JP2020204636A - Zoom lens and image capturing device having the same - Google Patents

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JP2020204636A JP2019110725A JP2019110725A JP2020204636A JP 2020204636 A JP2020204636 A JP 2020204636A JP 2019110725 A JP2019110725 A JP 2019110725A JP 2019110725 A JP2019110725 A JP 2019110725A JP 2020204636 A JP2020204636 A JP 2020204636A
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山崎 真司
Shinji Yamazaki
真司 山崎
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Abstract

To provide a zoom lens which can be reduced in size even when consideration is made on focus shift correction associated with temperature variation and offers high optical performance, and to provide an image capturing device having the same.SOLUTION: A zoom lens provided herein comprises a lens group A configured to move when zooming and a lens group B configured to move when zooming, the lens group A and the lens group B being configured to move on different trajectories while zooming from the wide-angle end to the telephoto end. Either the lens group A or the lens group B is used as a focus correction group when correcting for focus shift caused by temperature variation. Either of the lens groups is selected as the focus shift correction group over an entire zoom range from the wide-angle end to the telephoto end, and the focusing group can be switched at any position in the entire zoom range.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、ズームレンズに関するものであり、特に、監視カメラ、デジタルカメラ、ビデオカメラ等の撮像装置に用いるレンズとして好適なものである。 The present invention relates to a zoom lens, and is particularly suitable as a lens used in an imaging device such as a surveillance camera, a digital camera, or a video camera.

固体撮像素子を用いた監視カメラ、デジタルカメラ、ビデオカメラ等の撮像装置に用いる撮影光学系には、撮像素子の高精細化に対応できる高い光学性能を有したレンズが要望されている。 For the photographing optical system used in an imaging device such as a surveillance camera, a digital camera, or a video camera using a solid-state image sensor, a lens having high optical performance capable of supporting high definition of the image sensor is required.

近年、監視市場の急速な拡大に伴い、監視カメラ用レンズに対する要望が種々挙げられている。高仕様化(高倍化、広角化)や小型化のニーズのほかに、大きな環境(温度)変化がおきても高い光学性能を維持できるようなレンズが望まれている。 In recent years, with the rapid expansion of the surveillance market, various requests for lenses for surveillance cameras have been raised. In addition to the needs for higher specifications (higher magnification, wider angle) and smaller size, there is a demand for lenses that can maintain high optical performance even when large environmental (temperature) changes occur.

また、軽量化やコストダウンの要望も大きく例えばプラスチックレンズを使ったレンズも提案されている。例えば、プラスチックを使用したズームレンズ(特許文献1、2)がある。 In addition, there is a great demand for weight reduction and cost reduction, and for example, a lens using a plastic lens has been proposed. For example, there are zoom lenses using plastic (Patent Documents 1 and 2).

特許第5767335号公報Japanese Patent No. 5767335 特開2005−266103号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2005-266103

特許文献1は、負・正構成の2群構成であり、プラスチックレンズを使用したズームレンズである。これは歪曲収差をはじめとする緒収差の補正を目的としているが、プラスチックレンズの温度変化によるピントズレの影響を考慮されておらず課題がある。 Patent Document 1 has a two-group configuration of negative and positive configurations, and is a zoom lens using a plastic lens. This is intended to correct aberrations such as distortion, but there is a problem because the influence of focus shift due to temperature change of the plastic lens is not taken into consideration.

特許文献2は、6群構成のズームレンズであり、正と負のパワーのプラスチックレンズを使用して温度変化によるピントズレをキャンセルさせている。ただし、ズーム全域で温度変化のピントをキャンセルさせるために、プラスチックレンズのパワーの制約ができてしまいパワーを持たせにくくなり小型化が阻害されるという課題がある。 Patent Document 2 is a zoom lens having a 6-group configuration, and uses plastic lenses having positive and negative powers to cancel out-of-focus due to temperature changes. However, in order to cancel the focus of the temperature change in the entire zoom range, there is a problem that the power of the plastic lens is restricted, which makes it difficult to have the power and hinders miniaturization.

そこで本発明の目的は、温度変化によるピントズレの補正を考慮した際にも小型化を実現できる高い光学性能を有するズームレンズ、およびそれを有する撮像装置を得ることである。具体的には、温度変化によるフォーカス補正を実施するときはフォーカス群駆動のためのスペースをその分確保しておく必要が生じレンズ全長増大につながるが、これを回避するための提案である。このためには、変倍による各群の移動に併せて温度変化によるフォーカス駆動方法を変更するズームレンズおよび撮像装置である。 Therefore, an object of the present invention is to obtain a zoom lens having high optical performance that can realize miniaturization even when the correction of focus shift due to a temperature change is taken into consideration, and an imaging device having the same. Specifically, when performing focus correction due to a temperature change, it is necessary to secure a space for driving the focus group, which leads to an increase in the total length of the lens, which is a proposal for avoiding this. For this purpose, it is a zoom lens and an imaging device that change the focus driving method by changing the temperature according to the movement of each group due to the scaling.

