JP2007279335A - Wide-angle zoom lens - Google Patents

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Shigeo Furukawa
成男 古川
Mitsuaki Horimoto
光昭 堀本
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a wide-angle zoom lens achieving the reduction of the number of lenses, and the simplification of a lens group moving system when varying power and made excellent in mass productivity while contriving the shortening of the entire optical length and the high performance of a lens. <P>SOLUTION: The wide-angle zoom lens comprises a first lens having negative refractive power and a second lens group having positive refractive power in order from an object side, and varies power by changing a distance between the first lens group and the second lens group. The first group includes only a cemented lens comprising a positive lens and a negative lens or a negative single lens, and the second group includes only a cemented lens comprising a positive lens and a negative lens, and at least the surface of the second group nearest to an image side is aspherical. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、主にデジタルカメラ、携帯電話用カメラおよび監視カメラのように、CCDあるいはCMOSなどの固体撮像素子を用いた撮像装置用の撮像レンズに関するものであり、簡単な構成でありながら広角端の対角全画角が65度以上、変倍比が2倍以上の広角ズームレンズに関するものである。   The present invention mainly relates to an imaging lens for an imaging apparatus using a solid-state imaging device such as a CCD or a CMOS, such as a digital camera, a mobile phone camera, and a surveillance camera. The present invention relates to a wide-angle zoom lens having a total angle of view of 65 degrees or more and a zoom ratio of 2 times or more.

近年、デジタルスチルカメラや携帯電話用カメラなどのように、CCDやCMOSといった固体撮像素子を用い、携帯性に優れたカメラの需要が著しく高まっている。このようなカメラ用のレンズとして、特にズームレンズの需要が高まっているが、これらのレンズは限られたスペースに搭載する必要があるため、従来の銀塩カメラ用レンズと比較して小型である必要がある。一方で、前記の需要に対応するためには大量生産性に優れている必要がある。   In recent years, the demand for a camera having excellent portability using a solid-state image sensor such as a CCD or CMOS, such as a digital still camera or a camera for a mobile phone, has been remarkably increased. As such a lens for a camera, a demand for a zoom lens is increasing. However, since these lenses need to be mounted in a limited space, they are smaller than conventional lenses for a silver salt camera. There is a need. On the other hand, in order to meet the demand, it is necessary to have excellent mass productivity.

なお、この出願に関する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献1が知られている。
特許第3438552号公報
As prior art document information relating to this application, for example, Patent Document 1 is known.
Japanese Patent No. 3438552

小型のズームレンズ実現の手段として、従来、少ないレンズ枚数でレンズ光学系を実現する手法が採用されている。その設計例としては、特許第3438552号に示されるように、2群からなるズームレンズであり、レンズ各群の屈折率が物体側から負、正のものが提案されている。すなわち、レンズ群を物体側から第1群、第2群とした場合、第1群は広画角からの光の取り込み、第2群は変倍、合焦作用を有するものである。   Conventionally, as a means for realizing a small zoom lens, a method of realizing a lens optical system with a small number of lenses has been adopted. As a design example, as shown in Japanese Patent No. 3438552, a zoom lens composed of two groups has been proposed in which the refractive index of each lens group is negative and positive from the object side. That is, when the lens group is the first group and the second group from the object side, the first group takes in light from a wide angle of view, and the second group has zooming and focusing functions.

一般にズームレンズにおいて、各群が複数枚数のレンズから構成されている場合、群内でのレンズ間距離および各レンズ間での偏芯誤差が性能劣化に与える影響が大きい。これらの影響を軽減するためには接合レンズを用いることが有効であり、前記特許でも第2群に接合レンズを用いた設計例が示されている。しかしながら、前記特許では第1群に複数枚数のレンズが使用されており、これらのレンズ間の距離、偏芯誤差が性能劣化に与える影響については十分に考慮されていない。   In general, in a zoom lens, when each group includes a plurality of lenses, the distance between lenses in the group and the eccentricity error between the lenses have a great influence on performance degradation. In order to reduce these effects, it is effective to use a cemented lens, and the above patent also shows a design example using a cemented lens in the second group. However, in the above-mentioned patent, a plurality of lenses are used in the first group, and the influence of the distance between these lenses and the eccentricity error on the performance deterioration is not sufficiently considered.

また、接合レンズを用いた場合、光の屈折に使用可能な光学面が減少すること、および、レンズ表面が空気に接している場合のレンズ面での光の屈折と接合面での光の屈折を比較した場合、後者の場合には屈折力が弱くなる。その理由は、界面前後での媒質の屈折率差が小さいためである。したがって、設計上の制約が大きくなり、光学性能確保の点で不利になる。   In addition, when a cemented lens is used, the number of optical surfaces that can be used for light refraction decreases, and light refraction at the lens surface and light refraction at the cemented surface when the lens surface is in contact with air. In the latter case, the refractive power becomes weak. The reason is that the difference in the refractive index of the medium before and after the interface is small. Therefore, design restrictions are increased, which is disadvantageous in securing optical performance.

上記目的を達成するために、本発明は以下の構成を有する。   In order to achieve the above object, the present invention has the following configuration.

