JP4194876B2 - Zoom lens - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高画質のデジタルスチルカメラやビデオカメラなどに好適なズームレンズに関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、デジタルスチルカメラやビデオカメラの普及が著しく、一層の高画質化が要求されている。特に、デジタルスチルカメラでは、画素数の多い撮像素子が搭載されるようになってきており、このためレンズにおいても結像性能が優れた撮影レンズ、とりわけズームレンズが求められている。また、特に一眼レフ方式のファインダーを備えたデジタルスチルカメラには、長いバックフォーカスのズームレンズが必要になる。そこで、このようなデジタルスチルカメラやビデオカメラに用いることが可能な種々のズームレンズが提案されている(例えば、特許文献1,2参照。)。なお、4群構成のズームレンズは他に下記特許文献3〜5にも開示されている。
【0003】
【特許文献1】
特開平11−23967号公報
【特許文献2】
特開平5−60974号公報
【特許文献3】
特開2001−33695号公報
【特許文献4】
特開2002−169087号公報
【特許文献5】
特許第3387687号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
前記特許文献1に記載されているズームレンズは、2.5倍程度の変倍比を達成でき、広角端で60°程度の画角も有していることから、画素数の多い固体撮像素子に対応することが可能である。しかしながら、このズームレンズの構成では、3倍以上の変倍比を達成することはできない。高画質化を実現できる撮像素子の登場によって高倍での画像も要求されている最近のデジタルスチルカメラには、不適なレンズである。
【0005】
また、前記特許文献2に記載されているズームレンズは、レンズの構成枚数が10枚以下の小型で比較的高い変倍比を有するものである。このズームレンズは、第3レンズ群が強い正の屈折力を備えた非球面レンズと像側に凹面を向けた負のメニスカスレンズによって構成され、全長が短くなっている。このため、第3レンズ群から射出される光束の入射角がきつくなり、近接撮影時のピント調整の際の収差変動が激しくなる。したがって、このズームレンズを画素数の多い撮像素子が搭載されたデジタルスチルカメラに用いる場合に、画素数の多い撮像素子に対応できるだけの結像性能が得られない。
【0006】
本発明は、上記のような従来技術の有する問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、小型ながらも10倍程度の高変倍比を有し、結像性能の優れたズームレンズを提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の請求項1にかかるズームレンズは、物体側から順に、正の屈折力を備えた第1レンズ群、負の屈折力を備えた第2レンズ群、正の屈折力を備えた第3レンズ群、および正の屈折力を備えた第4レンズ群が配置されて構成され、
前記第2レンズおよび前記第4レンズ群を光軸に沿う方向に移動させることによって変倍を行い、以下に示す条件式を満足することを特徴とするズームレンズ。
1.2<|f2/fw|<1.4
6.2<f1/fw<7.2
5.5<f3/fw<7.2
2.6<f4/fw<3.1
ただし、f2は前記第2レンズ群の焦点距離を、f1は前記第1レンズ群の焦点距離を、f3は前記第3レンズ群の焦点距離を、f4は前記第4レンズ群の焦点距離を、fwは前記ズームレンズの短焦点端での焦点距離を示す。
【0008】
この請求項1に記載の発明によれば、高画質のデジタルスチルカメラやビデオカメラに好適なコンパクトで結像性能に優れ、かつ広画角、高変倍比のズームレンズを提供することができる。
【0015】
また、請求項2にかかるズームレンズは、請求項1に記載の発明において、前記第1レンズ群は少なくとも2枚以上の凸レンズを含み構成され、該第1レンズ群に含まれる凸レンズのアッベ数の平均値をν1とするとき、以下に示す条件式を満足することを特徴とする。
58≦ν1<65
【0016】
この請求項2に記載の発明によれば、請求項1に記載の発明よりもさらに優れた結像性能を備えたズームレンズを提供することができる。
【0017】
また、請求項3にかかるズームレンズは、請求項1または2に記載の発明において、前記第3レンズ群は少なくとも1枚以上の凸レンズと少なくとも1枚以上の凹レンズを含み構成され、該第3レンズ群に含まれるレンズのうち少なくとも1枚には非球面が形成されていることを特徴とする。
【0018】
この請求項3に記載の発明によれば、良好な収差補正が可能になる。
【0019】
また、請求項4にかかるズームレンズは、請求項1〜3のいずれか一つに記載の発明において、前記第4レンズ群に含まれるレンズのうち少なくとも1枚には非球面が形成されていることを特徴とする。
【0020】
この請求項4に記載の発明によれば、より良好な収差補正が可能になる。
【0021】
また、請求項5にかかるズームレンズは、請求項1〜4のいずれか一つに記載の発明において、前記第2レンズ群は、物体側から順に、凹レンズの第1レンズ、凹レンズの第2レンズ、凹レンズの第3レンズ、および凸レンズの第4レンズが配置されて構成され、前記第3レンズと前記第4レンズとが接合されていることを特徴とする。
【0022】
この請求項5に記載の発明によれば、前記第3レンズと第4レンズとを固定するスペーサなどの部材が不要になり、またレンズの同軸度の調整が容易になるため、ズームレンズの製造工程を簡略化することができ、コストの低減が可能になる。
【0023】
また、請求項6にかかるズームレンズは、請求項1に記載の発明において、前記第1レンズ群は、少なくとも2枚の凸レンズを含み、前記第2レンズ群は、物体側から順に凹レンズの第1レンズ、凹レンズの第2レンズ、凹レンズの第3レンズ、凸レンズの第4レンズが配置され、該第3レンズと該第4レンズとが接合されて形成されており、前記第3レンズ群は、少なくとも1枚以上の凸レンズと、少なくとも1枚以上の凹レンズと、を含み、該第3レンズ群に含まれるレンズのうち、少なくとも1枚には非球面が形成されており、前記第4レンズ群は、該第4レンズ群に含まれるレンズのうち少なくとも1枚には非球面が形成されており、前記第2レンズ群および前記第4レンズ群を光軸に沿う方向に移動させることにより短焦点端から長焦点端への変倍を行うに際しては、該第4レンズ群を物体側に移動した後に、像側に移動させるようにし、且つ、フォーカシングを行うに際しては、該第4レンズ群を光軸に沿う方向に移動させることを特徴とする。
【0024】
この請求項6に記載の発明によれば、短焦点端から長焦点端への変倍の際には、第4レンズ群を物体側に移動した後に像側に移動させるようにしたため、ズームレンズの前玉径を小さくすることができると共に、収差補正上も有利となり、広角化を達成できる。また、フォーカシングは、第4レンズ群を光軸に沿う方向に移動させて行うようにしたため、前玉径の大型化を防ぐと共に、フォーカシングの際の光学性能の劣化を防止できる。
【0025】
【発明の実施の形態】
本発明のズームレンズは、物体側から順に、正の屈折力を備えた第1レンズ群、負の屈折力を備えた第2レンズ群、正の屈折力を備えた第3レンズ群、および正の屈折力を備えた第4レンズ群が配置されて構成される。そして、変倍時には、前記第2レンズおよび前記第4レンズ群が光軸に沿う方向に移動する。
【0026】
本発明は、コンパクトなデジタルスチルカメラやビデオカメラなどに用いることができるズームレンズを提供することを目的としている。このためには、レンズのコンパクト化はもとより、小型で画素数の多い撮像素子の性能を損なうことのない高い光学性能を備えることが必要になる。そこで、まず、本発明のズームレンズは、前記第2レンズ群の焦点距離をf2、ズームレンズの短焦点端での焦点距離をfwとするとき、次の条件式を満足することが好ましい。
1.2<|f2/fw|<1.4 ・・・(1)
【0027】
この条件式(1)は前記第2レンズ群の焦点距離と本発明のズームレンズの短焦点端での焦点距離との比を決定するための式である。条件式(1)において、|f2/fw|の値が1.4以上になると、変倍時における前記第2レンズ群の移動量が大きくなるため、ズームレンズの全長を長くせざるを得ず、ズームレンズのコンパクト化が達成できない。一方、|f2/fw|の値が1.2以下になると、ズームレンズのコンパクト化には有利な条件になるが、当該ズームレンズの短焦点域で発生する像面湾曲や歪曲収差が顕著になるため、好ましくない。