上記の目的を達成するために、本発明に係るズームレンズは、
変倍時に移動するレンズ群A、変倍時に移動するレンズ群Bを有する構成であり、
広角端から望遠端における変倍のために、該レンズ群Aと該レンズ群Bは異なる軌跡で移動し、
温度変化により生じるピントズレの補正を行う際は、フォーカス補正群としてレンズ群Aもしくはレンズ群Bのいずれかを使用し、
広角端から望遠端までのズーム全域において、フォーカス補正群はいずれか一つを選択し、かつズーム全域のいずれかのポイントにおいてフォーカス補正群を変更することを特徴とする。
In order to achieve the above object, the zoom lens according to the present invention is
It has a lens group A that moves when the magnification is changed and a lens group B that moves when the magnification is changed.
Due to the scaling from the wide-angle end to the telephoto end, the lens group A and the lens group B move in different trajectories.
When correcting the out-of-focus caused by a temperature change, either lens group A or lens group B is used as the focus correction group.
It is characterized in that one of the focus correction groups is selected in the entire zoom range from the wide-angle end to the telephoto end, and the focus correction group is changed at any point in the entire zoom range.

本発明によれば、温度変化によるピントズレの補正を考慮した際にも小型化を実現できる高い光学性能を有するズームレンズ、およびそれを有する撮像装置を得ることができる。 According to the present invention, it is possible to obtain a zoom lens having high optical performance that can realize miniaturization even when the correction of focus shift due to a temperature change is taken into consideration, and an image pickup device having the same.

実施例の広角端におけるレンズ断面と移動軌跡の図Diagram of lens cross section and movement locus at the wide-angle end of the example 従来のフォーカス補正方法を説明するための図The figure for demonstrating the conventional focus correction method 実施例1のフォーカス補正方法を説明するための図The figure for demonstrating the focus correction method of Example 1. 実施例2のフォーカス補正方法を説明するための図The figure for demonstrating the focus correction method of Example 2. 実施例1,2の常温での広角端における収差図Aberration diagram at the wide-angle end of Examples 1 and 2 at room temperature 実施例1,2の常温での望遠端における収差図Aberration diagram at the telephoto end of Examples 1 and 2 at room temperature 実施例1の低温(−15℃)での広角端における収差図Aberration diagram at the wide-angle end of Example 1 at a low temperature (-15 ° C) 実施例1の低温(−15℃)での望遠端における収差図Aberration diagram at the telephoto end of Example 1 at a low temperature (-15 ° C) 実施例1の高温(+60℃)での広角端における収差図Aberration diagram at the wide-angle end of Example 1 at high temperature (+ 60 ° C) 実施例1の高温(+60℃)での望遠端における収差図Aberration diagram at the telephoto end of Example 1 at high temperature (+ 60 ° C) 実施例2の低温(−15℃)での広角端における収差図Aberration diagram at the wide-angle end of Example 2 at a low temperature (-15 ° C) 実施例2の低温(−15℃)での望遠端における収差図Aberration diagram at the telephoto end of Example 2 at a low temperature (-15 ° C) 実施例2の高温(+60℃)での広角端における収差図Aberration diagram at the wide-angle end of Example 2 at high temperature (+ 60 ° C) 実施例2の高温(+60℃)での望遠端における収差図Aberration diagram at the telephoto end of Example 2 at high temperature (+ 60 ° C) 実施例1温度変化によるフォーカス補正のフロー図Example 1 Flow chart of focus correction due to temperature change 実施例2温度変化によるフォーカス補正のフロー図Example 2 Flow chart of focus correction due to temperature change 実施例1、2の広角端および望遠端状態の図Diagrams of wide-angle end and telephoto end states of Examples 1 and 2. 実施例1,2で使用している硝材の温度変化による屈折率変化量を示す数値およびグラフNumerical values and graphs showing the amount of change in the refractive index due to temperature changes in the glass materials used in Examples 1 and 2. 常温(25℃)状態から低温(−15℃)および高温(+60℃)に変化したときの各ピントズレ量Amount of each out-of-focus when changing from normal temperature (25 ° C) to low temperature (-15 ° C) and high temperature (+ 60 ° C) 本発明の監視カメラでの実施例Examples of the surveillance camera of the present invention

本発明は、温度変化によるピントズレの補正を考慮した際にも小型化を実現できる高い光学性能を有するズームレンズ、およびそれを有する撮像装置を提案するものである。 The present invention proposes a zoom lens having high optical performance that can realize miniaturization even when the correction of out-of-focus due to a temperature change is taken into consideration, and an imaging device having the same.

本発明の光学系は、温度変化などにより生じるピントズレのフォーカス補正に関するものである。 The optical system of the present invention relates to focus correction of out-of-focus caused by a temperature change or the like.

温度変化によりピントズレが生じる原因として特に大きなものとしては、各レンズの屈折率変化が上げられる。特に、プラスチックのレンズを光学系に組み込んだときはガラスに比べて温度変化による屈折率変化の敏感度が大きくなる。これはプラスチックの短所であるが、長所としてはガラスに対して軽量でありかつコストが安いというメリットもありその長所を生かすためにレンズ系に使われることも多い。 A particularly large cause of out-of-focus due to temperature changes is a change in the refractive index of each lens. In particular, when a plastic lens is incorporated into an optical system, the sensitivity of a change in the refractive index due to a temperature change becomes higher than that of glass. This is a disadvantage of plastic, but its advantages are that it is lighter than glass and its cost is low, and it is often used in lens systems to take advantage of its advantages.

温度変化によるピントズレに対しては、温度変化後にフォーカス補正を行うのが一般的であるが、温度変化によるピントズレのためのフォーカス駆動量を確保しておく必要がある。このために、レンズ全体のサイズが大きくなってしまうという大きな課題を有している。 Focus correction is generally performed after the temperature change for the focus shift due to the temperature change, but it is necessary to secure the focus drive amount for the focus shift due to the temperature change. For this reason, there is a big problem that the size of the entire lens becomes large.

