JP2007233163A - Zoom lens and imaging apparatus - Google Patents

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JP2007233163A JP2006056430A JP2006056430A JP2007233163A JP 2007233163 A JP2007233163 A JP 2007233163A JP 2006056430 A JP2006056430 A JP 2006056430A JP 2006056430 A JP2006056430 A JP 2006056430A JP 2007233163 A JP2007233163 A JP 2007233163A
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Hiroshi Sato
裕志 佐藤
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a compact high-variable-power zoom lens suitably used for a digital still camera or the like using an imaging device such as a CCD or a CMOS, and to provide an imaging apparatus. <P>SOLUTION: The zoom lens includes a second lens group 20, a fourth lens group 40 and a fifth lens group 50 moved on different loci in zooming, and the second lens group 20, the fourth lens group 40 and the fifth lens group 50 have refractive power of different signs. It includes the fourth lens group 40 and the fifth lens group 50 moved in the same direction upon focusing. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、ズームレンズ及び撮像装置に関し、特に、CCD(Charge Coupled Device)やCMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)等の固体撮像素子を用いたデジタルスチルカメラ等に用いられるズームレンズ及び撮像装置に関する。   The present invention relates to a zoom lens and an imaging apparatus, and more particularly to a zoom lens and an imaging apparatus used for a digital still camera or the like using a solid-state imaging device such as a CCD (Charge Coupled Device) or a CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor).

従来、CCDやCMOS等の固体撮像素子を用いるデジタルカメラに適したズームレンズが考えられている。近年では、変倍比を5倍以上とした高変倍ズームレンズも考えられている(例えば、特許文献1参照)。
特開2003−202500号公報
Conventionally, a zoom lens suitable for a digital camera using a solid-state imaging device such as a CCD or a CMOS has been considered. In recent years, a high zoom ratio zoom lens having a zoom ratio of 5 times or more has been considered (see, for example, Patent Document 1).
JP 2003-202500 A

しかしながら、特許文献1の実施例をみると、変倍比の大きなものでも6倍程度であり、さらなる高変倍化とコンパクト化が望まれるものであった。   However, in the example of Patent Document 1, even a large zoom ratio is about 6 times, and further higher zoom and compactness are desired.

本発明の課題は、CCDやCMOS等の撮像素子を用いたデジタルスチルカメラ等に用いるのに好適な、高変倍でコンパクトなズームレンズ及び撮像装置を提供することである。   SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a zoom lens and an image pickup apparatus that are highly variable and compact and that are suitable for use in a digital still camera using an image pickup element such as a CCD or CMOS.

上記課題を解決するために、請求項1に記載の発明のズームレンズは、
ズーミング時に異なった軌跡で移動される3つ以上のレンズ群を備え、
前記ズーミング時に異なった軌跡で移動されるレンズ群は、異符号の屈折力を有し、フォーカシング時に同一方向に移動される第1フォーカシングレンズ群及び第2フォーカシングレンズ群を含むことを特徴とする。
In order to solve the above problem, the zoom lens according to claim 1 is provided by:
It has three or more lens groups that are moved along different tracks during zooming.
The lens group moved along different trajectories during zooming includes a first focusing lens group and a second focusing lens group that have different refractive powers and are moved in the same direction during focusing.

請求項2に記載の発明は、請求項1に記載のズームレンズにおいて、
前記第1フォーカシングレンズ群は、正の屈折力を有し、
前記第2フォーカシングレンズ群は、負の屈折力を有し、
前記第1フォーカシングレンズ群及び前記第2フォーカシングレンズ群は、
1.0<XA(XAmax) …(1)
1.0<XB(XAmax) …(2)
0.5<XA(XAmax)/XB(XAmax)<2 …(3)
ただし、
|Ra/Fno|:任意のズーム位置において前記第1フォーカシングレンズ群を微小に移動したときの結像位置の移動量Raを当該ズーム位置でのFnoで割った値の絶対値、
|Rb/Fno|:任意のズーム位置において、前記第2フォーカシングレンズ群を微小に移動したときの結像位置の移動量Rbを当該ズーム位置でのFnoで割った値の絶対値、としたとき、
XA=|Ra/Fno|、
XB=|Rb/Fno|、
XA(XAmax):XA値の全ズーム領域での最大値、
XB(XAmax):XA値が最大となるズーム位置でのXB値、
の条件を満たすことを特徴とする。
The invention according to claim 2 is the zoom lens according to claim 1,
The first focusing lens group has a positive refractive power,
The second focusing lens group has negative refractive power;
The first focusing lens group and the second focusing lens group are:
1.0 <XA (XAmax) (1)
1.0 <XB (XAmax) (2)
0.5 <XA (XAmax) / XB (XAmax) <2 (3)
However,
| Ra / Fno |: absolute value of a value obtained by dividing the moving amount Ra of the imaging position when the first focusing lens group is slightly moved at an arbitrary zoom position by Fno at the zoom position,
| Rb / Fno |: When the movement amount Rb of the imaging position when the second focusing lens group is slightly moved at an arbitrary zoom position is the absolute value of the value divided by Fno at the zoom position ,
XA = | Ra / Fno |,
XB = | Rb / Fno |,
XA (XAmax): The maximum value of the XA value in the entire zoom range,
XB (XAmax): XB value at the zoom position where the XA value is maximum,
It satisfies the following conditions.

請求項2に記載の発明は、請求項1又は2に記載のズームレンズにおいて、
物体側から順に、
ズーミングの際に固定された正の屈折力を有する第1レンズ群と、
ズーミングの際に移動する負の屈折力を有する第2レンズ群と、
ズーミングの際に固定された正の屈折力を有する第3レンズ群と、
ズーミングの際に移動する正の屈折力を有する前記第1フォーカシングレンズ群と、
ズーミングの際に移動する負の屈折力を有する前記第2フォーカシングレンズ群と、を備え、
前記第1フォーカシングレンズ群及び前記第2フォーカシングレンズ群は、フォーカシング時に、そのいずれか一方又は両方が移動され、少なくともフォーカシングの微調整時に、その両方が移動されることを特徴とする。
The invention according to claim 2 is the zoom lens according to claim 1 or 2,
From the object side,
A first lens group having a positive refractive power fixed during zooming;
A second lens group having negative refractive power that moves during zooming;
A third lens group having positive refractive power fixed during zooming;
The first focusing lens group having a positive refractive power that moves during zooming;
The second focusing lens group having a negative refractive power that moves during zooming, and
One or both of the first focusing lens group and the second focusing lens group are moved during focusing, and both are moved at least during fine adjustment of focusing.

請求項4に記載の発明は、請求項1から3のいずれか一項に記載のズームレンズにおいて、
前記第1フォーカシングレンズ群及び前記第2フォーカシングレンズ群の移動比率は、前記フォーカシングの粗調整時と微調整時とで変えられることを特徴とする。
According to a fourth aspect of the present invention, in the zoom lens according to any one of the first to third aspects,
The moving ratio of the first focusing lens group and the second focusing lens group may be changed between rough adjustment and fine adjustment of the focusing.

請求項5に記載の発明は、請求項1から4のいずれか一項に記載のズームレンズにおいて、
前記第1フォーカシングレンズ群又は前記第2フォーカシングレンズ群は、前記フォーカシングの粗調整時に移動され、
前記第1フォーカシングレンズ群及び前記第2フォーカシングレンズ群は、前記フォーカシングの微調整時に移動されることを特徴とする。
The invention according to claim 5 is the zoom lens according to any one of claims 1 to 4,
The first focusing lens group or the second focusing lens group is moved during the coarse adjustment of the focusing,
The first focusing lens group and the second focusing lens group are moved during fine adjustment of the focusing.

請求項6に記載の発明は、請求項1から5のいずれか一項に記載のズームレンズにおいて、
前記第1フォーカシングレンズ群及び前記第2フォーカシングレンズ群のフォーカシング時の移動比率は、ズーム位置に基づいて変えられることを特徴とする。
A sixth aspect of the present invention is the zoom lens according to any one of the first to fifth aspects,
The moving ratio of the first focusing lens group and the second focusing lens group during focusing can be changed based on the zoom position.

請求項7に記載の発明は、請求項1から6のいずれか一項に記載のズームレンズにおいて、
前記第1フォーカシングレンズ群及び前記第2フォーカシングレンズ群は、フォーカシング時に常に同速度で移動されることを特徴とする。
The invention according to claim 7 is the zoom lens according to any one of claims 1 to 6,
The first focusing lens group and the second focusing lens group are always moved at the same speed during focusing.

請求項8に記載の発明の撮像装置は、
請求項1から7のいずれか一項に記載のズームレンズと、
前記ズームレンズを介して入射される光を撮像する撮像素子と、を搭載することを特徴とする。
The imaging device of the invention according to claim 8 is,
A zoom lens according to any one of claims 1 to 7;
And an image pickup device for picking up an image of light incident through the zoom lens.

