JP4024747B2 - Zoom lens - Google Patents

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JP4024747B2 JP2003423144A JP2003423144A JP4024747B2 JP 4024747 B2 JP4024747 B2 JP 4024747B2 JP 2003423144 A JP2003423144 A JP 2003423144A JP 2003423144 A JP2003423144 A JP 2003423144A JP 4024747 B2 JP4024747 B2 JP 4024747B2
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本発明は、ズームレンズの光学系に係り、特に固体撮像素子を受光素子に用いるディジタルスティルカメラおよびビデオカメラ用のテレセントリック性を有する小型の広角ズームレンズとして好適なズームレンズに関するものである。   The present invention relates to an optical system of a zoom lens, and more particularly to a zoom lens suitable as a small wide-angle zoom lens having telecentricity for a digital still camera and a video camera using a solid-state imaging device as a light receiving element.

動画を撮像する、いわゆるビデオカメラにおいては、従来から、CCD(電荷結合素子)またはMOS(金属酸化物半導体)等の固体撮像素子が撮像用受光素子として用いられている。
さらに、近年、ディジタルスティルカメラ、あるいは単にディジタルカメラ等と称され、被写体像を、固体撮像素子により撮像し、被写体の静止画像(スティル画像)の画像データを得て、IC(集積回路)カードまたはビデオフレキシブルディスク等にディジタル的に記録するタイプのカメラの普及が著しい。このディジタルカメラの中には、静止画像のみならず動画像(ムービー画像)をも撮像することができるものもある。
In a so-called video camera that captures a moving image, a solid-state image sensor such as a CCD (Charge Coupled Device) or a MOS (Metal Oxide Semiconductor) is conventionally used as a light receiving element for imaging.
Further, in recent years, it is called a digital still camera or simply a digital camera, and a subject image is picked up by a solid-state imaging device to obtain image data of a still image (still image) of the subject, and an IC (integrated circuit) card or The type of camera that digitally records on a video flexible disk or the like is remarkably widespread. Some digital cameras can capture not only still images but also moving images (movie images).

ところで、このようなCCD等の固体撮像素子を使用したカメラの光学系には、射出瞳位置が像面から充分に離間していることが要求される。これは、次のような理由による。固体撮像素子の色フィルタが撮像面からやや離れた位置に存在するため、光束が斜めから入射した場合には、実質的な開口効率が低下する。固体撮像素子の周期構造に起因するモアレ現象を防止するための水晶フィルタの実効厚が、軸上と周辺であまり変動しないことが求められる。
また、特に最近の高感度型小型固体撮像素子では、撮像面の直前にマイクロレンズアレイを持つものがあり、このような場合にも射出瞳が像面から充分に離間していないと開口効率が周辺で低下する。
Incidentally, an optical system of a camera using such a solid-state imaging device such as a CCD is required to have an exit pupil position sufficiently separated from an image plane. This is due to the following reason. Since the color filter of the solid-state imaging device is present at a position slightly away from the imaging surface, the substantial aperture efficiency is reduced when the light beam is incident obliquely. It is required that the effective thickness of the crystal filter for preventing the moire phenomenon due to the periodic structure of the solid-state imaging device does not vary much on and around the axis.
In particular, some recent high-sensitivity small solid-state image sensors have a microlens array immediately in front of the imaging surface. Even in this case, if the exit pupil is not sufficiently separated from the image surface, the aperture efficiency is high. Decrease around.

物体側から像側へ向かって、順次、負の屈折力を有する第1レンズ群、および正の屈折力を有する第2レンズ群を配設して構成され、これら第1レンズ群と第2レンズ群との群の間隔を変化させることにより、変倍を行うズームレンズは、いわゆる2群ズームとしてよく知られている。このような2群ズームの多くは、射出瞳位置が像面に近くなり、CCD等の固体撮像素子を用いたカメラに適用するには好ましくない。
そこで、第2レンズ群の後方に、正の屈折力を有する固定レンズ群または移動レンズ群を配置することにより、射出瞳位置を像面から遠ざけることが考えられており、多くのズームレンズが提案されている。
このように、第2レンズ群の後方に、正の屈折力を有するレンズ群を配置するようにしたズームレンズの例が、例えば、特許文献1(特公平3−20735号公報)、特許文献2(特公平7−52256号公報)および特許文献3(特開平6−94996号公報)等に開示されている。
A first lens group having a negative refractive power and a second lens group having a positive refractive power are sequentially arranged from the object side to the image side. The first lens group and the second lens are arranged. A zoom lens that performs zooming by changing the distance between the groups is well known as so-called two-group zoom. Many of these two-group zooms are not suitable for application to a camera using a solid-state imaging device such as a CCD because the exit pupil position is close to the image plane.
Therefore, it is considered that the exit pupil position is moved away from the image plane by arranging a fixed lens unit or a moving lens unit having a positive refractive power behind the second lens unit, and many zoom lenses are proposed. Has been.
An example of a zoom lens in which a lens group having a positive refractive power is arranged behind the second lens group as described above is disclosed in, for example, Patent Document 1 (Japanese Patent Publication No. 3-20735) and Patent Document 2. (Japanese Patent Publication No. 7-52256) and Patent Document 3 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-94996).

しかしながら、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、主として一眼レフ(一眼レフレックス)スチルカメラ用に設計されたものである。
このため、これら特許文献1および特許文献2に記載された構成では、第3レンズ群の正の屈折力は極めて弱く、射出瞳を像面から充分に遠ざけることはできない。また、特許文献3に記載されたズームレンズは、射出瞳位置を像面から遠ざけるために、絞り位置を変倍中に移動させずに第1レンズ群と第2レンズ群との中間位置に固定して配置している。このため、第1レンズ群および第2レンズ群の移動に制約を受け、変倍比が2倍弱にとどまっている。
However, the zoom lenses described in Patent Document 1 and Patent Document 2 are designed mainly for single-lens reflex (single-lens reflex) still cameras.
For this reason, in the configurations described in Patent Document 1 and Patent Document 2, the positive refractive power of the third lens group is extremely weak, and the exit pupil cannot be sufficiently separated from the image plane. The zoom lens described in Patent Document 3 is fixed at an intermediate position between the first lens group and the second lens group without moving the aperture position during zooming in order to move the exit pupil position away from the image plane. It is arranged. For this reason, the zoom ratio is limited to a little less than twice due to restrictions on the movement of the first lens group and the second lens group.

本出願人は、上述した問題に対処するため、3倍程度の変倍比が得られて、しかも射出瞳位置を像面から充分に離間させることができ、小型のディジタルスティルカメラ等に適する明るい広角ズームレンズを、これまでに提案している。
例えば、先に提案した特許文献4(特願平9−14308号明細書)に、そのようなズームレンズの例が記載されている。
しかしながら、これらのズームレンズは、歪曲収差が大きく、広角端で6%程度の歪曲収差が生ずる。このような歪曲収差は、35mm版、いわゆるライカ版の銀塩フィルムを使用する在来のカメラの撮影レンズと比べても大きく、正確な画像を得ることは困難である。
In order to deal with the above-mentioned problem, the applicant can obtain a zoom ratio of about 3 times, and can sufficiently separate the exit pupil position from the image plane, which is suitable for a small digital still camera or the like. Wide-angle zoom lenses have been proposed so far.
For example, Patent Document 4 (Japanese Patent Application No. 9-14308) previously proposed describes an example of such a zoom lens.
However, these zoom lenses have large distortion, and distortion of about 6% occurs at the wide-angle end. Such distortion is larger than that of a conventional camera taking lens using a 35 mm plate, so-called Leica silver film, and it is difficult to obtain an accurate image.

一方、最近のディジタルスティルカメラは、高画質化を追求する傾向にあり、画像の歪みの小ささも、高画質化指向のディジタルスティルカメラにおける重要な品質項目の一つとなっている。
このため、上述した特許文献4に記載されたズームレンズは、歪曲収差の補正が充分でなく、最近の高画質指向のディジタルスティルカメラには不向きであると考えられる。
そこで、本出願人は、さらに歪曲収差を抑えて、ディジタルスティルカメラ等に適するようにした明るい広角ズームレンズとして、特許文献5(特願平9−269170号明細書)を提案した。
On the other hand, recent digital still cameras tend to pursue higher image quality, and the small distortion of images is one of the important quality items in digital still cameras that are oriented toward higher image quality.
For this reason, the zoom lens described in Patent Document 4 described above is not sufficiently corrected for distortion, and is considered unsuitable for recent high-quality digital still cameras.
Therefore, the present applicant has proposed Patent Document 5 (Japanese Patent Application No. 9-269170) as a bright wide-angle zoom lens that is further suitable for a digital still camera or the like by further suppressing distortion.

しかしながら、現在のディジタルスティルカメラの市場は、画像品質の高さを維持しつつも低コスト化を図ることが最も重要となっている。
このような観点では、特許文献5に記載のズームレンズは、9枚のレンズで構成されており、そのレンズ枚数から低コスト化の要求に充分に応えているとは言い難い。
However, in the current digital still camera market, it is most important to reduce costs while maintaining high image quality.
From this point of view, the zoom lens described in Patent Document 5 is composed of nine lenses, and it is difficult to say that the demand for cost reduction is sufficiently met by the number of lenses.

特公平3−20735号公報Japanese Patent Publication No. 3-20735 特公平7−52256号公報Japanese Patent Publication No. 7-52256 特公平6−94996号公報Japanese Patent Publication No. 6-94996 特願平9−14308号明細書Japanese Patent Application No. 9-14308 特願平9−26970号明細書Japanese Patent Application No. 9-26970

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、3倍またはそれ以上の変倍比を得て、射出瞳位置を像面から充分に離間させつつ、歪曲収差を抑えることができ、しかも小型で収差が少なくディジタルスティルカメラ等に好適な明るい広角ズームレンズとして構成することが可能なズームレンズを提供することを目的としている。
本発明の第1の目的は、特に、必要とするレンズ枚数が少なく、しかもレンズ外径が小さく、収差が良好に補正され、射出瞳位置を像面から充分に離間させ得ると共に、第2レンズ群で発生する収差を効果的に補正し得るズームレンズを提供することにある。
The present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, can obtain a zoom ratio of 3 times or more, can suppress distortion aberration while sufficiently separating the exit pupil position from the image plane, and An object of the present invention is to provide a zoom lens that can be configured as a bright wide-angle zoom lens that is small, has little aberration, and is suitable for a digital still camera or the like.
The first object of the present invention is, in particular, that the number of required lenses is small, the outer diameter of the lens is small, the aberration is corrected well, the exit pupil position can be sufficiently separated from the image plane , and the second lens. It is an object of the present invention to provide a zoom lens that can effectively correct aberrations occurring in a group .

発明の第の目的は、特に、3倍またはそれ以上の変倍比を得て、射出瞳位置を像面から充分に離間させて、しかも歪曲収差を抑えることができ、しかも小型で収差が少なくディジタルスティルカメラ等に好適な明るい広角ズームレンズとして構成することが可能で、特に、必要とするレンズ枚数が少なく、しかも小型で且つ収差が良好に補正されたズームレンズを提供することにある。 The second object of the present invention is to obtain a zoom ratio of 3 times or more, to sufficiently separate the exit pupil position from the image plane, to suppress distortion, and to reduce the size of the aberration. The present invention is to provide a zoom lens that can be configured as a bright wide-angle zoom lens that is suitable for a digital still camera and the like, and in particular, requires a small number of lenses, is small, and has good aberration correction. .