【0028】
さらに、本発明のズームレンズでは、前記第1レンズ群の焦点距離をf1とするとき、次の条件式を満足することが好ましい。
6.2<f1/fw<7.2 ・・・(2)
【0029】
この条件式(2)は、前記第1レンズ群の焦点距離と、本発明のズームレンズの短焦点端での焦点距離との比を決定するための式である。条件式(2)において、f1/fwの値が7.2以上になると、ズームレンズの全長が長くなり、十分なコンパクト化が達成できない。一方、f1/fwの値が6.2以下になると当該ズームレンズの長焦点域で発生する球面収差や色収差が顕著になるため、好ましくない。
【0030】
さらに、本発明のズームレンズでは、前記第3レンズ群の焦点距離をf3とするとき、次の条件式を満足することが好ましい。
5.5<f3/fw<7.2 ・・・(3)
【0031】
この条件式(3)は、前記第3レンズ群の焦点距離と、本発明のズームレンズの短焦点端での焦点距離との比を決定するための式である。条件式(3)において、f3/fwの値が7.2以上になると、ズームレンズのバックフォーカスが長くなり、ズームレンズの十分なコンパクト化が達成できない。一方、f3/fwの値が5.5以下になると球面収差の発生が顕著になるため、好ましくない。
【0032】
さらに、本発明のズームレンズでは、前記第4レンズ群の焦点距離をf4とするとき、次の条件式を満足することが好ましい。
2.6<f4/fw<3.1 ・・・(4)
【0033】
この条件式(4)は、前記第4レンズ群の焦点距離と本発明のズームレンズの短焦点端での焦点距離との比を決定するための式である。条件式(4)において、f4/fwの値が3.1以上になると、ズームレンズの全長が長くなり、コンパクト化が達成できない。一方、f4/fwの値が2.6以下になると、ズームレンズのバックフォーカスが短くなりすぎ、ローパスフィルタなどの光学部材を配置するスペースを確保できない。加えて、短焦点域での球面収差の発生が顕著になるため、好ましくない。
【0034】
さらに、本発明のズームレンズでは、前記第1レンズ群は少なくとも2枚以上の凸レンズを含み構成され、該第1レンズ群に含まれる凸レンズのアッベ数の平均値をν1とするとき、次の条件式を満足することが好ましい。
58≦ν1<65 ・・・(5)
【0035】
この条件式(5)において、ν1の値が65以上になると、色収差の補正は可能であるが、特に長焦点域で発生する色収差の補正にはコスト的な問題が生じる。一方、ν1の値が58を下回ると、色収差を良好に補正することが困難になる。
【0036】
本発明のズームレンズは、変倍時には、前記第2レンズおよび前記第4レンズ群を光軸に沿う方向に移動させる。特に、短焦点端から長焦点端への変倍に際し、前記第4レンズ群を物体側に移動した後に像側に移動させるようにしたため、ズームレンズの前玉径を小さくすることができる。また、このようにすることで、収差補正上も有利となり、広角化を達成できる。また、レンズ全系の物体距離の変化に対する球面収差の変動が安定し、近接撮影時に十分な結像性能が得られると共に、前記第3レンズ群の全長も長くならず、十分なバックフォーカスが得られる。さらに、前記第1レンズ群の焦点距離を比較的長く設定すると共に、比較的多くの変倍負担を前記第3レンズ群および前記第4レンズ群にもたせることにより、高変倍化を達成でき、特に300万画素以上のCCDなどの固体撮像素子が搭載されたデジタルスチルカメラやビデオカメラなどに必要とされる光学性能が得られる。
【0037】
また、フォーカシングについて、第1レンズ群を物体側へ移動させることによって行うとズームレンズの前玉径が大きくなるという問題が発生する。そこで、本発明のズームレンズでは、前記第4レンズ群を光軸に沿う方向に移動させることによってフォーカシングを行うようにしたため、前玉径の大型化を防ぐと共に、フォーカシングの際の光学性能の劣化が防止できる。
【0038】
また、本発明のズームレンズでは、前記第3レンズ群は少なくとも1枚以上の凸レンズと少なくとも1枚以上の凹レンズを含み構成される。また、前記第3レンズ群に含まれるレンズのうち少なくとも1枚には非球面が形成されている。さらに、前記第4レンズ群に含まれるレンズのうち少なくとも1枚には非球面が形成されている。このようにすることで、広角端から望遠端に至るまでの収差補正を良好に行うことが可能になる。
【0039】
また、本発明のズームレンズでは、前記第2レンズ群は、物体側から順に、凹レンズの第1レンズ、凹レンズの第2レンズ、凹レンズの第3レンズ、および凸レンズの第4レンズが配置されて構成され、前記第3レンズと前記第4レンズとが接合されている。前記第3レンズと前記第4レンズとを接合することで、前記第3レンズと前記第4レンズとを固定するためのスペーサなどの部材が不要になる。また、レンズの同軸度の調整が容易になる。したがって、ズームレンズの製造工程を簡略化でき、コストの低減が可能になる。
【0040】
本発明のズームレンズは、上記のように構成されているため、高画質が要求される、特に300万画素以上のCCDなどの固体撮像素子が搭載されるデジタルスチルカメラやビデオカメラに最適なものとなる。
【0041】
以下、本発明の実施の形態を示す。
【0042】
(実施の形態1)
図1は、本実施の形態にかかるズームレンズの構成を示す光軸に沿う断面図である。図1(a)は広角端、同図(b)は中間倍率、同図(c)は望遠端での状態を示している。このズームレンズは、図示しない物体側から順に、正の屈折力を備えた第1レンズ群11、負の屈折力を備えた第2レンズ群12、正の屈折力を備えた第3レンズ群13、および正の屈折力を備えた第4レンズ群14が配置されて構成される。第1レンズ群11は2枚の凸レンズを含み構成される。第2レンズ群12は、凹レンズである第1レンズ121、凹レンズである第2レンズ122、凹レンズである第3レンズ123、および凸レンズである第4レンズ124により構成され、第3レンズ123と第4レンズ124とは接合されている。第3レンズ群13は、1枚の凸レンズと1枚の凹レンズにより構成されている。なお、第2レンズ群12と第3レンズ群13との間には絞り15が配置される。
【0043】
以下、本実施の形態のズームレンズに関する各種数値データを示す。
【0044】
本実施の形態のズームレンズの倍率 9.50倍
本実施の形態のズームレンズの焦点距離f=5.65〜53.68
Fナンバー=2.851〜(3.225〜)2.931
入射半画角=32°
f1=35.7500
f2=-7.0574
f3=31.9109
f4=17.1900
fw=5.6483
ν1=58.0
【0045】
r1=55.2593
d1=1.2 nd1=1.85505 νd1=23.78
r2=28.1227
d2=5.4 nd2=1.59142 νd2=61.25
r3=-240.2896
d3=0.2
r4=24.8402
d4=3.25 nd3=1.73234 νd3=54.67
r5=72.0613
d5=0.9789(広角), 13.1220(中間), 21.2174(望遠)
r6=36.9978
d6=0.6 nd4=1.88815 νd4=40.80
r7=7.9946
d7=2.84
r8=-15.6357
d8=0.6 nd5=1.88815 νd5=40.80
r9=10.4132
d9=0.33
r10=13.4065
d10=1.2 nd6=1.48914 νd6=70.44
r11=9.6737
d11=2.55 nd7=1.85505 νd7=23.78
r12=-95.2948
d12=21.7093(広角), 9.5662(中間), 1.4708(望遠)
r13=∞(絞り)
d13=1.2
r14=8.846(非球面)
d14=1.9 nd8=1.58547 νd8=59.46
r15=100.9727(非球面)
d15=0.5
r16=13.6187
d16=1.2 nd9=1.85505 νd9=23.78
r17=8.1571
d17=8.3916(広角), 4.4650(中間), 6.5332(望遠)
r18=21.1821(非球面)
d18=1.7 nd10=1.58547 νd10=59.46
r19=-34.0403
d19=4.8
r20=35.1128
d20=0.6 nd11=1.85505 νd11=23.78
r21=13.2363
d21=2.3 nd12=1.51872 νd12=64.20