本発明の請求項1記載の発明は、物体側から順に、負の屈折力を有する第1レンズ群、正の屈折力を有する第2レンズ群からなり、前記第1レンズ群と第2レンズ群との間の空気間隔を変化させることによって変倍を行い、前記第1レンズ群は物体側から順に正レンズと、像側に凹面を有する負レンズとの接合レンズからなり、前記第2レンズ群は物体側から順に、物体側に凸面を有する正レンズと、像側に凹面を有する負レンズとの接合レンズからなり、少なくとも前記第2レンズ群の最像側面が非球面であることを特徴とする。   The first aspect of the present invention includes, in order from the object side, a first lens group having a negative refractive power and a second lens group having a positive refractive power, and the first lens group and the second lens group. The first lens group is composed of a cemented lens of a positive lens and a negative lens having a concave surface on the image side in order from the object side, and the second lens group Is composed of, in order from the object side, a cemented lens of a positive lens having a convex surface on the object side and a negative lens having a concave surface on the image side, and at least the most image side surface of the second lens group is an aspherical surface. To do.

本発明のズームレンズでは第1群を構成する負の屈折力を有するレンズで広角からの光を取り込み、第2群で変倍、合焦を行う作用を有する。広角端から望遠端への変倍に際して、第1群と第2群が接近するように光軸上を移動する。移動群は2つのみであるので、簡易な機構系でズーム機能を実現可能となる。   The zoom lens according to the present invention has a function of capturing light from a wide angle with a lens having negative refractive power constituting the first group, and performing zooming and focusing with the second group. At the time of zooming from the wide angle end to the telephoto end, it moves on the optical axis so that the first group and the second group approach each other. Since there are only two moving groups, the zoom function can be realized with a simple mechanism system.

また、第1群、第2群ともに接合レンズのみからなる構成をとることにより、製造誤差に対して性能劣化が小さいレンズを実現することが可能となる。すなわち、各レンズが接合されていない単体レンズの場合、全てのレンズを組み立てた後でなければ光学性能評価は不可能であり、なおかつ、各群内での各レンズの偏芯、軸上面間隔誤差がすべて性能劣化に寄与してしまう。接合レンズを使用する場合、レンズ接合においては接合面に接着用樹脂を塗布し、レンズ間の調芯を行いながら前記樹脂を硬化させることによって接合レンズとしての精度を補償することが可能となる。本発明では2群ズーム構成で第1群は単レンズもしくは接合レンズ1枚、第2群は接合レンズ1枚であり、光学性能劣化に与える影響は群間の偏芯誤差の方が群内レンズ間の偏芯誤差よりも小さい。したがって、本発明の構成では製造誤差による光学性能劣化を低減したズームレンズの実現が可能となる。   In addition, by adopting a configuration including only cemented lenses in both the first group and the second group, it is possible to realize a lens with small performance deterioration against manufacturing errors. In other words, in the case of a single lens in which each lens is not cemented, optical performance evaluation is impossible only after all the lenses are assembled, and the eccentricity of each lens in each group and the axial top surface spacing error. All contribute to performance degradation. When using a cemented lens, it is possible to compensate the accuracy of the cemented lens by applying an adhesive resin to the cemented surface and curing the resin while aligning the lenses. In the present invention, the first group is a single lens or one cemented lens and the second group is one cemented lens in the two-group zoom configuration. It is smaller than the eccentricity error between. Therefore, with the configuration of the present invention, it is possible to realize a zoom lens with reduced optical performance degradation due to manufacturing errors.

さらに、本発明のズームレンズでは第2群の最像側面1面のみを非球面とした設計でも性能確保が可能となっている。一般に非球面数が増加すると製造誤差に対して光学性能劣化度が増加するが、本発明では非球面の使用を必要最小限に抑えることにより、前記の光学性能劣化を抑制している。   Furthermore, in the zoom lens of the present invention, performance can be ensured even with a design in which only one surface of the second image surface of the second group is an aspherical surface. In general, as the number of aspheric surfaces increases, the degree of optical performance degradation increases with respect to manufacturing errors. However, in the present invention, the above-mentioned degradation in optical performance is suppressed by minimizing the use of aspheric surfaces.

本発明の請求項2記載の発明は、以下の条件を満足する。   The invention according to claim 2 of the present invention satisfies the following conditions.

(1)ν12−ν11≧15
(2)ν21−ν22≧15
ただし、
ν11:第1群の正レンズのアッベ数
ν12:第1群の負レンズのアッベ数
ν21:第2群の正レンズのアッベ数
ν22:第2群の負レンズのアッベ数
以上のように各群を構成するレンズのアッベ数を設定することにより、第1群で軸上色収差、第2群で倍率色収差の補正を良好に行うことが可能となる。
(1) ν 12 −ν 11 ≧ 15
(2) ν 21 −ν 22 ≧ 15
However,
ν 11 : Abbe number of the positive lens in the first group ν 12 : Abbe number of the negative lens in the first group ν 21 : Abbe number of the positive lens in the second group ν 22 : Abbe number of the negative lens in the second group Thus, by setting the Abbe number of the lenses constituting each group, it is possible to satisfactorily correct the longitudinal chromatic aberration in the first group and the lateral chromatic aberration in the second group.