請求項1に記載の発明によれば、ズーミング時に移動される3つ以上のレンズ群の屈折力が高くても、第1及び第2のフォーカシングレンズ群の移動により、当該移動による結像位置移動を互いに打ち消し合わせて微小な結像位置調整も可能とし、画素ピッチが小さい撮像素子位置を焦点深度範囲内に十分な余裕を持って入れることができる。このため、ズームレンズを高変倍でコンパクトにすることができる。また、第1及び第2のフォーカシングレンズ群を、ズーミング時に移動する3つ以上のレンズ群とは別に設けないことを可能とする。   According to the first aspect of the present invention, even if three or more lens units moved during zooming have a high refractive power, the movement of the imaging position due to the movement of the first and second focusing lens units. Cancel each other, and it is possible to finely adjust the imaging position, and an image sensor position with a small pixel pitch can be placed in the focal depth range with a sufficient margin. For this reason, the zoom lens can be made highly compact and compact. In addition, it is possible not to provide the first and second focusing lens groups separately from the three or more lens groups that move during zooming.

請求項2に記載の発明によれば、式(1),式(2)の条件により、第1及び第2フォーカシングレンズ群を移動することで十分なフォーカス精度を確保でき、フォーカシングの制御を簡単にできるとともに、移動する第1及び第2フォーカシングレンズ群の屈折力を大きくでき、ズームレンズ全体をコンパクトにできる。また、式(3)の条件により、フォーカシングにおける第1及び第2フォーカシングレンズ群の移動による結像位置移動の打ち消し量を大きくでき、フォーカシングの制御を簡単にできる。   According to the second aspect of the present invention, sufficient focusing accuracy can be secured by moving the first and second focusing lens groups according to the conditions of the expressions (1) and (2), and the focusing control can be easily performed. In addition, the refractive power of the moving first and second focusing lens groups can be increased, and the entire zoom lens can be made compact. Further, according to the condition of Expression (3), the amount of cancellation of the imaging position movement due to the movement of the first and second focusing lens groups in focusing can be increased, and focusing control can be simplified.

請求項3に記載の発明によれば、第1及び第2フォーカシングレンズ群を、ズーミング時に移動する第2レンズ群等のレンズ群とは別に設けないことを可能とする。さらに、フォーカシングに伴う画角変化や性能劣化も小さくできる。   According to the third aspect of the present invention, the first and second focusing lens groups can be not provided separately from the lens group such as the second lens group that moves during zooming. Furthermore, the change in the angle of view and the performance deterioration caused by focusing can be reduced.

請求項4に記載の発明によれば、フォーカシングに必要な時間を短縮することが可能となる。   According to the fourth aspect of the invention, the time required for focusing can be shortened.

請求項5に記載の発明によれば、さらにスムーズで高速、高精度なフォーカシングが可能となる。   According to the fifth aspect of the present invention, it is possible to perform smoothing, high speed, and high precision focusing.

請求項6に記載の発明によれば、ズーム全域においてスムーズで高速、高精度なフォーカシングが可能となる。   According to the sixth aspect of the invention, smooth, high-speed, and high-precision focusing is possible over the entire zoom range.

請求項7に記載の発明によれば、フォーカシングの制御を簡単にできる。   According to the seventh aspect of the invention, focusing control can be simplified.

請求項8に記載の発明によれば、小型の撮像装置を得ることができる。   According to the invention described in claim 8, a small imaging device can be obtained.

以下、添付図を参照して本発明に係る実施の形態を詳細に説明する。ただし、発明の範囲は、説明する例に限定されるものではない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the scope of the invention is not limited to the examples described.

図1及び図2を参照して、本実施の形態の装置構成を説明する。図1に、本実施の形態のデジタルスチルカメラ100の内部構成を示す。   With reference to FIG.1 and FIG.2, the apparatus structure of this Embodiment is demonstrated. FIG. 1 shows an internal configuration of the digital still camera 100 of the present embodiment.

図1に示すように、撮像装置としてのデジタルスチルカメラ100は、光学系101と、固体撮像素子102と、A/D変換部103と、制御部104と、光学系駆動部105と、タイミング発生部106と、撮像素子駆動部107と、画像メモリ108と、画像処理部109と、画像圧縮部110と、画像記録部111と、表示部112と、操作部113と、を備えて構成される。   As shown in FIG. 1, a digital still camera 100 as an imaging apparatus includes an optical system 101, a solid-state imaging device 102, an A / D conversion unit 103, a control unit 104, an optical system driving unit 105, and timing generation. Unit 106, image sensor drive unit 107, image memory 108, image processing unit 109, image compression unit 110, image recording unit 111, display unit 112, and operation unit 113. .

光学系101は、後述するズームレンズ1を含む光学系であり、被写体からの光が入射される。固体撮像素子102は、CCDやCMOS等の撮像素子であり、入射光をR,G,B毎に光電変換してそのアナログ信号を出力する。A/D変換部103は、アナログ信号をデジタルの画像データに変換する。   The optical system 101 is an optical system including a zoom lens 1 described later, and receives light from a subject. The solid-state imaging device 102 is an imaging device such as a CCD or CMOS, and photoelectrically converts incident light for each of R, G, and B and outputs an analog signal thereof. The A / D conversion unit 103 converts an analog signal into digital image data.

制御部104は、デジタルスチルカメラ100の各部を制御する。制御部104は、CPU(Central Processing Unit)、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)を含み、ROMから読み出されてRAMに展開された各種プログラムと、CPUとの協働で各種処理を実行する。   The control unit 104 controls each unit of the digital still camera 100. The control unit 104 includes a CPU (Central Processing Unit), a RAM (Random Access Memory), and a ROM (Read Only Memory), and various programs read from the ROM and expanded in the RAM, and various types of programs in cooperation with the CPU. Execute the process.

光学系駆動部105は、制御部104の制御により、変倍(後述する第2レンズ群20、第4レンズ群40及び第5レンズ群50の移動)、合焦(後述する第4レンズ群40及び第5レンズ群50の移動)、露出等において、光学系101を駆動制御する。タイミング発生部106は、アナログ信号出力用のタイミング信号を出力する。撮像素子駆動部107は、固体撮像素子102を走査駆動制御する。   The optical system drive unit 105 is controlled by the control unit 104 to change magnification (movement of a second lens group 20, a fourth lens group 40, and a fifth lens group 50, which will be described later), and focus (a fourth lens group 40, which will be described later). And the movement of the fifth lens group 50), exposure, etc., the optical system 101 is driven and controlled. The timing generator 106 outputs a timing signal for analog signal output. The image sensor drive unit 107 performs scanning drive control of the solid-state image sensor 102.

画像メモリ108は、画像データを読み出し及び書き込み可能に記憶する。画像処理部109は、画像データに各種画像処理を施す。画像圧縮部110は、JPEG(Joint Photographic Experts Group)等の圧縮方式により、撮像画像データを圧縮する。画像記録部111は、図示しないスロットにセットされた、SD(Secure Digital)メモリカード、メモリスティック、xDピクチャカード等の記録メディアに画像データを記録する。   The image memory 108 stores image data so as to be readable and writable. The image processing unit 109 performs various image processes on the image data. The image compression unit 110 compresses captured image data by a compression method such as JPEG (Joint Photographic Experts Group). The image recording unit 111 records image data on a recording medium such as an SD (Secure Digital) memory card, a memory stick, or an xD picture card set in a slot (not shown).

表示部112は、カラー液晶パネル等であり、撮影後の画像データ、撮影前のスルー画像、各種操作画面等を表示する。操作部113は、レリーズボタン、各種モード、値を設定するための各種操作キーを含み、ユーザにより操作入力された情報を制御部104に出力する。   The display unit 112 is a color liquid crystal panel or the like, and displays image data after shooting, a through image before shooting, various operation screens, and the like. The operation unit 113 includes a release button, various modes, and various operation keys for setting values, and outputs information input by the user to the control unit 104.

ここで、デジタルスチルカメラ100における動作を説明する。被写体撮影では、被写体のモニタリング(スルー画像表示)と、画像撮影実行とが行われる。モニタリングにおいては、光学系101を介して得られた被写体の像が、固体撮像素子102の受光面に結像される。光学系101の撮影光軸後方に配置された固体撮像素子102が、タイミング発生部106、撮像素子駆動部107によって走査駆動され、一定周期毎に結像した光像に対応する光電変換出力としてのアナログ信号を1画面分出力する。   Here, the operation of the digital still camera 100 will be described. In subject photographing, subject monitoring (through image display) and image photographing execution are performed. In the monitoring, an image of the subject obtained through the optical system 101 is formed on the light receiving surface of the solid-state image sensor 102. A solid-state imaging device 102 disposed behind the imaging optical axis of the optical system 101 is scanned and driven by a timing generation unit 106 and an imaging device driving unit 107, and serves as a photoelectric conversion output corresponding to an optical image formed at regular intervals. Output analog signal for one screen.