r22=-24.6176
【0046】
円錐係数(K)および非球面係数(A4,A6,A8,A10)
第14面
K=0
A4=-8.67112×10-5, A6=-1.00797×10-5,
A8=7.74938×10-7, A10=-2.38207×10-8
第15面
K=0
A4=3.36611×10-5, A6=-9.18955×10-6,
A8=8.23113×10-7, A10=-2.58259×10-8
第18面
K=0
A4=-7.96380×10-5, A6=8.75294×10-7,
A8=-4.69443×10-8, A10=9.99761×10-10
【0047】
次に、本実施の形態のズームレンズの収差図を示す。図2は広角端(無限遠)における球面収差、像面湾曲、歪曲収差、および倍率の色収差を示す図である。図3は広角端(無限遠)におけるコマ収差を示す図である。図4は中間倍率(無限遠)における球面収差、像面湾曲、歪曲収差、および倍率の色収差を示す図である。図5は中間倍率(無限遠)におけるコマ収差を示す図である。図6は望遠端(無限遠)における球面収差、像面湾曲、歪曲収差、および倍率の色収差を示す図である。図7は望遠端(無限遠)におけるコマ収差を示す図である。図8は望遠端(物体距離90cm)における球面収差、像面湾曲、歪曲収差、および倍率の色収差を示す図である。図9は望遠端(物体距離90cm)におけるコマ収差を示す図である。
【0048】
(実施の形態2)
図10は、本実施の形態にかかるズームレンズの構成を示す光軸に沿う断面図である。図10(a)は広角端、同図(b)は中間倍率、同図(c)は望遠端での状態を示している。本実施の形態のズームレンズも実施の形態1に示したズームレンズと同様に、図示しない物体側から順に、正の屈折力を備えた第1レンズ群21、負の屈折力を備えた第2レンズ群22、正の屈折力を備えた第3レンズ群23、および正の屈折力を備えた第4レンズ群24が配置されて構成される。第1レンズ群21は2枚の凸レンズを含み構成される。第2レンズ群22は、凹レンズである第1レンズ221、凹レンズである第2レンズ222、凹レンズである第3レンズ223、および凸レンズである第4レンズ224により構成され、第3レンズ223と第4レンズ224とは接合されている。第3レンズ群23は、1枚の凸レンズと1枚の凹レンズにより構成されている。なお、第2レンズ群22と第3レンズ群23との間には絞り25が配置される。
【0049】
以下、本実施の形態のズームレンズに関する各種数値データを示す。
【0050】
本実施の形態のズームレンズの倍率 9.48倍
本実施の形態のズームレンズの焦点距離f=5.66〜53.67
Fナンバー=2.857〜3.227
入射半画角=32°
f1=37.2261
f2=-7.5288
f3=38.4603
f4=15.6483
fw=5.6570
ν1=58.0
【0051】
r1=61.1146
d1=1.2 nd1=1.85505 νd1=23.78
r2=30.0245
d2=5.5 nd2=1.59142 νd2=61.25
r3=-196.9376
d3=0.2
r4=25.2601
d4=3.3 nd3=1.73234 νd3=54.67
r5=69.5156
d5=1.0167(広角), 13.0955(中間), 22.2022(望遠)
r6=37.7751
d6=0.6 nd4=1.88815 νd4=40.80
r7=8.8107
d7=2.55
r8=-20.0947
d8=0.6 nd5=1.88815 νd5=40.80
r9=11.2114
d9=0.9
r10=18.1618
d10=1.1 nd6=1.49845 νd6=81.61
r11=10.5726
d11=2.2 nd7=1.85505 νd7=23.78
r12=-1147.4489
d12=22.3782(広角), 10.3005(中間), 1.1939(望遠)
r13=∞(絞り)
d13=1.2
r14=8.9975(非球面)
d14=2.6 nd8=1.59142 νd8=61.25
r15=32.2314(非球面)
d15=0.5
r16=16.3624
d16=1.8 nd9=1.85505 νd9=23.78
r17=9.6576
d17=6.4063(広角), 2.7663(中間), 4.9965(望遠)
r18=17.5381(非球面)
d18=4.0 nd10=1.59142 νd10=61.25
r19=-24.6165
d19=3.0
r20=32.4766
d20=3.0 nd11=1.85505 νd11=23.78
r21=10.8426
d21=2.8 nd12=1.48914 νd12=70.44
r22=-26.6251
【0052】
円錐係数(K)および非球面係数(A4,A6,A8,A10)
第14面
K=0
A4=6.95003×10-6, A6=-3.59029×10-7,
A8=3.27528×10-7, A10=-6.29916×10-9
第15面
K=0
A4=1.65458×10-4, A6=1.49779×10-6,
A8=4.30574×10-7, A10=-7.15332×10-9
第18面
K=0
A4=-1.00469×10-4, A6=1.09743×10-7,
A8=1.04995×10-8, A10=-3.22932×10-10
【0053】
次に、本実施の形態のズームレンズの収差図を示す。図11は広角端(無限遠)における球面収差、像面湾曲、歪曲収差、および倍率の色収差を示す図である。図12は広角端(無限遠)におけるコマ収差を示す図である。図13は中間倍率(無限遠)における球面収差、像面湾曲、歪曲収差、および倍率の色収差を示す図である。図14は中間倍率(無限遠)におけるコマ収差を示す図である。図15は望遠端(無限遠)における球面収差、像面湾曲、歪曲収差、および倍率の色収差を示す図である。図16は望遠端(無限遠)におけるコマ収差を示す図である。図17は望遠端(物体距離90cm)における球面収差、像面湾曲、歪曲収差、および倍率の色収差を示す図である。図18は望遠端(物体距離90cm)におけるコマ収差を示す図である。
【0054】
(実施の形態3)
図19は、本実施の形態にかかるズームレンズの構成を示す光軸に沿う断面図である。図19(a)は広角端、同図(b)は中間倍率、同図(c)は望遠端での状態を示している。本実施の形態のズームレンズは、図示しない物体側から順に、正の屈折力を備えた第1レンズ群31、負の屈折力を備えた第2レンズ群32、正の屈折力を備えた第3レンズ群33、および正の屈折力を備えた第4レンズ群34が配置されて構成される。第1レンズ群31は3枚の凸レンズを含み構成される。第2レンズ群32は、凹レンズである第1レンズ321、凹レンズである第2レンズ322、凹レンズである第3レンズ323、および凸レンズである第4レンズ324により構成され、第3レンズ323と第4レンズ324とは接合されている。第3レンズ群33は、1枚の凸レンズと1枚の凹レンズにより構成されている。なお、第2レンズ群32と第3レンズ群33との間には絞り35が配置される。
【0055】
以下、本実施の形態のズームレンズに関する各種数値データを示す。
【0056】
本実施の形態のズームレンズの倍率 9.48倍
本実施の形態のズームレンズの焦点距離f=5.66〜53.67
Fナンバー=2.849〜3.247
入射半画角=32°
f1=33.9268
f2=-6.9947
f3=34.3661
f4=15.3822
fw=5.6702
ν1=62.9
【0057】
r1=132.8947
d1=1.2 nd1=1.85505 νd1=23.78
r2=38.4369
d2=5.0 nd2=1.48914 νd2=70.44
r3=2843.4109
d3=0.15
r4=45.8027
d4=4.1 nd3=1.64129 νd3=55.45
r5=-744.8634
d5=0.15
r6=25.1072
d6=3.6 nd4=1.73234 νd4=54.67
r7=60.8619
d7=0.9897(広角), 11.8700(中間), 20.2683(望遠)
r8=32.2421
d8=0.6 nd5=1.88815 νd5=40.80
r9=7.8214
d9=2.5
r10=-15.073
d10=0.6 nd6=1.88815 νd6=40.80
r11=11.0702
d11=0.7
r12=16.6021
d12=0.6 nd7=1.49845 νd7=81.61
r13=10.2014