本発明の請求項3に記載の発明は、第1レンズ群が像側に強い曲率の凹面を有する負の単レンズのみから構成され、前記単レンズの片面のみが非球面であることを特徴とする。   The invention according to claim 3 of the present invention is characterized in that the first lens group is composed of only a negative single lens having a concave surface with a strong curvature on the image side, and only one surface of the single lens is an aspherical surface. To do.

以上のように第1群を単レンズとし、非球面を設定することによって、レンズ枚数を低減しつつ、軸外光に起因するコマ収差の補正を行い、光学性能の確保が可能となる。この場合、両面を非球面にすると前記単レンズ製造時のレンズ面間偏芯公差が厳しくなり、製造時に光学性能確保が困難になるため好ましくない。   As described above, by setting the first lens unit as a single lens and setting an aspherical surface, coma aberration due to off-axis light can be corrected and optical performance can be secured while reducing the number of lenses. In this case, if both surfaces are aspherical surfaces, the tolerance of decentering between the lens surfaces at the time of manufacturing the single lens becomes strict, and it becomes difficult to ensure the optical performance at the time of manufacturing.

本発明の請求項4記載の発明は、請求項3記載のズームレンズにおいて、以下の条件を満足することを特徴とする。   According to a fourth aspect of the present invention, in the zoom lens according to the third aspect, the following condition is satisfied.

(3)ν12≧50
(4)ν21−ν22≧15
ただし、
ν12:第1群の負レンズのアッベ数
ν21:第2群の正レンズのアッベ数
ν22:第2群の負レンズのアッベ数
単レンズからなる第1群のレンズ材料としてそのアッベ数が(3)式で表したように大きな値を有する材料を使用することにより、単レンズであっても軸上色収差の補正が可能となり、また、(4)式で表したように第2群のレンズ材料を選択することにより、第2群で倍率色収差の補正を良好に行うことが可能となる。
(3) ν 12 ≧ 50
(4) ν 21 −ν 22 ≧ 15
However,
ν 12 : Abbe number of the negative lens in the first group ν 21 : Abbe number of the positive lens in the second group ν 22 : Abbe number of the negative lens in the second group The Abbe number as a lens material of the first group consisting of a single lens By using a material having a large value as expressed by equation (3), axial chromatic aberration can be corrected even with a single lens, and the second group as expressed by equation (4). By selecting the lens material, it is possible to satisfactorily correct the lateral chromatic aberration in the second group.

本発明の請求項4記載の発明は、以下の条件を満足することを特徴とする。   The invention according to claim 4 of the present invention is characterized by satisfying the following conditions.

(5)1.4≦|f1/fw|≦2.0
(6)1.0≦f2/fw≦1.4
ただし、
1:第1群の合成焦点距離
2:第2群の合成焦点距離
w:ズームレンズ全系の広角端での焦点距離
条件式(5)は第1群の合成焦点距離の範囲を定めたものである。第1群の合成屈折力は負であるが、その多くは負レンズ像側面の凹面に起因している。条件式(5)の下限を超えた場合、第1群の合成屈折力が強くなりすぎる、すなわち、第1群を構成する負レンズ像側面の凹面の曲率が強くなりすぎることを意味する。この場合、前記凹面の周辺部で発生するコマ収差を補正することが困難となり、ズームレンズの光学性能確保が困難となる。条件式(5)の上限を超えた場合、ズーム広角端で光を取り込むことに対して不利となり、広角端での性能確保が困難となる。
(5) 1.4 ≦ | f 1 / f w | ≦ 2.0
(6) 1.0 ≦ f 2 / f w ≦ 1.4
However,
f 1 : Combined focal length of the first group f 2 : Combined focal length of the second group f w : Focal length at the wide angle end of the entire zoom lens Conditional expression (5) shows the range of the combined focal length of the first group It is determined. Although the combined refractive power of the first group is negative, many of them are caused by the concave surface of the negative lens image side surface. When the lower limit of conditional expression (5) is exceeded, it means that the combined refractive power of the first group becomes too strong, that is, the curvature of the concave surface of the negative lens image side surface constituting the first group becomes too strong. In this case, it is difficult to correct coma generated in the peripheral portion of the concave surface, and it is difficult to ensure the optical performance of the zoom lens. When the upper limit of conditional expression (5) is exceeded, it is disadvantageous for capturing light at the zoom wide-angle end, and it becomes difficult to ensure performance at the wide-angle end.

条件式(6)は第2群の合成焦点距離の範囲を定めたものである。条件式(6)の下限を超えた場合、第2群の合成屈折力が強くなりすぎることを意味する。このことは第2群を構成する正レンズの屈折力が強くなりすぎることを意味するが、この場合、前記正レンズの周辺部で発生するコマ収差を補正することが困難となり、ズームレンズの光学性能確保が困難となる。条件式(6)の上限を超えた場合、第2群の合成屈折力が弱くなりすぎることを意味する。この場合、変倍に伴う第2群の移動量が大きくなり、レンズ全系の小型化が困難となる。   Conditional expression (6) defines the range of the composite focal length of the second group. If the lower limit of conditional expression (6) is exceeded, it means that the combined refractive power of the second group becomes too strong. This means that the refractive power of the positive lens constituting the second group becomes too strong, but in this case, it becomes difficult to correct coma generated at the periphery of the positive lens, and the optical power of the zoom lens It is difficult to secure performance. If the upper limit of conditional expression (6) is exceeded, it means that the combined refractive power of the second group becomes too weak. In this case, the amount of movement of the second group accompanying zooming becomes large, and it is difficult to reduce the size of the entire lens system.

