JP2014035390A - Zoom lens, camera, and portable information terminal device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、焦点距離を変化させて画角を変化させる変倍機能を有するレンズに係り、特に、固体撮像素子を用いて被写体のデジタル画像データを取得する、いわゆるデジタルカメラやビデオカメラ等に好適なズームレンズ、そのようなズームレンズを撮影用光学系として用いるカメラおよびそのような撮影機能を有する携帯情報端末装置に関するものである。 The present invention relates to a lens having a zooming function for changing the angle of view by changing the focal length, and is particularly suitable for a so-called digital camera or video camera that obtains digital image data of a subject using a solid-state imaging device. The present invention relates to a zoom lens, a camera using such a zoom lens as a photographing optical system, and a portable information terminal device having such a photographing function.
デジタルカメラの市場は、非常に大きなものとなっており、ユーザのデジタルカメラに対する要望も多岐にわたっている。中でも、高画質化と小型化は、常にユーザの欲するところであり、ユーザのデジタルカメラに対する要望の大きなウエイトを占めている。このため、撮影レンズとして用いるズームレンズにも、高性能化と小型化の両立が求められている。
小型化という面では、まず、使用時のレンズ全長(最も物体側のレンズ面から像面までの距離)を短縮することが必要であり、また、各レンズ群の厚みを縮小して、収納時の全長を抑えることも重要である。さらに、高性能化という面では、全ズーム域にわたって、少なくとも、1000万〜2000万画素の撮像素子に対応する解像力を全ズーム域にわたって有することが必要である。
また、撮影レンズの広画角化を望むユーザも多く、ズームレンズの短焦点端の半画角は42度以上であることが望ましい。
さらに、大口径化を望まれており、短焦点端のFナンバが2.0以下であることが望ましい。
The market for digital cameras has become very large, and the demands of users for digital cameras are also diverse. In particular, high image quality and miniaturization are always desired by users, and occupy a great demand for users' digital cameras. For this reason, zoom lenses used as photographing lenses are also required to have both high performance and downsizing.
In terms of miniaturization, it is first necessary to shorten the total lens length (distance from the lens surface closest to the object side to the image plane) during use, and reduce the thickness of each lens group for storage. It is also important to reduce the overall length of the. Furthermore, in terms of high performance, it is necessary to have a resolving power corresponding to an image sensor with 10 to 20 million pixels over the entire zoom range over the entire zoom range.
In addition, there are many users who wish to widen the angle of view of the taking lens, and it is desirable that the half angle of view at the short focal point of the zoom lens is 42 degrees or more.
Furthermore, a large aperture is desired, and it is desirable that the F number at the short focal end is 2.0 or less.
また、デジタルカメラ用のズームレンズには、多くの種類が考えられるが、4倍程度の変倍比を確保しつつ、大口径化に適するタイプとして、第1レンズ群は、像面側に凸になるように移動し、第2レンズ群は、像面側に移動し、第3レンズ群は、物体側に移動し、第4レンズ群が、移動するズームレンズがある。
物体側より、順次、正の屈折力を持つ第1レンズ群と、負の屈折力を持つ第2レンズ群と、正の屈折力を持つ第3レンズ群と、正の屈折力を持つ第4レンズ群とを配置してなり、第2レンズ群を負レンズ、負レンズ、正レンズで構成するズームレンズの従来例としては、特開2010−139705号公報(以下、「特許文献1」という)、特開2009−223008号公報(以下、「特許文献2」という)、特開2000−347102号公報(以下、「特許文献3」という)等に記載されたものがある。
これら、特許文献1、特許文献2および特許文献3に記載されたズームレンズは、変倍比が大きいが、短焦点端のFナンバが2.5以上であり、十分に小さいとは言えない。
また、特許文献3に記載されたズームレンズは、短焦点端の画角が40°程度と広角であるが、小型化という面では十分に小さいとは言えない。
また、特許文献1および特許文献2に記載されたズームレンズは、短焦点端の画角が十分に広角とは言えない。
Although there are many types of zoom lenses for digital cameras, the first lens group is convex on the image plane side as a type suitable for a large aperture while ensuring a zoom ratio of about 4 times. There is a zoom lens in which the second lens group moves to the image plane side, the third lens group moves to the object side, and the fourth lens group moves.
In order from the object side, 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, and a fourth lens having a positive refractive power. As a conventional example of a zoom lens in which a lens group is arranged and the second lens group is constituted by a negative lens, a negative lens, and a positive lens, JP 2010-139705 A (hereinafter referred to as “Patent Document 1”). JP 2009-223008 A (hereinafter referred to as “
These zoom lenses described in Patent Document 1,
The zoom lens described in
Further, the zoom lenses described in Patent Document 1 and
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、請求項1に記載の発明は、短焦点端の半画角が42度以上と十分に広画角でありながら短焦点端のFナンバが2.0以下、長焦点端のFナンバが3.0程度であり、構成枚数が12〜13枚程度、小型でかつ1000万〜2000万画素の撮像素子に対応した解像力を有するズームレンズを提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and the invention according to claim 1 is such that the half field angle at the short focus end is 42 degrees or more and the angle at the short focus end is sufficiently wide. A zoom lens having a number of 2.0 or less, an F number at the long focal length of about 3.0, a constitutional number of about 12 to 13, and a compact and resolving power corresponding to an image sensor with 10 to 20 million pixels The purpose is to provide.
請求項1に記載のズームレンズは、上述した目的を達成するために、
物体側より順に、正の屈折力を有する第1レンズ群、負の屈折力を有する第2レンズ群、正の屈折力を有する第3レンズ群、正の屈折力を有する第4レンズ群とからなり、短焦点端から長焦点端への変倍に際して、前記第1レンズ群は像側に凸になるように移動し、前記第2レンズ群は像側に移動し、前記第3レンズ群は物体側に移動し、前記第4レンズ群が移動するズームレンズにおいて、前記第2レンズ群と前記第3レンズ群の間に開口絞りを配設し、前記第1レンズ群は物体側から順に負レンズ、正レンズで構成し、前記第2レンズ群は物体側から順に、負レンズL21、負レンズL22、負レンズL23、正レンズL24で構成し、以下の条件式:
0.5<|f2/ft|<0.7 (1)
ことを特徴としている。
In order to achieve the above object, a zoom lens according to claim 1 is provided.
In order from the object side, 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, and a fourth lens group having a positive refractive power. When zooming from the short focal end to the long focal end, the first lens group moves so as to be convex toward the image side, the second lens group moves toward the image side, and the third lens group In a zoom lens that moves to the object side and moves the fourth lens group, an aperture stop is disposed between the second lens group and the third lens group, and the first lens group is negative in order from the object side. The second lens group includes, in order from the object side, a negative lens L21, a negative lens L22, a negative lens L23, and a positive lens L24, and the following conditional expression:
0.5 <| f2 / ft | <0.7 (1)
It is characterized by that.
請求項1に記載の発明によれば、
物体側より順に、正の屈折力を有する第1レンズ群、負の屈折力を有する第2レンズ群、正の屈折力を有する第3レンズ群、正の屈折力を有する第4レンズ群とからなり、短焦点端から長焦点端への変倍に際して、前記第1レンズ群は像側に凸になるように移動し、前記第2レンズ群は像側に移動し、前記第3レンズ群は物体側に移動し、前記第4レンズ群が移動するズームレンズにおいて、前記第2レンズ群と前記第3レンズ群の間に開口絞りを配設し、前記第1レンズ群は物体側から順に、負レンズ、正レンズで構成し、前記第2レンズ群は物体側から順に、負レンズL21、負レンズL22、負レンズL23、正レンズL24で構成し、
前記第2レンズ群の焦点距離をf2とし、長焦点端の全系の焦点距離をftとして、
以下、条件式:
0.5<|f2/ft|<0.7 (1)
を満足することにより、特に、
短焦点端の半画角が42度以上と十分に広画角でありながら短焦点端のFナンバが2.0以下、長焦点端のFナンバが3.0以下であり、構成枚数が12〜13枚程度と少なく、小型でかつ1000万〜2000万画素の撮像素子に対応した解像力を有するズームレンズを提供することができ、延いては、小型かつ高画質で、通常の撮影領域を十分にカバーする変倍域を有したカメラおよび携帯情報端末装置を実現することができる。
According to the invention of claim 1,
In order from the object side, 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, and a fourth lens group having a positive refractive power. When zooming from the short focal end to the long focal end, the first lens group moves so as to be convex toward the image side, the second lens group moves toward the image side, and the third lens group In the zoom lens that moves to the object side and the fourth lens group moves, an aperture stop is disposed between the second lens group and the third lens group, and the first lens group is sequentially from the object side. The second lens group includes, in order from the object side, a negative lens L21, a negative lens L22, a negative lens L23, and a positive lens L24.
The focal length of the second lens group is f2, and the focal length of the entire system at the long focal end is ft.
The following conditional expression:
0.5 <| f2 / ft | <0.7 (1)
By satisfying, in particular,
Although the short focus end has a sufficiently wide angle of view of 42 degrees or more, the short focus end F number is 2.0 or less, the long focus end F number is 3.0 or less, and the number of components is 12. A zoom lens having a resolving power corresponding to an image sensor with a small size of about 13 to 13 pixels and a size of 10 to 20 million pixels can be provided. Thus, it is possible to realize a camera and a portable information terminal device having a zooming area that covers the above.