このアナログ信号は、RGBの各原色成分毎に適宜ゲイン調整された後に、A/D変換部103でデジタルデータに変換される。そのデジタルデータは、画像処理部109により、画素補間処理及びγ補正処理を含むカラープロセス処理が行なわれて、デジタル値の輝度信号Y及び色差信号Cb,Cr(画像データ)が生成されて画像メモリ108に格納され、定期的にその信号が読み出されてそのビデオ信号が生成されて、表示部112に出力される。   The analog signal is appropriately gain-adjusted for each primary color component of RGB, and then converted into digital data by the A / D conversion unit 103. The digital data is subjected to color process processing including pixel interpolation processing and γ correction processing by the image processing unit 109 to generate a luminance signal Y and color difference signals Cb, Cr (image data) as digital values, and the image memory. 108, the signal is periodically read out and the video signal is generated and output to the display unit 112.

この表示部112は、モニタリングにおいては電子ファインダとして機能し、撮像画像をリアルタイムに表示することとなる。この状態で、随時、ユーザの操作部113を介する操作入力に基づいて、光学系101の変倍、合焦、露出等が設定される。   The display unit 112 functions as an electronic viewfinder in monitoring, and displays captured images in real time. In this state, scaling, focusing, exposure, and the like of the optical system 101 are set as needed based on an operation input via the user operation unit 113.

このようなモニタリング状態において、静止画撮影を行ないたいタイミングで、ユーザが操作部113のレリーズボタンを押下することにより、静止画像データが撮影される。レリーズボタンの押下のタイミングで、画像メモリ108に格納された1コマの画像データが読み出されて、画像圧縮部110により圧縮される。その圧縮された画像データが、画像記録部111により記録メディアに記録される。   In such a monitoring state, when the user depresses the release button of the operation unit 113 at a timing at which still image shooting is desired, still image data is shot. At the timing when the release button is pressed, one frame of image data stored in the image memory 108 is read out and compressed by the image compression unit 110. The compressed image data is recorded on a recording medium by the image recording unit 111.

図2に、光学系101に含まれるズームレンズ1の構成を示す。ズームレンズ1は、物体側(被写体側)から像面IMG側へ光軸O1に沿って順に、正の屈折力の第1レンズ群10と、負の屈折力の第2レンズ群20と、開口絞りD1と、正の屈折力の第3レンズ群30と、第1フォーカシングレンズ群としての正の屈折力の第4レンズ群40と、第2フォーカシングレンズ群としての負の屈折力の第5レンズ群50と、正の屈折力の第6レンズ群60と、ローパスフィルタ71と、を備えて構成される。像面IMGは、固体撮像素子102の受光面とする。なお、ローパスフィルタ71に代えて、赤外線カットフィルタを備える構成や、さらにガラスフィルタ等を備える構成としてもよい。   FIG. 2 shows a configuration of the zoom lens 1 included in the optical system 101. The zoom lens 1 includes, in order from the object side (subject side) to the image plane IMG side along the optical axis O1, a first lens group 10 having a positive refractive power, a second lens group 20 having a negative refractive power, and an aperture. A stop D1, a third lens group 30 having a positive refractive power, a fourth lens group 40 having a positive refractive power as a first focusing lens group, and a fifth lens having a negative refractive power as a second focusing lens group A group 50, a sixth lens group 60 having a positive refractive power, and a low-pass filter 71 are included. The image plane IMG is a light receiving surface of the solid-state image sensor 102. Instead of the low-pass filter 71, a configuration including an infrared cut filter, or a configuration including a glass filter or the like may be used.

ズームレンズ1は、広角端と望遠端との間の変倍(ズーミング)及びフォーカシングに際し、第1レンズ群10、第3レンズ群30、第6レンズ群60及び開口絞りD1は光軸O1上の位置が不変である。また、ズーミング時に、第2レンズ群20、第4レンズ群40及び第5レンズ群50は、制御部104の制御により光学系駆動部105を介して光軸O1上の位置を移動される。さらに、フォーカシング時に、第4レンズ群40及び第5レンズ群50は、制御部104の制御により光学系駆動部105を介して光軸O1上の位置を移動される。   When the zoom lens 1 performs zooming and focusing between the wide-angle end and the telephoto end, the first lens group 10, the third lens group 30, the sixth lens group 60, and the aperture stop D1 are on the optical axis O1. The position is unchanged. During zooming, the second lens group 20, the fourth lens group 40, and the fifth lens group 50 are moved on the optical axis O <b> 1 via the optical system driving unit 105 under the control of the control unit 104. Further, during focusing, the fourth lens group 40 and the fifth lens group 50 are moved to positions on the optical axis O <b> 1 via the optical system driving unit 105 under the control of the control unit 104.

第1レンズ群10は、物体側から固体撮像素子102の像面IMG側へ光軸O1に沿って順に、像側に凹面を向けた負レンズ11と、平行平板のプリズム12と、両面凸状の正レンズ13と、両面凸状の正レンズ14と、を備えて構成される。物体側から像面IMG側へ光軸O1に沿って順に、負レンズ11が面S1,S2を有し、プリズム12が面S3,S4を有し、正レンズ13が面S5,S6を有し、正レンズ14が面S7,S8を有する。   The first lens group 10 includes, in order along the optical axis O1 from the object side to the image plane IMG side of the solid-state image sensor 102, a negative lens 11 having a concave surface directed to the image side, a parallel plate prism 12, and a double-sided convex shape. Positive lens 13 and a double-sided convex positive lens 14. In order from the object side to the image plane IMG side along the optical axis O1, the negative lens 11 has surfaces S1 and S2, the prism 12 has surfaces S3 and S4, and the positive lens 13 has surfaces S5 and S6. The positive lens 14 has surfaces S7 and S8.

第2レンズ群20は、物体側から像面IMG側へ光軸O1に沿って順に、両面凹状の負レンズ21と、両面凹状の負レンズ22及び物体側に凸面を向けた正レンズ23の接合レンズと、を備えて構成される。物体側から像面IMG側へ光軸O1に沿って順に、負レンズ21が面S9,S10を有し、負レンズ22及び正レンズ23が面S11〜S13を有する。   The second lens group 20 includes, in order from the object side to the image plane IMG side, along the optical axis O1, a double-sided concave negative lens 21, a double-sided concave negative lens 22, and a positive lens 23 having a convex surface facing the object side. And a lens. In order from the object side to the image plane IMG side along the optical axis O1, the negative lens 21 has surfaces S9 and S10, and the negative lens 22 and the positive lens 23 have surfaces S11 to S13.

第3レンズ群30は、開口絞りD1の光軸O1上像側近傍に位置し、像側に凹面を向けたメニスカス形状の正レンズ31のみを備えて構成される。物体側から像面IMG側へ光軸O1に沿って順に、開口絞りD1が面S14を有し、正レンズ31が面S15,S16を有する。   The third lens group 30 includes only a meniscus positive lens 31 that is positioned in the vicinity of the image side on the optical axis O1 of the aperture stop D1 and has a concave surface facing the image side. In order from the object side to the image plane IMG side along the optical axis O1, the aperture stop D1 has a surface S14, and the positive lens 31 has surfaces S15 and S16.

第4レンズ群40は、物体側から像面IMG側へ光軸O1に沿って順に、両面凸形状の正レンズ41及び物体側に凹面を向けたメニスカス状の負レンズ42の接合された接合レンズと、両面凸状の正レンズ43と、を備えて構成される。物体側から像面IMG側へ光軸O1に沿って順に、正レンズ41及び負レンズ42が面S17〜S19を有し、正レンズ43が面S20,S21を有する。   The fourth lens group 40 includes, in order from the object side to the image plane IMG side, along the optical axis O1, a cemented lens in which a double-sided positive lens 41 and a meniscus negative lens 42 having a concave surface facing the object side are cemented. And a double-sided convex positive lens 43. In order from the object side to the image plane IMG side along the optical axis O1, the positive lens 41 and the negative lens 42 have surfaces S17 to S19, and the positive lens 43 has surfaces S20 and S21.

第5レンズ群50は、像側に凹面を向けた負レンズ51のみを備えて構成される。物体側から像面IMG側へ光軸O1に沿って順に、負レンズ51が面S22,S23を有する。   The fifth lens group 50 includes only a negative lens 51 having a concave surface facing the image side. The negative lens 51 has surfaces S22 and S23 in order along the optical axis O1 from the object side to the image plane IMG side.

第6レンズ群60は、像側に凸面を向けた正レンズ61のみを備えて構成される。物体側から像面IMG側へ光軸O1に沿って順に、正レンズ61が面S24,S25を有する。   The sixth lens group 60 includes only a positive lens 61 having a convex surface facing the image side. The positive lens 61 has surfaces S24 and S25 in order along the optical axis O1 from the object side to the image plane IMG side.

ローパスフィルタ71は、物体側から像面IMG側へ光軸O1に沿って順に、面S26,S27を有する。   The low-pass filter 71 has surfaces S26 and S27 in order along the optical axis O1 from the object side to the image plane IMG side.