本発明の請求項6記載の発明は、請求項3記載のズームレンズにおいて、第1レンズ群の最像側面と第2レンズ群の最物体側面に回折面を有することを特徴とする。   According to a sixth aspect of the present invention, in the zoom lens according to the third aspect, a diffractive surface is provided on the outermost image side surface of the first lens group and the outermost object side surface of the second lens group.

以上の構成により、各群における色収差補正がさらに良好に行えるようになり、回折面を用いない場合と比較して同じ光学全長であれば光学性能の向上が、光学性能を同程度に保った場合では光学全長の短縮が可能となる。   With the above configuration, chromatic aberration correction in each group can be performed more satisfactorily, and if the optical length is the same as compared with the case where no diffraction surface is used, the improvement in optical performance is maintained at the same level. Then, the optical total length can be shortened.

各実施例において使用している非球面についての式を以下に示す。   The formula for the aspheric surface used in each example is shown below.

z=(h2/r)/[1+√{1−(1+K)(h/r)2}]+A4・h4+A6・h6+A8・h8+A10・h10+A12・h12
ただし、ここで、光軸方向にz軸、光軸と直交する方向にx軸、y軸をそれぞれ直交する方向にとっている。さらに各パラメータは次の諸量を表す。
z = (h 2 / r) / [1 + √ {1− (1 + K) (h / r) 2 }] + A 4 · h 4 + A 6 · h 6 + A 8 · h 8 + A 10 · h 10 + A 12 · h 12
However, here, the z-axis is set in the optical axis direction, and the x-axis and the y-axis are set in the directions orthogonal to the direction orthogonal to the optical axis. Furthermore, each parameter represents the following quantities.

h=√(x2+y2
r:近軸曲率半径、K:コニカル定数
p(p=4,6,8,10,12):高次の非球面係数
なお、表中のKおよびApの表記において、「Eとそれに続く数字」は「10の累乗」を表し、その数値が直前の数値にかけられる。たとえば、「6.023456E−4」は6.023456×10-4を表す。
h = √ (x 2 + y 2 )
r: paraxial radius of curvature, K: conical constant A p (p = 4,6,8,10,12): aspheric coefficients of higher order Regarding the expression of K and A p in the table, "E and its The “following number” represents “power of 10”, and the numerical value is multiplied by the immediately preceding numerical value. For example, “6.0023456E-4” represents 6.023456 × 10 −4 .

(実施の形態1)
本発明のズームレンズの実施の形態1について、(表1)〜(表4)にその数値例、図1にそのレンズ構成図、図2にその諸収差図をそれぞれ示す。図1中の矢印は広角端から望遠端への変倍時の各レンズ群の移動を表している。図2(a)、(b)、(c)はそれぞれ広角端、中間焦点距離、望遠端での諸収差をそれぞれ示している。図3(a)、(b)、(c)はそれぞれ、第1群全体を図1の−Y方向に20μm偏芯移動させた場合の広角端、中間焦点距離、望遠端での非点収差変化量を、図4(a)、(b)、(c)はそれぞれ、第2群全体を図1の−Y方向に20μm偏芯移動させた場合の広角端、中間焦点距離、望遠端での非点収差変化量を表す。表および図面中の各パラメータは次の諸量を表す。
(Embodiment 1)
As for the first embodiment of the zoom lens according to the present invention, (Table 1) to (Table 4) show numerical examples, FIG. 1 shows the lens configuration diagram, and FIG. 2 shows the various aberration diagrams. The arrows in FIG. 1 represent the movement of each lens group during zooming from the wide-angle end to the telephoto end. 2A, 2B, and 2C respectively show various aberrations at the wide-angle end, the intermediate focal length, and the telephoto end. 3A, 3B, and 3C show astigmatism at the wide-angle end, the intermediate focal length, and the telephoto end, respectively, when the entire first lens unit is moved 20 μm eccentrically in the −Y direction in FIG. 4 (a), 4 (b), and 4 (c) show the amount of change at the wide-angle end, the intermediate focal length, and the telephoto end, respectively, when the entire second lens unit is moved 20 μm eccentrically in the −Y direction in FIG. Represents the amount of astigmatism change. Each parameter in the tables and drawings represents the following quantities.

r:曲率半径
d:レンズ厚またはレンズ間隔
d:d線の屈折率
νd:d線のアッベ数を示す。
r: radius of curvature d: lens thickness or lens interval n d : refractive index of d line ν d : Abbe number of d line.

rおよびdの単位はmmである。     The unit of r and d is mm.