本発明は、この課題を解決する手段を提示するものである。特にプラスチックレンズを使用したときに生じやすいこのような課題を解決する手法を提示するものである。 The present invention presents means for solving this problem. In particular, we present a method to solve such problems that tend to occur when using a plastic lens.

以下、本発明に関するズームレンズおよび撮像装置について、図面に基づいて説明する。 Hereinafter, the zoom lens and the image pickup apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings.

各実施例のレンズ断面図において、SPは開口絞りであり第2レンズ群L2の物体側に位置している。 In the lens cross-sectional view of each embodiment, SP is an aperture diaphragm and is located on the object side of the second lens group L2.

レンズ断面図において左方向が物体側、右方向が像面側である。 In the cross-sectional view of the lens, the left direction is the object side and the right direction is the image plane side.

Fはフォーカスであり、その矢印はフォーカスの方向である。 F is the focus, and the arrow is the direction of the focus.

Gは光学フィルター、フェースプレート等に相当する光学ブロックである。IPは像面であり、撮影光学系として使用するときはCCDセンサやCMOSセンサ等の固体撮像素子(光電変換素子)の撮像面に相当する。 G is an optical block corresponding to an optical filter, a face plate, or the like. The IP is an image plane, and when used as a photographing optical system, corresponds to an imaging surface of a solid-state image sensor (photoelectric conversion element) such as a CCD sensor or a CMOS sensor.

収差図において、d、gはd線、g線、ΔM、ΔSはメリディオナル像面、サジタル像面を表している。非点収差においてはd線におけるΔM、ΔSを表示し、歪曲収差においてはd線を表示し、倍率色収差においてはd線に対するg線の収差を表示している。 In the aberration diagram, d and g represent the d-line and g-line, and ΔM and ΔS represent the meridional image plane and the sagittal image plane. For astigmatism, ΔM and ΔS on the d line are displayed, for distortion, the d line is displayed, and for chromatic aberration of magnification, the aberration of the g line with respect to the d line is displayed.

まず本発明に至る課題について説明する。 First, the problems leading to the present invention will be described.

図2は、負・正構成のズームレンズについて従来のフォーカス方法を表しており、広角端および望遠端での各群の位置とピントズレを模式的に表したものである。 FIG. 2 shows a conventional focusing method for a zoom lens having a negative / positive configuration, and schematically shows the position and focus shift of each group at the wide-angle end and the telephoto end.

18は常温時にフォーカス状態の光線を示しており16がフォーカス位置となりCCDやCMOS等のセンサが置かれる。例えば広角端において低温側への温度変化が生じるとフォーカス位置が光線19のように物体側に移動することを示している。 Reference numeral 18 indicates a light ray in a focused state at room temperature, and 16 is a focus position on which a sensor such as a CCD or CMOS is placed. For example, when a temperature change to the low temperature side occurs at the wide-angle end, the focus position moves to the object side like a light ray 19.

負・正構成の2群タイプは第2レンズ群12において変倍を行い、像面補正(コンペンセータ)とフォーカスについては第1レンズ群11で行っている。よって温度変化によるピントズレの補正においても、これまではズーム位置にかかわらず第1レンズ群11をフォーカスズレ方向に応じて図に示すFの方向へ駆動させて補正していた。 In the negative / positive two-group type, the magnification is varied in the second lens group 12, and the image plane correction (compensator) and the focus are performed in the first lens group 11. Therefore, even in the correction of the focus shift due to the temperature change, the first lens group 11 has been driven in the direction of F shown in the figure according to the focus shift direction regardless of the zoom position.

このため、広角端の高温時においては物体側へフォーカス補正を行うため、温度変化分のフォーカス余裕量をとる必要がある。第1レンズ群は広角端において最も像側へ位置する構成であるため、フォーカス余裕量分としてレンズ鏡筒としての全長が大きくなることになり小型化の阻害となっていた。 Therefore, when the temperature is high at the wide-angle end, the focus is corrected toward the object side, so it is necessary to take a focus margin for the temperature change. Since the first lens group is configured to be located closest to the image side at the wide-angle end, the total length of the lens barrel becomes large as the focus margin, which hinders miniaturization.

また、低温時の望遠端においては、フォーカスレンズ群11を像側へ移動する必要がある。これによりレンズ間隔14を温度変化のフォーカス余裕量として確保することが必要となる。負・正構成のズームレンズタイプでは、望遠端において第1レンズ群と第2レンズ群の間隔が最も小さくなる軌跡をとるため、レンズ群間隔14を大きくとる必要が生じレンズ全長の増大要因となる。 Further, at the telephoto end at low temperature, it is necessary to move the focus lens group 11 to the image side. As a result, it is necessary to secure the lens spacing 14 as the focus margin amount for the temperature change. In the negative / positive zoom lens type, the distance between the first lens group and the second lens group is the smallest at the telephoto end, so it is necessary to increase the lens group distance 14 and this causes an increase in the total length of the lens. ..

さらにズームレンズにおいては一般にガラスが多く使われるが、コストや成形性、軽量などの利点からプラスチックが使われる事例も多い。この際の課題としては温度変化による屈折率変化が大きいことが挙げられる。 Furthermore, although glass is generally used in zoom lenses, plastic is often used because of its advantages such as cost, moldability, and light weight. The problem at this time is that the change in the refractive index due to the temperature change is large.