以下、本発明の実施の形態に基づき、図面を参照して本発明に係るズームレンズ、カメラおよび携帯情報端末装置を詳細に説明する。具体的な実施例(数値実施例)について説明する前に、まず、本発明の原理的な実施の形態を説明する。
本発明の第1〜第4の実施の形態に係るズームレンズは、物体側から、順次に、正の屈折力を有する第1レンズ群と、負の屈折力を有する第2レンズ群と、正の屈折力を有する第3レンズ群と、正の屈折力を有する第4レンズ群からなり、短焦点端から長焦点端への変倍に際して、前記第1レンズ群は像側に凸になるように移動し、前記第2レンズ群は像側に移動し、前記第3レンズ群は物体側に移動し、前記第4レンズ群が移動するズームレンズであって、
さらに、それぞれ以下のような特徴を有するものである。
即ち、本発明の第1〜第4の実施の形態に係るズームレンズの第1の特徴は、前記第2レンズ群と前記第3レンズ群の間に開口絞りを配設し、前記第1レンズ群は物体側から順に負レンズ、正レンズで構成し、前記第2レンズ群は物体側から順に負レンズL21、負レンズL22、負レンズL23、正レンズL24で構成してなるズームレンズにおいて、
さらに、次に述べるような特徴を有している。
本発明のような、正負正正の4レンズ群で構成されるズームレンズは、第3レンズ群が主要な変倍作用を負担する、いわゆるバリエータとして構成される。
短焦点端から長焦点端への変倍に際して、第1レンズ群は像側に凸になるように移動し、第2レンズ群は像側に移動し、第3レンズ群は物体側に移動し、第4レンズ群が移動することにより、第1レンズ群と第2レンズ群の間隔は大きくなり、第2レンズ群と第3レンズ群との間隔は小さくなって、第2レンズ群・第3レンズ群の倍率(絶対値)はどちらも増加し、変倍作用を互いに分担する。
さらに、本発明のズームレンズにおいては、第1レンズ群は、像側に凸になるように移動することにより、短焦点端においても全長を確保し、広角・大口径でありながら、高性能になるようにしている。しかしながら、短焦点端において第2レンズ群は絞りから離れることから第2レンズ群は大型化し、第2レンズ群内の収差補正が困難になる。そのため、第2レンズ群を負レンズ、負レンズ、正レンズで構成した場合、第2レンズ群の最も物体側の負レンズにおける像側面が半円に近い構成になりやすく、高い生産性を望めない。また、収差補正も困難になってくる。そこで、第2レンズ群は、物体側から負レンズL21、負レンズL22、負レンズL23、正レンズL24の順に配置する構成にした。
Hereinafter, based on an embodiment of the present invention, a zoom lens, a camera, and a portable information terminal device according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Before describing specific examples (numerical examples), first, a fundamental embodiment of the present invention will be described.
The zoom lenses according to the first to fourth embodiments of the present invention, in order from the object side, a first lens group having a positive refractive power, a second lens group having a negative refractive power, and a positive lens And a fourth lens group having a positive refractive power, and the first lens group is convex toward the image side upon zooming from the short focal end to the long focal end. A zoom lens in which the second lens group moves to the image side, the third lens group moves to the object side, and the fourth lens group moves,
Furthermore, each has the following characteristics.
That is, the first feature of the zoom lens according to the first to fourth embodiments of the present invention is that an aperture stop is disposed between the second lens group and the third lens group, and the first lens The zoom lens is composed of a negative lens and a positive lens in order from the object side, and the second lens group is composed of a negative lens L21, a negative lens L22, a negative lens L23, and a positive lens L24 in order from the object side.
Furthermore, it has the following features.
A zoom lens constituted by four positive, negative, positive and positive lens groups as in the present invention is configured as a so-called variator in which the third lens group bears a main zooming action.
Upon zooming from the short focal end to the long focal end, the first lens unit moves so as to be convex toward the image side, the second lens unit moves toward the image side, and the third lens unit moves toward the object side. When the fourth lens group is moved, the distance between the first lens group and the second lens group is increased, and the distance between the second lens group and the third lens group is decreased, so that the second lens group and the third lens group are moved. Both magnifications (absolute values) of the lens group increase and share the zooming action.
Furthermore, in the zoom lens according to the present invention, the first lens unit is moved so as to be convex toward the image side, so that the entire length is secured even at the short focal point, and the high performance is achieved while having a wide angle and a large aperture. It is trying to become. However, since the second lens group is separated from the stop at the short focal end, the second lens group becomes large, and it becomes difficult to correct aberrations in the second lens group. Therefore, when the second lens group is composed of a negative lens, a negative lens, and a positive lens, the image side surface of the second lens group closest to the object side negative lens tends to be a semicircular configuration, and high productivity cannot be expected. . In addition, aberration correction becomes difficult. Therefore, the second lens group is configured in the order of the negative lens L21, the negative lens L22, the negative lens L23, and the positive lens L24 from the object side.
負レンズL21、負レンズL22を物体側に凸のメニスカス形状にし、負レンズL23を物体側に凹の形状にすることで、各種収差をバランス良く補正することができる。
また、第2レンズ群の焦点距離をf2とし、長焦点端の全系の焦点距離をftとして、
下記条件式:
0.5<|f2/ft|<0.7 (1)
を満足することが望ましい(請求項1に対応する)。
上記条件式の上限値を超えると、第2レンズ群の焦点距離が長くなりすぎ、第2レンズ群による変倍作用が小さくなりすぎ、ズーム域全体の収差補正が困難になる。また、条件式(1)の下限値を下回ると、第2レンズ群の焦点距離が短くなりすぎ、第2レンズ群内の収差補正が困難になる。
さらに高性能にするためには、第1レンズ群の焦点距離をf1とし、長焦点距離の全系の焦点距離をftとして、
3.0<f1/ft<4.0 (2)
を満足することが望ましい(請求項2に対応する)。
By making the negative lens L21 and the negative lens L22 into a meniscus shape convex toward the object side and making the negative lens L23 into a concave shape toward the object side, various aberrations can be corrected in a balanced manner.
Further, the focal length of the second lens group is f2, and the focal length of the entire system at the long focal end is ft.
The following conditional expression:
0.5 <| f2 / ft | <0.7 (1)
Is preferably satisfied (corresponding to claim 1).
When the upper limit value of the conditional expression is exceeded, the focal length of the second lens group becomes too long, the zooming effect by the second lens group becomes too small, and it becomes difficult to correct aberrations in the entire zoom range. If the lower limit value of conditional expression (1) is not reached, the focal length of the second lens group becomes too short, and it becomes difficult to correct aberrations in the second lens group.
For higher performance, the focal length of the first lens group is f1, and the focal length of the entire system with a long focal length is ft.
3.0 <f1 / ft <4.0 (2)
Is preferably satisfied (corresponding to claim 2).
上記条件式(2)の上限値を超えると、第2レンズ群による変倍機能を確保することが困難になり、ズーム域全体の収差補正が困難になる。また、条件式(2)の下限値を下回ると、第1レンズ群の焦点距離が短くなりすぎ、第1レンズ群内での収差補正が困難になる。 If the upper limit value of the conditional expression (2) is exceeded, it will be difficult to ensure the zooming function by the second lens group, and it will be difficult to correct aberrations in the entire zoom range. If the lower limit of conditional expression (2) is not reached, the focal length of the first lens group becomes too short, making it difficult to correct aberrations in the first lens group.
小型でありながら、高性能にするためには、第1レンズ群の光軸上の厚さをD1とし、第2レンズ群の光軸上の厚さをD2として、
0.3<D1/D2<0.5 (3)
を満足すると良い(請求項3に対応する)。
上記条件式(3)の上限値を超えると、第2レンズ群が薄くなりすぎ、第2レンズ群内の収差補正が困難になるか、第1レンズ群が厚くなりすぎ、大型化する。また、条件式(3)の下限値を下回ると、第2レンズ群が厚くなりすぎ、変倍するための空気間隔が小さくなりすぎ、ズーム域全体の収差補正が困難になる。
より高性能にするためには、第2レンズ群の負レンズL21の焦点距離をf2_1とし、第2レンズ群の負レンズL22の焦点距離をf2_2として、
0.4<f2_1/f2_2<0.8 (4)
を満足すると良い(請求項4に対応する)。
上記条件式(4)の上限値を超えても、下限値を下回っても負レンズL21と負レンズL22で分担して収差補正することが困難になる。
In order to achieve high performance while being small, the thickness on the optical axis of the first lens group is D1, and the thickness on the optical axis of the second lens group is D2.
0.3 <D1 / D2 <0.5 (3)
Is satisfied (corresponding to claim 3).
When the upper limit value of conditional expression (3) is exceeded, the second lens group becomes too thin and aberration correction in the second lens group becomes difficult, or the first lens group becomes too thick and the size increases. If the lower limit value of conditional expression (3) is not reached, the second lens group becomes too thick, the air interval for zooming becomes too small, and it becomes difficult to correct aberrations in the entire zoom range.
For higher performance, the focal length of the negative lens L21 of the second lens group is f2_1, and the focal length of the negative lens L22 of the second lens group is f2_2.
0.4 <f2_1 / f2_2 <0.8 (4)
Is satisfied (corresponding to claim 4).
Even if the upper limit value of conditional expression (4) is exceeded or less than the lower limit value, it is difficult to correct aberrations by sharing the negative lens L21 and the negative lens L22.
さらに高性能にするためには、第2レンズ群の負レンズL22と負レンズL23の空気間隔をDaとし、第2レンズ群の光軸上の厚さをD2として、
0.3<Da/D2<0.5 (5)
を満足すると良い(請求項5に対応する)。
また、小型でありながら、高性能にするためには第2レンズ群の負レンズL22を非球面レンズにすると良い(請求項6に対応する)。負レンズL22を非球面にすることにより歪曲収差を十分に補正することができる。負レンズL21を非球面にしても歪曲補正をすることもできるが、負レンズL21の有効径は大きいためコストが高くなる。そのため、L22を非球面とした方が良い。
さらに高性能にするためには、第2レンズ群の負レンズL21の光線有効高さをH212として、第2レンズ群の負レンズL21の曲率半径をR212として、下記条件式:
0.7<H212/R212<0.9 (6)
を満足すると良い(請求項7に相応する)。
In order to achieve higher performance, the air distance between the negative lens L22 and the negative lens L23 of the second lens group is Da, and the thickness on the optical axis of the second lens group is D2.
0.3 <Da / D2 <0.5 (5)
Is satisfied (corresponding to claim 5).
In order to achieve high performance while being small, the negative lens L22 of the second lens group may be an aspherical lens (corresponding to claim 6). Distortion can be sufficiently corrected by making the negative lens L22 an aspherical surface. Although the distortion can be corrected even if the negative lens L21 is aspherical, the cost increases because the effective diameter of the negative lens L21 is large. Therefore, it is better to make L22 an aspherical surface.
In order to achieve higher performance, the effective ray height of the negative lens L21 of the second lens group is set to H212, and the radius of curvature of the negative lens L21 of the second lens group is set to R212.
0.7 <H212 / R212 <0.9 (6)
Is satisfied (corresponding to claim 7).
