JP2008170874A - Zoom lens and imaging device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は新規なズームレンズ及び撮像装置に関する。詳しくは、デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラ等のデジタル入出力機器の撮影光学系に好適なコンパクトで高変倍比を有するズームレンズ及びこれを用いた撮像装置に関するものである。 The present invention relates to a novel zoom lens and an imaging apparatus. Specifically, the present invention relates to a compact zoom lens having a high zoom ratio suitable for a photographing optical system of a digital input / output device such as a digital still camera or a digital video camera, and an imaging apparatus using the zoom lens.
近年、デジタルスチルカメラ等の固体撮像素子を用いた撮像装置が普及しつつある。このようなデジタルスチルカメラの普及に伴い一層の高画質化が求められており、特に画素数の多いデジタルスチルカメラ等においては、画素数の多い固体撮像素子に対応した結像性能に優れた撮影用レンズ、特にズームレンズが求められている。また、その上で、小型化とズームの高変倍比化への要求も強く、コンパクトで変倍比の大きいズームレンズが求められている。 In recent years, an imaging apparatus using a solid-state imaging device such as a digital still camera has been spreading. With the widespread use of such digital still cameras, there is a need for higher image quality. Especially in digital still cameras with a large number of pixels, imaging with excellent imaging performance corresponding to a solid-state imaging device with a large number of pixels. There is a need for industrial lenses, particularly zoom lenses. In addition, there is a strong demand for miniaturization and a high zoom ratio, and there is a demand for a compact zoom lens with a large zoom ratio.
小型化を実現するために、レンズ間にプリズムを挿入することで光学系を折り曲げ、入射光軸方向での小型化を図ることが行われている。例えば、特許文献1に記載の光学系では、正負正正、4群ズーム構成においてプリズムを用いて光軸を折り曲げることで、入射光軸方向での小型化を図ったズームレンズが提案されている。
In order to achieve miniaturization, an optical system is bent by inserting a prism between lenses to reduce the size in the direction of the incident optical axis. For example, in the optical system described in
また、一方では、レンズ群中の一部の光学素子を光軸に垂直に移動させることで、手ブレなどの撮像装置の振動に起因する撮影画像の像ブレを光学的に補正する方法が提案されている。例えば、特許文献2には、正の屈折力の第1レンズ群、負の屈折力の第2レンズ群、正の屈折力の第3レンズ群、正の屈折力の第4レンズ群、負の屈折力の第5レンズ群で構成されるズームレンズにおいて、第5レンズ群中の正レンズを光軸と垂直な方向に移動させることで、手ブレの補正を行うズームレンズが提案されている。 On the other hand, a method for optically correcting image blurring of a captured image caused by vibration of the imaging device such as camera shake by moving some optical elements in the lens group perpendicularly to the optical axis is proposed. Has been. For example, Patent Document 2 discloses a first lens group having a positive refractive power, a second lens group having a negative refractive power, a third lens group having a positive refractive power, a fourth lens group having a positive refractive power, and a negative lens group. A zoom lens that corrects camera shake by moving a positive lens in the fifth lens group in a direction perpendicular to the optical axis has been proposed.
しかしながら、特許文献1に記載のズームレンズでは、前玉径及び反射部材が大きく小型化が十分ではない。また、特許文献2に記載のズームレンズでは、光軸上を移動するレンズ群の変倍作用が小さいためズーム変倍比が小さい。また、特許文献2に記載のズームレンズでは、最も像側に配置したレンズをブレ補正レンズとしてあり、ズーム比が大きくなるに従い、望遠端において光軸と垂直な方向に移動させるブレ補正レンズの移動量が大きくなり、径方向への光学系の大型化を招く。これは、光軸を折り曲げることによって、入射光軸方向での小型化、いわゆる薄型化を図りながら、ブレ補正レンズの駆動部の部分で径が大きくなって、結局、薄型化を阻害することになる。
However, in the zoom lens described in
本発明は、上記した問題に鑑みなされたものであり、デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラ等のデジタル入出力機器の撮影光学系に好適なコンパクトで10倍程度の高変倍比のズームレンズ及び該ズームレンズを使用した撮像装置を提供することを課題とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and is a compact zoom lens having a high zoom ratio of about 10 times suitable for a photographing optical system of a digital input / output device such as a digital still camera or a digital video camera. It is an object to provide an imaging apparatus using a zoom lens.
本発明の一実施形態によるズームレンズは、複数のレンズ群から成り群間隔を変えることにより変倍を行うズームレンズであって、前記複数のレンズ群のうち最も像側に配置された最終レンズ群が、変倍時に光軸方向に固定であると共に、屈折力可変光学素子を有し、変倍に際して前記屈折力可変光学素子の屈折力が変化する。 A zoom lens according to an embodiment of the present invention is a zoom lens that includes a plurality of lens groups and performs zooming by changing a group interval, and is a final lens group disposed on the most image side among the plurality of lens groups. However, it is fixed in the optical axis direction at the time of zooming and has a refractive power variable optical element, and the refractive power of the refractive power variable optical element changes at the time of zooming.
また、本発明の一実施形態による撮像装置は、ズームレンズと、該ズームレンズで形成された光学像を電気的信号に変換する撮像素子を有し、前記ズームレンズは、複数のレンズ群から成り群間隔を変えることにより変倍を行うズームレンズであって、前記複数のレンズ群のうち最も像側に配置された最終レンズ群が、変倍時に光軸方向に固定であると共に、屈折力可変光学素子を有し、変倍に際して前記屈折力可変光学素子の屈折力が変化する。 An imaging apparatus according to an embodiment of the present invention includes a zoom lens and an imaging element that converts an optical image formed by the zoom lens into an electrical signal, and the zoom lens includes a plurality of lens groups. A zoom lens that performs zooming by changing the group interval, and the final lens group arranged closest to the image side among the plurality of lens groups is fixed in the optical axis direction at the time of zooming and has a variable refractive power An optical element is included, and the refractive power of the variable refractive power optical element changes upon zooming.
本発明にあっては、コンパクトに構成することができ、10倍程度の高変倍比を達成する。 In this invention, it can comprise compactly and achieves the high zoom ratio of about 10 times.
以下に、本発明ズームレンズ及び撮像装置を実施するための最良の形態について説明する。 The best mode for carrying out the zoom lens and the imaging apparatus of the present invention will be described below.
先ず、ズームレンズについて説明する。 First, the zoom lens will be described.
本発明ズームレンズは、複数のレンズ群から成り群間隔を変えることにより変倍を行うズームレンズであって、前記複数のレンズ群のうち最も像側に配置された最終レンズ群が、変倍時に光軸方向に固定であると共に、屈折力可変光学素子を有し、変倍に際して前記屈折力可変光学素子の屈折力が変化する。 The zoom lens according to the present invention is a zoom lens that includes a plurality of lens groups and performs zooming by changing a group interval, and the final lens group arranged closest to the image side among the plurality of lens groups is at the time of zooming. In addition to being fixed in the optical axis direction, it has a refractive power variable optical element, and the refractive power of the variable refractive power optical element changes upon zooming.
これによって、全体を小型に構成できると共に、10倍程度の高変倍比を達成する。すなわち、最終レンズ群に含まれる屈折力可変光学素子の屈折力が、複数のレンズ群の光軸上の移動だけでは担いきれない変倍作用を発生させて、高変倍比化を可能にする。さらに、最終レンズ群での変倍は、光学性能への影響が小さく、変倍による収差変動が少ない。 As a result, the whole can be made compact, and a high zoom ratio of about 10 times is achieved. That is, the refractive power of the refractive power variable optical element included in the final lens group generates a zooming action that cannot be performed only by movement of the plurality of lens groups on the optical axis, thereby enabling a high zooming ratio. . Furthermore, zooming in the final lens group has little effect on optical performance, and there is little aberration fluctuation due to zooming.
従って、性能が十分に評価されている既知のズームレンズの像側に屈折力可変光学素子を含む群を付加することによって、既存の性能をそのままに、変倍比のみを高くすることが可能になり、既得の技術資産(レンズ設計)を活用して容易に高変倍比のズームレンズを得ることが可能になる。 Therefore, by adding a group including a refractive power variable optical element to the image side of a known zoom lens whose performance is sufficiently evaluated, it becomes possible to increase only the zoom ratio while maintaining the existing performance. Thus, it is possible to easily obtain a zoom lens with a high zoom ratio by utilizing the already acquired technical assets (lens design).