d13=2.2 nd8=1.85505 νd8=23.78
r14=-83.7874
d14=21.3653(広角), 10.4854(中間), 2.0863(望遠)
r15=∞(絞り)
d15=1.2
r16=9.2069(非球面)
d16=3.5 nd9=1.59142 νd9=61.25
r17=26.9421
d17=0.5
r18=10.5555
d18=1.4 nd10=1.85505 νd10=23.78
r19=7.6401
d19=5.2415(広角), 1.7498(中間), 5.1298(望遠)
r20=12.6455(非球面)
d20=0.2 nd11=1.53920 νd11=41.20
r21=16.5803
d21=4.2 nd12=1.51872 νd12=64.20
r22=-26.1174
d22=0.5
r23=30.8552
d23=0.8 nd13=1.85505 νd13=23.78
r24=10.6135
d24=2.2 nd14=1.48914 νd14=70.44
r25=-33.7425
d25=1.5691(広角), 5.0620(中間), 1.6724(望遠)
【0058】
円錐係数(K)および非球面係数(A4,A6,A8,A10)
第16面
K=0
A4=-8.29618×10-5, A6=-3.92604×10-6,
A8=2.89772×10-7, A10=-1.00233×10-8
第20面
K=0
A4=-1.51158×10-4, A6=7.04117×10-7,
A8=-5.67365×10-9, A10=-2.05944×10-10
【0059】
次に、本実施の形態のズームレンズの収差図を示す。図20は広角端(無限遠)における球面収差、像面湾曲、歪曲収差、および倍率の色収差を示す図である。図21は広角端(無限遠)におけるコマ収差を示す図である。図22は中間倍率(無限遠)における球面収差、像面湾曲、歪曲収差、および倍率の色収差を示す図である。図23は中間倍率(無限遠)におけるコマ収差を示す図である。図24は望遠端(無限遠)における球面収差、像面湾曲、歪曲収差、および倍率の色収差を示す図である。図25は望遠端(無限遠)におけるコマ収差を示す図である。図26は望遠端(物体距離80cm)における球面収差、像面湾曲、歪曲収差、および倍率の色収差を示す図である。図27は望遠端(物体距離80cm)におけるコマ収差を示す図である。
【0060】
なお、上記数値データにおいて、r1,r2,・・・・は各レンズまたは絞り面の曲率半径、d1,d2,・・・・は各レンズまたは絞りの肉厚またはそれらの面間隔、nd1,nd2,・・・・は各レンズのd線の屈折率、νd1,νd2,・・・・は各レンズのアッベ数を示している。
【0061】
また、上記各非球面形状は、光軸方向にX軸、光軸と垂直方向にY軸をとり、光の進行方向を正とするとき、以下に示す式により表される。
【0062】
【数1】
【0063】
ただし、rは近軸曲率半径、Kは円錐係数、A4,A6,A8,A10はそれぞれ4次,6次,8次,10次の非球面係数である。
【0064】
以上説明したように、本発明によれば、10倍程度の高変倍比を有しながらも、全長が短く、前玉径も小さい広画角のズームレンズを提供することができる。また、このズームレンズは全変倍域において結像性能が安定している。特に、望遠端において1m程度の近距離にピントを合わせたときの像面湾曲や色収差の変動が小さくなっている。したがって、本発明のズームレンズは、小型で画素数の多い撮像素子にも十分対応可能であり、特に近年コンパクト化が著しいデジタルスチルカメラやビデオカメラに最適である。
【0065】
以上、本発明の一実施形態を図面に沿って説明した。しかしながら本発明はこの実施の形態に示した事項に限定されず、特許請求の範囲の記載に基づいてその変更、改良等が可能である。
【0066】
【発明の効果】
上述のように、本発明によれば、十分なコンパクト化が達成されると共に、高変倍比と共に高い光学性能を備えたズームレンズを提供することができる。このズームレンズは、特に小型で画素数の多い撮像素子を搭載したコンパクトなデジタルスチルカメラやビデオカメラに最適なものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 実施の形態1にかかるズームレンズの構成を示す光軸に沿う断面図である。
【図2】 実施の形態1にかかるズームレンズの広角端(無限遠)における球面収差、像面湾曲、歪曲収差、および倍率の色収差を示す図である。
【図3】 実施の形態1にかかるズームレンズの広角端(無限遠)におけるコマ収差を示す図である。
【図4】 実施の形態1にかかるズームレンズの中間倍率(無限遠)における球面収差、像面湾曲、歪曲収差、および倍率の色収差を示す図である。
【図5】 実施の形態1にかかるズームレンズの中間倍率(無限遠)におけるコマ収差を示す図である。
【図6】 実施の形態1にかかるズームレンズの望遠端(無限遠)における球面収差、像面湾曲、歪曲収差、および倍率の色収差を示す図である。
【図7】 実施の形態1にかかるズームレンズの望遠端(無限遠)におけるコマ収差を示す図である。
【図8】 実施の形態1にかかるズームレンズの望遠端(物体距離90cm)における球面収差、像面湾曲、歪曲収差、および倍率の色収差を示す図である。
【図9】 実施の形態1にかかるズームレンズの望遠端(物体距離90cm)におけるコマ収差を示す図である。
【図10】 実施の形態2にかかるズームレンズの構成を示す光軸に沿う断面図である。
【図11】 実施の形態2にかかるズームレンズの広角端(無限遠)における球面収差、像面湾曲、歪曲収差、および倍率の色収差を示す図である。
【図12】 実施の形態2にかかるズームレンズの広角端(無限遠)におけるコマ収差を示す図である。
【図13】 実施の形態2にかかるズームレンズの中間倍率(無限遠)における球面収差、像面湾曲、歪曲収差、および倍率の色収差を示す図である。
【図14】 実施の形態2にかかるズームレンズの中間倍率(無限遠)におけるコマ収差を示す図である。
【図15】 実施の形態2にかかるズームレンズの望遠端(無限遠)における球面収差、像面湾曲、歪曲収差、および倍率の色収差を示す図である。
【図16】 実施の形態2にかかるズームレンズの望遠端(無限遠)におけるコマ収差を示す図である。
【図17】 実施の形態2にかかるズームレンズの望遠端(物体距離90cm)における球面収差、像面湾曲、歪曲収差、および倍率の色収差を示す図である。
【図18】 実施の形態2にかかるズームレンズの望遠端(物体距離90cm)におけるコマ収差を示す図である。
【図19】 実施の形態3にかかるズームレンズの構成を示す光軸に沿う断面図である。
【図20】 実施の形態3にかかるズームレンズの広角端(無限遠)における球面収差、像面湾曲、歪曲収差、および倍率の色収差を示す図である。
【図21】 実施の形態3にかかるズームレンズの広角端(無限遠)におけるコマ収差を示す図である。
【図22】 実施の形態3にかかるズームレンズの中間倍率(無限遠)における球面収差、像面湾曲、歪曲収差、および倍率の色収差を示す図である。
【図23】 実施の形態3にかかるズームレンズの中間倍率(無限遠)におけるコマ収差を示す図である。
【図24】 実施の形態3にかかるズームレンズの望遠端(無限遠)における球面収差、像面湾曲、歪曲収差、および倍率の色収差を示す図である。
【図25】 実施の形態3にかかるズームレンズの望遠端(無限遠)におけるコマ収差を示す図である。
【図26】 実施の形態3にかかるズームレンズの望遠端(物体距離80cm)における球面収差、像面湾曲、歪曲収差、および倍率の色収差を示す図である。
【図27】 実施の形態3にかかるズームレンズの望遠端(物体距離80cm)におけるコマ収差を示す図である。
【符号の説明】
11,21,31 第1レンズ群
12,22,32 第2レンズ群
13,23,33 第3レンズ群
14,24,34 第4レンズ群
15,25,35 絞り
121,221,321 第1レンズ
122,222,322 第2レンズ
123,223,323 第3レンズ
124,224,324 第4レンズ
e e線
d d線
g g線
S サジタル像面
T メリディオナル像面[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a zoom lens suitable for a high-quality digital still camera or video camera.