上記条件式(6)の上限値を超えると、短焦点端の軸外光線が大きく屈折し、十分に収差補正をすることが困難になる。上記条件式(6)の下限値を下回ると、負レンズL21のパワーが弱くなりすぎ、負レンズL22と分担して収差補正することが困難である。
さらに小型、高性能にするためには、短焦点端における開口絞りと第3レンズ群の間隔をTLs3_wとし、短焦点端における第2レンズ群と開口絞りの間隔をTL2s_wとして、
0.15<TLs3_w/TL2s_w<0.40 (7)
を満足することが望ましい。
上記条件式(7)の下限値を下回ると、第2レンズ群と開口絞りの間隔が大きくなり、短焦点端における第2レンズ群を通る軸外光線が高くなりすぎ、第2レンズ群内における軸外収差の補正が困難になり、且つ第2レンズ群が大型化する。また、上記条件式(7)の上限値を超えると、第3レンズ群と開口絞りの間隔が大きくなり、短焦点端における第3レンズ群を通る軸外光線が高くなりすぎ、第3レンズ群内における収差補正が困難になり、且つ第3レンズ群が大型化する。
像面に到達する光量を減少させる必要があるときには、開口絞り径を小径化しても良いが、絞り径を大きく変えることなく、NDフィルタ等の挿入により光量を減少させた方が、回折現象による解像力の低下を防止できて好ましい。
If the upper limit value of conditional expression (6) is exceeded, off-axis rays at the short focal end will be greatly refracted, making it difficult to sufficiently correct aberrations. If the lower limit value of conditional expression (6) is not reached, the power of the negative lens L21 becomes too weak, and it is difficult to correct aberrations by sharing with the negative lens L22.
In order to further reduce the size and increase the performance, the distance between the aperture stop and the third lens group at the short focus end is TLs3_w, and the distance between the second lens group and the aperture stop at the short focus end is TL2s_w.
0.15 <TLs3_w / TL2s_w <0.40 (7)
It is desirable to satisfy
If the lower limit value of the conditional expression (7) is not reached, the distance between the second lens group and the aperture stop becomes large, and the off-axis ray passing through the second lens group at the short focal point becomes too high. Correction of off-axis aberrations becomes difficult, and the second lens group becomes large. When the upper limit value of conditional expression (7) is exceeded, the distance between the third lens group and the aperture stop becomes large, and the off-axis rays passing through the third lens group at the short focal end become too high, and the third lens group. Aberration correction becomes difficult, and the third lens group becomes large.
When it is necessary to reduce the amount of light reaching the image plane, the aperture stop diameter may be reduced. However, if the amount of light is reduced by inserting an ND filter or the like without greatly changing the stop diameter, it is caused by the diffraction phenomenon. It is preferable because a decrease in resolution can be prevented.
以下に本発明のズームレンズの実施の形態および具体的な数値実施例を示す。
第1の実施の形態ないし第4の実施の形態に係る実施例1ないし実施例4は、正負正正の4群構成である。
各実施例において、第4レンズ群の像面側に配設される平行平板FMは、光学ローパスフィルタ・赤外カットフィルタ等の各種フィルタや、CMOSセンサ等の受光素子のカバーガラス(シールガラス)を想定したものである。
レンズの材質は、全ての実施例において、全て光学ガラスとなっている。但し、第4レンズ群のレンズは、面精度による画質への影響が大きくないため、樹脂レンズを用いても良い。
各実施例の収差は、十分に補正されており、1000万〜2000万画素の受光素子に対応することが可能となっている。本発明のようにズームレンズを構成することで、十分な小型化を達成しながら非常に良好な像性能を確保し得ることは、実施例1〜4より明らかである。
歪曲収差は、電子的に補正することも可能であるが、補正することにより画質への影響がある。本発明は、歪曲収差を光学的に十分に補正することにより、高画質化を図っている。
Embodiments and specific numerical examples of the zoom lens according to the present invention will be described below.
Examples 1 to 4 according to the first to fourth embodiments have a four-group configuration of positive, negative and positive.
In each embodiment, the parallel flat plate FM disposed on the image plane side of the fourth lens group includes various filters such as an optical low-pass filter and an infrared cut filter, and a cover glass (seal glass) of a light receiving element such as a CMOS sensor. Is assumed.
The lens material is all optical glass in all the examples. However, since the lens of the fourth lens group does not greatly affect the image quality due to surface accuracy, a resin lens may be used.
The aberration in each example is sufficiently corrected, and can correspond to a light receiving element with 10 to 20 million pixels. It is clear from Examples 1 to 4 that by configuring the zoom lens as in the present invention, very good image performance can be ensured while achieving sufficient size reduction.
Although distortion aberration can be corrected electronically, the correction has an effect on image quality. In the present invention, high image quality is achieved by optically correcting distortion aberration sufficiently.
各実施例における記号の意味は、以下の通りである。
f :全系の焦点距離
F :Fナンバ
ω :半画角
R :曲率半径
D :面間隔
Nd :屈折率
νd :アッベ数
K :非球面の円錐定数
A4 :4次の非球面係数
A6 :6次の非球面係数
A8 :8次の非球面係数
A10 :10次の非球面係数
ただし、ここで用いられる非球面は、近軸曲率半径の逆数(近軸曲率)をC、光軸からの高さをHとするとき、以下の式(8)で定義される。
The meanings of symbols in each embodiment are as follows.
f: the focal length F of the entire system: F number omega: half field angle R: curvature radius D: surface interval N d: refractive index [nu d: Abbe number K: aspherical conic constant A 4: 4-order aspheric coefficients A 6 : 6th-order aspheric coefficient A 8 : 8th-order aspheric coefficient A 10 : 10th-order aspheric coefficient However, the aspheric surface used here is the reciprocal (paraxial curvature) of the paraxial radius of curvature. When the height from the optical axis is H, it is defined by the following equation (8).
図1は、本発明の第1の実施の形態で且つ実施例1に係るズームレンズの光学系の構成および広角端(短焦点端)から所定の中間焦点距離を経て望遠端(長焦点端)へのズーミングに伴うズーム軌跡を示しており、(a)は広角端(短焦点端)における光軸に沿った断面図、(b)は中間焦点距離における光軸に沿った断面図、(c)は望遠端(長焦点端)における光軸に沿った断面図である。なお、実施例1のレンズ群配置を示す図1において、図示左側が物体(被写体)側である。
図1に示すズームレンズは、光軸に沿って、物体側から像面側に向かって、順次、正の屈折力を有する第1レンズ群G1と、負の屈折力を有する第2レンズ群G2と、正の屈折力を有する第3レンズ群G3と、そして正の屈折力を有する第4レンズ群G4とを配置している。このうち、第1レンズ群G1は、2枚の第1レンズL11、第2レンズL12を有し、第2レンズ群G2は、第1レンズL21、第2レンズL22、第3レンズL23、第4レンズL24を有してなり、第3レンズ群G3は、第1レンズL31、第2レンズL32、第3レンズL33、第4レンズL34、第5レンズL35、第6レンズL36を有してなり、第4レンズ群G4は、1枚の第1レンズL41を有している。
FIG. 1 shows a configuration of an optical system of a zoom lens according to a first embodiment of the present invention and a telephoto end (long focal end) through a predetermined intermediate focal length from a wide angle end (short focal end). 4A and 4B show zoom trajectories associated with zooming, (a) is a cross-sectional view along the optical axis at the wide-angle end (short focal end), (b) is a cross-sectional view along the optical axis at the intermediate focal length, and (c) ) Is a cross-sectional view along the optical axis at the telephoto end (long focal end). In FIG. 1 showing the lens group arrangement of Example 1, the left side in the figure is the object (subject) side.
The zoom lens shown in FIG. 1 includes a first lens group G1 having a positive refractive power and a second lens group G2 having a negative refractive power in order from the object side to the image plane side along the optical axis. A third lens group G3 having a positive refractive power, and a fourth lens group G4 having a positive refractive power. Among these, the first lens group G1 includes two first lenses L11 and L12, and the second lens group G2 includes the first lens L21, the second lens L22, the third lens L23, and the fourth lens L2. The third lens group G3 includes a first lens L31, a second lens L32, a third lens L33, a fourth lens L34, a fifth lens L35, and a sixth lens L36. The fourth lens group G4 has one first lens L41.
第1レンズ群G1〜第4レンズ群G4は、それぞれ各群毎に適宜なる共通の支持枠等によって支持され、ズーミング等に際しては各群毎に相対的に動作し、開口絞りADは、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3の間に配設され、短焦点端から長焦点端への変倍に際して、独立で移動するように動作する。図1には、各光学面の面番号(R1〜R26)も示している。
広角端(短焦点端)から望遠端(長焦点端)への変倍に際しては、第1レンズ群G1〜第4レンズ群G4の全群が移動して、第1レンズ群G1は、像面側に凸になるように移動し、第2レンズ群G2は、像面側に移動し、第3レンズ群G3は、物体側に移動し、第4レンズ群G4は、移動することにより、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2の間隔は大きくなり、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3との間隔は小さくなる。
第1レンズ群G1は、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズからなる第1レンズ(負レンズ)、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズからなる第2レンズ(正レンズ)L12を配しており、第1レンズL11と第2レンズL12の2枚のレンズは、それぞれ互いに密接して貼り合わせられて、一体に接合され、2枚のレンズからなる接合レンズを形成している。第2レンズ群G2は、物体側から順次、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズからなる第1レンズ(負レンズ)L21、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズであり、且つ像面側に非球面を形成した非球面レンズからなる第2レンズ(負レンズ)L22と、像面側に凸面を向けた負メニスカスレンズからなる第3レンズ(負レンズ)L23と物体側に像面側より大きな曲率の凸面を向けた両凸レンズからなる第4レンズ(正レンズ)L24を配している。
The first lens group G1 to the fourth lens group G4 are supported by a common support frame or the like that is appropriate for each group, operate relatively for each group during zooming and the like, and the aperture stop AD is the second aperture stop AD. It is disposed between the lens group G2 and the third lens group G3, and operates to move independently upon zooming from the short focus end to the long focus end. FIG. 1 also shows surface numbers (R1 to R26) of the respective optical surfaces.
At the time of zooming from the wide angle end (short focal end) to the telephoto end (long focal end), all the first lens group G1 to fourth lens group G4 move, and the first lens group G1 has an image plane. The second lens group G2 moves to the image side, the third lens group G3 moves to the object side, and the fourth lens group G4 moves to move the second lens group G2 to the convex side. The distance between the first lens group G1 and the second lens group G2 is increased, and the distance between the second lens group G2 and the third lens group G3 is decreased.