前記屈折力可変光学素子としては、例えば、電気毛管現象(エレクトロウェッティング現象)を利用したものが適用可能である。例えば、屈折力が異なり互いに混合することのない導電性又は有極性の2つの液体を密閉容器内に密封し、前記液体間に電圧を印加し得るように構成し、該電圧の印加によって前記2つの液体の界面の曲率半径を変化させて、前記2つの液体の界面を横切って通過する光の屈折方向を変化させるように構成したものがある。 As the refractive power variable optical element, for example, an element utilizing an electrocapillary phenomenon (electrowetting phenomenon) is applicable. For example, it is configured such that two conductive or polar liquids having different refractive powers and not mixed with each other are sealed in a sealed container, and a voltage can be applied between the liquids. There is a configuration in which the radius of curvature of the interface between two liquids is changed to change the direction of refraction of light passing across the interface between the two liquids.
本発明の一実施形態によるズームレンズにあっては、以下の条件式(1)を満足することが望ましい。
(1)1.0<βet/βew<2.0
但し、
βew:前記最終レンズ群の広角端での横倍率
βet:前記最終レンズ群の望遠端での横倍率
とする。
In the zoom lens according to the embodiment of the present invention, it is preferable that the following conditional expression (1) is satisfied.
(1) 1.0 <βet / βew <2.0
However,
βew: lateral magnification at the wide-angle end of the final lens group βet: lateral magnification at the telephoto end of the final lens group.
条件式(1)は最終レンズ群の広角端での横倍率と望遠端での横倍率との比を規定するものである。条件式(1)の下限値を下回ると最終レンズ群での変倍作用が無くなり高倍率化が困難である。条件式(1)の上限値を上回ると、周辺コマ収差や倍率色収差の補正が困難となる。また、Fナンバーを規定する絞りが最終レンズ群よりも物体側に配置されている場合、条件式(1)の上限値を上回ると、望遠端でのFナンバーが大きく(暗く)なりすぎる。 Conditional expression (1) defines the ratio between the lateral magnification at the wide-angle end and the lateral magnification at the telephoto end of the final lens group. If the lower limit of conditional expression (1) is not reached, the zooming action in the final lens group is lost and it is difficult to increase the magnification. When the upper limit value of conditional expression (1) is exceeded, it becomes difficult to correct peripheral coma and lateral chromatic aberration. In addition, when the aperture that defines the F number is disposed closer to the object side than the final lens group, the F number at the telephoto end becomes too large (dark) when the upper limit of conditional expression (1) is exceeded.
本発明の一実施形態によるズームレンズにあっては、前記複数のレンズ群のうち最も物体側のレンズ群が、変倍中に位置が固定であり、光軸を略90度折り曲げるための反射部材を有することが望ましい。これにより、入射光軸方向での小型化、すなわち、薄型化が可能になる。 In the zoom lens according to the embodiment of the present invention, the most object side lens group among the plurality of lens groups is fixed in position during zooming, and is a reflecting member for bending the optical axis by approximately 90 degrees. It is desirable to have This makes it possible to reduce the size in the direction of the incident optical axis, that is, to reduce the thickness.
なお、光軸を折り曲げるための反射部材にプリズムを使用する場合は、屈折率が高い硝材を使うことが望ましい。これによって、反射部材を小型化することが可能になり、ズームレンズ全体の小型化に有利である。 In addition, when using a prism for the reflection member for bending an optical axis, it is desirable to use a glass material with a high refractive index. This makes it possible to reduce the size of the reflecting member, which is advantageous for reducing the size of the entire zoom lens.
本発明の一実施形態によるズームレンズにあっては、前記最終レンズ群は光軸とほぼ直交する方向に移動することで像をシフトさせるシフトレンズ群を有し、前記屈折力可変光学素子は前記シフトレンズ群より像側に配置され、以下の条件式(2)を満足することが望ましい。
(2)1.0<bbT/bbW<2.0
但し、
bbW:前記シフトレンズ群より像側にあるレンズ群の広角端での横倍率
bbT:前記シフトレンズ群より像側にあるレンズ群の望遠端での横倍率
とする。
In the zoom lens according to an embodiment of the present invention, the final lens group includes a shift lens group that shifts an image by moving in a direction substantially orthogonal to the optical axis, and the refractive power variable optical element is the It is desirable that the lens is disposed on the image side from the shift lens group and satisfies the following conditional expression (2).
(2) 1.0 <bbT / bbW <2.0
However,
bbW: Lateral magnification at the wide-angle end of the lens unit located on the image side of the shift lens unit
bbT: The lateral magnification at the telephoto end of the lens unit located on the image side from the shift lens unit.
これによって、シフトレンズ群のシフトによる光学性能への影響を小さくできる。また、シフトレンズ群のシフト量を小さくでき、これによって、シフトレンズ群をシフトさせるための駆動部の外径が小さくなり、小型化に寄与する。特に、光軸をほぼ90度折り曲げるための反射部材を備える場合、入射光軸方向での小型化、すなわち、薄型化が可能であるが、かかる構成において、シフトレンズ群のシフト量が大きくなると、入射光軸方向での大きさが大きくなってしまい、薄型化に反することになる。そのため、特に反射部材を備える光学系において、本実施形態による効果が大きい。 Thereby, the influence on the optical performance due to the shift of the shift lens group can be reduced. In addition, the shift amount of the shift lens group can be reduced, thereby reducing the outer diameter of the drive unit for shifting the shift lens group, contributing to downsizing. In particular, when a reflecting member for bending the optical axis approximately 90 degrees is provided, it is possible to reduce the size in the direction of the incident optical axis, that is, to reduce the thickness, but in such a configuration, when the shift amount of the shift lens group increases, The size in the direction of the incident optical axis is increased, which is contrary to the reduction in thickness. Therefore, particularly in an optical system including a reflecting member, the effect of this embodiment is great.
シフトレンズ群を光軸に垂直な方向にシフトさせて手ブレによる像のシフトを補正する場合、一般的に、変倍率が上がるとシフトレンズ群のシフト量も大きくなる。ところが、シフトレンズ群より像側で倍率を変化させる場合は、変倍率の変化がシフトレンズ群のシフト量に影響を与えず、シフトレンズ群より物体側での変倍のみがシフトレンズ群のシフト量に影響を与える。そのため、本実施の形態のように、屈折力可変光学素子をシフトレンズ群より像側に配置することによって、変倍率の割に、シフトレンズ群のシフト量を小さくすることができる。 When the shift lens group is shifted in the direction perpendicular to the optical axis to correct image shift due to camera shake, generally, the shift amount of the shift lens group increases as the magnification ratio increases. However, when the magnification is changed on the image side of the shift lens group, the change in the magnification does not affect the shift amount of the shift lens group, and only the magnification on the object side of the shift lens group is shifted by the shift lens group. Affect the amount. Therefore, as in the present embodiment, by disposing the refractive power variable optical element on the image side from the shift lens group, the shift amount of the shift lens group can be reduced for the variable magnification.
条件式(2)はシフトレンズ群より像側にあるレンズ群の広角端での横倍率と望遠端での横倍率との比を規定するものである。条件式(2)を満足することで、像ブレ量の大きい望遠端において、像ブレを補正するためのシフトレンズ群のシフト量を小さくすることができ、シフトレンズ群のシフトのための駆動装置を小型化することができる。 Conditional expression (2) defines the ratio between the lateral magnification at the wide-angle end and the lateral magnification at the telephoto end of the lens group located on the image side of the shift lens group. By satisfying conditional expression (2), the shift amount of the shift lens group for correcting the image blur can be reduced at the telephoto end where the image blur amount is large, and the drive device for shifting the shift lens group Can be miniaturized.