例えば、図13において実施例1で使用している硝種の温度変化による屈折率変化を示したものである。E48R(日本ゼオン(株)製)がプラスチック材料であり、その他はガラス材質(HOYA(株)、もしくは(株)OHARA製)である。常温(25℃)を基準として屈折率の変化量を示している。 For example, FIG. 13 shows the change in the refractive index due to the temperature change of the glass type used in Example 1. E48R (manufactured by Nippon Zeon Corporation) is a plastic material, and the others are glass materials (manufactured by HOYA Corporation or OHARA Co., Ltd.). The amount of change in the refractive index is shown with reference to normal temperature (25 ° C.).

プラスチックは一般に温度変化による屈折率変化の絶対量が少なくとも10〜20倍以上であり、特性としては高温ほど屈折率が下がる傾向となる。 Generally, the absolute amount of the change in the refractive index due to the change in temperature of plastic is at least 10 to 20 times or more, and as a characteristic, the higher the temperature, the lower the refractive index tends to be.

よって凸レンズをプラスチックとした場合、高温時はレンズのパワーが弱まるため焦点距離が大きくなり焦点位置がレンズから遠ざかる(オーバー)傾向となる。低温時は逆にレンズのパワーが強まるためアンダー傾向となる。 Therefore, when the convex lens is made of plastic, the power of the lens is weakened at high temperature, so that the focal length becomes large and the focal position tends to move away from the lens (over). At low temperatures, on the contrary, the power of the lens increases, so it tends to be under.

本発明では、このような課題を解決する手段について提案する。 The present invention proposes means for solving such a problem.

本発明では、変倍時に少なくとも2つのレンズ群を移動させており、その中にフォーカス群としても担うレンズ群を有している。これにより変倍においてレンズ群が移動するため広角端から望遠端までのレンズ間隔が変化するため少なくともいずれかのズームポジションにおいてレンズ間隔としては余裕間隔があるポジションを有している。本発明の主旨は、この余裕間隔を有効に利用し、ズームポジションおよびフォーカス補正方向に応じてフォーカス群を変更させるものである。 In the present invention, at least two lens groups are moved at the time of magnification change, and a lens group that also serves as a focus group is included in the moving lens group. As a result, the lens group moves at the magnification change, so that the lens spacing from the wide-angle end to the telephoto end changes. Therefore, at least one of the zoom positions has a position with a margin as the lens spacing. An object of the present invention is to make effective use of this margin interval and change the focus group according to the zoom position and the focus correction direction.

実施例1について詳細に説明する。 The first embodiment will be described in detail.

レンズ構成は、図12に示すように負正の2群ズーム構成であり変倍に関しては第2レンズ群を像側から物体側へ単調に移動させて行い、像面補正においてはピント位置が不動となるように第1レンズ群がコンペンセータとしての役割を担っている。第1レンズ群と第2レンズ群の間隔は、広角端において最も大きくなり望遠端において最も小さくなる。 As shown in FIG. 12, the lens configuration is a negative / positive two-group zoom configuration, and the second lens group is monotonically moved from the image side to the object side for variable magnification, and the focus position is immovable in image plane correction. The first lens group plays a role as a compensator so as to be. The distance between the first lens group and the second lens group is the largest at the wide-angle end and the smallest at the telephoto end.

第1レンズ群は、負レンズG11、負レンズG12、および正レンズG13から構成され、第2レンズ群は、正レンズG21、正レンズG22、負レンズG23、正レンズG24、および負レンズG25から構成されている。正レンズG24と負レンズG25は接合である。G21は非球面としており、Fno光束が高くなる第2レンズ群の最も物体側に採用しており、球面収差などを良好に補正している。 The first lens group is composed of a negative lens G11, a negative lens G12, and a positive lens G13, and the second lens group is composed of a positive lens G21, a positive lens G22, a negative lens G23, a positive lens G24, and a negative lens G25. Has been done. The positive lens G24 and the negative lens G25 are joined. G21 has an aspherical surface and is adopted on the most object side of the second lens group in which the Fno luminous flux is high, and spherical aberration and the like are satisfactorily corrected.

図3は、初期の常温状態から低温状態となったときのピントズレの様子、または高温状態となったときのピント移動の様子を模式的に示している。フォーカスに関してはズームポジションと温度変化(高温もしくは低温)に応じて変更させている。 FIG. 3 schematically shows a state of focus shift when the initial normal temperature state is changed to a low temperature state, or a state of focus movement when the high temperature state is reached. The focus is changed according to the zoom position and temperature change (high temperature or low temperature).

実施例ではG21の凸レンズのみに温度による屈折率変化が大きいプラスチックを使用している。そのため高温時にはプラスチックの屈折率が下がりレンズ系全体としてはこの影響が大きいため、焦点位置はオーバー方向へ移動する。逆に低温時にはアンダー側へ移動する。 In the embodiment, a plastic having a large change in the refractive index with temperature is used only for the convex lens of G21. Therefore, at high temperatures, the refractive index of the plastic decreases and this effect is large for the entire lens system, so the focal position moves in the over direction. On the contrary, when the temperature is low, it moves to the under side.

プラスチックレンズのみの焦点距離をfA、該プラスチックレンズを有するレンズ群全体の焦点距離をfBとすると、以下の関係であることが望ましい。 Assuming that the focal length of only the plastic lens is fA and the focal length of the entire lens group having the plastic lens is fB, the following relationship is desirable.