請求項1に記載した本発明に係るズームレンズは、上述した目的、特に第1の目的を達成するために、
物体側から像側へ向かって、順次、負の屈折力を有する第1群光学系、正の屈折力を有する第2群光学系および正の屈折力を有する第3群光学系を配設し、
前記第2群光学系の最も物体側のレンズよりも物体側に、ズーミング時に該第2群光学系と一体に移動する開口絞りを設けるとともに、
広角端から望遠端へのズーミングに際し、前記第1群光学系は、光軸上をまず像側へ移動し、途中で移動方向を物体側へ反転することにより、像側に凸の弧状に移動して焦点位置の変動を補正し、前記第2群光学系は、光軸上を単調に移動して変倍を行い、
前記第1群光学系は非球面を設けた負レンズを有し、上記第2群光学系は非球面を設けた正レンズを有し、
前記第1群光学系は、物体側から像側へ向かって、順次、物体側に凸面を向けたメニスカス状の負レンズと、物体側に凸面を向けたメニスカス状の正レンズを配置してなり、前記第3群光学系を1枚の正レンズで構成し、
前記第1群光学系の2つのレンズのうち、最も物体側に位置するメニスカス状の負レンズは、像側のレンズ面が非球面であり、その非球面は、光軸から離れるに従い負の屈折力が弱くなる形状とし
前記第2群光学系は、物体側から像側に向かって、順次、正レンズ、物体側に凸面を向けたメニスカス状の正レンズ、物体側に凸面を向けたメニスカス状の負レンズ、像側に強い屈折面を向けた正レンズ、そして、物体側に凸面を向けたメニスカス状の負レンズを配置してなる5つのレンズを含む構成としたことを特徴としている。
In order to achieve the above-described object, particularly the first object, the zoom lens according to the present invention described in claim 1
A first group optical system having a negative refractive power, a second group optical system having a positive refractive power, and a third group optical system having a positive refractive power are sequentially arranged from the object side to the image side. ,
An aperture stop that moves integrally with the second group optical system during zooming is provided closer to the object side than the most object side lens of the second group optical system,
During zooming from the wide-angle end to the telephoto end, the first group optical system first moves to the image side on the optical axis, and moves in the shape of a convex arc on the image side by reversing the moving direction to the object side. Then, the variation in the focal position is corrected, the second group optical system moves monotonously on the optical axis and performs zooming,
The first group optical system has a negative lens provided with an aspheric surface, and the second group optical system has a positive lens provided with an aspheric surface,
The first group optical system includes a meniscus negative lens having a convex surface facing the object side and a meniscus positive lens having a convex surface facing the object side in order from the object side to the image side. The third group optical system is composed of a single positive lens,
Of the two lenses of the first group optical system, the meniscus negative lens located closest to the object side has an aspherical lens surface on the image side, and the aspherical surface is negatively refracted as the distance from the optical axis increases. and shape the force is weakened,
The second group optical system includes, in order from the object side to the image side, a positive lens, a meniscus positive lens having a convex surface facing the object side, a meniscus negative lens having a convex surface facing the object side, and the image side A positive lens having a strong refracting surface and a meniscus negative lens having a convex surface facing the object side are included.

請求項に記載した本発明に係るズームレンズは、特に、上記第の目的を達成するために、物体側から像側へ向かって、順次、負の屈折力を有する第1群光学系、正の屈折力を有する第2群光学系および正の屈折力を有する第3群光学系を配設し、
前記第2群光学系の最も物体側のレンズよりも物体側に、ズーミング時に該第2群光学系と一体に移動する開口絞りを設けるとともに、
広角端から望遠端へのズーミングに際し、前記第1群光学系は、光軸上をまず像側へ移動し、途中で移動方向を物体側へ反転することにより、像側に凸の弧状に移動して焦点位置の変動を補正し、前記第2群光学系は、光軸上を単調に移動して変倍を行い、
前記第1群光学系は非球面を設けた負レンズを有し、上記第2群光学系は非球面を設けた正レンズを有し、
前記第1群光学系は、物体側から像側へ向かって、順次、物体側に凸面を向けたメニスカス状の負レンズと、物体側に凸面を向けたメニスカス状の正レンズを配置してなり、前記第3群光学系を1枚の正レンズで構成し、
前記第1群光学系の2つのレンズのうち、最も物体側に位置するメニスカス状の負レンズは、像側のレンズ面が非球面であり、その非球面は、光軸から離れるに従い負の屈折力が弱くなる形状とし、
第M群光学系(M=1〜3)の焦点距離をf 、広角端における全系の合成焦点距離をf とするとき、これらが条件;
(1) 2.66<|f |/f <2.80 (f <0)
(2) f /f <3.7
(3) 0.61<f /f <0.68 (f >0,f >0)
を満足すること
を特徴としている。
The zoom lens according to the present invention described in claim 2 is, in particular, a first group optical system having negative refractive power sequentially from the object side to the image side in order to achieve the second object. A second group optical system having a positive refractive power and a third group optical system having a positive refractive power are disposed;
An aperture stop that moves integrally with the second group optical system during zooming is provided closer to the object side than the most object side lens of the second group optical system,
During zooming from the wide-angle end to the telephoto end, the first group optical system first moves to the image side on the optical axis, and moves in the shape of a convex arc on the image side by reversing the moving direction to the object side. Then, the variation in the focal position is corrected, the second group optical system moves monotonously on the optical axis and performs zooming,
The first group optical system has a negative lens provided with an aspheric surface, and the second group optical system has a positive lens provided with an aspheric surface,
The first group optical system includes a meniscus negative lens having a convex surface facing the object side and a meniscus positive lens having a convex surface facing the object side in order from the object side to the image side. The third group optical system is composed of a single positive lens,
Of the two lenses of the first group optical system, the meniscus negative lens located closest to the object side has an aspherical lens surface on the image side, and the aspherical surface is negatively refracted as the distance from the optical axis increases. The shape is weakened,
When the focal length of the M-th group optical system (M = 1 to 3) is f M , and the combined focal length of the entire system at the wide angle end is f W , these are conditions:
(1) 2.66 <| f 1 | / f W <2.80 (f 1 <0)
(2) f 3 / f W <3.7
(3) 0.61 <f 2 / f 3 <0.68 (f 2 > 0, f 3 > 0)
It is characterized by satisfying .

〔作用〕
すなわち、本発明の係るズームレンズは、物体側から像側へ向かって、順次、負の屈折力を有する第1群光学系、正の屈折力を有する第2群光学系および正の屈折力を有する第3群光学系を配設し、前記第2群光学系の最も物体側のレンズよりも物体側に、ズーミング時に該第2群光学系と一体に移動する開口絞りを設けるとともに、広角端から望遠端へのズーミングに際し、前記第1群光学系は、光軸上をまず像側へ移動し、途中で移動方向を物体側へ反転することにより、像側に凸の弧状に移動して焦点位置の変動を補正し、前記第2群光学系は、光軸上を単調に移動して変倍を行う。
[Action]
That is, the zoom lens according to the present invention has a first group optical system having a negative refractive power, a second group optical system having a positive refractive power, and a positive refractive power sequentially from the object side to the image side. A third-group optical system having an aperture stop that moves together with the second-group optical system during zooming on the object side of the second-group optical system closest to the object-side lens; During zooming from the telephoto end to the telephoto end, the first group optical system first moves to the image side on the optical axis, and moves in the form of a convex arc on the image side by reversing the moving direction to the object side. The variation in the focal position is corrected, and the second group optical system monotonously moves on the optical axis to perform zooming.

そして、第M群光学系(M=1〜3)の焦点距離をf 、広角端における全系の合成焦点距離をf とするとき、これらが条件:
(1)2.66<|f1|/f<2.80 (f1<0)
(2)f/f<3.7
(3)0.61<f/f<0.68 (f>0,f>0)
を満足するように構成する。
このような構成により、第3群光学系を往復移動させることによって、第2群光学系のパワー負担を軽減させながら変倍の補助を担わせ、第2群の移動量を少なくして小型で且つ高変倍を実現させることができる。
特に、第1群光学系の焦点距離の範囲を条件(1)の範囲とすることによって、ズームレンズを小型化し、収差を少なくする。
When the focal length of the M-th group optical system (M = 1 to 3) is f M and the combined focal length of the entire system at the wide angle end is f W , these are the conditions:
(1) 2.66 <| f 1 | / f W <2.80 (f 1 <0)
(2) f 3 / f W <3.7
(3) 0.61 <f 2 / f 3 <0.68 (f 2 > 0, f 3 > 0)
It is configured to satisfy
With such a configuration, by reciprocating the third group optical system, the power of the second group optical system can be reduced while assisting zooming, and the amount of movement of the second group can be reduced and the size can be reduced. In addition, high zoom ratio can be realized.
In particular, by setting the range of the focal length of the first group optical system to the range of the condition (1), the zoom lens is reduced in size and aberration is reduced.

また、第3群光学系の正の屈折力を条件(2)の範囲とすることによって、射出瞳位置を像面から離間させテレセントリック性を持たせる。
さらに第2群光学系と第3群光学系との正の屈折力の配分を、条件(3)の範囲とすることによって、少ないレンズ枚数であるにもかかわらず、小型で、収差を良好に補正することができる。
したがって、少ないレンズ枚数で、3倍またはそれ以上の変倍比を得て、射出瞳位置を像面から充分に離間させることができるとともに、歪曲収差を抑えることができ、小型で収差が少なくディジタルスティルカメラ等に好適な明るい広角ズームレンズとして構成することが可能である。
In addition, by setting the positive refractive power of the third group optical system within the range of the condition (2), the exit pupil position is separated from the image plane to have telecentricity.
Furthermore, by setting the positive refractive power distribution between the second group optical system and the third group optical system within the range of the condition (3), the lens is small and has good aberrations despite the small number of lenses. It can be corrected.
Therefore, with a small number of lenses, a zoom ratio of 3 times or more can be obtained, the exit pupil position can be sufficiently separated from the image plane, distortion can be suppressed, and the digital camera is small and has few aberrations. It can be configured as a bright wide-angle zoom lens suitable for a still camera or the like.