条件式(2)の下限値を下回ると、シフトレンズ群のシフト量が大きくなり小型化及び薄型化が困難となる。条件式(2)の上限値を上回ると、シフトレンズ群のシフト時の収差補正が困難となる。 If the lower limit value of conditional expression (2) is not reached, the shift amount of the shift lens group becomes large, making it difficult to reduce the size and thickness. If the upper limit value of conditional expression (2) is exceeded, it will be difficult to correct aberrations during shifting of the shift lens group.
本発明の一実施形態によるズームレンズにあっては、前記複数のレンズ群が、物体側から順に配列された、光軸を略90度折り曲げるための反射部材を含み、正の屈折力を有し変倍中その位置が固定である第1レンズ群と、負の屈折力を有し変倍時に光軸に沿って移動する第2レンズ群と、正の屈折力を有し変倍中その位置が固定である第3レンズ群と、正の屈折力を有し光軸方向に移動して変倍時の像面の位置の変化を補正すると共に合焦を行う第4レンズ群と、負の屈折力を有し変倍時にその位置が固定である第5レンズ群(最終レンズ群)であることが望ましい。これによって、より小型化が可能になる。 In the zoom lens according to an embodiment of the present invention, the plurality of lens groups includes a reflecting member arranged in order from the object side and configured to bend the optical axis by approximately 90 degrees, and has a positive refractive power. A first lens group whose position is fixed during zooming, a second lens group having negative refractive power and moving along the optical axis during zooming, and a position having positive refractive power during zooming A third lens group having a fixed refractive power, a fourth lens group that has positive refractive power and moves in the optical axis direction to correct a change in the position of the image plane upon zooming, and performs focusing. It is desirable that the fifth lens group (final lens group) has a refractive power and its position is fixed at the time of zooming. As a result, the size can be further reduced.
第1レンズ群は、光軸を90度折り曲げるための反射部材を含み、また、その位置を固定とすることで、奥行き方向、すなわち、ズームレンズへの入射光軸方向での小型化が可能になる。さらに好ましくは、反射部材よりも物体側に負レンズを配置すること、又は、反射部材をプリズムにより構成することで光軸を折り曲げるためのスペースを小さくすることができ奥行き方向の小型化に適する構成となる。 The first lens group includes a reflecting member for bending the optical axis by 90 degrees, and by fixing the position, the first lens group can be reduced in the depth direction, that is, in the optical axis direction incident on the zoom lens. Become. More preferably, it is possible to reduce the space for bending the optical axis by disposing a negative lens on the object side of the reflecting member, or by configuring the reflecting member with a prism, and suitable for downsizing in the depth direction. It becomes.
第1レンズ群と第3レンズ群を正レンズ群として、負の第2レンズ群を変倍時に光軸に沿って移動させることにより小型でありながら高変倍に適したズームレンズの構成となる。 By using the first lens group and the third lens group as positive lens groups, and moving the negative second lens group along the optical axis during zooming, the zoom lens structure is small but suitable for high zooming. .
第5レンズ群を負レンズ群とすることで、第1レンズ群から第4レンズ群までの合成焦点距離を短くすることができ、全長の小型化、つまり高さ方向の小型化に適する構成となる。 By making the fifth lens group a negative lens group, the combined focal length from the first lens group to the fourth lens group can be shortened, and the configuration is suitable for downsizing the entire length, that is, downsizing in the height direction. Become.
さらに、このような構成のズームレンズでは、像ブレを補正するシフトレンズ群を、光軸方向に固定である第5レンズ群中に配置すると、シフトのための駆動機構と可動レンズ群の光軸方向への移動のための駆動機構との干渉を避けることができ、奥行き方向の小型化に好ましい構成となる。 Furthermore, in the zoom lens having such a configuration, when the shift lens group that corrects image blur is arranged in the fifth lens group that is fixed in the optical axis direction, the driving mechanism for shifting and the optical axis of the movable lens group are arranged. Interference with the drive mechanism for movement in the direction can be avoided, and the configuration is preferable for downsizing in the depth direction.
このような構成の5群ズームレンズにおいて、屈折力可変光学素子を第5レンズ群中に配置すると、移動レンズ群である第2レンズ群及び第4レンズ群の移動量を増大させること無く焦点距離を変化させることができるため、ズームレンズの全長、つまり高さ方向(光軸を90゜折り曲げる反射部材により光軸を上又は下へ折り曲げた場合に)に大型化させることなく高変倍化することが可能となる。また、高変倍化した際のシフトレンズ群のシフト量の増大を低減でき、奥行き方向の小型化(光軸を90゜折り曲げる反射部材を有する場合に)に適した構成となる。 In the five-group zoom lens having such a configuration, when the refractive power variable optical element is disposed in the fifth lens group, the focal length is increased without increasing the movement amount of the second lens group and the fourth lens group as the moving lens group. Since the zoom lens can be changed, the zoom lens has a high zoom ratio without increasing its size in the entire length, that is, in the height direction (when the optical axis is bent up or down by a reflecting member that bends the optical axis by 90 °). It becomes possible. In addition, an increase in the shift amount of the shift lens group at the time of high zooming can be reduced, and the configuration is suitable for downsizing in the depth direction (when a reflecting member that bends the optical axis by 90 ° is provided).
さらに、屈折力可変光学素子を有する第5レンズ群が光軸方向に固定のレンズ群であるため、可動レンズ群の光軸方向への移動のための駆動機構と屈折力可変のための機構との干渉を避けることができ、奥行き方向の小型化に好ましい構成となる。 Further, since the fifth lens group having the refractive power variable optical element is a lens group fixed in the optical axis direction, a drive mechanism for moving the movable lens group in the optical axis direction and a mechanism for varying the refractive power; This is a preferable configuration for downsizing in the depth direction.
本発明の一実施形態によるズームレンズにあっては、近距離撮影時のフォーカシングは、屈折力可変光学素子の屈折力を変化させることで行ってもよい。これによりフォーカシングレンズを駆動させるための消費電力を削減することができる。 In the zoom lens according to the embodiment of the present invention, focusing during short-distance shooting may be performed by changing the refractive power of the refractive power variable optical element. As a result, power consumption for driving the focusing lens can be reduced.
本発明の一実施形態によるズームレンズにあっては、光量の調整のために絞り径を変化させる代わりに、NDフィルターや、液晶調光素子を用いることが小型化のためにはさらに好ましい。 In the zoom lens according to an embodiment of the present invention, it is more preferable to use an ND filter or a liquid crystal light control element instead of changing the aperture diameter for adjusting the light amount.
本発明の一実施形態によるズームレンズにあっては、手ブレ補正時に生じる色ずれを、電気的な信号処理で補正することが望ましい。これによって、色収差の補正に関するレンズ負荷が減少し、レンズ枚数の削減が可能になると共にレンズ設計が容易になる。 In the zoom lens according to the embodiment of the present invention, it is desirable to correct a color shift generated at the time of camera shake correction by electrical signal processing. As a result, the lens load related to correction of chromatic aberration is reduced, the number of lenses can be reduced, and lens design is facilitated.
次に、本発明ズームレンズの具体的な実施の形態及び該実施の形態に具体的な数値を適用した数値実施例について図面及び表を参照して説明する。 Next, specific embodiments of the zoom lens of the present invention and numerical examples in which specific numerical values are applied to the embodiments will be described with reference to the drawings and tables.
なお、各実施の形態において非球面が導入されており、該非球面形状は、次の数1式によって定義されるものとする。 In each embodiment, an aspherical surface is introduced, and the aspherical shape is defined by the following equation (1).
ここで、「Z」は非球面頂点における接平面と球面との光軸からの高さ「H」(=√(X2+Y2))の時における光軸方向の距離、「C」は非球面頂点の曲率(1/r)、「K」は円錐定数、「A2i」は第2i次の非球面係数、をそれぞれ示すものとする。 Here, “Z” is the distance in the optical axis direction when the height from the optical axis between the tangential plane and the spherical surface at the apex of the aspheric surface is “H” (= √ (X 2 + Y 2 )), and “C” is non- It is assumed that the curvature of the spherical vertex (1 / r), “K” represents the conic constant, and “A2i” represents the second i-th aspherical coefficient.