Figure 2007279335
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Figure 2007279335
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本実施例は1/4インチCCD対応、変倍比が2倍のズームレンズの設計例であるが、第1群が正、負レンズの接合レンズであり、各面はすべて球面となっている。第2群は正、負レンズの接合レンズであり、最も像側の凹面のみを非球面としている。絞りは第2群の後方に設置している。さらに第1群中の各レンズのアッベ数差は16.9、第2群中の各レンズのアッベ数差は15.8となるようにレンズ材料の光学特性を選択しており、各群それぞれで色収差の補正がなされている。このように、各群を接合レンズのみで構成し、非球面は1面のみであるにも関わらず、各収差ともズームレンズとして十分に補正されている。また、図3、図4より、各群を個別に偏芯移動させた場合でも、像面全体にわたって非点収差の変化量が小さいことがわかる。一般に、レンズの偏芯に伴って非点収差の変化量が大きい場合、像面のサジタル方向とメリディオナル方向の解像度の相違が拡大するため、像流れ現象として目立つ画質劣化を招く。本設計のズームレンズではレンズ組立て時、あるいは変倍時にレンズ各群の偏芯が発生した場合でも非点収差の変化量が小さく、したがって画質劣化を抑制可能となっている。   This embodiment is a design example of a zoom lens compatible with a 1/4 inch CCD and having a zoom ratio of 2 ×, but the first group is a cemented lens of positive and negative lenses, and each surface is a spherical surface. . The second group is a cemented lens of positive and negative lenses, and only the concave surface closest to the image side is an aspherical surface. The diaphragm is installed behind the second group. Further, the optical characteristics of the lens materials are selected so that the Abbe number difference of each lens in the first group is 16.9, and the Abbe number difference of each lens in the second group is 15.8. The correction of chromatic aberration is made. Thus, although each group is composed of only cemented lenses and the aspherical surface is only one surface, each aberration is sufficiently corrected as a zoom lens. 3 and 4, it can be seen that the amount of astigmatism change is small over the entire image plane even when each group is individually moved eccentrically. In general, when the amount of change in astigmatism is large as the lens is decentered, the difference in resolution between the sagittal direction and the meridional direction of the image plane is enlarged, resulting in noticeable image quality degradation as an image flow phenomenon. In the zoom lens of this design, the amount of change in astigmatism is small even when decentering of each lens group occurs at the time of lens assembly or zooming, so that image quality deterioration can be suppressed.

(実施の形態2)
本発明のズームレンズの実施の形態2について、(表5)〜(表8)にその数値例、図5にその諸収差図をそれぞれ示す。レンズ構成図は実施の形態1におけるレンズ構成図と略同一であるので省略する。また、第1群および第2群をそれぞれ図1の−Y方向に20μm偏芯移動させた場合の非点収差変化量について実施の形態1と同様に図6(a)、(b)、(c)および図7(a)、(b)、(c)にそれぞれ示す。
(Embodiment 2)
With respect to Embodiment 2 of the zoom lens according to the present invention, (Table 5) to (Table 8) show numerical examples, and FIG. 5 shows various aberration diagrams. Since the lens configuration diagram is substantially the same as the lens configuration diagram in the first embodiment, a description thereof will be omitted. Further, as in the first embodiment, the amount of astigmatism change when the first group and the second group are each decentered by 20 μm in the −Y direction in FIG. c) and FIGS. 7 (a), (b) and (c), respectively.

Figure 2007279335
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Figure 2007279335
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Figure 2007279335
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本実施例は実施の形態1をもとに、変倍比を2.5倍に増加した上で最適設計を行った結果である。この場合も、各収差がズームレンズとして十分に補正されており、かつ、各群が偏芯移動した場合においても非点収差の変化量、すなわち性能変動が十分に抑制されている。   This example is a result of performing an optimum design based on the first embodiment while increasing the zoom ratio to 2.5 times. Also in this case, each aberration is sufficiently corrected as a zoom lens, and the amount of astigmatism change, that is, the performance variation is sufficiently suppressed even when each group is decentered.

(実施の形態3)
本発明のズームレンズの実施の形態3について、(表9)〜(表12)にその数値例、図8にそのレンズ構成図、図9にその諸収差図をそれぞれ示す。また、第1群および第2群をそれぞれ図3の−Y方向に20μm偏芯移動させた場合の非点収差変化量について実施の形態1と同様に図10(a)、(b)、(c)および図11(a)、(b)、(c)にそれぞれ示す。
(Embodiment 3)
With respect to Embodiment 3 of the zoom lens of the present invention, (Table 9) to (Table 12) show numerical examples, FIG. 8 shows the lens configuration diagram, and FIG. 9 shows various aberration diagrams. 10A, 10B, and 10B, the astigmatism change amount when the first group and the second group are each decentered by 20 μm in the −Y direction of FIG. c) and FIGS. 11 (a), (b) and (c), respectively.