本発明に係るズームレンズは、前記第1群光学系が、物体側から像側へ向かって、順次、物体側に凸面を向けたメニスカス状の負レンズ、そして物体側に凸面を向けたメニスカス状の正レンズを配置してなる2つのレンズを有し、且つ前記第2群光学系が、物体側から像側へ向かって、順次、正レンズ、物体側に凸面を向けたメニスカス状の正レンズ、物体側に凸面を向けたメニスカス状の負レンズ、像側に強い屈折面を向けた正レンズ、そして物体側に凸面を向けたメニスカス状の負レンズを配置してなる5つのレンズを有する。
このような構成により、特に、少ないレンズ枚数でズームレンズを構成し、且つレンズ外径を小さくするとともに、第2レンズ群で発生する収差を効果的に補正する。
In the zoom lens according to the present invention, the first group optical system includes, in order from the object side to the image side, a meniscus negative lens having a convex surface directed toward the object side, and a meniscus shape having a convex surface directed toward the object side. And a second meniscus-shaped positive lens in which the second group optical system has a positive lens and a convex surface facing the object side in order from the object side to the image side. And a meniscus negative lens having a convex surface facing the object side, a positive lens having a strong refractive surface facing the image side, and a meniscus negative lens having a convex surface facing the object side.
With such a configuration, in particular, the zoom lens is configured with a small number of lenses, the lens outer diameter is reduced, and the aberration generated in the second lens group is effectively corrected.

本発明に係るズームレンズは、前記第1群光学系の2つのレンズのうちの最も物体側に位置するメニスカス状の負レンズの像側のレンズ面を、光軸から離れるに従い負の屈折力が弱くなる形状の非球面とする。
このような構成により、特に、短焦点距離側で増大する負の歪曲収差を有効に補正する。
本発明に係るズームレンズは、前記第2群光学系の5つのレンズのうちの最も物体側に位置する正レンズの物体側のレンズ面を光軸から離れるに従い正の屈折力が弱くなる形状の非球面とする。
このような構成により、特に、球面収差が補正不足となるのを防止する。
In the zoom lens according to the present invention, an image side lens surface of a meniscus negative lens located closest to the object among the two lenses of the first group optical system has a negative refractive power as the distance from the optical axis increases. The aspherical surface is weakened.
With such a configuration, negative distortion that increases particularly on the short focal length side is effectively corrected.
The zoom lens according to the present invention has a shape in which the positive refractive power becomes weaker as the object side lens surface of the positive lens located closest to the object side among the five lenses of the second group optical system is separated from the optical axis. Aspherical.
Such a configuration prevents the spherical aberration from being insufficiently corrected.

本発明の請求項1によれば、物体側から像側へ向かって、順次、負の屈折力を有する第1群光学系、正の屈折力を有する第2群光学系および正の屈折力を有する第3群光学系を配設し、
前記第2群光学系の最も物体側のレンズよりも物体側に、ズーミング時に該第2群光学系と一体に移動する開口絞りを設けるとともに、
広角端から望遠端へのズーミングに際し、前記第1群光学系は、光軸上をまず像側へ移動し、途中で移動方向を物体側へ反転することにより、像側に凸の弧状に移動して焦点位置の変動を補正し、前記第2群光学系は、光軸上を単調に移動して変倍を行い、
前記第1群光学系は非球面を設けた負レンズを有し、上記第2群光学系は非球面を設けた正レンズを有し、
前記第1群光学系は、物体側から像側へ向かって、順次、物体側に凸面を向けたメニスカス状の負レンズと、物体側に凸面を向けたメニスカス状の正レンズを配置してなり、前記第3群光学系を1枚の正レンズで構成し、
前記第1群光学系の2つのレンズのうち、最も物体側に位置するメニスカス状の負レンズは、像側のレンズ面が非球面であり、その非球面は、光軸から離れるに従い負の屈折力が弱くなる形状とし、 前記第2群光学系は、物体側から像側に向かって、順次、正レンズ、物体側に凸面を向けたメニスカス状の正レンズ、物体側に凸面を向けたメニスカス状の負レンズ、像側に強い屈折面を向けた正レンズ、そして、物体側に凸面を向けたメニスカス状の負レンズを配置してなる5つのレンズを含む構成としたので、3倍またはそれ以上の変倍比を得て、射出瞳位置を像面から充分に離間させて、しかも歪曲収差を抑えることができ、さらに小型で収差が少なくディジタルスティルカメラ等に好適な明るい広角ズームレンズとして構成することが可能で、特に、必要とするレンズ枚数が少なく、しかもレンズ外径が小さく且つ第2群光学系で発生する収差が良好に補正されたズームレンズを提供することができる。
According to the first aspect of the present invention, the first group optical system having a negative refractive power, the second group optical system having a positive refractive power, and the positive refractive power in order from the object side to the image side. A third group optical system having
An aperture stop that moves integrally with the second group optical system during zooming is provided closer to the object side than the most object side lens of the second group optical system,
During zooming from the wide-angle end to the telephoto end, the first group optical system first moves to the image side on the optical axis, and moves in the shape of a convex arc on the image side by reversing the moving direction to the object side. Then, the variation in the focal position is corrected, the second group optical system moves monotonously on the optical axis and performs zooming,
The first group optical system has a negative lens provided with an aspheric surface, and the second group optical system has a positive lens provided with an aspheric surface,
The first group optical system includes a meniscus negative lens having a convex surface facing the object side and a meniscus positive lens having a convex surface facing the object side in order from the object side to the image side. The third group optical system is composed of a single positive lens,
Of the two lenses of the first group optical system, the meniscus negative lens located closest to the object side has an aspherical lens surface on the image side, and the aspherical surface is negatively refracted as the distance from the optical axis increases. the force becomes weaker shape, the second group optical system includes, from the object side to the image side, in order, towards a positive lens, meniscus-shaped positive lens having a convex surface directed toward the object side, a convex surface on the object side Since it is configured to include a meniscus negative lens, a positive lens having a strong refracting surface facing the image side, and a meniscus negative lens having a convex surface facing the object side, the lens is tripled or As a bright wide-angle zoom lens suitable for digital still cameras and the like that can obtain a higher zoom ratio, sufficiently separate the exit pupil position from the image plane, suppress distortion, and is small in size and low in aberrations Can be composed In performance, in particular, small number of lenses that need, moreover can aberration lens diameter occurs in small and second group optical system to provide a well corrected zoom lens.

本発明の請求項のズームレンズによれば、物体側から像側へ向かって、順次、負の屈折力を有する第1群光学系、正の屈折力を有する第2群光学系および正の屈折力を有する第3群光学系を配設し、
前記第2群光学系の最も物体側のレンズよりも物体側に、ズーミング時に該第2群光学系と一体に移動する開口絞りを設けるとともに、
広角端から望遠端へのズーミングに際し、前記第1群光学系は、光軸上をまず像側へ移動し、途中で移動方向を物体側へ反転することにより、像側に凸の弧状に移動して焦点位置の変動を補正し、前記第2群光学系は、光軸上を単調に移動して変倍を行い、
前記第1群光学系は非球面を設けた負レンズを有し、上記第2群光学系は非球面を設けた正レンズを有し、
前記第1群光学系は、物体側から像側へ向かって、順次、物体側に凸面を向けたメニスカス状の負レンズと、物体側に凸面を向けたメニスカス状の正レンズを配置してなり、前記第3群光学系を1枚の正レンズで構成し、
前記第1群光学系の2つのレンズのうち、最も物体側に位置するメニスカス状の負レンズは、像側のレンズ面が非球面であり、その非球面は、光軸から離れるに従い負の屈折力が弱くなる形状とし、
第M群光学系(M=1〜3)の焦点距離をf、広角端における全系の合成焦点距離をfとするとき、これらが条件;
(1) 2.66<|f|/f<2.80 (f<0)
(2) f/f<3.7
(3) 0.61<f/f<0.68 (f>0,f>0)
を満足する構成としたので、特に、第1群光学系の焦点距離の範囲を条件(1)の範囲とすることによって、ズームレンズを小型化し、収差を少なくすることができ、また、第3群光学系の正の屈折力を条件(2)の範囲とすることによって、射出瞳位置を像面から離間させテレセントリック性を持たせることができ、さらに第2群光学系と第3群光学系との正の屈折力の配分を、条件(3)の範囲とすることによって、少ないレンズ枚数であるにもかかわらず、小型で、収差を良好に補正することができる。
したがって、少ないレンズ枚数で、3倍またはそれ以上の変倍比を得て、射出瞳位置を像面から充分に離間させることができるとともに、歪曲収差を抑えることができ、小型で収差が少なくディジタルスティルカメラ等に好適な明るい広角ズームレンズとして構成することが可能である。
According to the zoom lens of claim 2 of the present invention, from the object side to the image side, the first group optical system having negative refractive power, the second group optical system having positive refractive power, and the positive A third optical system having refractive power is disposed;
An aperture stop that moves integrally with the second group optical system during zooming is provided closer to the object side than the most object side lens of the second group optical system,
During zooming from the wide-angle end to the telephoto end, the first group optical system first moves to the image side on the optical axis, and moves in the shape of a convex arc on the image side by reversing the moving direction to the object side. Then, the variation in the focal position is corrected, the second group optical system moves monotonously on the optical axis and performs zooming,
The first group optical system has a negative lens provided with an aspheric surface, and the second group optical system has a positive lens provided with an aspheric surface,
The first group optical system includes a meniscus negative lens having a convex surface facing the object side and a meniscus positive lens having a convex surface facing the object side in order from the object side to the image side. The third group optical system is composed of a single positive lens,
Of the two lenses of the first group optical system, the meniscus negative lens located closest to the object side has an aspherical lens surface on the image side, and the aspherical surface is negatively refracted as the distance from the optical axis increases. The shape is weakened,
When the focal length of the M-th group optical system (M = 1 to 3) is f M and the combined focal length of the entire system at the wide-angle end is f W , these are conditions:
(1) 2.66 <| f 1 | / f W <2.80 (f 1 <0)
(2) f 3 / f W <3.7
(3) 0.61 <f 2 / f 3 <0.68 (f 2 > 0, f 3 > 0)
In particular, by setting the range of the focal length of the first group optical system to the range of the condition (1), the zoom lens can be reduced in size and aberration can be reduced. By setting the positive refractive power of the group optical system within the range of the condition (2), the exit pupil position can be separated from the image plane and telecentricity can be obtained, and the second group optical system and the third group optical system can be provided. By setting the positive refractive power distribution to the range of the condition (3), it is possible to correct the aberration satisfactorily with a small size despite the small number of lenses.
Therefore, with a small number of lenses, a zoom ratio of 3 times or more can be obtained, the exit pupil position can be sufficiently separated from the image plane, distortion can be suppressed, and the digital camera is small and has few aberrations. It can be configured as a bright wide-angle zoom lens suitable for a still camera or the like.

(1)−1 第1の実施の形態
以下、本発明に係る実施の形態に基づき、図面を参照して本発明のズームレンズを詳細に説明する。
図1は、本発明の第1の実施の形態に係るズームレンズの要部の構成を示している。
図1の(a)は、該ズームレンズをズーミングの広角端に設定した状態におけるレンズ構成を示し、図1の(b)は、該ズームレンズをズーミングの望遠端に設定した状態におけるレンズ構成を示している。
(1) -1 First Embodiment Hereinafter, a zoom lens according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings based on an embodiment according to the present invention.
FIG. 1 shows a configuration of a main part of a zoom lens according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 1A shows a lens configuration in a state where the zoom lens is set to the wide angle end of zooming, and FIG. 1B shows a lens configuration in a state where the zoom lens is set to the telephoto end of zooming. Show.