次いで、制御部104の制御による光学系駆動部105を介するズームレンズ1のレンズ群の移動動作について説明する。   Next, the movement operation of the lens group of the zoom lens 1 through the optical system driving unit 105 under the control of the control unit 104 will be described.

一般に、高変倍のズームレンズをコンパクトに構成するためには、ズーミング時に移動するレンズ群の数を増やすのと、さらに、それらのレンズ群の屈折力を強くするのと、が効果的である。一方で、より簡素な構造とするために、ズームレンズを構成する全レンズ群中のうち移動可能なレンズ群の数を減らそうとする場合には、ズーミング時に移動するレンズ群のうちの1つのレンズ群を移動させるフォーカシングを行うのが有効である。   In general, it is effective to increase the number of lens units that move during zooming and to increase the refractive power of these lens units in order to make compact zoom lenses with high zoom ratios. . On the other hand, in order to reduce the number of movable lens groups among all the lens groups constituting the zoom lens in order to achieve a simpler structure, one of the lens groups that move during zooming is used. It is effective to perform focusing for moving the lens group.

しかしながらこの場合には、ズームレンズの大きさをコンパクトにするために各可動レンズ群の屈折力が強くなっていると、フォーカシングの可動レンズ群をわずかな量だけ移動させた場合にも、結像位置が大きく移動してしまうことになりがちである。最近の傾向として撮像素子が高画素化しており、これに伴い画素ピッチが小さくなり焦点深度が浅くなっている。このため、上記のように、フォーカシングの可動レンズ群のわずかな移動の際にも結像移動が大きく発生する状況では、撮像素子位置を焦点深度範囲内に入れられない状況が発生してしまう。つまり、フォーカシングが行えないことになってしまう可能性がある。   However, in this case, if the refractive power of each movable lens group is increased in order to reduce the size of the zoom lens, even if the focusing movable lens group is moved by a small amount, image formation is possible. The position tends to move greatly. As a recent trend, the number of pixels of the image sensor is increasing, and accordingly, the pixel pitch is reduced and the depth of focus is reduced. For this reason, as described above, in a situation where the imaging movement greatly occurs even when the movable lens group for focusing is slightly moved, a situation occurs in which the position of the imaging element cannot be within the focal depth range. That is, there is a possibility that focusing cannot be performed.

本実施の形態のズームレンズ1においてコンパクト化達成のために、ズーミングは、3つのレンズ群としての第2レンズ群20、第4レンズ群40及び第5レンズ群50の移動により行われる。さらに、各第2レンズ群20、第4レンズ群40及び第5レンズ群50の屈折力が強い構成となった場合でも、フォーカシングは、互いに異符号の屈折力を有する2つのレンズ群としての第4レンズ群40及び第5レンズ群50の移動により行われる。このフォーカシング時の第4レンズ群40及び第5レンズ群50の移動は、当該移動による結像位置移動を互いに打ち消し合わせて微小な結像位置調整も可能とし、画素ピッチが小さい固体撮像素子102を用いた場合にも、固体撮像素子102位置を焦点深度範囲内に十分な余裕を持って入れられるようにしている。   In order to achieve compactness in the zoom lens 1 of the present embodiment, zooming is performed by moving the second lens group 20, the fourth lens group 40, and the fifth lens group 50 as three lens groups. Furthermore, even when each of the second lens group 20, the fourth lens group 40, and the fifth lens group 50 has a strong refractive power, the focusing is performed as two lens groups having refractive powers having different signs. This is performed by moving the fourth lens group 40 and the fifth lens group 50. The movement of the fourth lens group 40 and the fifth lens group 50 during the focusing cancels the movement of the imaging position due to the movement so that fine imaging position adjustment is possible, and the solid-state imaging device 102 with a small pixel pitch can be adjusted. Even when used, the position of the solid-state image sensor 102 can be set within a focal depth range with a sufficient margin.

また、本実施の形態の高変倍のズームレンズ1は、物体側から像面IMG側へ順に、ズーミングの際に固定された正の屈折力を有する第1レンズ群10、ズーミングの際に移動する負の屈折力を有する第2レンズ群20、ズーミングの際に固定された正の屈折力を有する第3レンズ群30、ズーミングの際に移動する正の屈折力を有する第4レンズ群40、ズーミングの際に移動する負の屈折力を有する第5レンズ群50を備える構成である。このような構成とした場合、第4レンズ群40又は第5レンズ群50の移動によりフォーカシングが行われると、フォーカシングの可動レンズ群をズーミングの可動レンズ群とは別に設ける必要がない。また、この構成では、フォーカシングに伴う画角変化や性能劣化も小さくできて都合がよい。   In addition, the zoom lens 1 having a high zoom ratio according to the present embodiment moves in order from the object side to the image plane IMG side in order from the first lens group 10 having a positive refractive power fixed during zooming. A second lens group 20 having a negative refractive power, a third lens group 30 having a positive refractive power fixed during zooming, and a fourth lens group 40 having a positive refractive power moving during zooming, The fifth lens group 50 has a negative refractive power that moves during zooming. In such a configuration, when focusing is performed by moving the fourth lens group 40 or the fifth lens group 50, it is not necessary to provide the focusing movable lens group separately from the zooming movable lens group. In addition, this configuration is advantageous in that the change in the angle of view and the performance deterioration caused by focusing can be reduced.

しかしながら、ズームレンズ1で第4レンズ群40及び第5レンズ群50の一方のみの移動によりフォーカシングが行われる場合に、第4レンズ群40又は第5レンズ群50の屈折力が強くなりがちなために、第4レンズ群40又は第5レンズ群50がわずかな量だけ移動される場合にも、結像位置が大きく移動し撮像素子位置を焦点深度範囲内に入れられない状況が発生してしまう。つまり、フォーカシングが行えないことになってしまう。そこで、正の屈折力を有する第4レンズ群40と負の屈折力を有する第5レンズ群50との同一方向の移動により、フォーカシングが行われることとする。これにより、第4レンズ群40及び第5レンズ群50の移動による結像位置移動を互いに打ち消し合わせて微小な結像位置調整も可能とし、画素ピッチが小さい固体撮像素子102を用いた場合にも、固体撮像素子102位置を焦点深度範囲内に十分な余裕を持って入れることを可能とする。   However, when focusing is performed by moving only one of the fourth lens group 40 and the fifth lens group 50 in the zoom lens 1, the refractive power of the fourth lens group 40 or the fifth lens group 50 tends to be strong. In addition, even when the fourth lens group 40 or the fifth lens group 50 is moved by a slight amount, a situation occurs in which the imaging position moves greatly and the image sensor position cannot be within the focal depth range. . That is, focusing cannot be performed. Therefore, focusing is performed by movement of the fourth lens group 40 having positive refractive power and the fifth lens group 50 having negative refractive power in the same direction. As a result, the imaging position movement caused by the movement of the fourth lens group 40 and the fifth lens group 50 can be canceled out to make fine adjustment of the imaging position, and even when the solid-state imaging device 102 having a small pixel pitch is used. The solid-state image sensor 102 can be placed with a sufficient margin within the focal depth range.

また、ズームレンズ1において、前述したように、第4レンズ群40及び第5レンズ群50のうち1つのレンズ群のみの移動によりフォーカシングが行われると、結像位置の移動量が大きくなる。このため、これを利用して、本実施の形態では、フォーカシングの粗調整時に、第4レンズ群40又は第5レンズ群50が移動される。また、フォーカシングの微調整時にのみ、第4レンズ群40及び第5レンズ群50が移動される。このような構成によると、フォーカシングに必要な時間を短縮することが可能となる。   In the zoom lens 1, as described above, when focusing is performed by moving only one of the fourth lens group 40 and the fifth lens group 50, the amount of movement of the imaging position increases. For this reason, using this, in the present embodiment, the fourth lens group 40 or the fifth lens group 50 is moved during coarse adjustment of focusing. Further, the fourth lens group 40 and the fifth lens group 50 are moved only during fine adjustment of focusing. According to such a configuration, it is possible to reduce the time required for focusing.

あるいは、フォーカシングの粗調整時と微調整時とで、フォーカシング時に移動する2つのレンズ群(第4レンズ群40及び第5レンズ群50)の移動速度の比率が変えられることにより、さらにスムーズで高速、高精度なフォーカシングを実現することができる。   Alternatively, the ratio of the moving speeds of the two lens groups (the fourth lens group 40 and the fifth lens group 50) that move during focusing can be changed between the coarse adjustment and the fine adjustment for focusing, thereby further smoothing and increasing the speed. High-precision focusing can be realized.

また、フォーカシング時のレンズ群の移動に伴う結像位置の移動量、および焦点深度の大きさは、ズームポジションによって異なる。このため、本実施の形態では、ズーム位置によりフォーカシング時に移動する第4レンズ群40及び第5レンズ群50の移動比率が変えられる。このことにより、ズーム全域においてスムーズで高速、高精度なフォーカシングが可能となる。   Further, the amount of movement of the image forming position accompanying the movement of the lens group during focusing, and the depth of focus vary depending on the zoom position. Therefore, in the present embodiment, the moving ratio of the fourth lens group 40 and the fifth lens group 50 that move during focusing is changed according to the zoom position. This enables smooth, high-speed and high-precision focusing throughout the entire zoom range.