0.2 < |fB/fA| < 1.0 ・・・(A)
また、実施例のように凸ではなく凹レンズにプラスチックを使用した場合は図2のピント移動方向が高温時と低温時で逆の方向になる。この場合においても本発明のフォーカス補正方法の主旨は変わらない。
0.2 << | fB / fA | <1.0 ... (A)
Further, when plastic is used for the concave lens instead of the convex as in the embodiment, the focus movement direction in FIG. 2 is opposite between the high temperature and the low temperature. Even in this case, the gist of the focus correction method of the present invention does not change.

フォーカス補正群の具体的な補正に関しては、低温時において、広角端はレンズ群間隔13が大きくなることを利用し、第1レンズ群11で像側へフォーカスさせている。第1レンズ群を選択するのは第2レンズ群では広角端において最も像側に位置するため必要最低限のバックフォーカス量としているためである。さらに低温時における望遠端においては、第2レンズ群12をフォーカス群として利用している。望遠端へ変倍するために第2レンズ群12は像側から物体側へ移動するため、望遠端へ行くほど、バックフォーカス量が増えることになりこの間隔を利用している。 Regarding the specific correction of the focus correction group, the first lens group 11 focuses on the image side by utilizing the fact that the lens group spacing 13 becomes large at the wide-angle end at a low temperature. The first lens group is selected because the second lens group is located on the image side at the wide-angle end and therefore has the minimum required back focus amount. Further, at the telephoto end at low temperature, the second lens group 12 is used as the focus group. Since the second lens group 12 moves from the image side to the object side in order to change the magnification to the telephoto end, the amount of back focus increases toward the telephoto end, and this interval is used.

高温時においては、低温時の逆方向へフォーカス補正を行うことになるため、低温時とフォーカス群は変更させる。つまり高温時のフォーカス群はレンズ群間隔13に余裕があるため、第2レンズ群を物体側へ移動させるフォーカス補正群とし、望遠端においては物体側に余裕があるため第1レンズ群をフォーカス群とする。 At high temperatures, the focus is corrected in the opposite direction of low temperatures, so the focus group is changed from that at low temperatures. That is, since the focus group at high temperature has a margin of lens group spacing 13, the focus correction group is used to move the second lens group toward the object side, and the first lens group is the focus group because there is a margin on the object side at the telephoto end. And.

本件で述べる低温は、摂氏マイナス15℃(常温の摂氏25℃から40℃低下)、高温は摂氏60℃(常温の摂氏25℃から35℃上昇)で代表させている。 The low temperature described in this case is represented by -15 ° C (down from 25 ° C to 40 ° C at room temperature), and the high temperature is represented by 60 ° C (rise from 25 ° C to 35 ° C at room temperature).

図14は、ピントズレ量を算出したものである。 FIG. 14 shows the calculated amount of out-of-focus.

G21のプラスチックレンズによる変化量、およびその他ガラスだけでの変化量を示している。常温でピントを合わせている状態(ズレ量を0)としている。ここからもプラスチックレンズの影響が大きくなっていることがわかる。屈折率の変化量としては図13で示す。具体的な屈折率は数値実施例に示す。 The amount of change due to the plastic lens of G21 and the amount of change only with other glass are shown. It is in a state of being in focus at room temperature (the amount of deviation is 0). From this, it can be seen that the influence of the plastic lens is increasing. The amount of change in the refractive index is shown in FIG. The specific refractive index is shown in the numerical examples.

温度変化によるピント移動は、屈折率の変化による影響が大きな要因であるが、そのほかにガラスやプラスチック、および鏡筒部材の膨張率も少なからず影響する。本発明は、温度変化によって生じるピント補正方法を提案するものであり、ピント移動の要因を屈折率変化に限定するものではない。 The focus shift due to temperature changes is largely affected by changes in the refractive index, but the expansion rate of glass, plastic, and lens barrel members also has a considerable effect. The present invention proposes a focus correction method caused by a temperature change, and does not limit the factor of focus shift to a change in refractive index.

図10は実施例1のフォーカスフローを示している。 FIG. 10 shows the focus flow of the first embodiment.

前述したようにレンズの大型化を回避するために広角端および望遠端でのピントズレによるフォーカス補正のための駆動群を温度変化とズーム位置に応じて変更している。レンズ全長に影響の出やすい広角端および望遠端だけでなく、そのズーム域近傍においても本発明の主旨に従いフォーカス方法を選択するのが良い。 As described above, in order to avoid an increase in the size of the lens, the drive group for focus correction due to defocus at the wide-angle end and the telephoto end is changed according to the temperature change and the zoom position. It is preferable to select a focusing method not only at the wide-angle end and the telephoto end, which easily affect the total length of the lens, but also near the zoom range according to the gist of the present invention.

フローは、温度変化を検知する手段を撮像装置本体に有してその計測により温度変化量を算出させ、これに従いあらかじめ撮像装置に記憶させておいたフォーカス補正手段の選択を行っている。 The flow has a means for detecting a temperature change in the main body of the image pickup apparatus, calculates the amount of the temperature change by the measurement thereof, and selects the focus correction means previously stored in the image pickup apparatus according to the calculation.

フォーカス補正量は温度変化量によって異なるため、あらかじめ温度とその補正量を撮像装置に記憶させておくなどの手段を選択しても良い。 Since the focus correction amount differs depending on the temperature change amount, a means such as storing the temperature and the correction amount in the image pickup apparatus in advance may be selected.

