performed in the fourth group. 請求項1乃至11の何れか一項に記載の変倍撮影光学系システムを備え、
前記変倍撮影光学系システムは、前記交換を行う機構を備えていて、当該交換により広角から望遠までの変倍域とその変倍域外の焦点距離を切り替えることを特徴とする撮像装置。
A variable magnification photographing optical system system according to any one of claims 1 to 11,
The zooming optical system includes an exchange mechanism, and switches the zooming range from the wide angle to the telephoto and the focal length outside the zooming range by the replacement.
請求項1乃至11の何れか一項に記載の変倍撮影光学系システムをカメラ機能部に備え、
前記変倍撮影光学系システムは、前記交換を行う機構を備えていて、当該交換により広角から望遠までの変倍域とその変倍域外の焦点距離を切り替えることを特徴とする携帯情報端末装置。
A variable magnification photographing optical system according to any one of claims 1 to 11 is provided in a camera function unit,
The variable magnification photographing optical system includes a mechanism for performing the replacement, and switches the zoom range from a wide angle to the telephoto and the focal length outside the zoom range by the replacement.
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