The first lens group G1 includes a first lens (negative lens) made of a negative meniscus lens having a convex surface facing the object side, and a second lens (positive lens) L12 made of a positive meniscus lens having a convex surface facing the object side. The two lenses, the first lens L11 and the second lens L12, are closely bonded to each other and bonded together to form a cemented lens composed of two lenses. The second lens group G2 is a first lens (negative lens) L21 including a negative meniscus lens having a convex surface directed toward the object side in order from the object side, a negative meniscus lens having a convex surface directed toward the object side, and the image surface side. A second lens (negative lens) L22 made of an aspheric lens having an aspherical surface formed thereon, a third lens (negative lens) L23 made of a negative meniscus lens having a convex surface facing the image surface side, and an object side from the image surface side. A fourth lens (positive lens) L24 composed of a biconvex lens having a convex surface with a large curvature is disposed.
第3レンズ群G3は、物体側より順次に、物体側に像面側より強い曲率の凸面を向けた両凸レンズであり、且つ両面に非球面を形成した非球面レンズからなる第1レンズ(正レンズ)L31と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズからなる第2レンズ(正レンズ)L32と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズからなる第3レンズ(負レンズ)L33と、像面側に凸面を向けた正メニスカスレンズからなる第4レンズ(正レンズ)L34と、物体側に像面側より大きな曲率の凹面を向けた両凹レンズからなる第5レンズ(負レンズ)L35と像面側に凸面を向けた正メニスカスレンズであり、且つ像面側に非球面を形成した非球面レンズからなる第6レンズ(正レンズ)L36とを配しており、第2レンズL32と第3レンズL33の2枚のレンズおよび第4レンズL34と第5レンズL35の2枚のレンズは、それぞれ互いに密接して貼り合わせられて、一体に接合され、2枚のレンズからなる接合レンズを形成している。
第4レンズ群G4は、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズからなる第1レンズ(正レンズ)L41を配している。
The third lens group G3 is a biconvex lens in which a convex surface having a curvature that is stronger than the image surface side is directed to the object side sequentially from the object side, and a first lens (positive lens) having aspheric surfaces formed on both surfaces. Lens) L31, a second lens (positive lens) L32 made of a positive meniscus lens having a convex surface facing the object side, a third lens (negative lens) L33 made of a negative meniscus lens having a convex surface facing the object side, and an image A fourth lens (positive lens) L34 made of a positive meniscus lens having a convex surface facing the surface side, and a fifth lens (negative lens) L35 made of a biconcave lens having a concave surface having a larger curvature than the image surface side on the object side. A sixth lens (positive lens) L36, which is a positive meniscus lens having a convex surface facing the surface side and an aspherical surface having an aspheric surface formed on the image surface side, is disposed. Lens L The two lenses No. 3 and the two lenses, the fourth lens L34 and the fifth lens L35, are closely bonded to each other and bonded together to form a cemented lens composed of two lenses. Yes.
The fourth lens group G4 includes a first lens (positive lens) L41 made of a positive meniscus lens having a convex surface directed toward the object side.
この場合、図1に示すように、広角端(短焦点端)から望遠端(長焦点端)への変倍に際し、第1レンズ群G1は、像面側に凸になるように移動し、第2レンズ群G2は、像面側に移動し、第3レンズ群G3は、物体側に移動し、第4レンズ群G4が移動することにより、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2の間隔は大きくなり、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3との間隔は小さくなって、第2レンズ群G2、第3レンズ群G3の倍率(絶対値)は、どちらも増加する。
そこで、第3レンズ群G3の構成を、正レンズ(第1レンズL31)、正レンズ(第2レンズL32)、負レンズ(第3レンズL33)、像面側に凸面を向けた正レンズ(第4レンズL34)、物体側に像面側より曲率の大きな凹面を向けた両凹レンズ(第5レンズL35)、像面側に凸面を向けた正メニスカスレンズ(第6レンズL36)としている。
この実施例1においては、全光学系の焦点距離f、FナンバF、半画角ωが、ズーミングによって、それぞれf=5.29〜22.00、F=1.85〜2.87、ω=43.89〜12.31の範囲で変化する。各光学要素の光学特性は、次表1の通りである。
In this case, as shown in FIG. 1, when zooming from the wide-angle end (short focal end) to the telephoto end (long focal end), the first lens group G1 moves so as to be convex toward the image plane side. The second lens group G2 moves to the image plane side, the third lens group G3 moves to the object side, and the fourth lens group G4 moves to move the first lens group G1 and the second lens group G2. The interval increases, the interval between the second lens group G2 and the third lens group G3 decreases, and both the magnifications (absolute values) of the second lens group G2 and the third lens group G3 increase.
Therefore, the configuration of the third lens group G3 includes a positive lens (first lens L31), a positive lens (second lens L32), a negative lens (third lens L33), and a positive lens (first lens having a convex surface facing the image plane side). 4 lens L34), a biconcave lens (fifth lens L35) having a concave surface with a larger curvature than the image surface side on the object side, and a positive meniscus lens (sixth lens L36) having a convex surface on the image surface side.
In Example 1, the focal length f, F number F, and half angle of view ω of the entire optical system are f = 5.29 to 22.00, F = 1.85 to 2.87, ω by zooming, respectively. = Varies in the range of 43.89 to 12.31. The optical characteristics of each optical element are as shown in Table 1 below.
すなわち、表1においては、「*」が付された第7面、第13面、第14面および第22面の各光学面が非球面であり、式(8)における各非球面のパラメータは、下記の表2の通りである。
That is, in Table 1, the optical surfaces of the seventh surface, the thirteenth surface, the fourteenth surface, and the twenty-second surface marked with “*” are aspheric surfaces, and the parameters of each aspheric surface in the equation (8) are Table 2 below.
また、図2、図3および図4に、それぞれ、実施例1の広角端、中間焦点距離および望遠端における球面収差、非点収差、歪曲収差並びにコマ収差の各収差図を示している。なお、これらの図において、球面収差における破線は正弦条件をあらわし、非点収差における実線はサジタル、そして破線はメリディオナルをそれぞれあらわしている。また、球面収差、非点収差、並びにコマ収差の各収差図におけるgおよびdはそれぞれ、g線およびd線をあらわしている。これらは、他の実施例の収差図についても同様である。 2, FIG. 3, and FIG. 4 show aberration diagrams of spherical aberration, astigmatism, distortion, and coma aberration at the wide-angle end, the intermediate focal length, and the telephoto end, respectively, in Example 1. In these drawings, a broken line in spherical aberration represents a sine condition, a solid line in astigmatism represents sagittal, and a broken line represents meridional. In addition, g and d in the respective aberration diagrams of spherical aberration, astigmatism, and coma aberration represent g-line and d-line, respectively. The same applies to the aberration diagrams of the other examples.
図5は、本発明の第2の実施の形態で且つ実施例2に係るズームレンズの光学系の構成および広角端(短焦点端)から所定の中間焦点距離を経て望遠端(長焦点端)へのズーミングに伴うズーム軌跡を示しており、(a)は広角端(短焦点端)における光軸に沿った断面図、(b)は中間焦点距離における光軸に沿った断面図、(c)は望遠端(長焦点端)における光軸に沿った断面図である。なお、実施例2のレンズ群配置を示す図5において、図示左側が物体(被写体)側である。
図5に示すズームレンズは、光軸に沿って、物体側から像面側に向かって、順次、正の屈折力を有する第1レンズ群G1と、負の屈折力を有する第2レンズ群G2と、正の屈折力を有する第3レンズ群G3と、そして正の屈折力を有する第4レンズ群G4とを配置している。このうち、第1レンズ群G1は、2枚の第1レンズL11、第2レンズL12を有し、第2レンズ群G2は、第1レンズL21、第2レンズL22、第3レンズL23、第4レンズL24を有してなり、第3レンズ群G3は、第1レンズL31、第2レンズL32、第3レンズL33、第4レンズL34、第5レンズL35、第6レンズL36を有してなり、第4レンズ群G4は、1枚の第1レンズL41を有している。
FIG. 5 shows the configuration of the optical system of the zoom lens according to the second embodiment of the present invention and Example 2, and the telephoto end (long focal end) through a predetermined intermediate focal length from the wide angle end (short focal end). 4A and 4B show zoom trajectories associated with zooming, (a) is a cross-sectional view along the optical axis at the wide-angle end (short focal end), (b) is a cross-sectional view along the optical axis at the intermediate focal length, and (c) ) Is a cross-sectional view along the optical axis at the telephoto end (long focal end). In FIG. 5 showing the lens group arrangement of Example 2, the left side in the figure is the object (subject) side.
The zoom lens shown in FIG. 5 has a first lens group G1 having a positive refractive power and a second lens group G2 having a negative refractive power sequentially from the object side to the image plane side along the optical axis. A third lens group G3 having a positive refractive power, and a fourth lens group G4 having a positive refractive power. Among these, the first lens group G1 includes two first lenses L11 and L12, and the second lens group G2 includes the first lens L21, the second lens L22, the third lens L23, and the fourth lens L2. The third lens group G3 includes a first lens L31, a second lens L32, a third lens L33, a fourth lens L34, a fifth lens L35, and a sixth lens L36. The fourth lens group G4 has one first lens L41.
第1レンズ群G1〜第4レンズ群G4は、それぞれ各群毎に適宜なる共通の支持枠等によって支持され、ズーミング等に際しては各群毎に相対的に動作し、開口絞りADは、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3の間に配設され、短焦点端から長焦点端への変倍に際して、独立で移動するように動作する。図5には、各光学面の面番号(R1〜R26)も示している。
広角端(短焦点端)から望遠端(長焦点端)への変倍に際しては、第1レンズ群G1〜第4レンズ群G4の全群が移動して、第1レンズ群G1は、像面側に凸になるように移動し、第2レンズ群G2は、像面側に移動し、第3レンズ群G3は、物体側に移動し、第4レンズ群G4は、移動することにより、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2の間隔は大きくなり、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3との間隔は小さくなる。
第1レンズ群G1は、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズからなる第1レンズ(負レンズ)、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズからなる第2レンズ(正レンズ)L12を配しており、第1レンズL11と第2レンズL12の2枚のレンズは、それぞれ互いに密接して貼り合わせられて、一体に接合され、2枚のレンズからなる接合レンズを形成している。第2レンズ群G2は、物体側から順次、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズからなる第1レンズ(負レンズ)L21、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズであり、且つ像面側に非球面を形成した非球面レンズからなる第2レンズ(負レンズ)L22と、像面側に凸面を向けた負メニスカスレンズからなる第3レンズ(負レンズ)L23と物体側に像面側より大きな曲率の凸面を向けた両凸レンズからなる第4レンズ(正レンズ)L24を配している。
The first lens group G1 to the fourth lens group G4 are supported by a common support frame or the like that is appropriate for each group, operate relatively for each group during zooming and the like, and the aperture stop AD is the second aperture stop AD. It is disposed between the lens group G2 and the third lens group G3, and operates to move independently upon zooming from the short focus end to the long focus end. FIG. 5 also shows surface numbers (R1 to R26) of the optical surfaces.