図1は、本発明の第1の実施の形態にかかるズームレンズ1のレンズ構成を示す図である。図1において、上段に広角端における、下段に望遠端における各レンズ群の光軸上における位置を示す。
FIG. 1 is a diagram showing a lens configuration of a
ズームレンズ1は、物体側より順に、正の屈折力を有する第1レンズ群GR1、負の屈折力を有する第2レンズ群GR2、正の屈折力を有する第3レンズ群GR3、正の屈折力を有する第4レンズ群GR4、負の屈折力を有する第5レンズ群GR5が配列されて成る。
The
第1レンズ群GR1は、物体側から順に位置した、負の屈折力を有する第1レンズL1、光軸を90度折り曲げるための反射部材としてのプリズムL2、正の屈折力を有する第3レンズL3、正の屈折力を有し両面が非球面で構成された第4レンズL4から成り、変倍中に光軸上の位置が固定である。プリズムL2により光軸を90度折り曲げることで入射光軸方向の効率的な小型化を行うことができる。第2レンズ群GR2は、物体側から順に位置した、負の屈折力を有する第5レンズL5、負レンズL6と正レンズL7との接合レンズ、負の屈折力を有する第8レンズL8から成り、広角端から望遠端への変倍中に光軸上を物体側から像側へと移動する。第3レンズ群GR3は両面が非球面で構成された正レンズL9から成り、変倍中に光軸上の位置が固定である。第4レンズ群GR4は、物体側面が非球面で構成された正レンズL10と負レンズL11との接合レンズから成り、変倍中に光軸上を移動して変倍時の像面位置の変動の補正と近距離撮影時のフォーカシングを行う。第5レンズ群GR5は、物体側から順に位置した、負レンズL12、光軸方向に垂直に移動することで像ブレを補正するためのシフトレンズ群である正レンズL13、透明平行平板により密閉された液室に充填された屈折率の異なる2種類の液体の境界屈折面VSの形状が、電圧を印加することにより変化する液体型屈折力可変光学素子L14により構成されている。広角端においては、前記液体の境界屈折面VSは物体側に凸面を向けた形状にしてあり、変倍時においては印加電圧を制御することで前記境界屈折面VSの形状を連続的に変化させ、望遠端においては物体側に凹面を向けた形状とする。すなわち、液体型屈折力可変光学素子L14の屈折力は広角端においては正の屈折力を有し、望遠端においては負の屈折力を有し、従って、変倍において光学系の変倍作用に寄与する。また、第3レンズ群GR3の像面IMG側には、光量を調整するアイリスIRが配置され、第5レンズ群GR5のさらに像面IMG側には、赤外カットフィルタやローパスフィルタ等からなるフィルタFLが配置されている。像面IMGは、例えばCCD(Charge Coupled Devices)等の撮像素子の受光面とされる。 The first lens group GR1 includes, in order from the object side, a first lens L1 having a negative refractive power, a prism L2 as a reflecting member for bending the optical axis by 90 degrees, and a third lens L3 having a positive refractive power. The fourth lens L4 has a positive refractive power and both surfaces are aspherical, and the position on the optical axis is fixed during zooming. Bending the optical axis by 90 degrees with the prism L2 enables efficient downsizing in the incident optical axis direction. The second lens group GR2 includes, in order from the object side, a fifth lens L5 having negative refractive power, a cemented lens of the negative lens L6 and positive lens L7, and an eighth lens L8 having negative refractive power. During zooming from the wide-angle end to the telephoto end, it moves on the optical axis from the object side to the image side. The third lens group GR3 is composed of a positive lens L9 having both aspheric surfaces. The position on the optical axis is fixed during zooming. The fourth lens group GR4 includes a cemented lens of a positive lens L10 and a negative lens L11 each having an aspheric object side surface. The fourth lens group GR4 moves on the optical axis during zooming, and changes in image plane position during zooming. Correction and focusing during close-up shooting. The fifth lens group GR5 is hermetically sealed by a negative lens L12, which is positioned in order from the object side, a positive lens L13 that is a shift lens group for correcting image blur by moving perpendicularly to the optical axis direction, and a transparent parallel plate. The shape of the boundary refracting surface VS of two kinds of liquids with different refractive indexes filled in the liquid chamber is constituted by a liquid type refractive power variable optical element L14 that changes by applying a voltage. At the wide-angle end, the boundary refracting surface VS of the liquid is shaped to have a convex surface facing the object side, and at the time of zooming, the shape of the boundary refracting surface VS is continuously changed by controlling the applied voltage. The telephoto end has a concave surface facing the object side. That is, the refractive power of the liquid type variable refractive power optical element L14 has a positive refractive power at the wide-angle end and a negative refractive power at the telephoto end. Contribute. An iris IR for adjusting the amount of light is disposed on the image plane IMG side of the third lens group GR3, and a filter including an infrared cut filter and a low-pass filter is further disposed on the image plane IMG side of the fifth lens group GR5. FL is arranged. The image plane IMG is a light receiving surface of an image sensor such as a CCD (Charge Coupled Devices).
表1に第1の実施の形態に係るズームレンズ1に具体的数値を適用した数値実施例1のレンズデータを示す。なお、表1及び他のレンズデータを示す表において、「si」は物体側から数えてi番目の面の面番号を示し、「ri」は物体側から数えて第i番目の面の曲率半径を示し、「di」は物体側から数えて第i番目の面と第i+1番目の面との間の軸上面間隔を示し、「ni」は物体側から数えて第i番目の面のd線(波長587.6nm)に対する屈折率を示し、「νi」は物体側から数えて第i番目の面のd線に対するアッベ数を示す。そして、「ri」に関し「INF」は当該面が平面であることを示し、同じく「ri」に関し「ASP」は当該面が非球面であることを示し、同じく「ri」に関し「variable」は当該面の曲率が可変であることを示し、「di」に関し「variable」は当該面間隔が可変間隔であることを示す。
Table 1 shows lens data of Numerical Example 1 in which specific numerical values are applied to the
広角端から望遠端への変倍に際し、第1レンズ群GR1と第2レンズ群GR2との間の間隔d8、第2レンズ群GR2と第3レンズ群GR3との間の間隔d15、第3レンズ群GR3(開口絞りIR)と第4レンズ群GR4との間の間隔d18及び第4レンズ群GR4と第5レンズ群GR5との間の間隔d21が変化する。そこで、数値実施例1における前記各間隔の広角端状態(f=5.00)、中間焦点距離状態(f=15.83)、望遠端状態(f=47.41)での値を焦点距離「f」、Fナンバー「Fno」、半画角「ω(度)」と共に表2に示す。なお、屈折力可変光学素子L14の境界屈折面VSの前後の間隔の変化については、境界屈折面VSの曲率半径(r28)を示してこれに替える。 During zooming from the wide-angle end to the telephoto end, the distance d8 between the first lens group GR1 and the second lens group GR2, the distance d15 between the second lens group GR2 and the third lens group GR3, the third lens The distance d18 between the group GR3 (aperture stop IR) and the fourth lens group GR4 and the distance d21 between the fourth lens group GR4 and the fifth lens group GR5 are changed. Accordingly, the values in the wide-angle end state (f = 5.00), the intermediate focal length state (f = 15.83), and the telephoto end state (f = 47.41) of the intervals in Numerical Example 1 are used as the focal length. Table 2 shows “f”, F number “Fno”, and half angle of view “ω (degrees)”. Note that the change in the distance between the front and rear of the boundary refracting surface VS of the refractive power variable optical element L14 is replaced with the radius of curvature (r28) of the boundary refracting surface VS.
正レンズL4の両面(r7、r8)、正レンズL9の両面(r16、r17)及び正レンズL10の物体側面(r19)は非球面で構成されている。そこで、数値実施例1における前記各面の4次、6次、8次及び10次の非球面係数A4、A6、A8、A10を円錐定数εと共に表3に示す。なお、表3及び以下の非球面係数を示す表において「E−i」は10を底とする指数表現、すなわち、「10−i」を表しており、例えば、「0.12345E-05」は「0.12345×10−5」を表している。 Both surfaces (r7, r8) of the positive lens L4, both surfaces (r16, r17) of the positive lens L9, and the object side surface (r19) of the positive lens L10 are aspherical. Therefore, Table 3 shows the fourth-order, sixth-order, eighth-order, and tenth-order aspheric coefficients A4, A6, A8, and A10 of each surface in Numerical Example 1 together with the conic constant ε. In Table 3 and the following table showing aspherical coefficients, “E-i” represents an exponential expression with a base of 10, that is, “10- i ”. For example, “0.12345E-05” represents “ 0.12345 × 10 −5 ”.