あるいは逆に、フォーカシングの際に、常に第4レンズ群40及び第5レンズ群50が同速度で移動される構成とした場合には、制御が簡単になるというメリットがある。   Or conversely, when the fourth lens group 40 and the fifth lens group 50 are always moved at the same speed during focusing, there is an advantage that the control is simplified.

次に、ズームレンズ1が満たす条件式について説明する。次式(1)、(2)、(3)はいずれも、本実施の形態におけるフォーカシング方式を有効に生かし高精度なフォーカシングを可能としながら、ズームレンズのコンパクト化を実現するための式である。
1.0<XA(XAmax) …(1)
1.0<XB(XAmax) …(2)
0.5<XA(XAmax)/XB(XAmax)<2 …(3)
ただし、
|Ra/Fno|:任意のズーム位置において第4レンズ群40を微小に移動したときの結像位置の移動量Raを当該ズーム位置でのFno(絞り値)で割った値の絶対値、
|Rb/Fno|:任意のズーム位置において、第5レンズ群50を微小に移動したときの結像位置の移動量Rbを当該ズーム位置でのFnoで割った値の絶対値、としたとき、
XA=|Ra/Fno|、
XB=|Rb/Fno|、
XA(XAmax):XA値の全ズーム領域での最大値、
XB(XAmax):XA値が最大となるズーム位置でのXB値、
とする。
Next, conditional expressions satisfied by the zoom lens 1 will be described. The following formulas (1), (2), and (3) are formulas for realizing a compact zoom lens while effectively using the focusing method in the present embodiment and enabling high-precision focusing. .
1.0 <XA (XAmax) (1)
1.0 <XB (XAmax) (2)
0.5 <XA (XAmax) / XB (XAmax) <2 (3)
However,
| Ra / Fno |: Absolute value of a value obtained by dividing the moving amount Ra of the imaging position when the fourth lens group 40 is slightly moved at an arbitrary zoom position by Fno (aperture value) at the zoom position.
| Rb / Fno |: When the movement amount Rb of the imaging position when the fifth lens group 50 is slightly moved at an arbitrary zoom position is an absolute value obtained by dividing by Fno at the zoom position.
XA = | Ra / Fno |,
XB = | Rb / Fno |,
XA (XAmax): The maximum value of the XA value in the entire zoom range,
XB (XAmax): XB value at the zoom position where the XA value is maximum,
And

式(1)、(2)とも、XA(XAmax)又はXB(XAmax)が下限をこえると、本実施の形態のズームレンズ1でのフォーカス方式を用いることなく、第4レンズ群40及び第5レンズ群50のいずれか一方のみを移動することでも十分なフォーカス精度を確保することができるようになり制御を簡素化できるようになる。しかし、一方で第4レンズ群40又は第5レンズ群50の屈折力が小さくなり、ズームレンズ1全体が大きくなりがちとなる。   In both formulas (1) and (2), if XA (XAmax) or XB (XAmax) exceeds the lower limit, the fourth lens group 40 and the fifth lens are used without using the focusing method in the zoom lens 1 of the present embodiment. By moving only one of the lens groups 50, sufficient focus accuracy can be ensured, and control can be simplified. However, on the other hand, the refractive power of the fourth lens group 40 or the fifth lens group 50 decreases, and the entire zoom lens 1 tends to increase.

また、XA(XAmax)/XB(XAmax)が式(3)の範囲をこえると、フォーカシングにおける第4レンズ群40及び第5レンズ群50の移動による結像位置移動の打ち消し量が小さくなるため、フォーカシングの制御が困難となる。   Further, if XA (XAmax) / XB (XAmax) exceeds the range of the expression (3), the amount of cancellation of the imaging position movement due to the movement of the fourth lens group 40 and the fifth lens group 50 in focusing becomes small. Focusing control becomes difficult.

以上、本実施の形態によれば、ズーミング時に移動される第2レンズ群20、第4レンズ群40、第5レンズ群50の屈折力が高くても、フォーカシング時に移動する第4レンズ群40、第5レンズ群50により、当該移動による結像位置移動を互いに打ち消し合わせて微小な結像位置調整も可能とし、画素ピッチが小さい固体撮像素子102位置を焦点深度範囲内に十分な余裕を持って入れることができるので、ズームレンズ1を高変倍でコンパクトにすることができる。また、フォーカシングの可動レンズ群(第4レンズ群40、第5レンズ群50)を、ズーミングの可動レンズ群(第2レンズ群20、第4レンズ群40、第5レンズ群50)とは別に設けないことを可能とする。さらに、フォーカシングに伴う画角変化や性能劣化も小さくできる。   As described above, according to the present embodiment, even if the refractive power of the second lens group 20, the fourth lens group 40, and the fifth lens group 50 moved during zooming is high, the fourth lens group 40 moved during focusing, The fifth lens group 50 cancels the movement of the imaging position due to the movement and enables fine adjustment of the imaging position, so that the position of the solid-state imaging device 102 with a small pixel pitch has a sufficient margin within the focal depth range. Therefore, the zoom lens 1 can be made highly compact and compact. Also, the focusing movable lens group (fourth lens group 40, fifth lens group 50) is provided separately from the zooming movable lens group (second lens group 20, fourth lens group 40, fifth lens group 50). It makes it possible not to. Furthermore, the change in the angle of view and the performance deterioration caused by focusing can be reduced.

また、式(1),式(2)の条件により、第4レンズ群40及び第5レンズ群50を移動することで十分なフォーカス精度を確保でき、フォーカシングの制御を簡単にできるとともに、移動する第4レンズ群40及び第5レンズ群50の屈折力を大きくでき、ズームレンズ1全体をコンパクトにできる。また、式(3)の条件により、フォーカシングにおける第4レンズ群40及び第5レンズ群50の移動による結像位置移動の打ち消し量を大きくでき、フォーカシングの制御を簡単にできる。   Further, by moving the fourth lens group 40 and the fifth lens group 50 according to the conditions of the expressions (1) and (2), sufficient focusing accuracy can be ensured, focusing control can be simplified, and the lens can be moved. The refractive power of the fourth lens group 40 and the fifth lens group 50 can be increased, and the entire zoom lens 1 can be made compact. Further, the amount of cancellation of the imaging position movement due to the movement of the fourth lens group 40 and the fifth lens group 50 in the focusing can be increased by the condition of the expression (3), and the focusing control can be simplified.

また、ズームレンズ1のフォーカシングの粗調整時に、第4レンズ群40又は第5レンズ群50を移動し、微調整時にのみ第4レンズ群40及び第5レンズ群50を移動するので、フォーカシングに必要な時間を短縮することが可能となる。   Further, the fourth lens group 40 or the fifth lens group 50 is moved during the coarse adjustment of the focusing of the zoom lens 1, and the fourth lens group 40 and the fifth lens group 50 are moved only during the fine adjustment. Time can be shortened.

また、フォーカシングの粗調整時と微調整時とで、フォーカシング時に移動する第4レンズ群40及び第5レンズ群50の移動速度の比率を変える場合に、さらにスムーズで高速、高精度なフォーカシングが可能となる。   In addition, when the ratio of the moving speed of the fourth lens group 40 and the fifth lens group 50 moving during focusing is changed between the coarse adjustment and the fine adjustment of focusing, smoother, faster, and more accurate focusing is possible. It becomes.

また、ズーム位置によりフォーカシング時に移動する第4レンズ群40及び第5レンズ群50の移動比率を変えるので、ズーム全域においてスムーズで高速、高精度なフォーカシングが可能となる。   In addition, since the moving ratio of the fourth lens group 40 and the fifth lens group 50 that move during focusing is changed depending on the zoom position, it is possible to perform smooth, high-speed, and high-precision focusing throughout the entire zoom range.

また、ズーム位置によらずフォーカシング時に常に第4レンズ群40及び第5レンズ群50を同速度で移動させるようにした場合に、フォーカシングの制御を簡単にできる。   Further, when the fourth lens group 40 and the fifth lens group 50 are always moved at the same speed during focusing regardless of the zoom position, the focusing control can be simplified.

また、ズームレンズ1を搭載する小型のデジタルスチルカメラ100を得ることができる。   In addition, a small digital still camera 100 equipped with the zoom lens 1 can be obtained.

上記実施の形態に係る具体的な実施例1を説明する。本実施例のズームレンズ1は、次表1を満たす。

Figure 2007233163
A specific example 1 according to the above embodiment will be described. The zoom lens 1 of the present example satisfies the following Table 1.
Figure 2007233163

上記表1(a)において、ri:光学素子の面Si(i:番号)における曲率半径、di:間隔[mm](光軸O1上の光学素子の厚さ又はそのgap長)、ndi:di部分の屈折率、νdi:di部分のアッベ数、である。また、光軸O1上において、面SjとS(j+1)との間隔をdjとする(但し、jはiのうちの任意の数)。   In Table 1 (a) above, ri: radius of curvature at the surface Si (i: number) of the optical element, di: distance [mm] (the thickness of the optical element on the optical axis O1 or its gap length), ndi: di The refractive index of the part, νdi: Abbe number of the di part. On the optical axis O1, the distance between the surfaces Sj and S (j + 1) is dj (where j is an arbitrary number of i).