At the time of zooming from the wide angle end (short focal end) to the telephoto end (long focal end), all the first lens group G1 to fourth lens group G4 move, and the first lens group G1 has an image plane. The second lens group G2 moves to the image side, the third lens group G3 moves to the object side, and the fourth lens group G4 moves to move the second lens group G2 to the convex side. The distance between the first lens group G1 and the second lens group G2 is increased, and the distance between the second lens group G2 and the third lens group G3 is decreased.
The first lens group G1 includes a first lens (negative lens) made of a negative meniscus lens having a convex surface facing the object side, and a second lens (positive lens) L12 made of a positive meniscus lens having a convex surface facing the object side. The two lenses, the first lens L11 and the second lens L12, are closely bonded to each other and bonded together to form a cemented lens composed of two lenses. The second lens group G2 is a first lens (negative lens) L21 including a negative meniscus lens having a convex surface directed toward the object side in order from the object side, a negative meniscus lens having a convex surface directed toward the object side, and the image surface side. A second lens (negative lens) L22 made of an aspheric lens having an aspherical surface formed thereon, a third lens (negative lens) L23 made of a negative meniscus lens having a convex surface facing the image surface side, and an object side from the image surface side. A fourth lens (positive lens) L24 composed of a biconvex lens having a convex surface with a large curvature is disposed.
第3レンズ群G3は、物体側より順次に、物体側に像面側より強い曲率の凸面を向けた両凸レンズであり、且つ両面に非球面を形成した非球面レンズからなる第1レンズ(正レンズ)L31と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズからなる第2レンズ(負レンズ)L32と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズからなる第3レンズ(負レンズ)L33と、像面側に凸面を向けた正メニスカスレンズからなる第4レンズ(正レンズ)L34と、物体側に像面側より大きな曲率の凹面を向けた両凹レンズからなる第5レンズ(負レンズ)L35と像面側に物体側より曲率の大きな凸面を向けた正メニスカスレンズであり、且つ像面側に非球面を形成した非球面レンズからなる第6レンズ(正レンズ)L36とを配しており、第2レンズL32と第3レンズL33の2枚のレンズおよび第4レンズL34と第5レンズL35の2枚のレンズは、それぞれ互いに密接して貼り合わせられて、一体に接合され、2枚のレンズからなる接合レンズを形成している。
第4レンズ群G4は、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズからなる第1レンズ(正レンズ)L41を配している。
The third lens group G3 is a biconvex lens in which a convex surface having a curvature that is stronger than the image surface side is directed to the object side sequentially from the object side, and a first lens (positive lens) having aspheric surfaces formed on both surfaces. Lens) L31, a second lens (negative lens) L32 made of a negative meniscus lens having a convex surface facing the object side, a third lens (negative lens) L33 made of a negative meniscus lens having a convex surface facing the object side, and an image A fourth lens (positive lens) L34 made of a positive meniscus lens having a convex surface facing the surface side, and a fifth lens (negative lens) L35 made of a biconcave lens having a concave surface having a larger curvature than the image surface side on the object side. A positive meniscus lens having a convex surface having a larger curvature than the object side on the surface side and a sixth lens (positive lens) L36 formed of an aspheric lens having an aspheric surface on the image surface side; 2 len The two lenses L32 and the third lens L33 and the four lenses L34 and the fifth lens L35 are bonded in close contact with each other, and are joined together to form a joint composed of two lenses. A lens is formed.
The fourth lens group G4 includes a first lens (positive lens) L41 made of a positive meniscus lens having a convex surface directed toward the object side.
この場合、図5に示すように、広角端(短焦点端)から望遠端(長焦点端)への変倍に際し、第1レンズ群G1は、像面側に凸になるように移動し、第2レンズ群G2は、像面側に移動し、第3レンズ群G3は、物体側に移動し、第4レンズ群G4が移動することにより、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2の間隔は大きくなり、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3との間隔は小さくなって、第2レンズ群G2、第3レンズ群G3の倍率(絶対値)は、どちらも増加する。
そこで、第3レンズ群G3の構成を、正レンズ(第1レンズL31)、負レンズ(第2レンズL32)、正レンズ(第3レンズL33)、像面側に凸面を向けた正レンズ(第4レンズL34)、物体側に像面側より曲率の大きな凹面を向けた両凹レンズ(第5レンズL35)、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズ(第6レンズL36)としている。
この実施例2においては、全光学系の焦点距離f、FナンバF、半画角ωが、ズーミングによって、それぞれf=5.29〜22.01、F=1.85〜2.84、ω=44.06〜12.30の範囲で変化する。各光学要素の光学特性は、次表5の通りである。
In this case, as shown in FIG. 5, when zooming from the wide-angle end (short focal end) to the telephoto end (long focal end), the first lens group G1 moves so as to be convex toward the image plane side. The second lens group G2 moves to the image plane side, the third lens group G3 moves to the object side, and the fourth lens group G4 moves to move the first lens group G1 and the second lens group G2. The interval increases, the interval between the second lens group G2 and the third lens group G3 decreases, and both the magnifications (absolute values) of the second lens group G2 and the third lens group G3 increase.
Therefore, the configuration of the third lens group G3 includes a positive lens (first lens L31), a negative lens (second lens L32), a positive lens (third lens L33), and a positive lens (first lens having a convex surface facing the image plane side). 4 lens L34), a biconcave lens (fifth lens L35) having a concave surface having a larger curvature than the image surface side on the object side, and a positive meniscus lens (sixth lens L36) having a convex surface on the object side.
In Example 2, the focal length f, F number F, and half angle of view ω of the entire optical system are f = 5.29 to 22.01, F = 1.85 to 2.84, ω by zooming, respectively. = It changes in the range of 44.06-12.30. The optical characteristics of each optical element are as shown in Table 5 below.
すなわち、表5においては、「*」が付された第7面、第13面、第14面および第22面の各光学面が非球面であり、式(8)における各非球面のパラメータは、下記の表6の通りである。
That is, in Table 5, the optical surfaces of the seventh surface, the thirteenth surface, the fourteenth surface, and the twenty-second surface marked with “*” are aspheric surfaces, and the parameters of each aspheric surface in the equation (8) are Table 6 below.
また、図6、図7および図8に、それぞれ、実施例2の広角端、中間焦点距離および望遠端における球面収差、非点収差、歪曲収差並びにコマ収差の各収差図を示している。なお、これらの図において、球面収差における破線は正弦条件をあらわし、非点収差における実線はサジタル、そして破線はメリディオナルをそれぞれあらわしている。また、球面収差、非点収差、並びにコマ収差の各収差図におけるgおよびdはそれぞれ、g線およびd線をあらわしている。これらは、他の実施例の収差図についても同様である。 6, FIG. 7, and FIG. 8 show aberration diagrams of spherical aberration, astigmatism, distortion, and coma aberration at the wide-angle end, intermediate focal length, and telephoto end, respectively, in Example 2. In these drawings, a broken line in spherical aberration represents a sine condition, a solid line in astigmatism represents sagittal, and a broken line represents meridional. In addition, g and d in the respective aberration diagrams of spherical aberration, astigmatism, and coma aberration represent g-line and d-line, respectively. The same applies to the aberration diagrams of the other examples.
図9は、本発明の第3の実施の形態で且つ実施例3に係るズームレンズの光学系の構成および広角端(短焦点端)から所定の中間焦点距離を経て望遠端(長焦点端)へのズーミングに伴うズーム軌跡を示しており、(a)は広角端(短焦点端)における光軸に沿った断面図、(b)は中間焦点距離における光軸に沿った断面図、(c)は望遠端(長焦点端)における光軸に沿った断面図である。なお、実施例3のレンズ群配置を示す図9において、図示左側が物体(被写体)側である。
図9に示すズームレンズは、光軸に沿って、物体側から像面側に向かって、順次、正の屈折力を有する第1レンズ群G1と、負の屈折力を有する第2レンズ群G2と、正の屈折力を有する第3レンズ群G3と、そして正の屈折力を有する第4レンズ群G4とを配置している。このうち、第1レンズ群G1は、2枚の第1レンズL11、第2レンズL12を有し、第2レンズ群G2は、第1レンズL21、第2レンズL22、第3レンズL23、第4レンズL24を有してなり、第3レンズ群G3は、第1レンズL31、第2レンズL32、第3レンズL33、第4レンズL34、第5レンズL35を有してなり、第4レンズ群G4は、1枚の第1レンズL41を有している。
FIG. 9 shows the configuration of the optical system of the zoom lens according to the third embodiment of the present invention and Example 3, and the telephoto end (long focal end) through a predetermined intermediate focal length from the wide angle end (short focal end). 4A and 4B show zoom trajectories associated with zooming, (a) is a cross-sectional view along the optical axis at the wide-angle end (short focal end), (b) is a cross-sectional view along the optical axis at the intermediate focal length, and (c) ) Is a cross-sectional view along the optical axis at the telephoto end (long focal end). In FIG. 9 showing the lens group arrangement of the third embodiment, the left side in the figure is the object (subject) side.
The zoom lens shown in FIG. 9 includes a first lens group G1 having a positive refractive power and a second lens group G2 having a negative refractive power sequentially from the object side to the image plane side along the optical axis. A third lens group G3 having a positive refractive power, and a fourth lens group G4 having a positive refractive power. Among these, the first lens group G1 includes two first lenses L11 and L12, and the second lens group G2 includes the first lens L21, the second lens L22, the third lens L23, and the fourth lens L2. The third lens group G3 includes the first lens L31, the second lens L32, the third lens L33, the fourth lens L34, and the fifth lens L35. The fourth lens group G4 includes the lens L24. Has one first lens L41.