図2乃至図4は数値実施例1の球面収差、非点収差及び歪曲収差の各収差図を示し、図2は広角端状態における、図3は中間焦点距離状態における、図4は望遠端状態における、各収差図を示す。図2乃至図4の各収差図の球面収差においては実線はd線に対する、破線はC線(波長656.3nm)に対する、一点鎖線はg線(波長435.8nm)に対する各値を示し、非点収差図及び歪曲収差図においてはd線に対する値を示す。また、非点収差図において、実線はサジタル像面、破線はメリディオナル像面における値を示すものである。 2 to 4 show aberration diagrams of spherical aberration, astigmatism, and distortion of Numerical Example 1. FIG. 2 is in the wide-angle end state, FIG. 3 is in the intermediate focal length state, and FIG. 4 is in the telephoto end state. Each aberration diagram is shown in FIG. In the spherical aberration in each of the aberration diagrams of FIGS. 2 to 4, the solid line indicates the value for the d line, the broken line indicates the value for the C line (wavelength 656.3 nm), and the alternate long and short dash line indicates the value for the g line (wavelength 435.8 nm). The values for the d-line are shown in the point aberration diagram and the distortion diagram. In the graph showing astigmatism, the solid line indicates the value on the sagittal image plane, and the broken line indicates the value on the meridional image plane.
数値実施例1は、各収差図から優れた結像性能を有していることが明らかである。 It is clear that Numerical Example 1 has excellent imaging performance from each aberration diagram.
図5は本発明の第2の実施の形態にかかるズームレンズ2のレンズ構成を示す図である。図2において、上段に広角端における、下段に望遠端における各レンズ群の光軸上における位置を示す。 FIG. 5 is a diagram showing a lens configuration of the zoom lens 2 according to the second embodiment of the present invention. In FIG. 2, the upper stage shows the position on the optical axis of each lens group at the wide-angle end, and the lower stage at the telephoto end.
ズームレンズ2は、物体側より順に、正の屈折力を有する第1レンズ群GR1、負の屈折力を有する第2レンズ群GR2、正の屈折力を有する第3レンズ群GR3、正の屈折力を有する第4レンズ群GR4、負の屈折力を有する第5レンズ群GR5が配列されて成る。 The zoom lens 2 includes, in order from the object side, a first lens group GR1 having a positive refractive power, a second lens group GR2 having a negative refractive power, a third lens group GR3 having a positive refractive power, and a positive refractive power. And a fourth lens group GR4 having negative refractive power and a fifth lens group GR5 having negative refractive power are arranged.
第1レンズ群GR1は、物体側から順に位置した、負の屈折力を有する第1レンズL1、光軸を90度折り曲げるための反射部材としてのプリズムL2、正の屈折力を有し両面が非球面で構成された第3レンズL3から成り、変倍中に光軸上の位置が固定である。プリズムにより光軸を90度折り曲げることで入射光軸方向の効率的な小型化を行っている。第2レンズ群GR2は、物体側から順に位置した、負の屈折力を有する第4レンズL4、負レンズL5と正レンズL6との接合レンズ、負の屈折力を有する第7レンズL7から成り、広角端から望遠端への変倍中に光軸上を物体側から像側へと移動する。第3レンズ群GR3は両面が非球面で構成された正レンズL8から成り、変倍中に光軸上の位置が固定である。第4レンズ群GR4は物体側面が非球面で構成された正レンズL9と負レンズL10との接合レンズから成り、変倍中に光軸上を移動して変倍時の像面位置の変動の補正と近距離撮影時のフォーカシングを行う。第5レンズ群GR5は、物体側から順に位置した、負レンズL11、光軸方向に垂直に移動することで像ブレを補正するためのシフトレンズ群である正レンズL12、透明平行平板により密閉された液室に充填された屈折率の異なる2種類の液体の境界屈折面VSの形状が、電圧を印加することにより変化する液体型屈折力可変光学素子L13により構成されている。広角端においては、前記液体の境界屈折面VSは物体側に凸面を向けた形状にしてあり、変倍時においては印加電圧を制御することで前記境界屈折面VSの形状を連続的に変化させ、望遠端においては物体側に凹面を向けた形状とする。すなわち、液体型屈折力可変光学素子L13の屈折力は広角端においては正の屈折力を有し、望遠端においては負の屈折力を有し、従って、変倍において光学系の変倍作用に寄与する。また、第3レンズ群GR3の像面IMG側には、光量を調整するアイリスIRが配置され、第5レンズ群GR5のさらに像面IMG側には、赤外カットフィルタやローパスフィルタ等からなるフィルタFLが配置されている。像面IMGは、例えばCCD等の撮像素子の受光面とされる。 The first lens group GR1 includes a first lens L1 having a negative refractive power, which is positioned in order from the object side, a prism L2 as a reflecting member for bending the optical axis by 90 degrees, and a positive refractive power that has both surfaces non-reflective. It consists of a third lens L3 composed of a spherical surface, and its position on the optical axis is fixed during zooming. Efficient downsizing in the direction of the incident optical axis is performed by bending the optical axis by 90 degrees with a prism. The second lens group GR2 includes a fourth lens L4 having a negative refractive power, a cemented lens of a negative lens L5 and a positive lens L6, and a seventh lens L7 having a negative refractive power, which are sequentially arranged from the object side. During zooming from the wide-angle end to the telephoto end, it moves on the optical axis from the object side to the image side. The third lens group GR3 is composed of a positive lens L8 having both aspheric surfaces, and the position on the optical axis is fixed during zooming. The fourth lens group GR4 is composed of a cemented lens of a positive lens L9 and a negative lens L10 each having an aspheric object side surface. The fourth lens group GR4 moves on the optical axis during zooming to change the image plane position during zooming. Performs correction and focusing during close-up shooting. The fifth lens group GR5 is hermetically sealed by a negative lens L11 positioned in order from the object side, a positive lens L12 that is a shift lens group for correcting image blur by moving perpendicularly to the optical axis direction, and a transparent parallel plate. The shape of the boundary refracting surface VS of two types of liquids with different refractive indexes filled in the liquid chamber is constituted by a liquid type refractive power variable optical element L13 that changes when a voltage is applied. At the wide-angle end, the boundary refracting surface VS of the liquid is shaped to have a convex surface facing the object side, and at the time of zooming, the shape of the boundary refracting surface VS is continuously changed by controlling the applied voltage. The telephoto end has a concave surface facing the object side. That is, the refractive power of the liquid type variable refractive power optical element L13 has a positive refractive power at the wide-angle end and a negative refractive power at the telephoto end. Contribute. An iris IR for adjusting the amount of light is disposed on the image plane IMG side of the third lens group GR3, and a filter including an infrared cut filter and a low-pass filter is further disposed on the image plane IMG side of the fifth lens group GR5. FL is arranged. The image plane IMG is a light receiving surface of an image sensor such as a CCD.
表4に第2の実施の形態に係るズームレンズ2に具体的数値を適用した数値実施例2のレンズデータを示す。 Table 4 shows lens data of Numerical Example 2 in which specific numerical values are applied to the zoom lens 2 according to the second embodiment.