また、上記表1(b)において、第2面S2、第10面S10、第15面S15、第20面S20、第21面S21、第24面S24、第25面S25は、非球面とする。レンズの各非球面の形状は、面の頂点を原点とし、光軸方向にZ軸をとり、光軸と直交する方向にY軸をとり、近軸曲率半径をr、円錐定数をK、非球面係数をA4,A6,A8として、次式(4)で表す。

Figure 2007233163
In Table 1 (b), the second surface S2, the tenth surface S10, the fifteenth surface S15, the twentieth surface S20, the twenty-first surface S21, the twenty-fourth surface S24, and the twenty-fifth surface S25 are aspherical surfaces. . The shape of each aspherical surface of the lens is that the apex of the surface is the origin, the Z axis is the optical axis direction, the Y axis is the direction orthogonal to the optical axis, the paraxial radius of curvature is r, the conic constant is K, The spherical coefficient is represented by the following equation (4), with A4, A6, and A8.
Figure 2007233163

また、上記表1(c)において、ズームレンズ1の焦点距離f=6.4mm,16.5mm,42.6mmに変化させた場合の、画角(2ω)、Fno、長さd8,d13,d16,d21,d23の値を示す。   In Table 1 (c), the angle of view (2ω), Fno, lengths d8, d13, d16, d21 when the focal length f of the zoom lens 1 is changed to 6.4 mm, 16.5 mm, 42.6 mm. , D23 values are shown.

また、表1(d)に、本実施例のズームレンズ1におけるXA(XAmax)、XB(XAmax)、XA(XAmax)/XB(XAmax)の各値が示される。   Table 1 (d) shows values of XA (XAmax), XB (XAmax), XA (XAmax) / XB (XAmax) in the zoom lens 1 of the present embodiment.

表1(d)に示すように、本実施例のズームレンズ1におけるXA(XAmax)、XB(XAmax)、XA(XAmax)/XB(XAmax)の各値は、順に、上記式(1)、式(2)、式(3)を満たす。   As shown in Table 1 (d), each value of XA (XAmax), XB (XAmax), XA (XAmax) / XB (XAmax) in the zoom lens 1 of the present embodiment is expressed by the above formula (1), Expressions (2) and (3) are satisfied.

具体的には、XA(XAmax)=1.42、XB(XAmax)=1.32であり、いずれも大きな値を示している。これはすなわち、フォーカスレンズ群の移動量に対する結像位置の移動量が大きいことを示している。   Specifically, XA (XAmax) = 1.42 and XB (XAmax) = 1.32, both showing large values. This indicates that the amount of movement of the imaging position is large relative to the amount of movement of the focus lens group.

本実施例において、ズームの望遠端での、第4レンズ群40、第5レンズ群50のそれぞれの移動量に対する結像位置の移動量の比率は、
(結像位置の移動量)/(第4レンズ群40の移動量)=8.0
(結像位置の移動量)/(第5レンズ群50の移動量)=7.4
と計算される。
In this embodiment, the ratio of the moving amount of the imaging position to the moving amount of the fourth lens group 40 and the fifth lens group 50 at the telephoto end of zoom is
(Movement amount of image forming position) / (Movement amount of fourth lens group 40) = 8.0
(Movement amount of image forming position) / (Movement amount of fifth lens group 50) = 7.4
Is calculated.

最近の撮像素子は、高画素化に伴い画素ピッチが小さいものが多く用いられてきている。仮に、画素ピッチ2[μm]の固体撮像素子102を用いて許容錯乱円径を画素ピッチの2倍の4[μm]に設定した場合、本実施例における望遠端でのFno5.63を用いると、焦点深度は、
(焦点深度)=4×5.63×2=45[μm]
と計算される。
Recently, many image pickup devices having a small pixel pitch have been used as the number of pixels increases. If the allowable circle of confusion is set to 4 [μm], which is twice the pixel pitch, using the solid-state imaging device 102 with a pixel pitch of 2 [μm], using Fno 5.63 at the telephoto end in this embodiment. The depth of focus is
(Depth of focus) = 4 × 5.63 × 2 = 45 [μm]
Is calculated.

本実施例で、フォーカシングを第4レンズ群40及び第5レンズ群50のいずれか一方のみで行おうとすると、移動ピッチ{(焦点深度)/(結像位置の移動量の比率)}の値は、
45/8=5.6[μm](第4レンズ群40)
あるいは、
45/7.4=6.1[μm](第5レンズ群50)
と計算される。
In this embodiment, when focusing is performed with only one of the fourth lens group 40 and the fifth lens group 50, the value of the movement pitch {(depth of focus) / (ratio of movement amount of the imaging position)} is ,
45/8 = 5.6 [μm] (fourth lens group 40)
Or
45 / 7.4 = 6.1 [μm] (fifth lens group 50)
Is calculated.

よって、いずれの場合も、焦点深度内に撮像素子面をおさめるためには、第4レンズ群40又は第5レンズ群50の移動ピッチを少なくとも6μm程度以下にする必要があることがわかる。さらに機構的なバックラッシュなども考慮すると、実際には少なくともこの値の半分以下の移動ピッチにしなければならず、パルスモーターなどの一般的なアクチュエーターでは実現不可能である。   Therefore, in any case, it is understood that the moving pitch of the fourth lens group 40 or the fifth lens group 50 needs to be at least about 6 μm or less in order to keep the imaging element surface within the depth of focus. Further, considering mechanical backlash and the like, the movement pitch must actually be at least half of this value, which is impossible with a general actuator such as a pulse motor.

本実施例の場合、フォーカシングの際に第4レンズ群40と第5レンズ群50を同一方向に移動することによりこの問題を解決している。例えば本実施例において、フォーカシングの際に第4レンズ群40及び第5レンズ群50を同量だけ移動するものとして、第4レンズ群40及び第5レンズ群50の一体の移動量に対する結像位置の移動量の比率を計算してみると、
(結像位置の移動量)/(第4レンズ群40及び第5レンズ群50一体の移動量)=0.6
と計算される。このため、焦点深度内に撮像素子位置をおさめるためのフォーカスレンズ群移動ピッチを大幅に粗くして、一般的なアクチュエーターを光学系駆動部105に用いてもフォーカスが容易に行えるズームレンズシステムを実現できることがわかる。
In the case of the present embodiment, this problem is solved by moving the fourth lens group 40 and the fifth lens group 50 in the same direction during focusing. For example, in this embodiment, it is assumed that the fourth lens group 40 and the fifth lens group 50 are moved by the same amount during focusing, and the imaging position with respect to the integral movement amount of the fourth lens group 40 and the fifth lens group 50 is determined. When calculating the ratio of the movement amount of
(Moving amount of imaging position) / (Moving amount of fourth lens group 40 and fifth lens group 50) = 0.6
Is calculated. Therefore, a focus lens group moving pitch for keeping the position of the image sensor within the depth of focus is greatly roughened, and a zoom lens system that can easily focus even if a general actuator is used for the optical system drive unit 105 is realized. I understand that I can do it.

図3(a)に、焦点距離f=6.4mmにおける本実施例のズームレンズ1の球面収差を示す。図3(b)に、同じくズームレンズ1の非点収差を示す。図3(c)に、同じくズームレンズ1の歪曲収差を示す。図4(a)に、焦点距離f=16.5mmにおける本実施例のズームレンズ1の球面収差を示す。図4(b)に、同じくズームレンズ1の非点収差を示す。図4(c)に、同じくズームレンズ1の歪曲収差を示す。図5(a)に、焦点距離f=42.6mmにおける本実施例のズームレンズ1の球面収差を示す。図5(b)に、同じくズームレンズ1の非点収差を示す。図5(c)に、同じくズームレンズ1の歪曲収差を示す。   FIG. 3A shows the spherical aberration of the zoom lens 1 of the present embodiment at a focal length f = 6.4 mm. FIG. 3B similarly shows astigmatism of the zoom lens 1. FIG. 3C similarly shows distortion aberration of the zoom lens 1. FIG. 4A shows the spherical aberration of the zoom lens 1 of the present embodiment at the focal length f = 16.5 mm. FIG. 4B shows the astigmatism of the zoom lens 1 in the same manner. FIG. 4C similarly shows distortion aberration of the zoom lens 1. FIG. 5A shows the spherical aberration of the zoom lens 1 of the present embodiment at a focal length f = 42.6 mm. FIG. 5B similarly shows astigmatism of the zoom lens 1. FIG. 5C similarly shows distortion aberration of the zoom lens 1.