図1に示すズームレンズは、被写体、すなわち物体側から像側に向かって、順次、第1群光学系である第1レンズ群G1、第2群光学系である第2レンズ群G2および第3群光学系である第3レンズ群G3が配置されている。
第1レンズ群G1は、2枚のレンズL1およびL2で構成され、第2レンズ群G2は、5枚のレンズL3、L4、L5、L6およびL7で構成され、そして第3レンズ群G3は、1枚のレンズL8で構成されている。
第2レンズ群G2の物体側、すなわち第1レンズ群G1との間には、開口絞りSが配置されている。第3レンズ群G3のさらに像側には、像面との間に、ローパスフィルタ(LPF)L9および赤外光カットフィルタ(IRCF)L10が組み合わされてなるフィルタFが設けられている。すなわち、光学素子L1〜L8はレンズであり、光学素子L9およびL10は光学フィルタである。r1〜r20は、光学面を示すが、実施例においては、曲率半径を示す。
レンズL1およびL2からなる第1レンズ群G1は、負の屈折力を有する。レンズL3〜L7からなる第2レンズ群G2は、正の屈折力を有する。レンズL8からなる第3レンズ群G3は、正の屈折力を有する。
The zoom lens shown in FIG. 1 includes a first lens group G1 that is a first group optical system, a second lens group G2 that is a second group optical system, and a third lens sequentially from a subject, that is, from the object side to the image side. A third lens group G3, which is a group optical system, is disposed.
The first lens group G1 is composed of two lenses L1 and L2, the second lens group G2 is composed of five lenses L3, L4, L5, L6 and L7, and the third lens group G3 is It is composed of one lens L8.
An aperture stop S is disposed on the object side of the second lens group G2, that is, between the first lens group G1. A filter F in which a low-pass filter (LPF) L9 and an infrared light cut filter (IRCF) L10 are combined is provided between the third lens group G3 and the image plane. That is, the optical elements L1 to L8 are lenses, and the optical elements L9 and L10 are optical filters. r1 to r20 indicate optical surfaces, and in the examples, indicate curvature radii.
The first lens group G1 including the lenses L1 and L2 has a negative refractive power. The second lens group G2 including the lenses L3 to L7 has a positive refractive power. The third lens group G3 including the lens L8 has a positive refractive power.

第1レンズ群G1は、広角端から望遠端へのズーミングに際して、光軸上をまず像側へ移動し、途中から移動方向を反転して物体側に移動する。第1レンズ群G1は、このように、像側に凸の弧状の軌跡を描いて移動することにより、広角端から望遠端へのズーミングに際しての、焦点位置の変動を補正する。
第2レンズ群G2は、広角端から望遠端へのズーミングに際して、光軸上を物体側に単調に移動する。第3レンズ群G3は、広角端から望遠端へのズーミングに際して、光軸上をまず物体側へ移動し、途中から移動方向を反転して像側に移動する。第3レンズ群G3は、このように、物体側に凸の弧状の軌跡を描いて移動する。これら第2レンズ群G2および第3レンズ群G3の移動による変倍動作により、広角端から望遠端へのズーミングが行われる。
During zooming from the wide-angle end to the telephoto end, the first lens group G1 first moves to the image side on the optical axis, and moves to the object side by reversing the moving direction from the middle. As described above, the first lens group G1 moves while drawing an arc-like locus convex toward the image side, thereby correcting the variation of the focal position during zooming from the wide-angle end to the telephoto end.
The second lens group G2 monotonously moves on the optical axis toward the object side during zooming from the wide-angle end to the telephoto end. When zooming from the wide-angle end to the telephoto end, the third lens group G3 first moves to the object side on the optical axis, and moves to the image side by reversing the moving direction from the middle. Thus, the third lens group G3 moves while drawing an arcuate locus convex toward the object side. Zooming from the wide-angle end to the telephoto end is performed by the zooming operation by the movement of the second lens group G2 and the third lens group G3.

このように、第3レンズ群G3を、物体側に凸の弧状に往復移動させることにより、第2レンズ群G2のパワー負担を軽減させながら変倍の補助を担わせて、第2レンズ群G2の移動量を少なくして、小型で且つ高変倍を実現させることを可能としている。
第2レンズ群G2の物体側に位置する開口絞りSは、第2レンズ群G2と一体に移動する。したがって、開口絞りSにより第2レンズ群G2の移動が妨げられることはない。
上記第1〜第3レンズ群G1〜G3は、第1レンズ群G1の焦点距離をf、第2レンズ群G2の焦点距離をf、そして第3レンズ群G3の焦点距離をf、すなわち第Mレンズ群(M=1〜3)の焦点距離をfとし、広角端における全系の合成焦点距離fとするとき、次の各条件を満足するように構成される。
In this way, by moving the third lens group G3 back and forth in a convex arc shape toward the object side, the second lens group G2 is provided with the assistance of zooming while reducing the power burden on the second lens group G2. Therefore, it is possible to realize a small size and a high zoom ratio.
The aperture stop S located on the object side of the second lens group G2 moves integrally with the second lens group G2. Accordingly, the movement of the second lens group G2 is not hindered by the aperture stop S.
In the first to third lens groups G1 to G3, the focal length of the first lens group G1 is f 1 , the focal length of the second lens group G2 is f 2 , and the focal length of the third lens group G3 is f 3 , That is, when the focal length of the M-th lens group (M = 1 to 3) is f M and the total focal length f W of the entire system at the wide angle end is configured to satisfy the following conditions.

条件(1):
2.66<|f|/f<2.80 (f<0)
条件(2)
/f<3.7
条件(3)
0.61<f/f<0.68 (f>0,f>0)
条件(1)は、ズームレンズを小型化し、収差を良好に補正するための第1レンズ群G1の焦点距離fの範囲を規制する条件である。条件(1)の下限未満では、レンズ全系の小型化には有利であるが、第1レンズ群G1の負の屈折力が強くなりすぎて、球面収差等の諸収差が悪化するので、好ましくない。また、条件(1)の上限を超えると、収差は良好に補正することができるが、レンズ全系を小型化することが困難になる。
Condition (1):
2.66 <| f 1 | / f W <2.80 (f 1 <0)
Condition (2)
f 3 / f W <3.7
Condition (3)
0.61 <f 2 / f 3 <0.68 (f 2 > 0, f 3 > 0)
Condition (1) is a zoom lens is downsized, a condition for restricting the range of the focal length f 1 of the first lens group G1 to favorably correct aberrations. If the condition (1) is less than the lower limit, it is advantageous for miniaturization of the entire lens system, but the negative refractive power of the first lens group G1 becomes too strong, and various aberrations such as spherical aberration are deteriorated. Absent. If the upper limit of condition (1) is exceeded, aberrations can be corrected satisfactorily, but it is difficult to downsize the entire lens system.

条件(2)は、第3レンズ群G3の正の屈折力を規制する条件である。条件(2)の上限を超えると、第3レンズ群G3の正の屈折力が不充分となって、射出瞳位置が像面に近づき、テレセントリック性が失われる。
条件(3)は、共に正の屈折力を有する第2レンズ群G2と第3レンズ群G3との屈折力の配分を規制する条件である。この条件(3)は、第2レンズ群G2および第3レンズ群G3を少ない構成枚数として、しかも小型化を容易にし、なおかつ収差を良好に補正するためのものである。
Condition (2) is a condition for regulating the positive refractive power of the third lens group G3. When the upper limit of condition (2) is exceeded, the positive refractive power of the third lens group G3 becomes insufficient, the exit pupil position approaches the image plane, and telecentricity is lost.
Condition (3) is a condition that regulates the distribution of refractive power between the second lens group G2 and the third lens group G3, both of which have positive refractive power. This condition (3) is for making the second lens group G2 and the third lens group G3 small in number, facilitating miniaturization, and correcting aberrations satisfactorily.

条件(3)の下限未満では、第3レンズ群G3の屈折力が不充分となって、該第3レンズ群G3の効果が減少し、第3レンズ群G3の屈折力を補うために、第2レンズ群G2の屈折力負担が過大となるため、球面収差が悪化し、像の平坦性も悪くなるので好ましくない。
条件(3)の上限を超えると、第3レンズ群G3の屈折力負担が大きいため、第2レンズ群G2群の屈折力負担が軽減され、球面収差は良好となり、像の平坦性も良好となるが、第1レンズ群G1の負の屈折力および第2レンズ群G2の正の屈折力双方が弱くなる傾向にも合致し、全系の小型化の達成が困難となる。
図1に示すように、第1レンズ群G1は、物体側に凸面を向けたメニスカス状の負レンズL1、および物体側に凸面を向けたメニスカス状の正レンズL2で構成され、これら2枚のレンズL1およびL2を、物体側から像面側に向かって、順次、L1−L2の順で配置している。
また、第2レンズ群G2は、正レンズL3、物体側に凸面を向けたメニスカス状の正レンズL4、物体側に凸面を向けたメニスカス状の負レンズL5、像側に強い屈折面を向けた正レンズL6、および物体側に凸面を向けたメニスカス状の負レンズL7で構成され、これら5枚のレンズL3〜L7を物体側から像側に向かって、順次、L3−L4−L5−L6−L7の順で配置している。
If the condition (3) is less than the lower limit, the refractive power of the third lens group G3 becomes insufficient, the effect of the third lens group G3 is reduced, and the third lens group G3 is supplemented with the refractive power. Since the refractive power burden of the two lens group G2 is excessive, spherical aberration is deteriorated and the flatness of the image is also deteriorated.
If the upper limit of condition (3) is exceeded, the refractive power burden of the third lens group G3 is large, so the refractive power burden of the second lens group G2 group is reduced, the spherical aberration becomes good, and the flatness of the image is also good. However, both the negative refractive power of the first lens group G1 and the positive refractive power of the second lens group G2 tend to be weak, and it is difficult to achieve downsizing of the entire system.
As shown in FIG. 1, the first lens group G1 includes a meniscus negative lens L1 having a convex surface facing the object side, and a meniscus positive lens L2 having a convex surface facing the object side. The lenses L1 and L2 are arranged in order of L1-L2 from the object side to the image plane side.
The second lens group G2 has a positive lens L3, a meniscus positive lens L4 with a convex surface facing the object side, a meniscus negative lens L5 with a convex surface facing the object side, and a strong refracting surface facing the image side. The lens is composed of a positive lens L6 and a meniscus negative lens L7 having a convex surface facing the object side. The five lenses L3 to L7 are sequentially moved from the object side to the image side as L3-L4-L5-L6- Arranged in the order of L7.