第1レンズ群G1〜第4レンズ群G4は、それぞれ各群毎に適宜なる共通の支持枠等によって支持され、ズーミング等に際しては各群毎に相対的に動作し、開口絞りADは、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3の間に配設され、短焦点端から長焦点端への変倍に際して、独立で移動するように動作する。図9には、各光学面の面番号(R1〜R24)も示している。
広角端(短焦点端)から望遠端(長焦点端)への変倍に際しては、第1レンズ群G1〜第4レンズ群G4の全群が移動して、第1レンズ群G1は、像面側に凸になるように移動し、第2レンズ群G2は、像面側に移動し、第3レンズ群G3は、物体側に移動し、第4レンズ群G4は、移動することにより、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2の間隔は大きくなり、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3との間隔は小さくなる。
第1レンズ群G1は、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズからなる第1レンズ(負レンズ)、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズからなる第2レンズ(正レンズ)L12を配しており、第1レンズL11と第2レンズL12の2枚のレンズは、それぞれ互いに密接して貼り合わせられて、一体に接合され、2枚のレンズからなる接合レンズを形成している。第2レンズ群G2は、物体側から順次、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズからなる第1レンズ(負レンズ)L21、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズであり、且つ像面側に非球面を形成した非球面レンズからなる第2レンズ(負レンズ)L22と、物体側に像面側より曲率の大きな凹面を向けた両凹レンズからなる第3レンズ(負レンズ)L23と物体側に像面側より大きな曲率の凸面を向けた両凸レンズからなる第4レンズ(正レンズ)L24を配している。
The first lens group G1 to the fourth lens group G4 are supported by a common support frame or the like that is appropriate for each group, operate relatively for each group during zooming and the like, and the aperture stop AD is the second aperture stop AD. It is disposed between the lens group G2 and the third lens group G3, and operates to move independently upon zooming from the short focus end to the long focus end. FIG. 9 also shows the surface numbers (R1 to R24) of the optical surfaces.
At the time of zooming from the wide angle end (short focal end) to the telephoto end (long focal end), all the first lens group G1 to fourth lens group G4 move, and the first lens group G1 has an image plane. The second lens group G2 moves to the image side, the third lens group G3 moves to the object side, and the fourth lens group G4 moves to move the second lens group G2 to the convex side. The distance between the first lens group G1 and the second lens group G2 is increased, and the distance between the second lens group G2 and the third lens group G3 is decreased.
The first lens group G1 includes a first lens (negative lens) made of a negative meniscus lens having a convex surface facing the object side, and a second lens (positive lens) L12 made of a positive meniscus lens having a convex surface facing the object side. The two lenses, the first lens L11 and the second lens L12, are closely bonded to each other and bonded together to form a cemented lens composed of two lenses. The second lens group G2 is a first lens (negative lens) L21 including a negative meniscus lens having a convex surface directed toward the object side in order from the object side, a negative meniscus lens having a convex surface directed toward the object side, and the image surface side. A second lens (negative lens) L22 made of an aspheric lens having an aspherical surface formed thereon, and a third lens (negative lens) L23 made of a biconcave lens having a concave surface having a larger curvature than the image surface side on the object side. A fourth lens (positive lens) L24 composed of a biconvex lens having a convex surface having a larger curvature than the image surface side is disposed.
第3レンズ群G3は、物体側より順次に、物体側に像面側より大きな曲率の凸面を向けた両凸レンズであり、且つ両面に非球面を形成した非球面レンズからなる第1レンズ(正レンズ)L31と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズからなる第2レンズ(正レンズ)L32と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズからなる第3レンズ(負レンズ)L33と、像面側に凸面を向けた正メニスカスレンズからなる第4レンズ(正レンズ)L34と、像面側に凸面を向けた負メニスカスレンズからなる第5レンズ(負レンズ)L35とを配しており、第2レンズL32と第3レンズL33の2枚のレンズおよび第4レンズL34と第5レンズL35の2枚のレンズは、それぞれ互いに密接して貼り合わせられて、一体に接合され、2枚のレンズからなる接合レンズを形成している。
第4レンズ群G4は、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズであり、且つ物体側に非球面を形成した非球面レンズからなる第1レンズ(正レンズ)L41を配している。
この場合、図9に示すように、広角端(短焦点端)から望遠端(長焦点端)への変倍に際し、第1レンズ群G1は、像面側に凸になるように移動し、第2レンズ群G2は、像面側に移動し、第3レンズ群G3は、物体側に移動し、第4レンズ群G4が移動することにより、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2の間隔は大きくなり、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3との間隔は小さくなって、第2レンズ群G2、第3レンズ群G3の倍率(絶対値)は、どちらも増加する。
The third lens group G3 is a biconvex lens in which a convex surface having a larger curvature than the image surface side is directed toward the object side in order from the object side, and a first lens (positive lens) having aspheric surfaces formed on both surfaces. Lens) L31, a second lens (positive lens) L32 made of a positive meniscus lens having a convex surface facing the object side, a third lens (negative lens) L33 made of a negative meniscus lens having a convex surface facing the object side, and an image A fourth lens (positive lens) L34 made of a positive meniscus lens having a convex surface facing the surface side, and a fifth lens (negative lens) L35 made of a negative meniscus lens having a convex surface facing the image surface side; The two lenses, the second lens L32 and the third lens L33, and the two lenses, the fourth lens L34 and the fifth lens L35, are bonded in close contact with each other and joined together. Form a cemented lens consisting of a lens.
The fourth lens group G4 is a positive meniscus lens having a convex surface directed toward the object side, and a first lens (positive lens) L41 including an aspheric lens having an aspheric surface formed on the object side.
In this case, as shown in FIG. 9, when zooming from the wide-angle end (short focal end) to the telephoto end (long focal end), the first lens group G1 moves so as to be convex toward the image plane side. The second lens group G2 moves to the image plane side, the third lens group G3 moves to the object side, and the fourth lens group G4 moves to move the first lens group G1 and the second lens group G2. The interval increases, the interval between the second lens group G2 and the third lens group G3 decreases, and both the magnifications (absolute values) of the second lens group G2 and the third lens group G3 increase.
そこで、第3レンズ群G3の構成を、正レンズ(第1レンズL31)、正レンズ(第2レンズL32)、負レンズ(第3レンズL33)、像面側に凸面を向けた正レンズ(第4レンズL34)、像面側に凸面を向けた負メニスカスレンズ(第5レンズL35)としている。
この実施例3においては、全光学系の焦点距離f、FナンバF、半画角ωが、ズーミングによって、それぞれf=5.29〜22.02、F=2.00〜3.10、ω=43.95〜12.46の範囲で変化する。各光学要素の光学特性は、次表9の通りである。
Therefore, the configuration of the third lens group G3 includes a positive lens (first lens L31), a positive lens (second lens L32), a negative lens (third lens L33), and a positive lens (first lens having a convex surface facing the image plane side). 4 lens L34), and a negative meniscus lens (fifth lens L35) having a convex surface facing the image surface side.
In Example 3, the focal length f, F number F, and half angle of view ω of the entire optical system are f = 5.29 to 22.02, F = 2.00 to 3.10, ω by zooming, respectively. = Varies in the range of 43.95 to 12.46. The optical characteristics of each optical element are as shown in Table 9 below.
すなわち、表9においては、「*」が付された第7面、第13面、第14面および第21面の各光学面が非球面であり、式(8)における各非球面のパラメータは、下記の表10の通りである。
That is, in Table 9, the optical surfaces of the seventh surface, the thirteenth surface, the fourteenth surface, and the twenty-first surface to which “*” is attached are aspherical surfaces. Table 10 below.
また、図10、図11および図12に、それぞれ、実施例3の広角端、中間焦点距離および望遠端における球面収差、非点収差、歪曲収差並びにコマ収差の各収差図を示している。なお、これらの図において、球面収差における破線は正弦条件をあらわし、非点収差における実線はサジタル、そして破線はメリディオナルをそれぞれあらわしている。また、球面収差、非点収差、並びにコマ収差の各収差図におけるgおよびdはそれぞれ、g線およびd線をあらわしている。これらは、他の実施例の収差図についても同様である。 FIGS. 10, 11 and 12 show aberration diagrams of spherical aberration, astigmatism, distortion and coma aberration at the wide-angle end, intermediate focal length and telephoto end, respectively, in Example 3. In these drawings, a broken line in spherical aberration represents a sine condition, a solid line in astigmatism represents sagittal, and a broken line represents meridional. In addition, g and d in the respective aberration diagrams of spherical aberration, astigmatism, and coma aberration represent g-line and d-line, respectively. The same applies to the aberration diagrams of the other examples.
図13は、本発明の第4の実施の形態で且つ実施例4に係るズームレンズの光学系の構成および広角端(短焦点端)から所定の中間焦点距離を経て望遠端(長焦点端)へのズーミングに伴うズーム軌跡を示しており、(a)は広角端(短焦点端)における光軸に沿った断面図、(b)は中間焦点距離における光軸に沿った断面図、(c)は望遠端(長焦点端)における光軸に沿った断面図である。なお、実施例4のレンズ群配置を示す図13において、図示左側が物体(被写体)側である。
図13に示すズームレンズは、光軸に沿って、物体側から像面側に向かって、順次、正の屈折力を有する第1レンズ群G1と、負の屈折力を有する第2レンズ群G2と、正の屈折力を有する第3レンズ群G3と、そして正の屈折力を有する第4レンズ群G4とを配置している。このうち、第1レンズ群G1は、2枚の第1レンズL11、第2レンズL12を有し、第2レンズ群G2は、第1レンズL21、第2レンズL22、第3レンズL23、第4レンズL24を有してなり、第3レンズ群G3は、第1レンズL31、第2レンズL32、第3レンズL33、第4レンズL34、第5レンズL35を有してなり、第4レンズ群G4は、1枚の第1レンズL41を有している。
第1レンズ群G1〜第4レンズ群G4は、それぞれ各群毎に適宜なる共通の支持枠等によって支持され、ズーミング等に際しては各群毎に相対的に動作し、開口絞りADは、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3の間に配設され、短焦点端から長焦点端への変倍に際して、独立で移動するように動作する。図13には、各光学面の面番号(R1〜R24)も示している。
FIG. 13 shows the configuration of the zoom lens optical system according to the fourth embodiment of the present invention and the telephoto end (long focal end) through a predetermined intermediate focal length from the wide angle end (short focal end). 4A and 4B show zoom trajectories associated with zooming, (a) is a cross-sectional view along the optical axis at the wide-angle end (short focal end), (b) is a cross-sectional view along the optical axis at the intermediate focal length, and (c) ) Is a cross-sectional view along the optical axis at the telephoto end (long focal end). In FIG. 13 showing the lens group arrangement of Example 4, the left side in the figure is the object (subject) side.
The zoom lens shown in FIG. 13 includes a first lens group G1 having a positive refractive power and a second lens group G2 having a negative refractive power in order from the object side to the image plane side along the optical axis. A third lens group G3 having a positive refractive power, and a fourth lens group G4 having a positive refractive power. Among these, the first lens group G1 includes two first lenses L11 and L12, and the second lens group G2 includes the first lens L21, the second lens L22, the third lens L23, and the fourth lens L2. The third lens group G3 includes the first lens L31, the second lens L32, the third lens L33, the fourth lens L34, and the fifth lens L35. The fourth lens group G4 includes the lens L24. Has one first lens L41.