図3(a)、図4(a)、図5(a)では、d線及びg線における球面収差を示す。球面収差の図について、縦軸は軸上入射高を示す。図3(a)、図4(a)、図5(a)における軸上入射高のMAX値は、それぞれ、0.90mm、2.06mm、3.78mmである。また、図3(b)、図4(b)、図5(b)では、d線におけるT面(タンジェンシャル面、メリデイオナル面(M面、ΔM))及びS面(サジタル面)での非点収差を示す。また、図3(c)、図4(c)、図5(c)では、d線における歪曲収差を示す。非点収差及び歪曲収差の図について、縦軸の+Yは像高を示す。図3〜図5に示すように、本実施例のズームレンズ1によれば、焦点距離fを変化させても、球面収差、非点収差及び歪曲収差を良好に補正できる。   3A, FIG. 4A, and FIG. 5A show spherical aberrations at the d-line and the g-line. In the spherical aberration diagram, the vertical axis represents the axial incident height. The MAX values of the on-axis incident heights in FIGS. 3A, 4A, and 5A are 0.90 mm, 2.06 mm, and 3.78 mm, respectively. 3 (b), 4 (b), and 5 (b), non-existence on the T plane (tangential plane, meridional plane (M plane, ΔM)) and S plane (sagittal plane) in the d line. Point aberration is shown. 3C, FIG. 4C, and FIG. 5C show distortion aberration at the d-line. In the graphs of astigmatism and distortion, + Y on the vertical axis indicates the image height. As shown in FIGS. 3 to 5, according to the zoom lens 1 of the present embodiment, spherical aberration, astigmatism, and distortion can be favorably corrected even when the focal length f is changed.

なお、上記実施の形態及び実施例1における記述は、本発明に係る好適なズームレンズ及び撮像装置の一例であり、これに限定されるものではない。   The descriptions in the above embodiment and Example 1 are examples of a suitable zoom lens and imaging apparatus according to the present invention, and the present invention is not limited to this.

例えば、上記実施の形態及び実施例1において、ズーミング時に3つのレンズ群(第2レンズ群20、第4レンズ群40及び第5レンズ群50)を移動させる構成としたが、これに限定されるものではない。ズーミング時に4つ以上のレンズを移動させる構成としてもよい。   For example, in the above embodiment and Example 1, the three lens groups (the second lens group 20, the fourth lens group 40, and the fifth lens group 50) are moved during zooming. However, the present invention is not limited to this. It is not a thing. A configuration may be adopted in which four or more lenses are moved during zooming.

また、上記実施の形態及び実施例1において、第1レンズ群10に平行平板のプリズム12が含まれる構成としたが、これに限定されるものではない。光路長が等価のプリズムであれば別形状でもよい。例えば、直角に光軸を折り曲げる直角プリズムとしてもよい。また、ズームレンズの各レンズ群に含まれる正レンズ及び負レンズの枚数や組み合わせは、上記実施の形態及び実施例1の例に限定されるものではない。   Moreover, in the said embodiment and Example 1, although it was set as the structure by which the parallel lens prism 12 was included in the 1st lens group 10, it is not limited to this. Another shape may be used as long as the optical path length is an equivalent prism. For example, a right-angle prism that bends the optical axis at a right angle may be used. Further, the number and combination of the positive lens and the negative lens included in each lens group of the zoom lens are not limited to the above embodiment and the example of the first example.

また、上記実施の形態及び実施例1において、ズームレンズを搭載した撮像装置として、デジタルスチルカメラの例を説明したがこれに限定されるものではなく、ビデオカメラや、撮像機能付の携帯電話機、PHS(Personal Handyphone System)、PDA(Personal Digital Assistant)等の少なくとも撮像機能を有する携帯端末等の機器としてもよい。   In the above embodiment and Example 1, an example of a digital still camera has been described as an imaging device equipped with a zoom lens. However, the present invention is not limited to this, and a video camera, a mobile phone with an imaging function, It is good also as apparatuses, such as a portable terminal which has an imaging function at least, such as PHS (Personal Handyphone System) and PDA (Personal Digital Assistant).

また、ズームレンズを搭載した撮像装置を、上記機器に搭載される撮像ユニットとしてもよい。ここで、図6を参照して、撮像装置としての撮像ユニット250を搭載した携帯電話機200の例を説明する。図6に、携帯電話機200の内部構成を示す。   In addition, an imaging device equipped with a zoom lens may be used as an imaging unit installed in the device. Here, with reference to FIG. 6, an example of a mobile phone 200 equipped with an imaging unit 250 as an imaging device will be described. FIG. 6 shows an internal configuration of the mobile phone 200.

図13に示すように、携帯電話機200は、各部を統括的に制御すると共に各処理に応じたプログラムを実行する制御部(CPU)210と、番号等をキーにより操作入力するための操作部220と、所定のデータの他に撮像した映像等を表示する表示部230と、アンテナ241を介して外部サーバ等との間の各種情報通信を実現するための無線通信部240と、撮像装置としての撮像ユニット250と、携帯電話機200のシステムプログラムや各種処理プログラム及び端末ID等の必要な諸データを記憶している記憶部(ROM)260と、制御部210によって実行される各種処理プログラムやデータ、若しくは処理データ、或いは撮像ユニット250により撮像データ等を一時的に格納する作業領域として用いられる一時記憶部(RAM)270とを備えている。   As shown in FIG. 13, the mobile phone 200 has a control unit (CPU) 210 that performs overall control of each unit and executes a program corresponding to each process, and an operation unit 220 that inputs a number and the like using keys. A display unit 230 for displaying captured images in addition to predetermined data, a wireless communication unit 240 for realizing various information communication with an external server or the like via the antenna 241, and an imaging device An imaging unit 250, a storage unit (ROM) 260 storing necessary data such as a system program and various processing programs and a terminal ID of the mobile phone 200, and various processing programs and data executed by the control unit 210; Alternatively, a temporary storage unit (used as a work area for temporarily storing processing data or imaging data or the like by the imaging unit 250) AM) and a 270.

撮像ユニット250は、ズームレンズ1と、(固体)撮像素子と、鏡筒と、ズームレンズ1の駆動機構等と、により構成され、撮像ユニット250自体は、制御部や画像処理部を有せず、コネクタ等により制御部、操作部、表示部等に結合されることを前提としたレンズユニットとする。具体的には、撮像ユニット250は、例えば、撮像光学系における筐体の物体側端面が携帯電話機200の背面(表示部230のメイン表示部を正面とする)に設けられ、メイン表示部の下方に相当する位置に配設される。また、撮像ユニット250の外部接続端子は、携帯電話機200の制御部210と接続され、輝度信号や色差信号等の画像信号を制御部210側に出力する。また、撮像ユニット250から入力された画像信号は、携帯電話機200の制御系により、記憶部260に記憶されたり、或いは表示部230で表示され、さらには、無線通信部240を介して映像情報として外部に送信される。   The imaging unit 250 includes a zoom lens 1, a (solid-state) imaging device, a lens barrel, a drive mechanism for the zoom lens 1, and the like. The imaging unit 250 itself does not have a control unit or an image processing unit. The lens unit is assumed to be coupled to a control unit, an operation unit, a display unit, and the like by a connector or the like. Specifically, in the imaging unit 250, for example, the object-side end surface of the housing in the imaging optical system is provided on the back surface of the mobile phone 200 (the main display unit of the display unit 230 is the front), and below the main display unit. Is disposed at a position corresponding to. The external connection terminal of the imaging unit 250 is connected to the control unit 210 of the mobile phone 200 and outputs an image signal such as a luminance signal or a color difference signal to the control unit 210 side. The image signal input from the imaging unit 250 is stored in the storage unit 260 or displayed on the display unit 230 by the control system of the mobile phone 200, and is further displayed as video information via the wireless communication unit 240. Sent to the outside.

また、ズームレンズを搭載した撮像装置としての撮像ユニットは、上記レンズユニットと、基板上に配置された制御部及び画像処理部等と、を有し、コネクタ等により表示部及び操作部等を有する別体に結合され用いられることを前提とするカメラモジュールとして構成してもよい。   An imaging unit as an imaging device equipped with a zoom lens includes the lens unit, a control unit, an image processing unit, and the like disposed on a substrate, and includes a display unit, an operation unit, and the like using connectors. You may comprise as a camera module on the assumption that it is couple | bonded and used separately.