少ないレンズ枚数で構成し、しかも、レンズ外径を小さくするために、第1レンズ群G1を構成する負のレンズL1を物体側に配置している。そして、第2レンズ群G2で発生する球面収差、コマ収差、および非点収差を補正するために、まず、2枚の正レンズL3およびL4で球面収差の発生を極力抑えて全体として正の屈折力を得て、それに続いて負レンズL5で補正過剰とし、さらに続く正レンズL6で各収差の画角差を平均化する。
第1レンズ群G1の最も物体側に配置されるメニスカス状の負レンズL1は、像側のレンズ面を、光軸から離れるに従って負の屈折力が弱くなる形状の非球面に形成している。
このように、第1レンズ群G1の最も物体側のメニスカス状の負レンズL1の像側のレンズ面が、光軸から離れるに従って負の屈折力が弱くなる形状の非球面を形成することによって、特に短焦点距離側で増大する負の歪曲収差を補正している。
In order to reduce the lens outer diameter, the negative lens L1 constituting the first lens group G1 is disposed on the object side. Then, in order to correct the spherical aberration, coma aberration, and astigmatism generated in the second lens group G2, first, the positive aberration as a whole is suppressed by suppressing the generation of spherical aberration as much as possible with the two positive lenses L3 and L4. Then, the negative lens L5 is overcorrected, and the subsequent positive lens L6 averages the field angle difference of each aberration.
The meniscus negative lens L1 disposed closest to the object side of the first lens group G1 has an image-side lens surface formed as an aspheric surface having a negative refractive power that decreases with increasing distance from the optical axis.
In this way, the image side lens surface of the meniscus negative lens L1 closest to the object side of the first lens group G1 forms an aspherical surface in which the negative refractive power decreases as the distance from the optical axis increases. In particular, negative distortion that increases on the short focal length side is corrected.

第2レンズ群G2の最も物体側に配置される正レンズL3は、物体側のレンズ面を、光軸から離れるに従って正の屈折力が弱くなる形状の非球面に形成している。
このように、第2レンズ群G2の最も物体側にある正レンズL3の物体側のレンズ面が、光軸から離れるに従って正の屈折力が弱くなる形状の非球面を形成することによって、主として球面収差が補正不足となるのを防止している。
The positive lens L3 disposed closest to the object side of the second lens group G2 has an object-side lens surface formed as an aspheric surface whose positive refractive power becomes weaker as the distance from the optical axis increases.
In this way, the object-side lens surface of the positive lens L3 closest to the object side of the second lens group G2 forms an aspherical surface having a shape in which the positive refractive power decreases as the distance from the optical axis increases. Aberration is prevented from being undercorrected.

(1)−2 第1の実施例
次に、上述した第1の実施の形態によるズームレンズの第1の実施例のデータを表1〜表3に示す。
表1は、ズームレンズを構成する光学系のレンズデータであり、表2は、非球面のデータであり、表3は、可変部分の可変量のデータである。
このズームレンズは、全系の焦点距離をf、FナンバをF/No. 、半画角をω、および像高をY′としたとき、それぞれf=5.6〜16.8mm、F/No. =2.8〜5.0、ω=32.3〜11.7deg 、Y′=3.47である。
光学系を構成する光学面の物体側からの面番号をi、各光学面の曲率半径をr、後続の光学面(像側に隣接する光学面)との面間隔をd、光学素子番号をj(すなわち各光学素子はL(j=1〜10の自然数)であらわされる)、光学素子Lj の光学材料の屈折率をn、および光学素子Lの光学材料のアッベ数をνとして、ズームレンズを構成する光学系のレンズデータを表1に示す。
(1) -2 First Example Next, data of the first example of the zoom lens according to the first embodiment described above are shown in Tables 1 to 3.
Table 1 shows lens data of the optical system constituting the zoom lens, Table 2 shows aspherical data, and Table 3 shows variable amount data of the variable portion.
In this zoom lens, when the focal length of the entire system is f, the F number is F / No., The half angle of view is ω, and the image height is Y ′, f = 5.6 to 16.8 mm, F / No. = 2.8 to 5.0, ω = 32.3 to 11.7 deg, Y ′ = 3.47.
The surface number from the object side of the optical surface constituting the optical system is i, the radius of curvature of each optical surface is r i , the distance between the subsequent optical surfaces (optical surfaces adjacent to the image side) is d i , and the optical element The number is j (that is, each optical element is represented by L j (j = 1 to 10)), the refractive index of the optical material of the optical element L j is n j , and the Abbe number of the optical material of the optical element L j Table 1 shows lens data of the optical system constituting the zoom lens, where ν j is ν j .

Figure 0004024747
Figure 0004024747

表1において曲率半径rを「0.000 」と表記したのは、曲率半径rが無限大(∞)であることを意味し、当該光学面が平面であることを示している。
したがって、フィルタFを構成する光学素子L9およびL10の面r18,r19,r20は、平面であり、これら両光学素子L9およびL10は密に接合されている。
表1における第2光学面r2および第6光学面r6、すなわち第1レンズ群G1の最も物体側に配置されるメニスカス状の負レンズL1の像側のレンズ面r2および第2レンズ群G2の最も物体側に配置される正レンズL3の物体側のレンズ面r6を、非球面としている。
非球面は、周知のごとく光軸に合致させてZ座標軸を、光軸に直交させてY座標をとるとき、光軸上の曲率半径をr、円錐定数をK、高次の非球面係数をA、B、およびCとして、数1であらわされる曲線を光軸の回りに回転させて得られる曲面である。
In Table 1, the curvature radius r i is expressed as “0.000”, which means that the curvature radius r i is infinite (∞), indicating that the optical surface is a plane.
Accordingly, the surfaces r18, r19, r20 of the optical elements L9 and L10 constituting the filter F are flat surfaces, and both the optical elements L9 and L10 are closely joined.
The second optical surface r2 and the sixth optical surface r6 in Table 1, that is, the most image side lens surface r2 and second lens group G2 of the meniscus negative lens L1 disposed closest to the object side of the first lens group G1. The lens surface r6 on the object side of the positive lens L3 disposed on the object side is an aspherical surface.
As is well known, when the aspherical surface is made to coincide with the optical axis and the Z coordinate axis is orthogonal to the optical axis and the Y coordinate is taken, the radius of curvature on the optical axis is r, the conic constant is K, and the higher order aspherical coefficient is A curved surface obtained by rotating a curve represented by Equation 1 around the optical axis as A, B, and C.

Figure 0004024747
Figure 0004024747

すなわち、非球面は、数1の非球面の式に、光軸上の曲率半径r、円錐定数K、および高次の非球面係数A、B、およびCの各パラメータを与えて定義することにより、形状を特定する。
したがって、表1における第2光学面r2、つまり第1レンズ群G1の最も物体側に配置されるメニスカス状の負レンズL1の像側のレンズ面r2、および表1における第6光学面r6、つまり第2レンズ群G2の最も物体側に配置される正レンズL3の物体側のレンズ面r6は、表2に示す光軸上の曲率半径r、円錐定数K、および高次の非球面係数A、B、およびCの各パラメータで定義される非球面に形成される。
In other words, the aspherical surface is defined by giving the aspherical surface equation of Formula 1 with parameters of the radius of curvature r on the optical axis, the conic constant K, and the higher-order aspherical coefficients A, B, and C. Identify the shape.
Therefore, the second optical surface r2 in Table 1, that is, the lens surface r2 on the image side of the meniscus negative lens L1 disposed closest to the object side of the first lens group G1, and the sixth optical surface r6 in Table 1, that is, The object-side lens surface r6 of the positive lens L3 arranged closest to the object side of the second lens group G2 has a radius of curvature r on the optical axis, a conic constant K, and a higher-order aspherical coefficient A shown in Table 2. It is formed on an aspheric surface defined by the parameters B and C.

Figure 0004024747
Figure 0004024747

表1において、面間隔di を「可変」とした第4光学面r4、第15光学面r15および第17光学面r17の次の(面番号の)光学面との面間隔は、全系の焦点距離fが5.60mmの広角端、焦点距離fが9.70mmの中間焦点距離、および焦点距離fが16.79mmの望遠端において、表3に示されるように変化する。 In Table 1, the distance between the fourth optical surface r4, the fifteenth optical surface r15, and the seventeenth optical surface r17 (surface number) next to the optical surface (with the surface number) with the surface distance d i being “variable” is It changes as shown in Table 3 at the wide-angle end where the focal length f is 5.60 mm, the intermediate focal length where the focal length f is 9.70 mm, and the telephoto end where the focal length f is 16.79 mm.

Figure 0004024747
Figure 0004024747

この場合の、広角端におけるレンズ全長、すなわち光学系の第1光学面から像面までの距離は、40.06mmである。 In this case, the total lens length at the wide-angle end, that is, the distance from the first optical surface of the optical system to the image plane is 40.06 mm.

図2〜図4に、この第1の実施例における収差図を示す。図2は広角端、図3は中間焦点距離、そして図4は望遠端における収差図である。
なお、収差図において、SAは球面収差、SCは正弦条件、Astは非点収差、そしてDistは歪曲収差を示している。
各収差図における「d」はd線に対する収差を示し、「g」はg線に対する収差を示している。球面収差図においては、球面収差を実線で、正弦条件を破線でそれぞれ示し、非点収差図においては、サジタル光線を実線、メリディオナル光線を破線でそれぞれ示している。
図2〜図4によれば、ズーム域における広角端、中間焦点距離および望遠端のいずれにおいても収差は、良好に補正されており、性能良好であることが確認された。
2 to 4 show aberration diagrams in the first embodiment. 2 is an aberration diagram at the wide-angle end, FIG. 3 is an intermediate focal length, and FIG. 4 is an aberration diagram at the telephoto end.
In the aberration diagrams, SA is spherical aberration, SC is sinusoidal condition, As is astigmatism, and Dist is distortion.
In each aberration diagram, “d” indicates the aberration with respect to the d-line, and “g” indicates the aberration with respect to the g-line. In the spherical aberration diagram, the spherical aberration is indicated by a solid line, the sine condition is indicated by a broken line, and in the astigmatism diagram, the sagittal ray is indicated by a solid line and the meridional ray is indicated by a broken line.
2 to 4, it was confirmed that the aberration was corrected well at the wide-angle end, the intermediate focal length, and the telephoto end in the zoom range, and the performance was good.

(2)−1 第2の実施の形態
図5は、本発明の第2の実施の形態に係るズームレンズの要部の構成を示している。
図5の(a)は、該ズームレンズをズーミングの広角端に設定した状態におけるレンズ構成を示し、図5の(b)は、該ズームレンズをズーミングの望遠端に設定した状態におけるレンズ構成を示している。
図5に示すズームレンズは、被写体、すなわち物体側から像側に向かって、順次、第1群光学系である第1レンズ群G1′、第2群光学系である第2レンズ群G2′および第3群光学系である第3レンズ群G3′が配置されている。
(2) -1 Second Embodiment FIG. 5 shows a configuration of a main part of a zoom lens according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 5A shows a lens configuration in a state where the zoom lens is set to the wide-angle end of zooming, and FIG. 5B shows a lens configuration in a state where the zoom lens is set to the telephoto end of zooming. Show.
The zoom lens shown in FIG. 5 includes a first lens group G1 ′ that is a first group optical system, a second lens group G2 ′ that is a second group optical system, in order from the subject, that is, the object side to the image side. A third lens group G3 ′, which is a third group optical system, is disposed.

第1レンズ群G1′は、2枚のレンズL1′およびL2′で構成され、第2レンズ群G2′は、5枚のレンズL3′、L4′、L5′、L6′およびL7′で構成され、そして第3レンズ群G3′は、1枚のレンズL8′で構成されている。   The first lens group G1 ′ is composed of two lenses L1 ′ and L2 ′, and the second lens group G2 ′ is composed of five lenses L3 ′, L4 ′, L5 ′, L6 ′ and L7 ′. The third lens group G3 ′ is composed of a single lens L8 ′.