フォーカス余裕量の確保に影響が出なくなるズーム中間位置においては、実施例1においては、第1レンズ群のみで補正している。フォーカス補正群を変更するズームポジションは適宜選択しても良い。 In the intermediate zoom position where the securing of the focus margin is not affected, the correction is performed only by the first lens group in the first embodiment. The zoom position for changing the focus correction group may be appropriately selected.

次に実施例2について説明する。 Next, Example 2 will be described.

レンズタイプは、実施例1と同じ負・正の2群ズームレンズである。 The lens type is the same negative / positive two-group zoom lens as in the first embodiment.

常温時のレンズデータについても同じである。 The same applies to lens data at room temperature.

ピントズレの補正方法については異なる方法を提示するものでありこれを詳細に説明する。 A different method for correcting the out-of-focus is presented, and this will be described in detail.

図4は、低温時においては広角端と望遠端において温度変化によるピント移動のフォーカス補正を示している。 FIG. 4 shows focus correction of focus movement due to temperature change at the wide-angle end and the telephoto end at low temperature.

低温時の広角端においては第1レンズ群と第2レンズ群を2つ使用してフォーカス補正を行っている。広角端と望遠端において駆動比率は変更している。実施例では、広角端においてはおよそ4.5:1で、望遠端においてはおよそ1:10の駆動比率でフォーカス量を決めている。 At the wide-angle end at low temperature, focus correction is performed using two first lens groups and two second lens groups. The drive ratio is changed between the wide-angle end and the telephoto end. In the embodiment, the focus amount is determined by a drive ratio of about 4.5: 1 at the wide-angle end and about 1:10 at the telephoto end.

2つの駆動群を使用するのは、1つのレンズ群での駆動量を低減させて2つのレンズ群に分担させ迅速なフォーカス補正を行う目的がある。さらには、1つのレンズ群をフォーカスさせたときに生じるレンズ全系の焦点距離の変化量を抑制する目的などもある。 The purpose of using the two drive groups is to reduce the amount of drive in one lens group and share the drive amount between the two lens groups for rapid focus correction. Further, there is also an object of suppressing the amount of change in the focal length of the entire lens system that occurs when one lens group is focused.

高温時のフォーカス補正方法は、図4で示すように広角端においては、第1レンズ群と第2レンズ群のフォーカス補正のための駆動比率はおよし6:1で駆動させている。望遠端においては、第1レンズ群のみの駆動であり、駆動比率としては1:0となる。ズーム軌跡により得られるフォーカス余裕量を加味して、2つのレンズ群を動かしたり1つのレンズ群のみで実行したり適宜決めてよい。 In the focus correction method at high temperature, as shown in FIG. 4, at the wide-angle end, the drive ratio for focus correction of the first lens group and the second lens group is as high as 6: 1. At the telephoto end, only the first lens group is driven, and the drive ratio is 1: 0. The amount of focus margin obtained from the zoom locus may be taken into consideration, and it may be appropriately determined whether the two lens groups are moved or executed with only one lens group.

本発明のズームレンズによって形成された像を受光する固体撮像素子を有した撮像装置であることを特徴とする。 It is an image pickup apparatus having a solid-state image pickup element that receives an image formed by the zoom lens of the present invention.

これは、ズームレンズにより撮影された像を受光する素子を有した撮像装置に関するものである。近年はデジタル的に像を処理するためにCCD(Charge Coupled Device)やCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)センサなどがおもに使用されており、本発明もこれに相当する固体撮像素子を有した撮像装置とするものである。 This relates to an image pickup apparatus having an element that receives an image taken by a zoom lens. In recent years, CCD (Charge Coupled Device) and CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) sensors have been mainly used for digitally processing images, and the present invention also includes an image pickup device having a solid-state image sensor equivalent thereto. To do.

また撮像装置は、例えば監視カメラとして使用する際にドームカバーを取り付けた構成としても良く、ドームカバーによって生じるピントズレの補正に関しても本提案の手法を採用しても良い。 Further, the image pickup apparatus may have a configuration in which a dome cover is attached when used as a surveillance camera, for example, and the method of the present proposal may be adopted for correction of out-of-focus caused by the dome cover.

次に実施例のレンズ構成を説明する。 Next, the lens configuration of the embodiment will be described.

以下、レンズ構成は特に断りがない限り、物体側から像側へ順に配置されている順に説明する。 Hereinafter, unless otherwise specified, the lens configurations will be described in the order in which they are arranged in order from the object side to the image side.

各実施例のズームレンズは、監視カメラ、デジタルカメラ、およびビデオカメラ等の撮像装置に用いられる撮影レンズ系である。レンズ断面図において、左方が被写体側(物体側)で、右方が像側である。 The zoom lens of each embodiment is a photographing lens system used in an imaging device such as a surveillance camera, a digital camera, and a video camera. In the cross-sectional view of the lens, the left side is the subject side (object side) and the right side is the image side.

広角端と望遠端は、変倍用レンズ群が機構上光軸上移動可能な範囲の両端に位置したときのズーム位置をいう。広角端から望遠端における各レンズ群の移動は、レンズ断面図に示す矢印(実線)のような軌跡をとる。
フォーカスを行う場合には、矢印Fに示すように移動させている。
The wide-angle end and the telephoto end are the zoom positions when the variable magnification lens group is located at both ends of the movable range on the optical axis of the mechanism. The movement of each lens group from the wide-angle end to the telephoto end follows a locus like the arrow (solid line) shown in the lens cross-sectional view.
When focusing, it is moved as shown by arrow F.