Figure 2007279335
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本実施例は実施の形態1を元に、第1群を像側面が非球面の凹メニスカスレンズ1枚に変更し、1/4インチCCD対応、変倍比2倍のズームレンズの設計例である。この場合、特に第1群のレンズ材料としてアッベ数が59.1と十分に大きい材料を選択することにより、単レンズであっても色収差の発生を抑制している。また、第1レンズ群に非球面を設定することにより、球面の場合にはレンズ周辺部で増加しやすいコマ収差の発生量を抑制している。その結果、各収差がズームレンズとして十分に補正されており、かつ、各群が偏芯移動した場合においても非点収差の変化量、すなわち性能変動が十分に抑制されている。   The present example is a design example of a zoom lens in which the first group is changed to one concave meniscus lens having an aspheric image side surface based on the first embodiment, corresponding to a 1/4 inch CCD, and a zoom ratio of 2 ×. is there. In this case, the generation of chromatic aberration is suppressed even with a single lens by selecting a sufficiently large Abbe number of 59.1 as the lens material of the first group. In addition, by setting an aspherical surface in the first lens group, the amount of coma that tends to increase at the periphery of the lens in the case of a spherical surface is suppressed. As a result, each aberration is sufficiently corrected as a zoom lens, and the amount of astigmatism change, that is, the performance variation is sufficiently suppressed even when each group moves eccentrically.

(実施の形態4)
本発明のズームレンズの実施の形態4について、(表13)〜(表16)にその数値例、図12にその諸収差図をそれぞれ示す。レンズ構成図は実施の形態3におけるレンズ構成図と略同一であるので省略する。また、第1群および第2群をそれぞれ図3の−Y方向に20μm偏芯移動させた場合の非点収差変化量について実施の形態1と同様に図13(a)、(b)、(c)および図14(a)、(b)、(c)にそれぞれ示す。
(Embodiment 4)
Regarding Embodiment 4 of the zoom lens according to the present invention, (Table 13) to (Table 16) show numerical examples thereof, and FIG. 12 shows various aberration diagrams thereof. Since the lens configuration diagram is substantially the same as the lens configuration diagram in the third embodiment, a description thereof will be omitted. Further, as in the first embodiment, the amount of astigmatism change when the first group and the second group are each decentered by 20 μm in the −Y direction in FIG. c) and FIGS. 14 (a), 14 (b), and 14 (c), respectively.

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本実施例は実施の形態3を元に、変倍比を2.5倍に増加した上で最適設計を行った結果である。この場合も、各収差および、各群が偏芯移動した場合における性能変動が十分に抑制されている。   This example is the result of optimum design based on Embodiment 3 with the zoom ratio increased by 2.5 times. Also in this case, each aberration and performance fluctuation when each group moves eccentrically are sufficiently suppressed.

(実施の形態5)
本発明のズームレンズの実施の形態5について、(表17)〜(表21)にその数値例、図15にその諸収差図をそれぞれ示す。レンズ構成図は実施の形態3におけるレンズ構成図と略同一であるので省略する。また、第1群および第2群をそれぞれ図3の−Y方向に20μm偏芯移動させた場合の非点収差変化量について実施の形態1と同様に図16(a)、(b)、(c)および図17(a)、(b)、(c)にそれぞれ示す。
(Embodiment 5)
Regarding Embodiment 5 of the zoom lens according to the present invention, (Numerical Tables 17) to (Table 21) show numerical examples thereof, and FIG. The lens configuration diagram is omitted because it is substantially the same as the lens configuration diagram in the third embodiment. 16A, 16B, and 16B show the amount of astigmatism change when the first group and the second group are each decentered by 20 μm in the −Y direction in FIG. c) and FIGS. 17 (a), (b) and (c), respectively.

Figure 2007279335
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本実施例は実施の形態3を元に、第1群像側面を非球面回折面、第2群最物体側面を非球面回折面に設定し、光学性能を確保した状態で光学全長の短縮を図った設計例である。   In this example, based on the third embodiment, the first group image side surface is set as an aspherical diffractive surface, and the second group most object side surface is set as an aspherical diffractive surface. This is a design example.

回折面を有した光学素子(以下、回折光学素子と略記)の特徴としては、通常のレンズ材料が正のアッベ数を有するのに対し、負のアッベ数を有すること、部分分散比も大きく異なるといった点が挙げられる。これらの特性を利用することによって、色収差補正を効果的に行うことが可能となる。   The characteristics of an optical element having a diffractive surface (hereinafter abbreviated as diffractive optical element) are that a normal lens material has a positive Abbe number, but has a negative Abbe number, and the partial dispersion ratio is also greatly different. The point is mentioned. By utilizing these characteristics, chromatic aberration correction can be effectively performed.

回折面は以下の位相方程式で表される。   The diffraction surface is represented by the following phase equation.

φ(h)=(2π/λo)・ΣCn2n
ただし、各パラメータは以下の諸量を表す。
φ (h) = (2π / λ o ) · ΣC n h 2n
However, each parameter represents the following quantities.