第2レンズ群G2′の物体側、すなわち第1レンズ群G1′との間には、開口絞りSが配置されている。第3レンズ群G3′のさらに像側には、像面との間に、ローパスフィルタL9′および赤外光カットフィルタL10′が組み合わされてなるフィルタFが設けられている。
すなわち、光学素子L1′〜L8′はレンズであり、光学素子L9′およびL10′は光学フィルタである。
レンズL1′およびL2′からなる第1レンズ群G1′は、負の屈折力を有する。レンズL3′〜L7′からなる第2レンズ群G2′は、正の屈折力を有する。レンズL8′からなる第3レンズ群G3′は、正の屈折力を有する。
An aperture stop S is disposed on the object side of the second lens group G2 ′, that is, between the first lens group G1 ′. On the further image side of the third lens group G3 ′, a filter F formed by combining a low-pass filter L9 ′ and an infrared light cut filter L10 ′ is provided between the third lens group G3 ′ and the image plane.
That is, the optical elements L1 ′ to L8 ′ are lenses, and the optical elements L9 ′ and L10 ′ are optical filters.
The first lens group G1 ′ including the lenses L1 ′ and L2 ′ has a negative refractive power. The second lens group G2 ′ including the lenses L3 ′ to L7 ′ has a positive refractive power. The third lens group G3 ′ including the lens L8 ′ has a positive refractive power.

第1レンズ群G1′は、広角端から望遠端へのズーミングに際して、光軸上をまず像側へ移動し、途中から移動方向を反転して物体側に移動する。第1レンズ群G1′は、このように、像側に凸の弧状の軌跡を描いて移動することにより、広角端から望遠端へのズーミングに際しての、焦点位置の変動を補正する。
第2レンズ群G2′は、広角端から望遠端へのズーミングに際して、光軸上を物体側に単調に移動する。第3レンズ群G3′は、広角端から望遠端へのズーミングに際して、光軸上をまず物体側へ移動し、途中から移動方向を反転して像側に移動する。
第3レンズ群G3′は、このように、物体側に凸の弧状の軌跡を描いて移動する。これら第2レンズ群G2′および第3レンズ群G3′の移動による変倍動作により、広角端から望遠端へのズーミングが行われる。
The first lens group G1 ′ first moves on the optical axis to the image side during zooming from the wide-angle end to the telephoto end, and moves to the object side by reversing the moving direction from the middle. The first lens group G1 ′ thus moves along an image-side convex arcuate locus, thereby correcting the variation in the focal position during zooming from the wide-angle end to the telephoto end.
The second lens group G2 ′ moves monotonously on the optical axis toward the object side during zooming from the wide-angle end to the telephoto end. The third lens group G3 ′ first moves on the optical axis to the object side during zooming from the wide-angle end to the telephoto end, and moves to the image side by reversing the moving direction from the middle.
Thus, the third lens group G3 ′ moves along an arc-like locus convex toward the object side. Zooming from the wide-angle end to the telephoto end is performed by the zooming operation by the movement of the second lens group G2 ′ and the third lens group G3 ′.

このように、第3レンズ群G3′を、物体側に凸の弧状に往復移動させることにより、第2レンズ群G2′のパワー負担を軽減させながら変倍の補助を担わせて、第2レンズ群G2′の移動量を少なくして、小型で且つ高変倍を実現させることを可能としている。
第2レンズ群G2′の物体側に位置する開口絞りSは、第2レンズ群G2′と一体に移動する。したがって、開口絞りSにより第2レンズ群G2′の移動が妨げられることはない。
In this way, the third lens group G3 ′ is reciprocated in a convex arc shape on the object side, thereby assisting the zooming while reducing the power burden on the second lens group G2 ′. The amount of movement of the group G2 ′ can be reduced to realize a small size and a high zoom ratio.
The aperture stop S located on the object side of the second lens group G2 ′ moves integrally with the second lens group G2 ′. Therefore, the movement of the second lens group G2 ′ is not hindered by the aperture stop S.

上記第1〜第3レンズ群G1′〜G3′は、第1の実施の形態の場合と同様に、第Mレンズ群(M=1〜3)の焦点距離をfとし、広角端における全系の合成焦点距離fとするとき、上述した条件(1)〜(3)を満足するように構成される。
図5に示すように、第1レンズ群G1′は、物体側に凸面を向けたメニスカス状の負レンズL1′、および物体側に凸面を向けたメニスカス状の正レンズL2′で構成され、これら2枚のレンズL1′およびL2′を、物体側から像面側に向かって、順次、L1′−L2′の順で配置している。
In the first to third lens groups G1 ′ to G3 ′, the focal length of the Mth lens group (M = 1 to 3) is f M and the entire lens at the wide-angle end is the same as in the first embodiment. when the combined focal length f W of the system, configured to satisfy the above conditions (1) to (3).
As shown in FIG. 5, the first lens group G1 ′ includes a meniscus negative lens L1 ′ having a convex surface facing the object side, and a meniscus positive lens L2 ′ having a convex surface facing the object side. Two lenses L1 'and L2' are arranged in order of L1'-L2 'from the object side to the image plane side.

また、第2レンズ群G2′は、正レンズL3′、物体側に凸面を向けたメニスカス状の正レンズL4′、物体側に凸面を向けたメニスカス状の負レンズL5′、像側に強い屈折面を向けた正レンズL6′、および物体側に凸面を向けたメニスカス状の負レンズL7′で構成され、これら5枚のレンズL3′〜L7′を物体側から像側に向かって、順次、L3′−L4′−L5′−L6′−L7′の順で配置している。   The second lens group G2 ′ includes a positive lens L3 ′, a meniscus positive lens L4 ′ having a convex surface facing the object side, a meniscus negative lens L5 ′ having a convex surface facing the object side, and strong refraction on the image side. A positive lens L6 'with its surface facing and a meniscus negative lens L7' with its convex surface facing the object side. These five lenses L3 'to L7' are sequentially moved from the object side to the image side. They are arranged in the order of L3'-L4'-L5'-L6'-L7 '.

第1レンズ群G1′の最も物体側に配置されるメニスカス状の負レンズL1′は、像側のレンズ面を、光軸から離れるに従って負の屈折力が弱くなる形状の非球面に形成している。
第2レンズ群G2′の最も物体側に配置される正レンズL3′は、物体側のレンズ面を、光軸から離れるに従って正の屈折力が弱くなる形状の非球面に形成している。
The meniscus negative lens L1 ′ disposed closest to the object side of the first lens group G1 ′ is formed by forming the image side lens surface into an aspherical surface having a negative refractive power that decreases with increasing distance from the optical axis. Yes.
The positive lens L3 ′ disposed closest to the object side of the second lens group G2 ′ has an object-side lens surface formed as an aspheric surface having a shape in which the positive refractive power decreases as the distance from the optical axis increases.

(2)−2 第2の実施例
次に、上述した第2の実施の形態に係るズームレンズの第2の実施例のデータを表4〜表6に示す。表4は、ズームレンズを構成する光学系のレンズデータであり、表5は非球面のデータであり、表6は可変部分の可変量のデータである。
(2) -2 Second Example Next, data of a second example of the zoom lens according to the second embodiment described above are shown in Tables 4 to 6. Table 4 shows lens data of the optical system constituting the zoom lens, Table 5 shows aspherical data, and Table 6 shows variable amount data of the variable portion.

Figure 0004024747
Figure 0004024747

表4における第2光学面r2′、つまり第1レンズ群G1′の最も物体側に配置されるメニスカ状の負レンズL1′の像側のレンズ面r2′、および表4における第6光学面r6′、つまり第2レンズ群G2′の最も物体側に配置される正レンズL3′の物体側のレンズ面r6′は、表5に示す光軸上の曲率半径r、円錐定数K、および高次の非球面係数A、B、およびCの各パラメータで定義される非球面に形成される。   The second optical surface r2 'in Table 4, that is, the lens surface r2' on the image side of the meniscus negative lens L1 'disposed closest to the object side of the first lens group G1', and the sixth optical surface r6 in Table 4 ', That is, the object-side lens surface r6' of the positive lens L3 'arranged closest to the object side of the second lens group G2' has a curvature radius r on the optical axis, a conic constant K, and a higher order shown in Table 5. Are formed on the aspheric surface defined by the parameters of A, B, and C.

Figure 0004024747

表4において、面間隔dを「可変」とした第4光学面、第15光学面および第17光学面の次の(面番号の)光学面との面間隔は、全系の焦点距離fが5.60mmの広角端、焦点距離fが9.70mmの中間焦点距離および焦点距離fが16.78mmの望遠端において、表6に示されるように変化する。
Figure 0004024747

In Table 4, the surface distance between the fourth optical surface, the fifteenth optical surface, and the seventeenth optical surface (with the surface number) next to the optical surface (with the surface number) having the surface distance d i of “variable” is the focal length f of the entire system. Changes as shown in Table 6 at a wide angle end of 5.60 mm, an intermediate focal length of 9.70 mm and a telephoto end of 16.78 mm.

Figure 0004024747
Figure 0004024747

この場合の、広角端におけるレンズ全長、すなわち光学系の第1光学面から像面までの距離は、39.06mmである。
図6〜図8に、この第2の実施の形態における収差図を示す。
図6は広角端、図7は中間焦点距離、そして図8は望遠端における収差図である。
図6〜図8によれば、ズーム域における広角端、中間焦点距離および望遠端のいずれにおいても収差は良好に補正されており、性能良好であることが確認された。
In this case, the total lens length at the wide-angle end, that is, the distance from the first optical surface of the optical system to the image surface is 39.06 mm.
6 to 8 show aberration diagrams in the second embodiment.
6 is an aberration diagram at the wide-angle end, FIG. 7 is an intermediate focal length, and FIG. 8 is an aberration diagram at the telephoto end.
6 to 8, it was confirmed that the aberration was corrected well at the wide-angle end, the intermediate focal length, and the telephoto end in the zoom range, and the performance was good.

(3)−1 第3の実施の形態
図9は、本発明の第3の実施の形態に係るズームレンズの要部の構成を示している。
図9の(a)は、該ズームレンズをズーミングの広角端に設定した状態におけるレンズ構成を示し、図9の(b)は、該ズームレンズをズーミングの望遠端に設定した状態におけるレンズ構成を示している。
図9に示すズームレンズは、被写体すなわち物体側から像側に向かって、順次、第1群光学系である第1レンズ群G1″、第2群光学系である第2レンズ群G2″および第3群光学系である第3レンズ群G3″が配置されている。
(3) -1 Third Embodiment FIG. 9 shows a configuration of a main part of a zoom lens according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 9A shows a lens configuration in a state where the zoom lens is set to the wide angle end of zooming, and FIG. 9B shows a lens configuration in a state where the zoom lens is set to the telephoto end of zooming. Show.
The zoom lens shown in FIG. 9 has a first lens group G1 ″ that is a first group optical system, a second lens group G2 ″ that is a second group optical system, and a second lens group sequentially from the subject, that is, the object side to the image side. A third lens group G3 ″ that is a three-group optical system is disposed.