次に本発明のズームレンズを撮影光学系として用いた撮像装置(監視カメラ)の実施例を、図15を用いて説明する。 Next, an example of an imaging device (surveillance camera) using the zoom lens of the present invention as a photographing optical system will be described with reference to FIG.

図15において、31は、監視カメラ本体、32は、カメラ本体に内蔵され、レンズ部35によって形成された被写体像を受光するCCDセンサやCMOSセンサ等の固体撮像素子(光電変換素子)である。33は、固体撮像素子12によって光電変換された被写体像に対応する情報を記録するメモリ部である。34は、固体撮像素子12によって光電変換された被写体像を転送するためのネットワークケーブルである。 In FIG. 15, 31 is a surveillance camera body, and 32 is a solid-state image sensor (photoelectric conversion element) such as a CCD sensor or CMOS sensor that is built in the camera body and receives a subject image formed by the lens unit 35. Reference numeral 33 denotes a memory unit that records information corresponding to the subject image photoelectrically converted by the solid-state image sensor 12. Reference numeral 34 denotes a network cable for transferring the subject image photoelectrically converted by the solid-state image sensor 12.

撮像装置としては監視カメラに限定されることなく、ビデオカメラやデジタルカメラ等においても用いることができる。 The image pickup device is not limited to a surveillance camera, but can also be used in a video camera, a digital camera, or the like.

以上のように、各実施例によれば、温度変化によるピントズレの補正を考慮した際にも小型化を実現できる高い光学性能を有するズームレンズ、およびそれを有する撮像装置を得ることができる。 As described above, according to each embodiment, it is possible to obtain a zoom lens having high optical performance that can realize miniaturization even when the correction of focus shift due to a temperature change is taken into consideration, and an imaging device having the same.

なお各実施例においては以下のような手段構成をとっても良い。
・実施例に示したガラスの形状、枚数に限定されず、適宜変更すること。
・2より多いレンズ群を有したズームレンズに適用すること。
・フォーカスのためのレンズ駆動比率や駆動するレンズ群を適宜変更すること。
・プラスチックレンズを使用したときに限定されず、ガラス材料のみでズームレンズを構成したときのピントズレの補正にも対応すること。
In each embodiment, the following means configuration may be adopted.
-The shape and number of glasses shown in the examples are not limited, and should be changed as appropriate.
-Apply to zoom lenses with more than 2 lens groups.
-Change the lens drive ratio for focusing and the lens group to drive as appropriate.
-It is not limited to when using a plastic lens, but it also supports correction of out-of-focus when a zoom lens is constructed using only glass material.

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態や可動レンズ群数などに限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形が可能である。 Although the preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to these embodiments, the number of movable lens groups, and the like, and various modifications can be made within the scope of the gist thereof.

次に、各実施例に対応する数値実施例を示す。各数値実施例においては、物体側から面番号を順に示し、rは曲率半径、dは間隔、nd、vdはそれぞれd線を基準とした屈折率、アッベ数を示す。*は非球面を意味する。また、各数値実施例において最も像側の2面は光学ブロックGに相当する平面である。 Next, numerical examples corresponding to each embodiment are shown. In each numerical example, the surface numbers are shown in order from the object side, r is the radius of curvature, d is the interval, and nd and vd are the refractive index and Abbe number with respect to the d line, respectively. * Means an aspherical surface. Further, in each numerical example, the two surfaces on the image side are planes corresponding to the optical block G.

非球面形状は光軸からの高さhの位置での光軸方向の変位を、面頂点を基準にしてxとするとき
x=(h/r)/[1+{1−(1+K)(h/r)1/2
+A4 ・h+A6・h+A8・h+A10・h10+A12・h12
で表される。
For the aspherical shape, when the displacement in the optical axis direction at the height h from the optical axis is x with respect to the surface apex, x = (h 2 / r) / [1 + {1- (1 + K) ( h / r) 2 } 1/2 ]
+ A4 ・ h 4 + A6 ・ h 6 + A8 ・ h 8 + A10 ・ h 10 + A12 ・ h 12
It is represented by.

但しrは近軸曲率半径である。Kは円錐定数、A4、A6、A8、A10、A12はそれぞれ4次、6次、8次、10次、12次の非球面係数である。また、例えば「e−Z」の表示は「10−」を意味する。画角に関しては、歪曲量を考慮した撮影可能画角に関する半画角(ω)の数値である。 However, r is the radius of curvature of the paraxial axis. K is a conical constant, and A4, A6, A8, A10, and A12 are 4th, 6th, 8th, 10th, and 12th aspherical coefficients, respectively. Further, for example, the display of "e-Z" means "10- Z ". Regarding the angle of view, it is a numerical value of a half angle of view (ω) regarding a shootable angle of view in consideration of the amount of distortion.

また、数値実施例において位置敏感度es(フォーカス群の移動量に対するピントの移動量の比率)を示す。ピント移動量がΔとし、レンズ群の敏感度がesのときフォーカス補正のためのレンズ群駆動量はΔ/esで概算される。 Further, in the numerical example, the position sensitivity es (ratio of the movement amount of the focus to the movement amount of the focus group) is shown. When the focus movement amount is Δ and the sensitivity of the lens group is es, the lens group drive amount for focus correction is estimated by Δ / es.