広角端から望遠端への変倍に際し、第1レンズ群GR1と第2レンズ群GR2との間の間隔d6、第2レンズ群GR2と第3レンズ群GR3との間の間隔d13、第3レンズ群GR3(開口絞りIR)と第4レンズ群GR4との間の間隔d16及び第4レンズ群GR4と第5レンズ群GR5との間の間隔d19が変化する。そこで、数値実施例2における前記各間隔の広角端状態(f=6.10)、中間焦点距離状態(f=15.70)、望遠端状態(f=40.60)での値を焦点距離「f」、Fナンバー「Fno」、半画角「ω(度)」と共に表5に示す。なお、屈折力可変光学素子L13の境界屈折面VSの前後の間隔の変化については、境界屈折面VSの曲率半径(r26)を示してこれに替える。 During zooming from the wide-angle end to the telephoto end, the distance d6 between the first lens group GR1 and the second lens group GR2, the distance d13 between the second lens group GR2 and the third lens group GR3, the third lens The distance d16 between the group GR3 (aperture stop IR) and the fourth lens group GR4 and the distance d19 between the fourth lens group GR4 and the fifth lens group GR5 are changed. Therefore, the values in the wide-angle end state (f = 6.10), the intermediate focal length state (f = 15.70), and the telephoto end state (f = 40.60) of the intervals in Numerical Example 2 are used as the focal length. Table 5 shows “f”, F number “Fno”, and half angle of view “ω (degrees)”. Note that the change in the distance between the front and rear of the boundary refractive surface VS of the refractive power variable optical element L13 is replaced with the radius of curvature (r26) of the boundary refractive surface VS.
正レンズL3の両面(r5、r6)、正レンズL8の両面(r14、r15)及び正レンズL9の物体側面(r17)は非球面で構成されている。そこで、数値実施例2における前記各面の4次、6次、8次及び10次の非球面係数A4、A6、A8、A10を円錐定数εと共に表6に示す。 Both surfaces (r5, r6) of the positive lens L3, both surfaces (r14, r15) of the positive lens L8, and the object side surface (r17) of the positive lens L9 are aspherical. Therefore, Table 6 shows the fourth-order, sixth-order, eighth-order, and tenth-order aspheric coefficients A4, A6, A8, and A10 of each surface in Numerical Example 2 together with the conic constant ε.
図6乃至図8は数値実施例2の球面収差、非点収差及び歪曲収差の各収差図を示し、図6は広角端状態における、図7は中間焦点距離状態における、図8は望遠端状態における、各収差図を示す。図6乃至図8の各収差図の球面収差においては実線はd線に対する、破線はC線に対する、一点鎖線はg線に対する各値を示し、非点収差図及び歪曲収差図においてはd線に対する値を示す。また、非点収差図において、実線はサジタル像面、破線はメリディオナル像面における値を示すものである。 FIGS. 6 to 8 show aberration diagrams of the spherical aberration, astigmatism and distortion of Numerical Example 2, FIG. 6 is in the wide angle end state, FIG. 7 is in the intermediate focal length state, and FIG. 8 is in the telephoto end state. Each aberration diagram is shown in FIG. 6 to 8, in the spherical aberration, the solid line indicates the value with respect to the d-line, the broken line indicates the value with respect to the C-line, and the alternate long and short dash line indicates the value with respect to the g-line. Indicates the value. In the graph showing astigmatism, the solid line indicates the value on the sagittal image plane, and the broken line indicates the value on the meridional image plane.
数値実施例2は、各収差図から優れた結像性能を有していることが明らかである。 It is clear that Numerical Example 2 has excellent imaging performance from each aberration diagram.
図9は本発明の第3の実施の形態にかかるズームレンズ3のレンズ構成を示す図である。図3において、上段に広角端における、下段に望遠端における各レンズ群の光軸上における位置を示す。 FIG. 9 is a diagram showing a lens configuration of the zoom lens 3 according to the third embodiment of the present invention. In FIG. 3, the upper stage shows the position on the optical axis of each lens group at the wide-angle end, and the lower stage at the telephoto end.
ズームレンズ3は、物体側より順に、正の屈折力を有する第1レンズ群GR1、負の屈折力を有する第2レンズ群GR2、正の屈折力を有する第3レンズ群GR3、正の屈折力を有する第4レンズ群GR4、負の屈折力を有する第5レンズ群GR5が配列されて成る。 The zoom lens 3 includes, in order from the object side, a first lens group GR1 having a positive refractive power, a second lens group GR2 having a negative refractive power, a third lens group GR3 having a positive refractive power, and a positive refractive power. And a fourth lens group GR4 having negative refractive power and a fifth lens group GR5 having negative refractive power are arranged.
第1レンズ群GR1は、物体側から順に位置した、負の屈折力を有する第1レンズL1、光軸を90度折り曲げるための反射部材としてのプリズムL2、正の屈折力を有し両面が非球面で構成された第3レンズL3から成り、変倍中に光軸上の位置が固定である。プリズムにより光軸を90度折り曲げることで入射光軸方向の効率的な小型化を行っている。第2レンズ群GR2は、物体側から順に位置した、負の屈折力を有する第4レンズL4、負レンズL5と正レンズL6との接合レンズ、負の屈折力を有する第7レンズL7から成り、広角端から望遠端への変倍中に光軸上を物体側から像側へと移動する。第3レンズ群GR3は両面が非球面で構成された正レンズL8から成り、変倍中に光軸上の位置が固定である。第4レンズ群GR4は物体側面が非球面で構成された正レンズL9と負レンズL10との接合レンズから成り、変倍中に光軸上を移動して変倍時の像面位置の変動の補正と近距離撮影時のフォーカシングを行う。第5レンズ群GR5は、物体側から順に位置した、負レンズL11、光軸方向に垂直に移動することで像ブレを補正するためのシフトレンズ群である正レンズL12、透明平行平板により密閉された液室に充填された屈折率の異なる2種類の液体の境界屈折面VSの形状が、電圧を印加することにより変化する液体型屈折力可変光学素子L13と、正レンズL14から構成されている。広角端においては、前記液体の境界屈折面VSは物体側に凸面を向けた形状にしてあり、変倍時においては印加電圧を制御することで前記境界屈折面VSの形状を連続的に変化させ、望遠端においては物体側に凹面を向けた形状とする。すなわち、液体型屈折力可変光学素子L13の屈折力は広角端においては正の屈折力を有し、望遠端においては負の屈折力を有し、従って、変倍において光学系の変倍作用に寄与する。また、第3レンズ群GR3の像面IMG側には、光量を調整するアイリスIRが配置され、第5レンズ群GR5のさらに像面IMG側には、赤外カットフィルタやローパスフィルタ等からなるフィルタFLが配置されている。像面IMGは、例えばCCD等の撮像素子の受光面とされる。 The first lens group GR1 includes a first lens L1 having a negative refractive power, which is positioned in order from the object side, a prism L2 as a reflecting member for bending the optical axis by 90 degrees, and a positive refractive power that has both surfaces non-reflective. It consists of a third lens L3 composed of a spherical surface, and its position on the optical axis is fixed during zooming. Efficient downsizing in the direction of the incident optical axis is performed by bending the optical axis by 90 degrees with a prism. The second lens group GR2 includes a fourth lens L4 having a negative refractive power, a cemented lens of a negative lens L5 and a positive lens L6, and a seventh lens L7 having a negative refractive power, which are sequentially arranged from the object side. During zooming from the wide-angle end to the telephoto end, it moves on the optical axis from the object side to the image side. The third lens group GR3 is composed of a positive lens L8 having both aspheric surfaces, and the position on the optical axis is fixed during zooming. The fourth lens group GR4 is composed of a cemented lens of a positive lens L9 and a negative lens L10 each having an aspheric object side surface. The fourth lens group GR4 moves on the optical axis during zooming to change the image plane position during zooming. Performs correction and focusing during close-up shooting. The fifth lens group GR5 is hermetically sealed by a negative lens L11 positioned in order from the object side, a positive lens L12 that is a shift lens group for correcting image blur by moving perpendicularly to the optical axis direction, and a transparent parallel plate. The boundary refracting surface VS of two types of liquids with different refractive indices filled in the liquid chamber is configured by a liquid type refractive power variable optical element L13 that changes by applying a voltage and a positive lens L14. . At the wide-angle end, the boundary refracting surface VS of the liquid is shaped to have a convex surface facing the object side, and at the time of zooming, the shape of the boundary refracting surface VS is continuously changed by controlling the applied voltage. The telephoto end has a concave surface facing the object side. That is, the refractive power of the liquid type variable refractive power optical element L13 has a positive refractive power at the wide-angle end and a negative refractive power at the telephoto end. Contribute. An iris IR for adjusting the amount of light is disposed on the image plane IMG side of the third lens group GR3, and a filter including an infrared cut filter and a low-pass filter is further disposed on the image plane IMG side of the fifth lens group GR5. FL is arranged. The image plane IMG is a light receiving surface of an image sensor such as a CCD.