The first lens group G1 to the fourth lens group G4 are supported by a common support frame or the like that is appropriate for each group, operate relatively for each group during zooming and the like, and the aperture stop AD is the second aperture stop AD. It is disposed between the lens group G2 and the third lens group G3, and operates to move independently upon zooming from the short focus end to the long focus end. FIG. 13 also shows the surface numbers (R1 to R24) of the optical surfaces.
広角端(短焦点端)から望遠端(長焦点端)への変倍に際しては、第1レンズ群G1〜第4レンズ群G4の全群が移動して、第1レンズ群G1は、像面側に凸になるように移動し、第2レンズ群G2は、像面側に移動し、第3レンズ群G3は、物体側に移動し、第4レンズ群G4は、移動することにより、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2の間隔は大きくなり、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3との間隔は小さくなる。
第1レンズ群G1は、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズからなる第1レンズ(負レンズ)、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズからなる第2レンズ(正レンズ)L12を配しており、第1レンズL11と第2レンズL12の2枚のレンズは、それぞれ互いに密接して貼り合わせられて、一体に接合され、2枚のレンズからなる接合レンズを形成している。第2レンズ群G2は、物体側から順次、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズからなる第1レンズ(負レンズ)L21、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズであり、且つ像面側に非球面を形成した非球面レンズからなる第2レンズ(負レンズ)L22と、物体側に像面側より曲率の大きな凹面を向けた両凹レンズからなる第3レンズ(負レンズ)L23と、像面側に物体側より大きな曲率の凸面を向けた両凸レンズからなる第4レンズ(正レンズ)L24を配している。
At the time of zooming from the wide angle end (short focal end) to the telephoto end (long focal end), all the first lens group G1 to fourth lens group G4 move, and the first lens group G1 has an image plane. The second lens group G2 moves to the image side, the third lens group G3 moves to the object side, and the fourth lens group G4 moves to move the second lens group G2 to the convex side. The distance between the first lens group G1 and the second lens group G2 is increased, and the distance between the second lens group G2 and the third lens group G3 is decreased.
The first lens group G1 includes a first lens (negative lens) made of a negative meniscus lens having a convex surface facing the object side, and a second lens (positive lens) L12 made of a positive meniscus lens having a convex surface facing the object side. The two lenses, the first lens L11 and the second lens L12, are closely bonded to each other and bonded together to form a cemented lens composed of two lenses. The second lens group G2 is a first lens (negative lens) L21 including a negative meniscus lens having a convex surface directed toward the object side in order from the object side, a negative meniscus lens having a convex surface directed toward the object side, and the image surface side. A second lens (negative lens) L22 made of an aspheric lens having an aspherical surface formed thereon, a third lens (negative lens) L23 made of a biconcave lens having a concave surface having a larger curvature than the image surface side on the object side, and an image. A fourth lens (positive lens) L24 made of a biconvex lens having a convex surface having a larger curvature than the object side is disposed on the surface side.
第3レンズ群G3は、物体側より順次に、物体側に像面側より大きな曲率の凸面を向けた両凸レンズであり、且つ両面に非球面を形成した非球面レンズからなる第1レンズ(正レンズ)L31と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズからなる第2レンズ(正レンズ)L32と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズからなる第3レンズ(負レンズ)L33と、像面側に凸面を向けた正メニスカスレンズからなる第4レンズ(正レンズ)L34と、像面側に凸面を向けた負メニスカスレンズからなる第5レンズ(負レンズ)L35とを配しており、第2レンズL32と第3レンズL33の2枚のレンズおよび第4レンズL34と第5レンズL35の2枚のレンズは、それぞれ互いに密接して貼り合わせられて、一体に接合され、2枚のレンズからなる接合レンズを形成している。
第4レンズ群G4は、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズであり、且つ物体側に非球面を形成した非球面レンズからなる第1レンズ(正レンズ)L41を配している。
この場合、図13に示すように、広角端(短焦点端)から望遠端(長焦点端)への変倍に際し、第1レンズ群G1は、像面側に凸になるように移動し、第2レンズ群G2は、像面側に移動し、第3レンズ群G3は、物体側に移動し、第4レンズ群G4が移動することにより、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2の間隔は大きくなり、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3との間隔は小さくなって、第2レンズ群G2、第3レンズ群G3の倍率(絶対値)は、どちらも増加する。
The third lens group G3 is a biconvex lens in which a convex surface having a larger curvature than the image surface side is directed toward the object side in order from the object side, and a first lens (positive lens) having aspheric surfaces formed on both surfaces. Lens) L31, a second lens (positive lens) L32 made of a positive meniscus lens having a convex surface facing the object side, a third lens (negative lens) L33 made of a negative meniscus lens having a convex surface facing the object side, and an image A fourth lens (positive lens) L34 made of a positive meniscus lens having a convex surface facing the surface side, and a fifth lens (negative lens) L35 made of a negative meniscus lens having a convex surface facing the image surface side; The two lenses, the second lens L32 and the third lens L33, and the two lenses, the fourth lens L34 and the fifth lens L35, are bonded in close contact with each other and joined together. Form a cemented lens consisting of a lens.
The fourth lens group G4 is a positive meniscus lens having a convex surface directed toward the object side, and a first lens (positive lens) L41 including an aspheric lens having an aspheric surface formed on the object side.
In this case, as shown in FIG. 13, at the time of zooming from the wide-angle end (short focal end) to the telephoto end (long focal end), the first lens group G1 moves so as to be convex toward the image plane side. The second lens group G2 moves to the image plane side, the third lens group G3 moves to the object side, and the fourth lens group G4 moves to move the first lens group G1 and the second lens group G2. The interval increases, the interval between the second lens group G2 and the third lens group G3 decreases, and both the magnifications (absolute values) of the second lens group G2 and the third lens group G3 increase.
そこで、第3レンズ群G3の構成を、正レンズ(第1レンズL31)、正レンズ(第2レンズL32)、負レンズ(第3レンズL33)、像面側に凸面を向けた正レンズ(第4レンズL34)、像面側に凸面を向けた負メニスカスレンズ(第5レンズL35)としている。
この実施例4においては、全光学系の焦点距離f、FナンバF、半画角ωが、ズーミングによって、それぞれf=5.29〜22.02、F=1.93〜2.97、ω=44.15〜12.49の範囲で変化する。各光学要素の光学特性は、次表13の通りである。
Therefore, the configuration of the third lens group G3 includes a positive lens (first lens L31), a positive lens (second lens L32), a negative lens (third lens L33), and a positive lens (first lens having a convex surface facing the image plane side). 4 lens L34), and a negative meniscus lens (fifth lens L35) having a convex surface facing the image surface side.
In Example 4, the focal length f, the F number F, and the half angle of view ω of the entire optical system are f = 5.29 to 22.02, F = 1.93 to 2.97, ω, respectively, by zooming. = Varies in the range of 44.15 to 12.49. The optical characteristics of each optical element are as shown in Table 13 below.
すなわち、表13においては、「*」が付された第7面、第13面、第14面および第21面の光学面が非球面であり、式(8)における各非球面のパラメータは、下記の表14の通りである。
That is, in Table 13, the optical surfaces of the seventh surface, the thirteenth surface, the fourteenth surface, and the twenty-first surface with “*” are aspheric surfaces, and the parameters of each aspheric surface in Equation (8) are as follows: It is as Table 14 below.
また、図14、図15および図16に、それぞれ、実施例4の広角端、中間焦点距離および望遠端における球面収差、非点収差、歪曲収差並びにコマ収差の各収差図を示している。なお、これらの図において、球面収差における破線は正弦条件をあらわし、非点収差における実線はサジタル、そして破線はメリディオナルをそれぞれあらわしている。また、球面収差、非点収差、並びにコマ収差の各収差図におけるgおよびdはそれぞれ、g線およびd線をあらわしている。これらは、他の実施例の収差図についても同様である。
次に、上述した本発明の第1〜第4の実施の形態に係るズームレンズを撮像用光学系として採用して構成した本発明の第5の実施の形態に係るカメラとしてのデジタルカメラについて図17〜図19を参照して説明する。図17は、物体側、すなわち被写体側、である前面側から見たデジタルカメラの外観を模式的に示す斜視図、図18は、撮影者側である背面側から見たデジタルカメラの外観を模式的に示す斜視図であり、図19は、デジタルカメラの機能構成を示す模式的ブロック図である。なお、ここでは、デジタルカメラを例にとって撮像装置について説明しているが、在来の画像記録媒体として銀塩フィルムを用いる銀塩フィルムカメラに本発明に係るズームレンズを採用してもよい。また、いわゆるPDA(personal data assistant)や携帯電話機等の携帯情報端末装置(第6の実施の形態)のような情報装置にカメラ機能を組み込んだものが広く用いられている。このような情報装置も外観は若干異にするものの、デジタルカメラと実質的に全く同様の機能・構成を含んでおり、このような情報装置における撮像用光学系として、本発明に係るズームレンズを採用してもよい。
FIGS. 14, 15 and 16 show aberration diagrams of spherical aberration, astigmatism, distortion and coma aberration at the wide-angle end, intermediate focal length and telephoto end, respectively, in Example 4. In these drawings, a broken line in spherical aberration represents a sine condition, a solid line in astigmatism represents sagittal, and a broken line represents meridional. In addition, g and d in the respective aberration diagrams of spherical aberration, astigmatism, and coma aberration represent g-line and d-line, respectively. The same applies to the aberration diagrams of the other examples.
Next, a digital camera as a camera according to the fifth embodiment of the present invention configured by adopting the zoom lens according to the first to fourth embodiments of the present invention as an imaging optical system will be described. This will be described with reference to FIGS. FIG. 17 is a perspective view schematically showing the external appearance of the digital camera viewed from the front side which is the object side, that is, the subject side, and FIG. 18 is a schematic external view of the digital camera viewed from the back side which is the photographer side. FIG. 19 is a schematic block diagram showing a functional configuration of a digital camera. Here, the image pickup apparatus is described taking a digital camera as an example, but the zoom lens according to the present invention may be employed in a silver salt film camera using a silver salt film as a conventional image recording medium. Also, an information device such as a so-called PDA (personal data assistant) or a portable information terminal device (sixth embodiment) such as a cellular phone in which a camera function is incorporated is widely used. Although such an information device also has a slightly different appearance, it includes substantially the same functions and configurations as a digital camera. The zoom lens according to the present invention is used as an imaging optical system in such an information device. It may be adopted.