[0002]
[Prior art]
In recent years, digital still cameras and video cameras have been widely used, and higher image quality is required. In particular, digital still cameras are equipped with an image pickup device having a large number of pixels. For this reason, there is a demand for a photographic lens, particularly a zoom lens, which has excellent imaging performance. In particular, a digital still camera equipped with a single-lens reflex finder requires a long back focus zoom lens. Therefore, various zoom lenses that can be used for such digital still cameras and video cameras have been proposed (see, for example,
[0003]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 11-23967
[Patent Document 2]
Japanese Patent Laid-Open No. 5-60974
[Patent Document 3]
JP 2001-33695 A
[Patent Document 4]
JP 2002-169087 A
[Patent Document 5]
Japanese Patent No. 3387687
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
The zoom lens described in
[0005]
In addition, the zoom lens described in
[0006]
The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and an object of the present invention is to provide a zoom lens that has a high zoom ratio of about 10 times but has excellent imaging performance even though it is small. Is to provide.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a zoom lens according to a first aspect of the present invention includes, in order from the object side, a first lens group having a positive refractive power, a second lens group having a negative refractive power, and a positive lens group. A third lens group having a refractive power and a fourth lens group having a positive refractive power are arranged and configured;
A zoom lens, wherein zooming is performed by moving the second lens and the fourth lens group in a direction along an optical axis, and satisfies the following conditional expression:
1.2 <| f2 / fw | <1.4
6.2 <f1 / fw <7.2
5.5 <f3 / fw <7.2
2.6 <f4 / fw <3.1
Where f2 is the focal length of the second lens group,f1 is the focal length of the first lens group, f3 is the focal length of the third lens group, f4 is the focal length of the fourth lens group,fw represents the focal length at the short focal end of the zoom lens.
[0008]
According to the first aspect of the present invention, it is possible to provide a compact zoom lens that is suitable for high-quality digital still cameras and video cameras, has excellent imaging performance, and has a wide angle of view and a high zoom ratio. .
[0015]
Also,Claim 2The zoom lensClaim 1The first lens group includes at least two or more convex lenses, and when the average value of the Abbe numbers of the convex lenses included in the first lens group is ν1, the following conditional expression is satisfied: It is characterized by satisfaction.
58 ≦ ν1 <65
[0016]
thisClaim 2According to the invention described inClaim 1It is possible to provide a zoom lens having imaging performance that is even better than the invention described in (1).
[0017]
Also,Claim
[0018]
thisClaim 3According to the invention described in (1), it is possible to correct aberrations satisfactorily.
[0019]
Also,Claim 4The zoom lensClaims 1-3In the invention described in any one of the above, at least one of the lenses included in the fourth lens group is formed with an aspherical surface.
[0020]
thisClaim 4According to the invention described in (4), it is possible to perform better aberration correction.
[0021]
Also,Claim 5The zoom lensClaims 1-4In the invention according to any one of the above, in the second lens group, a concave lens first lens, a concave lens second lens, a concave lens third lens, and a convex lens fourth lens are arranged in this order from the object side. The third lens and the fourth lens are cemented.
[0022]
thisClaim 5According to the invention described in (4), a member such as a spacer for fixing the third lens and the fourth lens becomes unnecessary, and adjustment of the coaxiality of the lens becomes easy, so that the zoom lens manufacturing process is simplified. This can reduce the cost.
[0023]
Also,Claim 6The zoom lensIn the invention of
[0024]
thisClaim 6Since the fourth lens group is moved to the image side after moving to the object side during zooming from the short focal end to the long focal end, the front lens diameter of the zoom lens is Can be reduced, and aberration correction is advantageous, and a wide angle can be achieved. In addition, since focusing is performed by moving the fourth lens group in the direction along the optical axis, it is possible to prevent enlargement of the front lens diameter and to prevent deterioration of optical performance during focusing.
[0025]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The zoom lens of the present invention includes, in order from the object side, a first lens group having a positive refractive power, a second lens group having a negative refractive power, a third lens group having a positive refractive power, and a positive lens power. A fourth lens group having a refractive power of is arranged. At the time of zooming, the second lens and the fourth lens group move in a direction along the optical axis.
[0026]
An object of the present invention is to provide a zoom lens that can be used in a compact digital still camera, video camera, or the like. For this purpose, it is necessary not only to make the lens compact, but also to have high optical performance that does not impair the performance of a small-sized image sensor with a large number of pixels. Therefore, first, it is preferable that the zoom lens of the present invention satisfies the following conditional expression when the focal length of the second lens group is f2 and the focal length at the short focal point of the zoom lens is fw.
1.2 <| f2 / fw | <1.4 (1)
[0027]
Conditional expression (1) is an expression for determining the ratio between the focal length of the second lens group and the focal length at the short focal end of the zoom lens of the present invention. In conditional expression (1), if the value of | f2 / fw | is 1.4 or more, the amount of movement of the second lens group at the time of zooming increases, so the total length of the zoom lens must be increased. Zoom lens cannot be made compact. On the other hand, when the value of | f2 / fw | is 1.2 or less, it becomes an advantageous condition for making the zoom lens compact, but the field curvature and distortion occurring in the short focal range of the zoom lens become remarkable. Therefore, it is not preferable.
[0028]
Furthermore, in the zoom lens of the present invention, it is preferable that the following conditional expression is satisfied when the focal length of the first lens group is f1.
6.2 <f1 / fw <7.2 (2)
[0029]
Conditional expression (2) is an expression for determining the ratio between the focal length of the first lens group and the focal length at the short focal end of the zoom lens of the present invention. In conditional expression (2), if the value of f1 / fw is 7.2 or more, the total length of the zoom lens becomes long, and sufficient compactness cannot be achieved. On the other hand, if the value of f1 / fw is 6.2 or less, spherical aberration and chromatic aberration that occur in the long focal range of the zoom lens become significant, which is not preferable.
[0030]
Furthermore, in the zoom lens according to the present invention, it is preferable that the following conditional expression is satisfied when the focal length of the third lens group is f3.
5.5 <f3 / fw <7.2 (3)
[0031]
Conditional expression (3) is an expression for determining the ratio between the focal length of the third lens group and the focal length at the short focal end of the zoom lens of the present invention. In conditional expression (3), if the value of f3 / fw is 7.2 or more, the back focus of the zoom lens becomes long, and the zoom lens cannot be sufficiently compact. On the other hand, if the value of f3 / fw is 5.5 or less, the occurrence of spherical aberration becomes significant, which is not preferable.
[0032]
Furthermore, in the zoom lens according to the present invention, it is preferable that the following conditional expression is satisfied when the focal length of the fourth lens group is f4.
2.6 <f4 / fw <3.1 (4)
[0033]
Conditional expression (4) is an expression for determining the ratio between the focal length of the fourth lens group and the focal length at the short focal end of the zoom lens of the present invention. In conditional expression (4), if the value of f4 / fw is 3.1 or more, the overall length of the zoom lens becomes long, and compactness cannot be achieved. On the other hand, when the value of f4 / fw is 2.6 or less, the back focus of the zoom lens becomes too short, and a space for arranging an optical member such as a low-pass filter cannot be secured. In addition, the occurrence of spherical aberration becomes remarkable in the short focal range, which is not preferable.
[0034]
Furthermore, in the zoom lens according to the present invention, the first lens group includes at least two convex lenses, and when the average value of the Abbe number of the convex lenses included in the first lens group is ν1, the following condition is satisfied. It is preferable to satisfy the formula.
58 ≦ ν1 <65 (5)
[0035]
In this conditional expression (5), when the value of ν1 is 65 or more, chromatic aberration can be corrected. However, particularly in correcting chromatic aberration occurring in the long focal range, a cost problem arises. On the other hand, when the value of ν1 is less than 58, it becomes difficult to correct chromatic aberration well.