第1レンズ群G1″は、2枚のレンズL1″およびL2″で構成され、第2レンズ群G2″は、5枚のレンズL3″、L4″、L5″、L6″およびL7″で構成され、そして第3レンズ群G3″は、1枚のレンズL8″で構成されている。第2レンズ群G2″の物体側、すなわち第1レンズ群G1″との間には、開口絞りSが配置されている。第3レンズ群G3″のさらに像側には、像面との間に、ローパスフィルタL9″および赤外光カットフィルタL10″が組み合わされてなるフィルタFが設けられている。すなわち、光学素子L1″〜L8″はレンズであり、光学素子L9″およびL10″は光学フィルタである。
レンズL1″およびL2″からなる第1レンズ群G1″は、負の屈折力を有する。レンズL3″〜L7″からなる第2レンズ群G2″は、正の屈折力を有する。レンズL8″からなる第3レンズ群G3″は、正の屈折力を有する。
The first lens group G1 ″ is composed of two lenses L1 ″ and L2 ″, and the second lens group G2 ″ is composed of five lenses L3 ″, L4 ″, L5 ″, L6 ″ and L7 ″. The third lens group G3 ″ is composed of a single lens L8 ″. An aperture stop S is disposed between the object side of the second lens group G2 ″, that is, between the first lens group G1 ″. On the further image side of the third lens group G3 ″, there is provided a filter F formed by combining a low-pass filter L9 ″ and an infrared light cut filter L10 ″ with the image plane. That is, the optical elements L1 "to L8" are lenses, and the optical elements L9 "and L10" are optical filters.
The first lens group G1 ″ including the lenses L1 ″ and L2 ″ has a negative refractive power. The second lens group G2 ″ including the lenses L3 ″ to L7 ″ has a positive refractive power. The third lens group G3 ″ including the lens L8 ″ has a positive refractive power.

第1レンズ群G1″は、広角端から望遠端へのズーミングに際して、光軸上をまず像側へ移動し、途中から移動方向を反転して物体側に移動する。第1レンズ群G1″は、このように、像側に凸の弧状の軌跡を描いて移動することにより、広角端から望遠端へのズーミングに際しての、焦点位置の変動を補正する。
第2レンズ群G2″は、広角端から望遠端へのズーミングに際して、光軸上を物体側に単調に移動する。第3レンズ群G3″は、広角端から望遠端へのズーミングに際して、光軸上をまず物体側へ移動し、途中から移動方向を反転して像側に移動する。第3レンズ群G3″は、このように、物体側に凸の弧状の軌跡を描いて移動する。これら第2レンズ群G2″および第3レンズ群G3″の移動による変倍動作により、広角端から望遠端へのズーミングが行われる。
During zooming from the wide-angle end to the telephoto end, the first lens group G1 ″ first moves on the optical axis to the image side, and in the middle, reverses the moving direction and moves to the object side. The first lens group G1 ″ moves. In this way, by moving along an image-side convex arcuate trajectory, the focal position variation during zooming from the wide-angle end to the telephoto end is corrected.
The second lens group G2 ″ monotonously moves on the optical axis toward the object side during zooming from the wide-angle end to the telephoto end. The third lens group G3 ″ is optical axis during zooming from the wide-angle end to the telephoto end. First, it moves to the object side, then moves in the reverse direction and moves to the image side. In this way, the third lens group G3 ″ moves while drawing an arc-like locus convex toward the object side. By the zooming operation by the movement of the second lens group G2 ″ and the third lens group G3 ″, the wide angle end is moved. Zooming from to the telephoto end.

このように、第3レンズ群G3″を、物体側に凸の弧状に往復移動させることにより、第2レンズ群G2″のパワー負担を軽減させながら変倍の補助を担わせて、第2レンズ群G2″の移動量を少なくして、小型で且つ高変倍を実現させることを可能としている。
第2レンズ群G2″の物体側に位置する開口絞りSは、第2レンズ群G2″と一体に移動する。したがって、開口絞りSにより第2レンズ群G2″の移動が妨げられることはない。
上記第1〜第3レンズ群G1″〜G3″は、第1および第2の実施の形態の場合と同様に、第Mレンズ群(M=1〜3)の焦点距離をfとし、広角端における全系の合成焦点距離fとするとき、上述した条件(1)〜(3)を満足するように構成される。
In this manner, the third lens group G3 ″ is reciprocated in a convex arc shape on the object side, thereby assisting zooming while reducing the power burden on the second lens group G2 ″. The movement amount of the group G2 ″ is reduced, and it is possible to realize a small size and a high zoom ratio.
The aperture stop S located on the object side of the second lens group G2 ″ moves integrally with the second lens group G2 ″. Therefore, the movement of the second lens group G2 ″ is not hindered by the aperture stop S.
In the first to third lens groups G1 ″ to G3 ″, as in the first and second embodiments, the focal length of the Mth lens group (M = 1 to 3) is f M and the wide angle is set. when the combined focal length f W of the entire system at the end, configured so as to satisfy the above conditions (1) to (3).

図9に示すように、第1レンズ群G1″は、物体側に凸面を向けたメニスカス状の負レンズL1″、および物体側に凸面を向けたメニスカス状の正レンズL2″で構成され、これら2枚のレンズL1″およびL2″を、物体側から像面側に向かって、順次、L1″−L2″の順で配置している。
また、第2レンズ群G2″は、正レンズL3″、物体側に凸面を向けたメニスカス状の正レンズL4″、物体側に凸面を向けたメニスカス状の負レンズL5″、像側に強い屈折面を向けたメニスカス状の正レンズL6″、および物体側に凸面を向けたメニスカス状の負レンズL7″で構成され、これら5枚のレンズL3″〜L7″を物体側から像側に向かって、順次、L3″−L4″−L5″−L6″−L7″の順で配置している。
As shown in FIG. 9, the first lens group G1 ″ includes a meniscus negative lens L1 ″ having a convex surface facing the object side, and a meniscus positive lens L2 ″ having a convex surface facing the object side. Two lenses L1 "and L2" are sequentially arranged from the object side to the image plane side in the order of L1 "-L2".
The second lens group G2 ″ includes a positive lens L3 ″, a meniscus positive lens L4 ″ with a convex surface facing the object side, a meniscus negative lens L5 ″ with a convex surface facing the object side, and strong refraction on the image side. The lens is composed of a meniscus positive lens L6 ″ having a surface and a meniscus negative lens L7 ″ having a convex surface on the object side. These five lenses L3 ″ to L7 ″ are directed from the object side to the image side. Are arranged in the order of L3 "-L4" -L5 "-L6" -L7 ".

第1レンズ群G1″の最も物体側に配置されるメニスカス状の負レンズL1″は、像側のレンズ面を、光軸から離れるに従って負の屈折力が弱くなる形状の非球面に形成している。
第2レンズ群G2″の最も物体側に配置される正レンズL3″は、物体側のレンズ面を、光軸から離れるに従って正の屈折力が弱くなる形状の非球面に形成している。
The meniscus negative lens L1 ″ arranged closest to the object side of the first lens group G1 ″ is formed by forming the image side lens surface into an aspherical surface having a negative refractive power that decreases as the distance from the optical axis increases. Yes.
The positive lens L3 ″ disposed closest to the object side of the second lens group G2 ″ has an object-side lens surface formed as an aspherical surface having a positive refractive power that decreases with increasing distance from the optical axis.

(3)−2 第3の実施例
次に、上述した第3の実施の形態に係るズームレンズの第3実施例のデータを表7〜表9に示す。表7は、ズームレンズを構成する光学系のレンズデータであり、表8は非球面のデータであり、表9は可変部分の可変量のデータである。
(3) -2 Third Example Next, Tables 7 to 9 show data of a third example of the zoom lens according to the third embodiment described above. Table 7 shows lens data of the optical system constituting the zoom lens, Table 8 shows aspherical data, and Table 9 shows variable amount data of the variable portion.

Figure 0004024747
Figure 0004024747

表7における第2光学面、つまり第1レンズ群G1″の最も物体側に配置されるメニスカス状の負レンズL1″の像側のレンズ面r2″、および表7における第6光学面、つまり第2レンズ群G2″の最も物体側に配置される正レンズL3″の物体側のレンズ面r6″は、表8に示す光軸上の曲率半径r、円錐定数K、および高次の非球面係数A、B、およびCの各パラメータで定義される非球面に形成される。   The second optical surface in Table 7, that is, the image-side lens surface r2 ″ of the meniscus negative lens L1 ″ disposed closest to the object side of the first lens group G1 ″, and the sixth optical surface in Table 7, that is, the The lens surface r6 ″ on the object side of the positive lens L3 ″ arranged closest to the object side of the two lens group G2 ″ has a curvature radius r on the optical axis, a conic constant K, and a higher-order aspherical coefficient shown in Table 8. An aspherical surface defined by the parameters A, B, and C is formed.

Figure 0004024747
Figure 0004024747

表7において、面間隔dを「可変」とした第4光学面r4″、第15光学面r15″および第17光学面r17″の次の(面番号の)光学面との面間隔は、全系の焦点距離fが5.60mmの広角端、焦点距離fが9.71mmの中間焦点距離、および焦点距離fが16.79mmの望遠端において、表9に示されるように変化する。 In Table 7, the distance between the fourth optical surface r4 ″, the fifteenth optical surface r15 ″ and the seventeenth optical surface r17 ″ with the surface distance d i being “variable” is the next (surface number) optical surface. As shown in Table 9, the focal length f of the entire system changes at the wide-angle end where the focal length f is 5.60 mm, the intermediate focal length where the focal length f is 9.71 mm, and the telephoto end where the focal length f is 16.79 mm.

Figure 0004024747
Figure 0004024747

この場合は、広角端におけるレンズ全長、すなわち光学系の第1光学面から像面までの距離は、40.07mmである。
図10〜図12にこの第3の実施の形態における収差図を示す。図10は広角端、図11は中間焦点距離、そして図12は望遠端における収差図である。図10〜図12によれば、ズーム域における広角端、中間焦点距離および望遠端のいずれにおいても収差は良好に補正されており、性能良好であることが確認された。上述した第1〜第3の実施例における各パラメータ|f|/f、f/f、f/f、および像高比:1.0における広角端での歪曲収差D(1.0 )を表10に示す。
In this case, the total lens length at the wide-angle end, that is, the distance from the first optical surface of the optical system to the image surface is 40.07 mm.
10 to 12 show aberration diagrams according to the third embodiment. FIG. 10 is an aberration diagram at the wide-angle end, FIG. 11 is an intermediate focal length, and FIG. 12 is an aberration diagram at the telephoto end. 10 to 12, it was confirmed that the aberration was corrected well at the wide angle end, the intermediate focal length, and the telephoto end in the zoom range, and the performance was good. Each of the parameters | f 1 | / f W , f 3 / f W , f 2 / f 3 , and the image height ratio in the first to third embodiments described above, and the distortion aberration D W at the wide angle end at 1.0. Table 10 shows (1.0).