図17および図18に示すように、デジタルカメラは、撮影レンズ1、光学ファインダ2、ストロボ(フラッシュライト)3、シャッタボタン4、カメラボディ5、電源スイッチ6、液晶モニタ7、操作ボタン8、メモリカードスロット9およびズームスイッチ10等を具備している。さらに、図19に示すように、デジタルカメラは、中央演算装置(CPU)11、画像処理装置12、受光素子13、信号処理装置14、半導体メモリ15および通信カード等16を備えている。
デジタルカメラは、撮像用光学系としての撮影レンズ1と、CMOS(相補型金属酸化物半導体)撮像素子またはCCD(電荷結合素子)撮像素子等を用いてイメージセンサとして構成された受光素子13とを有しており、撮影レンズ1によって結像される被写体(物体)光学像を受光素子13によって読み取る。この撮影レンズ1として、上述した第1〜第4の実施の形態において説明したような本発明に係るズームレンズを用いる。
受光素子13の出力は、中央演算装置11によって制御される信号処理装置14によって処理され、デジタル画像情報に変換される。すなわち、このようなデジタルカメラは、撮像された画像(被写体画像)をデジタル画像情報に変換する手段を含んでおり、この手段は、実質的に、受光素子13、信号処理装置14およびこれらを制御する中央演算装置(CPU)11等により構成される。
As shown in FIGS. 17 and 18, the digital camera includes a photographing lens 1, an
The digital camera includes a photographing lens 1 as an imaging optical system and a
The output of the
信号処理装置14によってデジタル化された画像情報は、やはり中央演算装置11によって制御される画像処理装置12において所定の画像処理が施された後、不揮発性メモリ等の半導体メモリ15に記録される。この場合、半導体メモリ15は、メモリカ1ードスロット9に装填されたメモリカードでもよく、カメラ本体に(オンボードで)内蔵された半導体メモリでもよい。液晶モニタ7には、撮影中の画像を表示することもできるし、半導体メモリ15に記録されている画像を表示することもできる。また、半導体メモリ15に記録した画像は、通信カードスロット(図示していない)に装填した通信カード等16を介して外部へ送信することも可能である。
撮影レンズ1は、カメラの携帯時には、その対物面がレンズバリア(図示していない)により覆われており、ユーザが電源スイッチ6を操作して電源を投入すると、レンズバリアが開き、対物面が露出する構成とする。このとき、撮影レンズ1の鏡胴の内部では、ズームレンズを構成する各群の光学系が、例えば広角端(短焦点端)の配置となっており、ズームスイッチ10を操作することによって、各群光学系の配置が変更されて、中間焦点距離を経て望遠端(長焦点端)への変倍動作を行うことができる。なお、光学ファインダ2の光学系も撮影レンズ1の画角の変化に連動して変倍するようにすることが望ましい。
The image information digitized by the
When the camera is carried, the objective surface of the photographic lens 1 is covered with a lens barrier (not shown). When the user operates the
多くの場合、シャッタボタン4の半押し操作により、フォーカシングがなされる。本発明に係るズームレンズ(請求項1〜請求項8で定義され、あるいは上述した実施例1〜実施例4に示されるズームレンズ)におけるフォーカシングは、ズームレンズを構成する複数群の光学系の一部の群(例えば、第4レンズ群G4)の移動、または受光素子の移動などによって行うことができる。シャッタボタン4をさらに押し込み全押し状態とすると撮影が行なわれ、その後に上述した通りの処理がなされる。
半導体メモリ15に記録した画像を液晶モニタ7に表示させたり、通信カード等16を介して外部へ送信させる際には、操作ボタン8を所定のごとく操作する。半導体メモリ15および通信カード等16は、メモリカードスロット9および通信カードスロット等のような、それぞれ専用または汎用のスロットに装填して使用される。
In many cases, focusing is performed by half-pressing the
When the image recorded in the
上述のようなデジタルカメラ(撮像装置)または情報装置には、既に述べた通り、第1〜第4の実施の形態に示されたような広角端の半画角が42度以上と、十分に広画角でありながら、短焦点端のFナンバが2.0以下、長焦点端のFナンバが3.0程度であり、構成枚数が12〜13枚程度と少ないズームレンズを用いて構成した撮影レンズ1を撮像用光学系として使用することができる。したがって、1,000万画素〜2,000万画素またはそれ以上の画素数の受光素子を使用した高画質で通常の撮影領域を十分にカバーし得る変倍域を有した小型のデジタルカメラ(撮像装置)または携帯情報端末装置を実現することができる。 As described above, the above-mentioned digital camera (imaging device) or information device has a sufficiently wide half angle of view of 42 degrees or more as shown in the first to fourth embodiments. Although it has a wide angle of view, the F number at the short focal end is 2.0 or less, the F number at the long focal end is about 3.0, and it is configured by using a small number of zoom lenses of about 12-13. The taking lens 1 can be used as an imaging optical system. Therefore, a small-sized digital camera (imaging) having a zooming area that can sufficiently cover a normal photographing area with high image quality using a light receiving element having 10 to 20 million pixels or more. Device) or a portable information terminal device can be realized.
G1 第1レンズ群(正)
L11 第1レンズ
L12 第2レンズ
G2 第2レンズ群(負)
L21 第1レンズ
L22 第2レンズ
L23 第3レンズ
L24 第4レンズ
G3 第3レンズ群(正)
L31 第1レンズ
L32 第2レンズ
L33 第3レンズ
L34 第4レンズ
L35 第5レンズ
L36 第6レンズ
G4 第4レンズ群(正)
L41 第1レンズ
AD 開口絞り
FM フィルタ等の平行平板
1 撮影レンズ
2 光学ファインダ
3 ストロボ(フラッシュライト)
4 シャッタボタン
5 カメラボディ
6 電源スイッチ
7 液晶モニタ
8 操作ボタン
9 メモリカードスロット
10 ズームスイッチ
11 中央演算装置(CPU)
12 画像処理装置
13 受光素子
14 信号処理装置
15 半導体メモリ
16 通信カード等
G1 first lens group (positive)
L11 First lens L12 Second lens G2 Second lens group (negative)
L21 First lens L22 Second lens L23 Third lens L24 Fourth lens G3 Third lens group (positive)
L31 1st lens L32 2nd lens L33 3rd lens L34 4th lens L35 5th lens L36 6th lens G4 4th lens group (positive)
L41 1st lens AD Aperture stop FM Parallel plate such as filter 1
4
DESCRIPTION OF
Claims (10)
0.5<|f2/ft|<0.7 (1)
ただし、f2は前記第2レンズ群の焦点距離であり、ftは長焦点端の全系の焦点距離である。 In order from the object side, 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, and a fourth lens group having a positive refractive power. When zooming from the short focal end to the long focal end, the first lens group moves so as to be convex toward the image side, the second lens group moves toward the image side, and the third lens group In a zoom lens that moves to the object side and moves the fourth lens group, an aperture stop is disposed between the second lens group and the third lens group, and the first lens group is negative in order from the object side. The second lens group is composed of a negative lens L21, a negative lens L22, a negative lens L23, and a positive lens L24 in order from the object side, and satisfies the following conditional expression (1). A featured zoom lens.
0.5 <| f2 / ft | <0.7 (1)
Here, f2 is the focal length of the second lens group, and ft is the focal length of the entire system at the long focal end.
3.0<f1/ft<4.0 (2)
ただし、f1は前記第1レンズ群の焦点距離であり、ftは長焦点端の全系の焦点距離である。 2. The zoom lens according to claim 1, wherein the following conditional expression is satisfied.
3.0 <f1 / ft <4.0 (2)
Here, f1 is the focal length of the first lens group, and ft is the focal length of the entire system at the long focal end.
0.3<D1/D2<0.5 (3)
ただし、D1は前記第1レンズ群の光軸上の厚さであり、D2は前記第2レンズ群の光軸上の厚さである。 The zoom lens according to claim 1 or 2, wherein the following conditional expression is satisfied.
0.3 <D1 / D2 <0.5 (3)
However, D1 is the thickness on the optical axis of the first lens group, and D2 is the thickness on the optical axis of the second lens group.
0.4<f2_1/f2_2<0.8 (4)
ただし、f2_1は前記第2レンズ群の前記負レンズL21の焦点距離であり、f2_2は前記第2レンズ群の前記負レンズL22の焦点距離である。 4. The zoom lens according to claim 1, wherein the zoom lens satisfies the following conditional expression. 5.
0.4 <f2_1 / f2_2 <0.8 (4)
Here, f2_1 is the focal length of the negative lens L21 of the second lens group, and f2_2 is the focal length of the negative lens L22 of the second lens group.
0.3<Da/D2<0.5 (5)
ただし、Daは前記第2レンズ群の前記負レンズL22と前記負レンズL23の空気間隔であり、D2は前記第2レンズ群の光軸上の厚さである。 5. The zoom lens according to claim 1, wherein the zoom lens satisfies the following conditional expression. 6.
0.3 <Da / D2 <0.5 (5)
However, Da is an air space between the negative lens L22 and the negative lens L23 of the second lens group, and D2 is a thickness on the optical axis of the second lens group.
0.7<H212/R212<0.9 (6)
ただし、H212は前記第2レンズ群の前記負レンズL21の光線有効高さであり、R212は前記第2レンズ群の前記負レンズL21の曲率半径である。 The zoom lens according to any one of claims 1 to 6, wherein the following conditional expression is satisfied.
0.7 <H212 / R212 <0.9 (6)
Where H212 is the effective ray height of the negative lens L21 of the second lens group, and R212 is the radius of curvature of the negative lens L21 of the second lens group.
0.15<TLs3_w/TL2s_w<0.40 (7)
ただし、TLs3_wは短焦点端における前記開口絞りと前記第3レンズ群の間隔であり、TL2s_wは短焦点端における前記第2レンズ群と前記開口絞りの間隔である。 8. The zoom lens according to claim 1, wherein the following conditional expression is satisfied.
0.15 <TLs3_w / TL2s_w <0.40 (7)
However, TLs3_w is the distance between the aperture stop and the third lens group at the short focal end, and TL2s_w is the distance between the second lens group and the aperture stop at the short focal end.
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- 2012-08-08 JP JP2012175665A patent/JP6032537B2/en active Active
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