本発明に係る実施の形態のデジタルスチルカメラ100の内部構成を示す図である。It is a figure which shows the internal structure of the digital still camera 100 of embodiment which concerns on this invention. 光学系101に含まれるズームレンズ1の構成を示す図である。1 is a diagram illustrating a configuration of a zoom lens 1 included in an optical system 101. FIG. (a)は、焦点距離f=6.4mmにおける実施例のズームレンズ1の球面収差を示す図である。(b)は、同じくズームレンズ1の非点収差を示す図である。(c)は、同じくズームレンズ1の歪曲収差を示す図である。(A) is a figure which shows the spherical aberration of the zoom lens 1 of the Example in the focal distance f = 6.4mm. (B) is a figure which shows the astigmatism of the zoom lens 1 similarly. (C) is a figure which similarly shows the distortion aberration of the zoom lens 1. FIG. (a)は、焦点距離f=16.5mmにおける実施例のズームレンズ1の球面収差を示す図である。(b)は、同じくズームレンズ1の非点収差を示す図である。(c)は、同じくズームレンズ1の歪曲収差を示す図である。(A) is a figure which shows the spherical aberration of the zoom lens 1 of the Example in the focal distance f = 16.5mm. (B) is a figure which shows the astigmatism of the zoom lens 1 similarly. (C) is a figure which similarly shows the distortion aberration of the zoom lens 1. FIG. (a)は、焦点距離f=42.6mmにおける実施例のズームレンズ1の球面収差を示す図である。(b)は、同じくズームレンズ1の非点収差を示す図である。(c)は、同じくズームレンズ1の歪曲収差を示す図である。(A) is a figure which shows the spherical aberration of the zoom lens 1 of the Example in the focal distance f = 42.6mm. (B) is a figure which shows the astigmatism of the zoom lens 1 similarly. (C) is a figure which similarly shows the distortion aberration of the zoom lens 1. FIG. 携帯電話機200の内部構成を示すブロック図である。3 is a block diagram showing an internal configuration of a mobile phone 200. FIG.

符号の説明Explanation of symbols

O1 光軸
100 デジタルスチルカメラ
101 光学系
1 ズームレンズ
10 第1レンズ群
11 負レンズ
12 プリズム
13 正レンズ
14 正レンズ
20 第2レンズ群
21 負レンズ
22 負レンズ
23 正レンズ
30 第3レンズ群
31 正レンズ
40 第4レンズ群
41 正レンズ
42 負レンズ
43 正レンズ
50 第5レンズ群
51 負レンズ
60 第6レンズ群
61 正レンズ
D1 開口絞り
71 ローパスフィルタ
102 固体撮像素子
103 A/D変換部
104 制御部
105 光学系駆動部
106 タイミング発生部
107 撮像素子駆動部
108 画像メモリ
109 画像処理部
110 画像圧縮部
111 画像記録部
112 表示部
113 操作部
200 携帯電話機
210 制御部
220 操作部
230 表示部
240 無線通信部
241 アンテナ
250 撮像ユニット
260 記憶部
270 一時記憶部
O1 Optical axis 100 Digital still camera 101 Optical system 1 Zoom lens 10 First lens group 11 Negative lens 12 Prism 13 Positive lens 14 Positive lens 20 Second lens group 21 Negative lens 22 Negative lens 23 Positive lens 30 Third lens group 31 Positive Lens 40 Fourth lens group 41 Positive lens 42 Negative lens 43 Positive lens 50 Fifth lens group 51 Negative lens 60 Sixth lens group 61 Positive lens D1 Aperture stop 71 Low-pass filter 102 Solid-state imaging device 103 A / D conversion unit 104 Control unit 105 Optical system drive unit 106 Timing generation unit 107 Image sensor drive unit 108 Image memory 109 Image processing unit 110 Image compression unit 111 Image recording unit 112 Display unit 113 Operation unit 200 Mobile phone 210 Control unit 220 Operation unit 230 Display unit 240 Wireless communication 241 Antenna 250 Imaging unit Doo 260 storage unit 270 temporary storage unit

Claims (8)

ズーミング時に異なった軌跡で移動される3つ以上のレンズ群を備え、
前記ズーミング時に異なった軌跡で移動されるレンズ群は、異符号の屈折力を有し、フォーカシング時に同一方向に移動される第1フォーカシングレンズ群及び第2フォーカシングレンズ群を含むことを特徴とするズームレンズ。
It has three or more lens groups that are moved along different tracks during zooming.
The lens group moved along different trajectories during zooming includes a first focusing lens group and a second focusing lens group that have different refractive powers and are moved in the same direction during focusing. lens.
前記第1フォーカシングレンズ群は、正の屈折力を有し、
前記第2フォーカシングレンズ群は、負の屈折力を有し、
前記第1フォーカシングレンズ群及び前記第2フォーカシングレンズ群は、
1.0<XA(XAmax) …(1)
1.0<XB(XAmax) …(2)
0.5<XA(XAmax)/XB(XAmax)<2 …(3)
ただし、
|Ra/Fno|:任意のズーム位置において前記第1フォーカシングレンズ群を微小に移動したときの結像位置の移動量Raを当該ズーム位置でのFnoで割った値の絶対値、
|Rb/Fno|:任意のズーム位置において、前記第2フォーカシングレンズ群を微小に移動したときの結像位置の移動量Rbを当該ズーム位置でのFnoで割った値の絶対値、としたとき、
XA=|Ra/Fno|、
XB=|Rb/Fno|、
XA(XAmax):XA値の全ズーム領域での最大値、
XB(XAmax):XA値が最大となるズーム位置でのXB値、
の条件を満たすことを特徴とする請求項1に記載のズームレンズ。
The first focusing lens group has a positive refractive power,
The second focusing lens group has negative refractive power;
The first focusing lens group and the second focusing lens group are:
1.0 <XA (XAmax) (1)
1.0 <XB (XAmax) (2)
0.5 <XA (XAmax) / XB (XAmax) <2 (3)
However,
| Ra / Fno |: absolute value of a value obtained by dividing the moving amount Ra of the imaging position when the first focusing lens group is slightly moved at an arbitrary zoom position by Fno at the zoom position,
| Rb / Fno |: When the movement amount Rb of the imaging position when the second focusing lens group is slightly moved at an arbitrary zoom position is the absolute value of the value divided by Fno at the zoom position ,
XA = | Ra / Fno |,
XB = | Rb / Fno |,
XA (XAmax): The maximum value of the XA value in the entire zoom range,
XB (XAmax): XB value at the zoom position where the XA value is maximum,
The zoom lens according to claim 1, wherein the following condition is satisfied.
物体側から順に、
ズーミングの際に固定された正の屈折力を有する第1レンズ群と、
ズーミングの際に移動する負の屈折力を有する第2レンズ群と、
ズーミングの際に固定された正の屈折力を有する第3レンズ群と、
ズーミングの際に移動する正の屈折力を有する前記第1フォーカシングレンズ群と、
ズーミングの際に移動する負の屈折力を有する前記第2フォーカシングレンズ群と、を備え、
前記第1フォーカシングレンズ群及び前記第2フォーカシングレンズ群は、フォーカシング時に、そのいずれか一方又は両方が移動され、少なくともフォーカシングの微調整時に、その両方が移動されることを特徴とする請求項1又は2に記載のズームレンズ。
From the object side,
A first lens group having a positive refractive power fixed during zooming;
A second lens group having negative refractive power that moves during zooming;
A third lens group having positive refractive power fixed during zooming;
The first focusing lens group having a positive refractive power that moves during zooming;
The second focusing lens group having a negative refractive power that moves during zooming, and
The first focusing lens group and the second focusing lens group are moved either or both at the time of focusing, and both are moved at least during the fine adjustment of the focusing. The zoom lens according to 2.
前記第1フォーカシングレンズ群及び前記第2フォーカシングレンズ群の移動比率は、前記フォーカシングの粗調整時と微調整時とで変えられることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載のズームレンズ。   4. The movement ratio of the first focusing lens group and the second focusing lens group can be changed between a coarse adjustment and a fine adjustment of the focusing. 5. Zoom lens. 前記第1フォーカシングレンズ群又は前記第2フォーカシングレンズ群は、前記フォーカシングの粗調整時に移動され、
前記第1フォーカシングレンズ群及び前記第2フォーカシングレンズ群は、前記フォーカシングの微調整時に移動されることを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載のズームレンズ。
The first focusing lens group or the second focusing lens group is moved during the coarse adjustment of the focusing,
5. The zoom lens according to claim 1, wherein the first focusing lens group and the second focusing lens group are moved during fine adjustment of the focusing. 6.
前記第1フォーカシングレンズ群及び前記第2フォーカシングレンズ群のフォーカシング時の移動比率は、ズーム位置に基づいて変えられることを特徴とする請求項1から5のいずれか一項に記載のズームレンズ。   6. The zoom lens according to claim 1, wherein a moving ratio of the first focusing lens group and the second focusing lens group during focusing is changed based on a zoom position. 前記第1フォーカシングレンズ群及び前記第2フォーカシングレンズ群は、フォーカシング時に常に同速度で移動されることを特徴とする請求項1から6のいずれか一項に記載のズームレンズ。   The zoom lens according to any one of claims 1 to 6, wherein the first focusing lens group and the second focusing lens group are always moved at the same speed during focusing. 請求項1から7のいずれか一項に記載のズームレンズと、
前記ズームレンズを介して入射される光を撮像する撮像素子と、を搭載することを特徴とする撮像装置。
A zoom lens according to any one of claims 1 to 7;
An image pickup apparatus comprising: an image pickup device that picks up light incident through the zoom lens.
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