[0036]
The zoom lens of the present invention moves the second lens and the fourth lens group in the direction along the optical axis at the time of zooming. In particular, at the time of zooming from the short focus end to the long focus end, the fourth lens group is moved to the image side after being moved to the object side, so that the front lens diameter of the zoom lens can be reduced. Also, by doing so, it is advantageous in correcting aberrations, and a wide angle can be achieved. In addition, the variation of spherical aberration with respect to the change in the object distance of the entire lens system is stable, so that sufficient imaging performance can be obtained during close-up photography, and the total length of the third lens group is not increased, so that sufficient back focus can be obtained. It is done. Furthermore, by setting the focal length of the first lens group to be relatively long, and by imparting a relatively large zooming burden to the third lens group and the fourth lens group, it is possible to achieve high zooming, In particular, optical performance required for a digital still camera, a video camera, or the like on which a solid-state imaging device such as a CCD having 3 million pixels or more is mounted can be obtained.
[0037]
Further, when focusing is performed by moving the first lens unit to the object side, there arises a problem that the front lens diameter of the zoom lens is increased. Therefore, in the zoom lens of the present invention, focusing is performed by moving the fourth lens group in the direction along the optical axis, so that an increase in the front lens diameter is prevented and optical performance is deteriorated during focusing. Can be prevented.
[0038]
In the zoom lens according to the present invention, the third lens group includes at least one convex lens and at least one concave lens. In addition, an aspherical surface is formed on at least one of the lenses included in the third lens group. Further, at least one of the lenses included in the fourth lens group has an aspheric surface. By doing so, it is possible to satisfactorily correct aberrations from the wide-angle end to the telephoto end.
[0039]
In the zoom lens according to the present invention, the second lens group includes, in order from the object side, a first lens that is a concave lens, a second lens that is a concave lens, a third lens that is a concave lens, and a fourth lens that is a convex lens. The third lens and the fourth lens are cemented. By joining the third lens and the fourth lens, a member such as a spacer for fixing the third lens and the fourth lens becomes unnecessary. In addition, the coaxiality of the lens can be easily adjusted. Accordingly, the manufacturing process of the zoom lens can be simplified and the cost can be reduced.
[0040]
Since the zoom lens according to the present invention is configured as described above, it is most suitable for a digital still camera or a video camera in which a high image quality is required, and particularly a solid-state imaging device such as a CCD having 3 million pixels or more is mounted. It becomes.
[0041]
Embodiments of the present invention will be described below.
[0042]
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a cross-sectional view along the optical axis showing the configuration of the zoom lens according to the present embodiment. 1A shows a state at the wide-angle end, FIG. 1B shows an intermediate magnification, and FIG. 1C shows a state at the telephoto end. In this zoom lens, in order from an object side (not shown), a
[0043]
Various numerical data related to the zoom lens according to the present embodiment will be shown below.
[0044]
Magnification of zoom lens of this embodiment 9.50 times
Focal length f of the zoom lens according to the present embodiment f = 5.65 to 53.68
F number = 2.851〜 (3.225〜) 2.931
Incident half angle of view = 32 °
f1 = 35.7500
f2 = -7.0574
f3 = 31.9109
f4 = 17.1900
fw = 5.6483
ν1 = 58.0
[0045]
r1= 55.2593
d1= 1.2 nd1= 1.85505 νd1= 23.78
r2= 28.1227
d2= 5.4 nd2= 1.59142 νd2= 61.25
rThree= -240.2896
dThree= 0.2
rFour= 24.8402
dFour= 3.25 nd3= 1.73234 νd3= 54.67
rFive= 72.0613
dFive= 0.9789 (wide angle), 13.1220 (middle), 21.2174 (telephoto)
r6= 36.9978
d6= 0.6 nd4= 1.88815 νd4= 40.80
r7= 7.9946
d7= 2.84
r8= -15.6357
d8= 0.6 nd5= 1.88815 νd5= 40.80
r9= 10.4132
d9= 0.33
rTen= 13.4065
dTen= 1.2 nd6= 1.48914 νd6= 70.44
r11= 9.6737
d11= 2.55 nd7= 1.85505 νd7= 23.78
r12= -95.2948
d12= 21.7093 (wide angle), 9.5662 (middle), 1.4708 (telephoto)
r13= ∞ (aperture)
d13= 1.2
r14= 8.846 (Aspherical surface)
d14= 1.9 nd8= 1.58547 νd8= 59.46
r15= 100.9727 (aspherical surface)
d15= 0.5
r16= 13.6187
d16= 1.2 nd9= 1.85505 νd9= 23.78
r17= 8.1571
d17= 8.3916 (wide angle), 4.4650 (middle), 6.5332 (telephoto)
r18= 21.1821 (aspherical surface)
d18= 1.7 nd10= 1.58547 νd10= 59.46
r19= -34.0403
d19= 4.8
r20= 35.1128
d20= 0.6 nd11= 1.85505 νd11= 23.78
rtwenty one= 13.2363
dtwenty one= 2.3 nd12= 1.51872 νd12= 64.20
rtwenty two= -24.6176
[0046]
Cone coefficient (K) and aspheric coefficient (AFour, A6, A8, ATen)
14th page
K = 0
AFour= -8.67112 × 10-Five, A6= -1.00797 × 10-Five,
A8= 7.74938 × 10-7, ATen= -2.38207 × 10-8
15th page
K = 0
AFour= 3.36611 × 10-Five, A6= -9.18955 × 10-6,
A8= 8.23113 × 10-7, ATen= -2.58259 × 10-8
18th page
K = 0
AFour= -7.96380 × 10-Five, A6= 8.75294 × 10-7,
A8= -4.69443 × 10-8, ATen= 9.9761 × 10-Ten
[0047]
Next, aberration diagrams of the zoom lens of the present embodiment are shown. FIG. 2 is a diagram showing spherical aberration, curvature of field, distortion, and lateral chromatic aberration at the wide-angle end (infinity). FIG. 3 is a diagram showing coma aberration at the wide-angle end (infinity). FIG. 4 is a diagram showing spherical aberration, field curvature, distortion, and lateral chromatic aberration at an intermediate magnification (infinity). FIG. 5 is a diagram showing coma aberration at an intermediate magnification (infinity). FIG. 6 is a diagram showing spherical aberration, curvature of field, distortion, and lateral chromatic aberration at the telephoto end (infinity). FIG. 7 is a diagram showing coma aberration at the telephoto end (infinity). FIG. 8 is a diagram showing spherical aberration, curvature of field, distortion, and lateral chromatic aberration at the telephoto end (object distance 90 cm). FIG. 9 is a diagram showing coma aberration at the telephoto end (object distance 90 cm).
[0048]
(Embodiment 2)
FIG. 10 is a cross-sectional view along the optical axis showing the configuration of the zoom lens according to the present embodiment. FIG. 10A shows the state at the wide-angle end, FIG. 10B shows the intermediate magnification, and FIG. 10C shows the state at the telephoto end. Similarly to the zoom lens described in the first embodiment, the zoom lens according to the present embodiment also includes a
[0049]
Various numerical data related to the zoom lens according to the present embodiment will be shown below.