φ:位相
h:光軸と垂直な方向での、光軸からレンズ面までの距離
λo:基準波長
n:位相係数
一般に、光学全長が短縮されるほど光学性能は劣化するが、前記のように収差補正を効果的に行うことで、短い光学全長でも十分な性能確保が可能となり、実施の形態3では光学全長が15mmであったのに対して、12mmの光学全長を実現している。また、この場合も、各収差および、各群が偏芯移動した場合における性能変動は十分に抑制されている。
φ: phase h: distance from the optical axis to the lens surface in a direction perpendicular to the optical axis λ o : reference wavelength C n : phase coefficient Generally, the optical performance deteriorates as the optical total length is shortened. By effectively performing aberration correction as described above, it is possible to ensure sufficient performance even with a short optical total length, and in Embodiment 3, the optical total length is 15 mm, whereas an optical total length of 12 mm is realized. . Also in this case, each aberration and performance fluctuation when each group moves eccentrically are sufficiently suppressed.

レンズ設計パラメータについて、(表22)に全ての実施の形態における値を示す。すべて請求項に示した範囲を満足しており、その効果は実施の形態で示したように良好な光学性能として現れている。また、すべてのレンズ設計では撮像素子対角長は4.7mmであり、1/4インチCCDに対応している。レンズの最大光学全長は屈折光学素子のみを用いた場合、変倍比2倍で15mm、変倍比2倍で17mm、さらに回折光学素子を用いた場合では12mmと十分に小型化している。変倍による全画角の変化範囲は実施の形態1、3、5では約67度〜約34度、実施の形態2、4では約67度〜約27度であり、一般的な撮影で多く用いられる50度〜60度の画角を包含しつつ、広角、望遠領域にまで十分な変倍効果を有している。   Regarding lens design parameters, Table 22 shows values in all the embodiments. All satisfy the scope shown in the claims, and the effect appears as good optical performance as shown in the embodiment. In all lens designs, the diagonal length of the image sensor is 4.7 mm, which corresponds to a 1/4 inch CCD. The maximum optical total length of the lens is sufficiently small when using only a refractive optical element, 15 mm when the zoom ratio is double, 17 mm when the zoom ratio is double, and 12 mm when using the diffractive optical element. The change range of the total angle of view by zooming is about 67 degrees to about 34 degrees in the first, third, and fifth embodiments, and about 67 degrees to about 27 degrees in the second and fourth embodiments. It has a sufficient zooming effect even in the wide-angle and telephoto range while including the angle of view of 50 to 60 degrees used.

Figure 2007279335
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本発明の撮像レンズは、固体撮像素子に適したズームレンズにおいて、光学性能を確保しつつ、製造誤差に起因する光学性能劣化が低減され、変倍機構が簡易であり、広角端での全画角65度以上、変倍比2倍以上であり、1/4インチ以上の撮像素子に対応しつつ、小型の広角ズームレンズに有用である。   The imaging lens of the present invention is a zoom lens suitable for a solid-state imaging device, while ensuring optical performance, optical performance deterioration due to manufacturing errors is reduced, a zooming mechanism is simple, and the entire image at the wide angle end is reduced. It is useful for a small-sized wide-angle zoom lens with an angle of 65 degrees or more, a zoom ratio of 2 times or more, and compatible with an image sensor of 1/4 inch or more.

本発明の実施の形態1における撮像レンズのレンズ構成図1 is a lens configuration diagram of an imaging lens according to Embodiment 1 of the present invention. 同実施の形態における撮像レンズの諸収差図Various aberration diagrams of the imaging lens in the same embodiment 同実施の形態において、第1群を20μm偏芯移動させた場合の像面での非点収差移動量を表す図The figure showing the astigmatism movement amount on the image plane when the first group is moved by 20 μm eccentrically in the same embodiment 同実施の形態において、第2群を20μm偏芯移動させた場合の像面での非点収差移動量を表す図The figure showing the astigmatism movement amount on the image plane when the second group is moved by 20 μm eccentrically in the same embodiment 本発明の実施の形態2における撮像レンズの諸収差図Various aberration diagrams of the imaging lens according to Embodiment 2 of the present invention 同実施の形態において、第1群を20μm偏芯移動させた場合の像面での非点収差移動量を表す図The figure showing the astigmatism movement amount on the image plane when the first group is moved by 20 μm eccentrically in the same embodiment 同実施の形態において、第2群を20μm偏芯移動させた場合の像面での非点収差移動量を表す図The figure showing the astigmatism movement amount on the image plane when the second group is moved by 20 μm eccentrically in the same embodiment 本発明の実施の形態3における撮像レンズのレンズ構成図The lens block diagram of the imaging lens in Embodiment 3 of this invention 同実施の形態における撮像レンズの諸収差図Various aberration diagrams of the imaging lens in the same embodiment 同実施の形態において、第1群を20μm偏芯移動させた場合の像面での非点収差移動量を表す図The figure showing the astigmatism movement amount on the image plane when the first group is moved by 20 μm eccentrically in the same embodiment 同実施の形態において、第2群を20μm偏芯移動させた場合の像面での非点収差移動量を表す図The figure showing the astigmatism movement amount on the image plane when the second group is moved by 20 μm eccentrically in the same embodiment 本発明の実施の形態4における撮像レンズの諸収差図Various aberration diagrams of the imaging lens according to Embodiment 4 of the present invention 同実施の形態において、第1群を20μm偏芯移動させた場合の像面での非点収差移動量を表す図The figure showing the astigmatism movement amount on the image plane when the first group is moved by 20 μm eccentrically in the same embodiment 同実施の形態において、第2群を20μm偏芯移動させた場合の像面での非点収差移動量を表す図The figure showing the astigmatism movement amount on the image plane when the second group is moved by 20 μm eccentrically in the same embodiment 本発明の実施の形態5における撮像レンズの諸収差図Various aberration diagrams of the imaging lens according to the fifth embodiment of the present invention 同実施の形態において、第1群を20μm偏芯移動させた場合の像面での非点収差移動量を表す図The figure showing the astigmatism movement amount on the image plane when the first group is moved by 20 μm eccentrically in the same embodiment 同実施の形態において、第2群を20μm偏芯移動させた場合の像面での非点収差移動量を表す図The figure showing the astigmatism movement amount on the image plane when the second group is moved by 20 μm eccentrically in the same embodiment