フォーカスレンズ群の横倍率と位置敏感度は次式のような関係がある。
es=(1−βf)×βr
但し、es:フォーカス敏感度
βf:フォーカスレンズ群の横倍率
βr:フォーカスレンズ群より像側に配置された全てのレンズ群の合成倍率
である。実施例のように、第2レンズ群L2以降にレンズ群がないときは、横倍率βrは1となる。
The lateral magnification and position sensitivity of the focus lens group are related as follows.
es = (1-βf 2 ) × βr 2
However, es: focus sensitivity βf: lateral magnification of the focus lens group βr: composite magnification of all lens groups arranged on the image side of the focus lens group. When there is no lens group after the second lens group L2 as in the embodiment, the lateral magnification βr is 1.


L1 第1レンズ群、L2 第2レンズ群、
d d線(587.56nm)、g g線(435.84nm)、
ΔM メリディオナル像面、ΔS サジタル像面、SP 絞り、IP 結像面、
G CCD等のフェースプレートやローパスフィルターなどのガラスブロック、
ω 半画角、Fno Fナンバー、F フォーカス
L1 1st lens group, L2 2nd lens group,
d d line (587.56 nm), gg line (435.84 nm),
ΔM meridional image plane, ΔS sagittal image plane, SP aperture, IP image plane,
Face plates such as G CCD and glass blocks such as low-pass filters,
ω Half angle of view, Fno F number, F focus

Claims (8)

変倍時に移動するレンズ群A、変倍時に移動するレンズ群Bを有する構成であり、
広角端から望遠端における変倍のために、該レンズ群Aと該レンズ群Bは異なる軌跡で移動し、
温度変化により生じるピントズレの補正を行う際は、フォーカス補正群としてレンズ群Aもしくはレンズ群Bのいずれかを使用し、
広角端から望遠端までのズーム全域において、フォーカス補正群はいずれか一つを選択し、かつズーム全域のいずれかのポジションにおいてフォーカス補正群を変更することを特徴とするズームレンズ。
It has a lens group A that moves when the magnification is changed and a lens group B that moves when the magnification is changed.
Due to the scaling from the wide-angle end to the telephoto end, the lens group A and the lens group B move in different trajectories.
When correcting the out-of-focus caused by a temperature change, either lens group A or lens group B is used as the focus correction group.
A zoom lens characterized in that one of the focus correction groups is selected in the entire zoom range from the wide-angle end to the telephoto end, and the focus correction group is changed at any position in the entire zoom range.
前記フォーカス補正においては、高温変化時、および低温変化時においてそれぞれ異なるレンズ群の選択を行うことを特徴とする請求項1に記載のズームレンズ。 The zoom lens according to claim 1, wherein in the focus correction, different lens groups are selected when the temperature changes and when the temperature changes. 変倍時に移動するレンズ群A、変倍時に移動するレンズ群Bを有する構成であり、
広角端から望遠端における変倍のために該レンズ群Aと該レンズ群Bは異なる軌跡で移動し、
温度変化により生じるピントズレの補正を行う際は、フォーカス補正群としてレンズ群Aとレンズ群Bの2つを使用し、
広角端から望遠端までのズームポジションに応じて、レンズ群Aとレンズ群Bのフォーカス駆動比率を変更させることを特徴とするズームレンズ。
It has a lens group A that moves when the magnification is changed and a lens group B that moves when the magnification is changed.
Due to the scaling from the wide-angle end to the telephoto end, the lens group A and the lens group B move in different trajectories.
When correcting the out-of-focus caused by a temperature change, two lens groups A and B are used as the focus correction group.
A zoom lens characterized in that the focus drive ratio of lens group A and lens group B is changed according to the zoom position from the wide-angle end to the telephoto end.
前記フォーカス補正群においては、高温変化時、および低温変化時においてそれぞれ異なるフォーカス駆動比率で行うことを特徴とする請求項3に記載のズームレンズ。 The zoom lens according to claim 3, wherein in the focus correction group, different focus drive ratios are used when the temperature changes at a high temperature and when the temperature changes at a low temperature. カメラ本体内に温度センサを有し、
該温度センサの測定により高温側もしくは低温側への変化量を算出し、
これに応じてフォーカス補正群の駆動方法および駆動量を決定させることを特徴とする請求項1乃至請求項4の何れか一項に記載のズームレンズ。
It has a temperature sensor inside the camera body
The amount of change to the high temperature side or the low temperature side is calculated by the measurement of the temperature sensor.
The zoom lens according to any one of claims 1 to 4, wherein the driving method and the driving amount of the focus correction group are determined accordingly.
レンズ全系において、少なくとも1枚以上のプラスチックレンズを有することを特徴とする請求項1乃至請求項5の何れか一項に記載のズームレンズ。 The zoom lens according to any one of claims 1 to 5, wherein the entire lens system has at least one or more plastic lenses. 変倍時に移動するレンズ群Aと変倍時に移動するレンズ群Bは、お互いレンズ群としてのパワーが異符号であることを特徴とする請求項1乃至請求項6の何れか一項に記載の記載ズームレンズ。 The method according to any one of claims 1 to 6, wherein the lens group A that moves at the time of magnification change and the lens group B that moves at the time of change of magnification have different powers as the lens groups. Described zoom lens. 請求項1乃至請求項7の何れか一項に記載のズームレンズと、該ズームレンズによって形成された像を受光する固体撮像素子を有していることを特徴とする撮像装置。 An image pickup apparatus according to any one of claims 1 to 7, further comprising a zoom lens and a solid-state image pickup device that receives an image formed by the zoom lens.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2023067859A1 (en) * 2021-10-18 2023-04-27 キヤノン株式会社 Zoom lens and imaging device

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