Figure 0004024747
Figure 0004024747

上述のように、本発明の第1〜第3の実施例によれば、変倍比が3倍で射出瞳位置を像面から充分に離間させて、しかも小型で且つ収差が良好に補正され、さらに、歪曲収差を2%以下に抑えたレンズ枚数の少ないズームレンズとすることができる。このようなズームレンズは、ディジタルスティルカメラ等に好適な明るい広角ズームレンズとして構成することができる。   As described above, according to the first to third embodiments of the present invention, the zoom ratio is 3 times, the exit pupil position is sufficiently separated from the image plane, and the size is small and the aberration is corrected well. Furthermore, it is possible to provide a zoom lens with a small number of lenses with distortion being suppressed to 2% or less. Such a zoom lens can be configured as a bright wide-angle zoom lens suitable for a digital still camera or the like.

本発明の第1の実施の形態に係るズームレンズの光学系の配置構成を模式的に示す光学系配置図である。FIG. 2 is an optical system arrangement diagram schematically showing the arrangement configuration of the optical system of the zoom lens according to the first embodiment of the present invention. 図1に係る第1の実施例のズームレンズの広角端における球面収差、非点収差および歪曲収差を示す収差図である。FIG. 3 is an aberration diagram showing spherical aberration, astigmatism, and distortion at the wide-angle end of the zoom lens according to the first example shown in FIG. 1. 図1に係る第1の実施例のズームレンズの中間焦点距離における球面収差、非点収差および歪曲収差を示す収差図である。FIG. 3 is an aberration diagram showing spherical aberration, astigmatism, and distortion at the intermediate focal length of the zoom lens of the first example according to FIG. 1. 図1に係る第1の実施例のズームレンズの望遠端における球面収差、非点収差および歪曲収差を示す収差図である。FIG. 3 is an aberration diagram showing spherical aberration, astigmatism, and distortion at the telephoto end of the zoom lens according to the first embodiment shown in FIG. 1. 本発明の第2の実施の形態に係るズームレンズの光学系の配置構成を模式的に示す光学系配置図である。FIG. 6 is an optical system arrangement diagram schematically showing an arrangement configuration of an optical system of a zoom lens according to a second embodiment of the present invention. 図5に係る第2の実施例のズームレンズの広角端における球面収差、非点収差および歪曲収差を示す収差図である。FIG. 6 is an aberration diagram showing spherical aberration, astigmatism, and distortion at the wide-angle end of the zoom lens according to Example 2 in FIG. 5. 図5に係る第2の実施例のズームレンズの中間焦点距離における球面収差、非点収差および歪曲収差を示す収差図である。FIG. 6 is an aberration diagram showing spherical aberration, astigmatism, and distortion at an intermediate focal length of the zoom lens according to the second example shown in FIG. 5. 図5に係る第2の実施例のズームレンズの望遠端における球面収差、非点収差および歪曲収差を示す収差図である。FIG. 6 is an aberration diagram showing spherical aberration, astigmatism, and distortion at the telephoto end of the zoom lens according to Example 2 in FIG. 5. 本発明の第3の実施の形態に係るズームレンズの光学系の配置構成を模式的に示す光学系配置図である。FIG. 6 is an optical system arrangement diagram schematically showing an arrangement configuration of an optical system of a zoom lens according to a third embodiment of the present invention. 図9に係る第3の実施例のズームレンズの広角端における球面収差、非点収差および歪曲収差を示す収差図である。FIG. 10 is an aberration diagram illustrating spherical aberration, astigmatism, and distortion at the wide-angle end of the zoom lens according to the third example illustrated in FIG. 9. 図9に係る第3の実施例のズームレンズの中間焦点距離における球面収差、非点収差および歪曲収差を示す収差図である。FIG. 10 is an aberration diagram illustrating spherical aberration, astigmatism, and distortion at the intermediate focal length of the zoom lens according to the third example illustrated in FIG. 9. 図9に係る第3の実施例のズームレンズの望遠端における球面収差、非点収差および歪曲収差を示す収差図である。FIG. 10 is an aberration diagram illustrating spherical aberration, astigmatism, and distortion at the telephoto end of the zoom lens according to the third example illustrated in FIG. 9.

符号の説明Explanation of symbols

G1,G1′,G1″ 第1レンズ群
G2,G2′,G2″ 第2レンズ群
G3,G3′,G3″ 第3レンズ群
S 開口絞り
F フィルタ
L1〜L10,L1′〜L10′,L1″〜L10″ 光学素子
L1〜L8,L1′〜L8′,L1″〜L8″ レンズ
L9,L9′,L9″,L10,L10′,L10″ 光学フィルタ
r1〜r20,r1′〜r20′,r1″〜r20″ 光学面
G1, G1 ', G1 "First lens group G2, G2', G2" Second lens group G3, G3 ', G3 "Third lens group S Aperture F Filter L1-L10, L1'-L10', L1" ˜L10 ″ optical elements L1 to L8, L1 ′ to L8 ′, L1 ″ to L8 ″ lenses L9, L9 ′, L9 ″, L10, L10 ′, L10 ″ optical filters r1 to r20, r1 ′ to r20 ′, r1 ″ ~ R20 ″ optical surface

Claims (2)

物体側から像側へ向かって、順次、負の屈折力を有する第1群光学系、正の屈折力を有する第2群光学系および正の屈折力を有する第3群光学系を配設し、
前記第2群光学系の最も物体側のレンズよりも物体側に、ズーミング時に該第2群光学系と一体に移動する開口絞りを設けるとともに、
広角端から望遠端へのズーミングに際し、前記第1群光学系は、光軸上をまず像側へ移動し、途中で移動方向を物体側へ反転することにより、像側に凸の弧状に移動して焦点位置の変動を補正し、前記第2群光学系は、光軸上を単調に移動して変倍を行い、
前記第1群光学系は非球面を設けた負レンズを有し、上記第2群光学系は非球面を設けた正レンズを有し、
前記第1群光学系は、物体側から像側へ向かって、順次、物体側に凸面を向けたメニスカス状の負レンズと、物体側に凸面を向けたメニスカス状の正レンズを配置してなり、前記第3群光学系を1枚の正レンズで構成し、
前記第1群光学系の2つのレンズのうち、最も物体側に位置するメニスカス状の負レンズは、像側のレンズ面が非球面であり、その非球面は、光軸から離れるに従い負の屈折力が弱くなる形状とし
前記第2群光学系は、物体側から像側に向かって、順次、正レンズ、物体側に凸面を向けたメニスカス状の正レンズ、物体側に凸面を向けたメニスカス状の負レンズ、像側に強い屈折面を向けた正レンズ、そして、物体側に凸面を向けたメニスカス状の負レンズを配置してなる5つのレンズを含む構成としたこと
を特徴とするズームレンズ。
A first group optical system having a negative refractive power, a second group optical system having a positive refractive power, and a third group optical system having a positive refractive power are sequentially arranged from the object side to the image side. ,
An aperture stop that moves integrally with the second group optical system during zooming is provided closer to the object side than the most object side lens of the second group optical system,
During zooming from the wide-angle end to the telephoto end, the first group optical system first moves to the image side on the optical axis, and moves in the shape of a convex arc on the image side by reversing the moving direction to the object side. Then, the variation in the focal position is corrected, the second group optical system moves monotonously on the optical axis and performs zooming,
The first group optical system has a negative lens provided with an aspheric surface, and the second group optical system has a positive lens provided with an aspheric surface,
The first group optical system includes a meniscus negative lens having a convex surface facing the object side and a meniscus positive lens having a convex surface facing the object side in order from the object side to the image side. The third group optical system is composed of a single positive lens,
Of the two lenses of the first group optical system, the meniscus negative lens located closest to the object side has an aspherical lens surface on the image side, and the aspherical surface is negatively refracted as the distance from the optical axis increases. and shape the force is weakened,
The second group optical system includes, in order from the object side to the image side, a positive lens, a meniscus positive lens having a convex surface facing the object side, a meniscus negative lens having a convex surface facing the object side, and the image side A zoom lens comprising: a positive lens having a strong refracting surface and a meniscus negative lens having a convex surface facing the object side .
物体側から像側へ向かって、順次、負の屈折力を有する第1群光学系、正の屈折力を有する第2群光学系および正の屈折力を有する第3群光学系を配設し、
前記第2群光学系の最も物体側のレンズよりも物体側に、ズーミング時に該第2群光学系と一体に移動する開口絞りを設けるとともに、
広角端から望遠端へのズーミングに際し、前記第1群光学系は、光軸上をまず像側へ移動し、途中で移動方向を物体側へ反転することにより、像側に凸の弧状に移動して焦点位置の変動を補正し、前記第2群光学系は、光軸上を単調に移動して変倍を行い、
前記第1群光学系は非球面を設けた負レンズを有し、上記第2群光学系は非球面を設けた正レンズを有し、
前記第1群光学系は、物体側から像側へ向かって、順次、物体側に凸面を向けたメニスカス状の負レンズと、物体側に凸面を向けたメニスカス状の正レンズを配置してなり、前記第3群光学系を1枚の正レンズで構成し、
前記第1群光学系の2つのレンズのうち、最も物体側に位置するメニスカス状の負レンズは、像側のレンズ面が非球面であり、その非球面は、光軸から離れるに従い負の屈折力が弱くなる形状とし、
第M群光学系(M=1〜3)の焦点距離をf 、広角端における全系の合成焦点距離をf とするとき、これらが条件;
(1) 2.66<|f |/f <2.80 (f <0)
(2) f /f <3.7
(3) 0.61<f /f <0.68 (f >0,f >0)
を満足すること
を特徴とするズームレンズ。
A first group optical system having a negative refractive power, a second group optical system having a positive refractive power, and a third group optical system having a positive refractive power are sequentially arranged from the object side to the image side. ,
An aperture stop that moves integrally with the second group optical system during zooming is provided closer to the object side than the most object side lens of the second group optical system,
During zooming from the wide-angle end to the telephoto end, the first group optical system first moves to the image side on the optical axis, and moves in the shape of a convex arc on the image side by reversing the moving direction to the object side. Then, the variation in the focal position is corrected, the second group optical system moves monotonously on the optical axis and performs zooming,
The first group optical system has a negative lens provided with an aspheric surface, and the second group optical system has a positive lens provided with an aspheric surface,
The first group optical system includes a meniscus negative lens having a convex surface facing the object side and a meniscus positive lens having a convex surface facing the object side in order from the object side to the image side. The third group optical system is composed of a single positive lens,
Of the two lenses of the first group optical system, the meniscus negative lens located closest to the object side has an aspherical lens surface on the image side, and the aspherical surface is negatively refracted as the distance from the optical axis increases. The shape is weakened,
When the focal length of the M-th group optical system (M = 1 to 3) is f M , and the combined focal length of the entire system at the wide angle end is f W , these are conditions:
(1) 2.66 <| f 1 | / f W <2.80 (f 1 <0)
(2) f 3 / f W <3.7
(3) 0.61 <f 2 / f 3 <0.68 (f 2 > 0, f 3 > 0)
A zoom lens characterized by satisfying
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