表7に第3の実施の形態に係るズームレンズ3に具体的数値を適用した数値実施例3のレンズデータを示す。 Table 7 shows lens data of Numerical Example 3 in which specific numerical values are applied to the zoom lens 3 according to the third embodiment.
広角端から望遠端への変倍に際し、第1レンズ群GR1と第2レンズ群GR2との間の間隔d6、第2レンズ群GR2と第3レンズ群GR3との間の間隔d13、第3レンズ群GR3(開口絞りIR)と第4レンズ群GR4との間の間隔d16及び第4レンズ群GR4と第5レンズ群GR5との間の間隔d19が変化する。そこで、数値実施例3における前記各間隔の広角端状態(f=6.10)、中間焦点距離状態(f=15.70)、望遠端状態(f=40.60)での値を焦点距離「f」、Fナンバー「Fno」、半画角「ω(度)」と共に表8に示す。なお、屈折力可変光学素子L13の境界屈折面VSの前後の間隔の変化については、境界屈折面VSの曲率半径(r26)を示してこれに替える。 During zooming from the wide-angle end to the telephoto end, the distance d6 between the first lens group GR1 and the second lens group GR2, the distance d13 between the second lens group GR2 and the third lens group GR3, the third lens The distance d16 between the group GR3 (aperture stop IR) and the fourth lens group GR4 and the distance d19 between the fourth lens group GR4 and the fifth lens group GR5 are changed. Therefore, the values in the wide-angle end state (f = 6.10), the intermediate focal length state (f = 15.70), and the telephoto end state (f = 40.60) of each interval in Numerical Example 3 are used as the focal length. Table 8 shows “f”, F number “Fno”, and half angle of view “ω (degrees)”. Note that the change in the distance between the front and rear of the boundary refractive surface VS of the refractive power variable optical element L13 is replaced with the radius of curvature (r26) of the boundary refractive surface VS.
正レンズL3の両面(r5、r6)、正レンズL8の両面(r14、r15)及び正レンズL9の物体側面(r17)は非球面で構成されている。そこで、数値実施例3における前記各面の4次、6次、8次及び10次の非球面係数A4、A6、A8、A10を円錐定数εと共に表9に示す。 Both surfaces (r5, r6) of the positive lens L3, both surfaces (r14, r15) of the positive lens L8, and the object side surface (r17) of the positive lens L9 are aspherical. Therefore, Table 9 shows the fourth-order, sixth-order, eighth-order, and tenth-order aspheric coefficients A4, A6, A8, and A10 of each surface in Numerical Example 3 together with the conic constant ε.
図10乃至図12は数値実施例3の球面収差、非点収差及び歪曲収差の各収差図を示し、図10は広角端状態における、図11は中間焦点距離状態における、図12は望遠端状態における、各収差図を示す。図10乃至図12の各収差図の球面収差においては実線はd線に対する、破線はC線に対する、一点鎖線はg線に対する各値を示し、非点収差図及び歪曲収差図においてはd線に対する値を示す。また、非点収差図において、実線はサジタル像面、破線はメリディオナル像面における値を示すものである。 FIGS. 10 to 12 show aberration diagrams of the spherical aberration, astigmatism, and distortion aberration in Numerical Example 3. FIG. 10 shows a wide-angle end state, FIG. 11 shows an intermediate focal length state, and FIG. 12 shows a telephoto end state. Each aberration diagram is shown in FIG. 10 to 12, in the spherical aberration, the solid line indicates the value with respect to the d line, the broken line indicates the value with respect to the C line, and the alternate long and short dash line indicates the values with respect to the g line. Indicates the value. In the graph showing astigmatism, the solid line indicates the value on the sagittal image plane, and the broken line indicates the value on the meridional image plane.
数値実施例3は、各収差図から優れた結像性能を有していることが明らかである。 It is clear that Numerical Example 3 has excellent imaging performance from each aberration diagram.
表10に前記各数値実施例1〜3の前記条件式(1)、(2)対応値を示す。 Table 10 shows values corresponding to the conditional expressions (1) and (2) in the numerical examples 1 to 3.
前記各数値実施例1〜3のズームレンズは、表10から明らかなように、条件式(1)及び(2)を満足し、また、前記各収差図に示すように、広角端、標準(中間焦点距離状態)時、望遠端において、各収差ともバランスよく補正されていることが分かる。 As is clear from Table 10, the zoom lenses of the numerical examples 1 to 3 satisfy the conditional expressions (1) and (2). Also, as shown in the respective aberration diagrams, In the intermediate focal length state), it can be seen that each aberration is corrected in a balanced manner at the telephoto end.
次に、本発明撮像装置について説明する。 Next, the imaging apparatus of the present invention will be described.
本発明撮像装置は、ズームレンズと、該ズームレンズで形成された光学像を電気的信号に変換する撮像素子を有し、前記ズームレンズは、複数のレンズ群から成り群間隔を変えることにより変倍を行うズームレンズであって、前記複数のレンズ群のうち最も像側に配置された最終レンズ群が、変倍時に光軸方向に固定であると共に、屈折力可変光学素子を有し、変倍に際して前記屈折力可変光学素子の屈折力が変化する。 The image pickup apparatus of the present invention includes a zoom lens and an image pickup element that converts an optical image formed by the zoom lens into an electrical signal. The zoom lens includes a plurality of lens groups and is changed by changing the group interval. A zoom lens that performs magnification, and a final lens group disposed closest to the image side among the plurality of lens groups is fixed in the optical axis direction at the time of zooming and has a refractive power variable optical element. The refractive power of the optical power variable optical element changes upon doubling.
図13に前記した本発明に係るズームレンズを搭載することが可能なデジタルスチルカメラの構成例をブロック図で示す。 FIG. 13 is a block diagram showing a configuration example of a digital still camera in which the zoom lens according to the present invention described above can be mounted.