[0050]
Magnification of the zoom lens of this embodiment: 9.48 times
Focal length f = 5.66 to 53.67 of the zoom lens of the present embodiment
F number = 2.857 to 3.227
Incident half angle of view = 32 °
f1 = 37.2261
f2 = -7.5288
f3 = 38.4603
f4 = 15.66483
fw = 5.6570
ν1 = 58.0
[0051]
r1= 61.1146
d1= 1.2 nd1= 1.85505 νd1= 23.78
r2= 30.0245
d2= 5.5 nd2= 1.59142 νd2= 61.25
rThree= -196.9376
dThree= 0.2
rFour= 25.2601
dFour= 3.3 nd3= 1.73234 νd3= 54.67
rFive= 69.5156
dFive= 1.0167 (wide angle), 13.0955 (middle), 22.2022 (telephoto)
r6= 37.7751
d6= 0.6 nd4= 1.88815 νd4= 40.80
r7= 8.8107
d7= 2.55
r8= -20.0947
d8= 0.6 nd5= 1.88815 νd5= 40.80
r9= 11.2114
d9= 0.9
rTen= 18.1618
dTen= 1.1 nd6= 1.49845 νd6= 81.61
r11= 10.5726
d11= 2.2 nd7= 1.85505 νd7= 23.78
r12= -1147.4489
d12= 22.3782 (wide angle), 10.3005 (middle), 1.1939 (telephoto)
r13= ∞ (aperture)
d13= 1.2
r14= 8.9975 (aspherical surface)
d14= 2.6 nd8= 1.59142 νd8= 61.25
r15= 32.2314 (Aspherical surface)
d15= 0.5
r16= 16.3624
d16= 1.8 nd9= 1.85505 νd9= 23.78
r17= 9.6576
d17= 6.4063 (wide angle), 2.7663 (middle), 4.9965 (telephoto)
r18= 17.5381 (aspherical surface)
d18= 4.0 nd10= 1.59142 νd10= 61.25
r19= -24.6165
d19= 3.0
r20= 32.4766
d20= 3.0 nd11= 1.85505 νd11= 23.78
rtwenty one= 10.8426
dtwenty one= 2.8 nd12= 1.48914 νd12= 70.44
rtwenty two= -26.6251
[0052]
Cone coefficient (K) and aspheric coefficient (AFour, A6, A8, ATen)
14th page
K = 0
AFour= 6.95003 × 10-6, A6= -3.59029 × 10-7,
A8= 3.27528 × 10-7, ATen= -6.29916 × 10-9
15th page
K = 0
AFour= 1.65458 × 10-Four, A6= 1.49779 × 10-6,
A8= 4.30574 × 10-7, ATen= -7.15332 × 10-9
18th page
K = 0
AFour= -1.00469 × 10-Four, A6= 1.09743 × 10-7,
A8= 1.04995 × 10-8, ATen= -3.22932 × 10-Ten
[0053]
Next, aberration diagrams of the zoom lens of the present embodiment are shown. FIG. 11 is a diagram showing spherical aberration, curvature of field, distortion, and lateral chromatic aberration at the wide-angle end (infinity). FIG. 12 is a diagram showing coma aberration at the wide-angle end (infinity). FIG. 13 is a diagram showing spherical aberration, field curvature, distortion, and lateral chromatic aberration at an intermediate magnification (infinity). FIG. 14 is a diagram showing coma aberration at an intermediate magnification (infinity). FIG. 15 is a diagram showing spherical aberration, curvature of field, distortion, and lateral chromatic aberration at the telephoto end (infinity). FIG. 16 is a diagram showing coma aberration at the telephoto end (infinity). FIG. 17 is a diagram showing spherical aberration, curvature of field, distortion, and chromatic aberration of magnification at the telephoto end (object distance 90 cm). FIG. 18 is a diagram showing coma aberration at the telephoto end (object distance 90 cm).
[0054]
(Embodiment 3)
FIG. 19 is a cross-sectional view along the optical axis showing the configuration of the zoom lens according to the present embodiment. FIG. 19A shows the state at the wide angle end, FIG. 19B shows the intermediate magnification, and FIG. 19C shows the state at the telephoto end. The zoom lens according to the present embodiment includes, in order from an object side (not shown), a
[0055]
Various numerical data related to the zoom lens according to the present embodiment will be shown below.
[0056]
Magnification of the zoom lens of this embodiment: 9.48 times
Focal length f = 5.66 to 53.67 of the zoom lens of the present embodiment
F number = 2.849-3.247
Incident half angle of view = 32 °
f1 = 33.9268
f2 = -6.9947
f3 = 34.3661
f4 = 15.3822
fw = 5.6702
ν1 = 62.9
[0057]
r1= 132.8947
d1= 1.2 nd1= 1.85505 νd1= 23.78
r2= 38.4369
d2= 5.0 nd2= 1.48914 νd2= 70.44
rThree= 2843.4109
dThree= 0.15
rFour= 45.8027
dFour= 4.1 nd3= 1.64129 νd3= 55.45
rFive= -744.8634
dFive= 0.15
r6= 25.1072
d6= 3.6 nd4= 1.73234 νd4= 54.67
r7= 60.8619
d7= 0.9897 (wide angle), 11.8700 (middle), 20.2683 (telephoto)
r8= 32.2421
d8= 0.6 nd5= 1.88815 νd5= 40.80
r9= 7.8214
d9= 2.5
rTen= -15.073
dTen= 0.6 nd6= 1.88815 νd6= 40.80
r11= 11.0702
d11= 0.7
r12= 16.6021
d12= 0.6 nd7= 1.49845 νd7= 81.61
r13= 10.2014
d13= 2.2 nd8= 1.85505 νd8= 23.78
r14= -83.7874
d14= 21.3653 (wide angle), 10.4854 (middle), 2.0863 (telephoto)
r15= ∞ (aperture)
d15= 1.2
r16= 9.2069 (Aspherical surface)
d16= 3.5 nd9= 1.59142 νd9= 61.25
r17= 26.9421
d17= 0.5
r18= 10.5555
d18= 1.4 nd10= 1.85505 νd10= 23.78
r19= 7.6401
d19= 5.2415 (wide angle), 1.7498 (middle), 5.1298 (telephoto)
r20= 12.6455 (aspherical surface)
d20= 0.2 nd11= 1.53920 νd11= 41.20
rtwenty one= 16.5803
dtwenty one= 4.2 nd12= 1.51872 νd12= 64.20
rtwenty two= -26.1174
dtwenty two= 0.5
rtwenty three= 30.8552
dtwenty three= 0.8 nd13= 1.85505 νd13= 23.78
rtwenty four= 10.6135
dtwenty four= 2.2 nd14= 1.48914 νd14= 70.44
rtwenty five= -33.7425
dtwenty five= 1.5691 (wide angle), 5.0620 (middle), 1.6724 (telephoto)
[0058]
Cone coefficient (K) and aspheric coefficient (AFour, A6, A8, ATen)
16th page
K = 0
AFour= -8.29618 × 10-Five, A6= -3.92604 × 10-6,
A8= 2.89772 × 10-7, ATen= -1.00233 × 10-8
20th page
K = 0
AFour= -1.51158 × 10-Four, A6= 7.04117 × 10-7,
A8= -5.67365 × 10-9, ATen= -2.05944 × 10-Ten
[0059]
Next, aberration diagrams of the zoom lens of the present embodiment are shown. FIG. 20 is a diagram showing spherical aberration, curvature of field, distortion, and lateral chromatic aberration at the wide-angle end (infinity). FIG. 21 is a diagram showing coma aberration at the wide-angle end (infinity). FIG. 22 is a diagram showing spherical aberration, field curvature, distortion, and lateral chromatic aberration at an intermediate magnification (infinity). FIG. 23 is a diagram showing coma aberration at an intermediate magnification (infinity). FIG. 24 is a diagram showing spherical aberration, curvature of field, distortion, and lateral chromatic aberration at the telephoto end (infinity). FIG. 25 is a diagram showing coma aberration at the telephoto end (infinity). FIG. 26 is a diagram showing spherical aberration, curvature of field, distortion, and lateral chromatic aberration at the telephoto end (object distance: 80 cm). FIG. 27 is a diagram showing coma aberration at the telephoto end (object distance of 80 cm).
[0060]
In the above numerical data, r1, R2,... Are the radii of curvature of each lens or diaphragm surface, d1, D2,... Are the thicknesses of the respective lenses or diaphragms or their surface spacing, nd1, Nd2,... Are the refractive indices of the d-line of each lens, νd1, Νd2,... Indicate the Abbe number of each lens.
[0061]
Each of the aspherical shapes is expressed by the following equation when the X axis is taken in the optical axis direction, the Y axis is taken in the direction perpendicular to the optical axis, and the light traveling direction is positive.
[0062]
[Expression 1]
[0063]
Where r is the paraxial radius of curvature, K is the cone coefficient, AFour, A6, A8, ATenAre the 4th, 6th, 8th and 10th order aspherical coefficients, respectively.
[0064]
As described above, according to the present invention, it is possible to provide a zoom lens having a wide angle of view with a short overall length and a small front lens diameter while having a high zoom ratio of about 10. In addition, this zoom lens has stable imaging performance in the entire zoom range. In particular, fluctuations in field curvature and chromatic aberration are reduced when focusing at a short distance of about 1 m at the telephoto end. Therefore, the zoom lens of the present invention can sufficiently cope with a small-sized image sensor having a large number of pixels, and is particularly suitable for a digital still camera and a video camera that are becoming increasingly compact in recent years.