符号の説明Explanation of symbols

S 絞り
L1 第1レンズ
L2 第2レンズ
L3 第3レンズ
L4 第4レンズ
C カバーガラス
G1 第1レンズ群
G2 第2レンズ群
I 像面
S Diaphragm L1 1st lens L2 2nd lens L3 3rd lens L4 4th lens C Cover glass G1 1st lens group G2 2nd lens group I Image surface

Claims (6)

物体側から順に、負の屈折力を有する第1レンズ群、正の屈折力を有する第2レンズ群からなり、前記第1レンズ群と第2レンズ群との間の空気間隔を変化させることによって変倍を行い、前記第1レンズ群は物体側から順に正レンズと、像側に凹面を有する負レンズとの接合レンズからなり、前記第2レンズ群は物体側から順に、物体側に凸面を有する正レンズと、像側に凹面を有する負レンズとの接合レンズからなり、少なくとも前記第2レンズ群の最像側面が非球面であることを特徴とするズームレンズ。 In order from the object side, a first lens group having a negative refractive power and a second lens group having a positive refractive power, and by changing the air gap between the first lens group and the second lens group The first lens group includes a cemented lens of a positive lens in order from the object side and a negative lens having a concave surface on the image side, and the second lens group has a convex surface on the object side in order from the object side. A zoom lens comprising a cemented lens of a positive lens having a negative lens and a negative lens having a concave surface on the image side, wherein at least the most image side surface of the second lens group is an aspherical surface. 以下の条件を満足することを特徴とする請求項1記載のズームレンズ。
(1)ν12−ν11≧15
(2)ν21−ν22≧15
ただし、
ν11:第1群の正レンズのアッベ数
ν12:第1群の負レンズのアッベ数
ν21:第2群の正レンズのアッベ数
ν22:第2群の負レンズのアッベ数
The zoom lens according to claim 1, wherein the following condition is satisfied.
(1) ν 12 −ν 11 ≧ 15
(2) ν 21 −ν 22 ≧ 15
However,
ν 11 : Abbe number of the positive lens in the first group ν 12 : Abbe number of the negative lens in the first group ν 21 : Abbe number of the positive lens in the second group ν 22 : Abbe number of the negative lens in the second group
第1レンズ群が像側に強い曲率の凹面を有する負の単レンズのみから構成され、前記単レンズの片面のみが非球面であることを特徴とする請求項1記載のズームレンズ。 2. The zoom lens according to claim 1, wherein the first lens unit includes only a negative single lens having a concave surface with a strong curvature on the image side, and only one surface of the single lens is an aspherical surface. 以下の条件を満足することを特徴とする請求項3記載のズームレンズ。
(3)ν12≧50
(4)ν21−ν22≧15
ただし、
ν12:第1群の負レンズのアッベ数
ν21:第2群の正レンズのアッベ数
ν22:第2群の負レンズのアッベ数
The zoom lens according to claim 3, wherein the following condition is satisfied.
(3) ν 12 ≧ 50
(4) ν 21 −ν 22 ≧ 15
However,
ν 12 : Abbe number of the negative lens in the first group ν 21 : Abbe number of the positive lens in the second group ν 22 : Abbe number of the negative lens in the second group
以下の条件を満足することを特徴とする請求項1、2、3および4記載のズームレンズ。
(5)1.4≦|f1/fw|≦2.0
(6)1.0≦f2/fw≦1.4
ただし、
1:第1群の合成焦点距離
2:第2群の合成焦点距離
w:ズームレンズ全系の広角端での焦点距離
5. The zoom lens according to claim 1, wherein the zoom lens satisfies the following conditions.
(5) 1.4 ≦ | f 1 / f w | ≦ 2.0
(6) 1.0 ≦ f 2 / f w ≦ 1.4
However,
f 1 : Composite focal length of the first group f 2 : Composite focal length of the second group f w : Focal length at the wide angle end of the entire zoom lens system
第1レンズ群の最像側面と第2レンズ群の最物体側面に回折面を有することを特徴とする請求項3記載のズームレンズ。 4. The zoom lens according to claim 3, further comprising diffractive surfaces on the outermost image side surface of the first lens group and the outermost object side surface of the second lens group.
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TWI684784B (en) * 2016-06-30 2020-02-11 光芒光學股份有限公司 Optical lens

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