デジタルスチルカメラ100は、撮像機能を担うレンズブロック10と、撮像された画像信号のアナログ−デジタル変換等の信号処理を行うカメラ信号処理部20と、画像信号の記録再生処理を行う画像処理部30と、撮像された画像等を表示するLCD(Liquid Crystal Display)40と、メモリカード51への書き込み/読み出しを行うR/W(リーダ/ライタ)50と、装置全体を制御するCPU(Central Processing Unit)60と、ユーザによる操作入力のための入力部70と、レンズブロック10内のレンズの駆動を制御するレンズ駆動制御部80を具備する。
The digital
レンズブロック10は、本発明が適用されるズームレンズ11を含む光学系や、CCD等の撮像素子12等により構成される。カメラ信号処理部20は、撮像素子12からの出力信号に対するデジタル信号への変換や、ノイズ除去、画質補正、輝度・色差信号への変換等の信号処理を行う。画像処理部30は、所定の画像データフォーマットに基づく画像信号の圧縮符号化・伸張復号化処理や、解像度等のデータ仕様の変換処理等を行う。なお、ズームレンズ11としては前記した本発明ズームレンズ1〜3及びその各数値実施例1〜3を使用することができ、また、前記した実施の形態や数値実施例以外の態様により実施された本発明ズームレンズを使用することもできる。
The
メモリカード51は、着脱可能な半導体メモリからなる。リーダ/ライタ50は、画像処理部30によって符号化された画像データをメモリカード51に書き込み、またメモリカード51に記録された画像データを読み出す。CPU60は、デジタルスチルカメラ内の各回路ブロックを制御する制御処理部であり、入力部70からの指示入力信号等に基づいて各回路ブロックを制御する。
The
入力部70は、例えば、シャッタ操作を行うためのシャッタレリーズボタンや、動作モードを選択するためのモード選択スイッチ等により構成され、ユーザによる操作に応じた指示入力信号をCPU60に対して出力する。レンズ駆動制御部80は、CPU60からの制御信号に基づいて、ズームレンズ11内のレンズを駆動する図示しないモータ等を制御する。
The
以下に、このデジタルスチルカメラ100の動作を簡単に説明する。
The operation of the digital
撮影の待機状態では、CPU60による制御の下で、レンズブロック10において撮像された画像信号が、カメラ信号処理部20を介してLCD40に出力され、カメラスルー画像として表示される。また、入力部70からのズーミングのための指示入力信号が入力されると、CPU60がレンズ駆動制御部80に制御信号を出力し、レンズ駆動制御部80の制御に基づいて、ズームレンズ11内の所定のレンズが移動される。
In the shooting standby state, under the control of the
そして、入力部70からの指示入力信号によりレンズブロック10の図示しないシャッタが切られると、撮像された画像信号がカメラ信号処理部20から画像処理部30に出力されて圧縮符号化処理され、所定のデータフォーマットのデジタルデータに変換される。変換されたデータはリーダ/ライタ50に出力され、メモリカード51に書き込まれる。
When a shutter (not shown) of the
なお、フォーカシングは、例えば、シャッタレリーズボタンが半押しされた場合、あるいは記録のために全押しされた場合等に、CPU60からの制御信号に基づいてレンズ駆動制御部80がズームレンズ11内の所定のレンズを移動させることにより行われる。
Note that focusing is performed by the lens
また、メモリカード51に記録された画像データを再生する場合は、入力部70による操作に応じて、リーダ/ライタ50によりメモリカード51から所定の画像データが読み出され、画像処理部30で伸張復号化処理された後、再生画像信号がLCD40に出力される。これにより再生画像が表示される。
When reproducing the image data recorded on the
図14は、このデジタルスチルカメラ100における部品の配置例を示す概略断面図である。なお、図14では図中左側に被写体が存在する場合のデジタルスチルカメラの内部を示している。
FIG. 14 is a schematic cross-sectional view showing an example of the arrangement of parts in the digital
ズームレンズ11は、カメラ筐体90の内部に収納されており、その下部に撮像素子12が設けられる。また、LCD40は、被写体と対向する側のカメラ筐体90面に設けられ、撮影時の画角合わせや画像の再生、各種設定情報の確認等に使用される。
The
本発明に係るズームレンズ11は、被写体からの光の光軸をプリズムによって折り曲げ、さらにその折り曲げた方向(図中の上下方向または左右方向)に沿って所定のレンズを移動させることでズーミングやフォーカシングを行うことが可能となっている。従って、ズームレンズ11をカメラ筐体90から突出させずに撮影を行うことが可能で、撮影時のカメラ本体の奥行きが短縮される。これに加えて、前記した条件を満足するようにズームレンズ11が設計されることにより、カメラ筐体90のさらなる小型化が可能となり、小型でありながら、8〜12倍程度のズーミングが可能で、かつ、各種焦点距離において収差の少ない高画質な撮像画像を得ることが可能である。
The
なお、上記した実施の形態では、本発明撮像装置をデジタルスチルカメラに適用した場合について説明したが、例えば、ビデオカメラといった他の撮像装置等に適用することも可能である。 In the above-described embodiment, the case where the imaging apparatus of the present invention is applied to a digital still camera has been described. However, the imaging apparatus can also be applied to other imaging apparatuses such as a video camera.
また、前記各実施の形態や各数値実施例において示した各部の形状及び数値は、何れも本発明を実施するための具体化のほんの一例を示したものにすぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されることがあってはならないものである。 In addition, the shapes and numerical values of the respective parts shown in the respective embodiments and numerical examples are merely examples of specific embodiments for carrying out the present invention, and the technology of the present invention is thereby limited. The scope should not be interpreted in a limited way.
1…ズームレンズ、GR1…第1レンズ群(最も物体側のレンズ群)、L2…直角プリズム(反射部材)、GR2…第2レンズ群、GR3…第3レンズ群、GR4…第4レンズ群、GR5…第5レンズ群(最終レンズ群)、L13…正レンズ(シフトレンズ群)、L14…屈折力可変光学素子、2…ズームレンズ、GR1…第1レンズ群(最も物体側のレンズ群)、L2…直角プリズム(反射部材)、GR2…第2レンズ群、GR3…第3レンズ群、GR4…第4レンズ群、GR5…第5レンズ群(最終レンズ群)、L12…正レンズ(シフトレンズ群)、L13…屈折力可変光学素子、3…ズームレンズ、GR1…第1レンズ群(最も物体側のレンズ群)、L2…直角プリズム(反射部材)、GR2…第2レンズ群、GR3…第3レンズ群、GR4…第4レンズ群、GR5…第5レンズ群(最終レンズ群)、L12…正レンズ(シフトレンズ群)、L13…屈折力可変光学素子、100…デジタルスチルカメラ(撮像装置)、11…ズームレンズ、12…撮像素子
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記複数のレンズ群のうち最も像側に配置された最終レンズ群が、変倍時に光軸方向に固定であると共に、屈折力可変光学素子を有し、変倍に際して前記屈折力可変光学素子の屈折力が変化する
ことを特徴とするズームレンズ。 A zoom lens comprising a plurality of lens groups and performing zooming by changing the group interval,
The final lens group disposed on the most image side among the plurality of lens groups is fixed in the optical axis direction at the time of zooming and has a refractive power variable optical element. A zoom lens characterized by a change in refractive power.
(1)1.0<βet/βew<2.0
但し、
βew:前記最終レンズ群の広角端での横倍率
βet:前記最終レンズ群の望遠端での横倍率
とする。 The zoom lens according to claim 1, wherein the following conditional expression (1) is satisfied.
(1) 1.0 <βet / βew <2.0
However,
βew: lateral magnification at the wide-angle end of the final lens group βet: lateral magnification at the telephoto end of the final lens group.
ことを特徴とする請求項1に記載のズームレンズ。 2. The zoom according to claim 1, wherein the lens group closest to the object among the plurality of lens groups has a reflecting member that is fixed in position during zooming and that bends the optical axis by approximately 90 degrees. lens.
前記屈折力可変光学素子は前記シフトレンズ群より像側に配置され、
以下の条件式(2)を満足することを特徴とする請求項1又は請求項3に記載のズームレンズ。
(2)1.0<bbT/bbW<2.0
但し、
bbW:前記シフトレンズ群より像側にあるレンズ群の広角端での横倍率
bbT:前記シフトレンズ群より像側にあるレンズ群の望遠端での横倍率
とする。 The final lens group has a shift lens group that shifts an image by moving in a direction substantially orthogonal to the optical axis,
The refractive power variable optical element is disposed on the image side from the shift lens group,
The zoom lens according to claim 1 or 3, wherein the following conditional expression (2) is satisfied.
(2) 1.0 <bbT / bbW <2.0
However,
bbW: Lateral magnification at the wide-angle end of the lens unit located on the image side of the shift lens unit
bbT: The lateral magnification at the telephoto end of the lens unit located on the image side from the shift lens unit.
ことを特徴とする請求項4に記載のズームレンズ。 A plurality of lens groups arranged in order from the object side, including a reflecting member for bending the optical axis by approximately 90 degrees, having a positive refractive power and having a fixed position during zooming; A second lens group having negative refractive power and moving along the optical axis at the time of zooming; a third lens group having positive refractive power and whose position is fixed during zooming; and positive refractive power A fourth lens group that corrects a change in the position of the image plane during zooming by moving in the direction of the optical axis and performs focusing, and has a negative refractive power, and its position is fixed during zooming The zoom lens according to claim 4, wherein the zoom lens is a fifth lens group (final lens group).
前記ズームレンズは、複数のレンズ群から成り群間隔を変えることにより変倍を行うズームレンズであって、前記複数のレンズ群のうち最も像側に配置された最終レンズ群が、変倍時に光軸方向に固定であると共に、屈折力可変光学素子を有し、変倍に際して前記屈折力可変光学素子の屈折力が変化する
ことを特徴とする撮像装置。 An imaging apparatus having a zoom lens and an image sensor that converts an optical image formed by the zoom lens into an electrical signal,
The zoom lens is a zoom lens that includes a plurality of lens groups and performs zooming by changing a group interval, and the final lens group disposed closest to the image side among the plurality of lens groups is light when zooming. An imaging apparatus characterized by being fixed in the axial direction and having a refractive power variable optical element, and the refractive power of the variable refractive power optical element changes upon zooming.
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