[0065]
The embodiment of the present invention has been described with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the matters shown in this embodiment, and can be changed or improved based on the description of the scope of claims.
[0066]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to provide a zoom lens that is sufficiently compact and has high optical performance with a high zoom ratio. This zoom lens is particularly suitable for a compact digital still camera or video camera equipped with an image sensor having a small size and a large number of pixels.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view along the optical axis showing the configuration of a zoom lens according to a first embodiment;
FIG. 2 is a diagram illustrating spherical aberration, curvature of field, distortion, and chromatic aberration of magnification at the wide angle end (infinity) of the zoom lens according to the first embodiment;
FIG. 3 is a diagram illustrating coma aberration at the wide-angle end (infinity) of the zoom lens according to the first embodiment;
FIG. 4 is a diagram illustrating spherical aberration, field curvature, distortion, and chromatic aberration of magnification at an intermediate magnification (infinity) of the zoom lens according to the first embodiment;
FIG. 5 is a diagram illustrating coma aberration at an intermediate magnification (infinity) of the zoom lens according to the first embodiment;
FIG. 6 is a diagram illustrating spherical aberration, curvature of field, distortion, and lateral chromatic aberration at the telephoto end (infinity) of the zoom lens according to the first embodiment;
FIG. 7 is a diagram illustrating coma aberration at the telephoto end (infinity) of the zoom lens according to the first embodiment;
FIG. 8 is a diagram illustrating spherical aberration, curvature of field, distortion, and lateral chromatic aberration at the telephoto end (object distance of 90 cm) of the zoom lens according to the first embodiment;
FIG. 9 is a diagram illustrating coma aberration at the telephoto end (object distance of 90 cm) of the zoom lens according to the first embodiment;
FIG. 10 is a cross-sectional view along the optical axis showing the configuration of the zoom lens according to the second embodiment;
FIG. 11 is a diagram illustrating spherical aberration, curvature of field, distortion, and lateral chromatic aberration at the wide-angle end (infinity) of the zoom lens according to the second embodiment;
FIG. 12 is a diagram illustrating coma aberration at the wide-angle end (infinity) of the zoom lens according to the second embodiment;
FIG. 13 is a diagram illustrating spherical aberration, field curvature, distortion, and chromatic aberration of magnification at an intermediate magnification (infinity) of the zoom lens according to the second embodiment;
FIG. 14 is a diagram illustrating coma aberration at an intermediate magnification (infinity) of the zoom lens according to the second embodiment;
FIG. 15 is a diagram illustrating spherical aberration, curvature of field, distortion, and lateral chromatic aberration at the telephoto end (infinity) of a zoom lens according to the second embodiment;
FIG. 16 is a diagram illustrating coma aberration at the telephoto end (infinity) of the zoom lens according to the second embodiment;
FIG. 17 is a diagram illustrating spherical aberration, curvature of field, distortion, and lateral chromatic aberration at the telephoto end (object distance of 90 cm) of the zoom lens according to the second embodiment;
FIG. 18 is a diagram illustrating coma aberration at the telephoto end (object distance of 90 cm) of the zoom lens according to the second embodiment;
FIG. 19 is a cross-sectional view along the optical axis showing the configuration of the zoom lens according to the third embodiment;
FIG. 20 is a diagram illustrating spherical aberration, curvature of field, distortion, and chromatic aberration of magnification at the wide-angle end (infinity) of the zoom lens according to the third embodiment.
FIG. 21 is a diagram illustrating coma aberration at the wide-angle end (infinity) of the zoom lens according to the third embodiment;
FIG. 22 is a diagram illustrating spherical aberration, field curvature, distortion, and chromatic aberration of magnification at an intermediate magnification (infinity) of the zoom lens according to the third embodiment;
FIG. 23 is a diagram illustrating coma aberration at an intermediate magnification (infinity) of the zoom lens according to the third embodiment;
FIG. 24 is a diagram illustrating spherical aberration, curvature of field, distortion, and lateral chromatic aberration at the telephoto end (infinity) of a zoom lens according to the third embodiment.
FIG. 25 is a diagram illustrating coma aberration at the telephoto end (infinity) of the zoom lens according to the third embodiment;
FIG. 26 is a diagram illustrating spherical aberration, curvature of field, distortion, and chromatic aberration of magnification at the telephoto end (object distance of 80 cm) of the zoom lens according to the third embodiment.
FIG. 27 is a diagram illustrating coma aberration at the telephoto end (object distance of 80 cm) of the zoom lens according to the third embodiment;
[Explanation of symbols]
11, 21, 31 First lens group
12, 22, 32 Second lens group
13, 23, 33 Third lens group
14, 24, 34 Fourth lens group
15, 25, 35 aperture
121, 221 and 321 first lens
122, 222, 322 second lens
123, 223, 323 Third lens
124,224,324 Fourth lens
e line
d d line
g g line
S Sagittal image plane
T Meridional image
Claims (6)
前記第2レンズおよび前記第4レンズ群を光軸に沿う方向に移動させることによって変倍を行い、以下に示す条件式を満足することを特徴とするズームレンズ。
1.2<|f2/fw|<1.4
6.2<f1/fw<7.2
5.5<f3/fw<7.2
2.6<f4/fw<3.1
ただし、f2は前記第2レンズ群の焦点距離を、f1は前記第1レンズ群の焦点距離を、f3は前記第3レンズ群の焦点距離を、f4は前記第4レンズ群の焦点距離を、fwは前記ズームレンズの短焦点端での焦点距離を示す。In order from the object side, a first lens group having a positive refractive power, a second lens group having a negative refractive power, a third lens group having a positive refractive power, and a first lens group having a positive refractive power. 4 lens groups are arranged,
A zoom lens, wherein zooming is performed by moving the second lens and the fourth lens group in a direction along an optical axis, and satisfies the following conditional expression:
1.2 <| f2 / fw | <1.4
6.2 <f1 / fw <7.2
5.5 <f3 / fw <7.2
2.6 <f4 / fw <3.1
Where f2 is the focal length of the second lens group, f1 is the focal length of the first lens group, f3 is the focal length of the third lens group, f4 is the focal length of the fourth lens group, fw represents the focal length at the short focal end of the zoom lens.
58≦ν1<65 The first lens group includes at least two or more convex lenses, and satisfies the following conditional expression when an average value of Abbe numbers of convex lenses included in the first lens group is ν1. The zoom lens according to claim 1 .
58 ≦ ν1 <65
前記第2レンズ群は、物体側から順に凹レンズの第1レンズ、凹レンズの第2レンズ、凹レンズの第3レンズ、凸レンズの第4レンズが配置され、該第3レンズと該第4レンズとが接合されて形成されており、
前記第3レンズ群は、少なくとも1枚以上の凸レンズと、少なくとも1枚以上の凹レンズと、を含み、該第3レンズ群に含まれるレンズのうち、少なくとも1枚には非球面が形成されており、
前記第4レンズ群は、該第4レンズ群に含まれるレンズのうち少なくとも1枚には非球面が形成されており、
前記第2レンズ群および前記第4レンズ群を光軸に沿う方向に移動させることにより短焦点端から長焦点端への変倍を行うに際しては、該第4レンズ群を物体側に移動した後に、像側に移動させるようにし、且つ、フォーカシングを行うに際しては、該第4レンズ群を光軸に沿う方向に移動させることを特徴とする請求項1に記載のズームレンズ。 The first lens group includes at least two convex lenses;
In the second lens group, a concave lens first lens, a concave lens second lens, a concave lens third lens, and a convex lens fourth lens are arranged in this order from the object side, and the third lens and the fourth lens are cemented together. Has been formed,
The third lens group includes at least one convex lens and at least one concave lens, and at least one of the lenses included in the third lens group has an aspheric surface. ,
In the fourth lens group, at least one of the lenses included in the fourth lens group has an aspheric surface,
When zooming from the short focus end to the long focus end by moving the second lens group and the fourth lens group in the direction along the optical axis, the fourth lens group is moved to the object side. The zoom lens according to claim 1, wherein the fourth lens group is moved in a direction along the optical axis when moving to the image side and performing focusing .
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