JP4333910B2 - ズームレンズ - Google Patents

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本発明は、主として携帯電話における画像解析システム用の低倍率ズームレンズに関する。
従来の携帯電話における画像撮影システム用レンズは単焦点レンズに限られていた。
光学系には、レンズ前面からＣＣＤ面までの長さが短く、歪曲収差が小さく、かつＣＣＤ面に入射する主光線の角度が大きくないことが要求されている。コンパクト化と相対立する要求を満たす高性能な低倍ズームレンズを提供する。
ズーミング方式がシンプルなこと、情報量が大きいすなわちワイド端が広角なこと、ＣＣＤ面に入射する主光線の角度が小さいこと、などが携帯電話用ズームに必要な条件である。そして、これらを満たすことができるズーム方式は負・正のパワーからなる２群ズームレンズ限定されてくる。たとえば、同じ２群ズームでも正・負のパワーからなる望遠タイプ構成では、主光線の入射角度を満足することが難しい。
また、ズームシステムが薄型であるためには、少ないレンズ枚数でシステムを構成することが必要である。主光線の入射角度を小さくする方式として、ＣＣＤ面の直前に正パワーのフィールドレンズを置く構成が考えられるが、構成枚数が１枚増えコスト高になる。
本発明は、物体側より順に物体側に凸面を向けた負のメニスカスレンズおよび正レンズよりなる負パワーの第１群、物体側に凸面を向けた負および正のメニスカスレンズよりなる正パワーの第２群で構成され、１，２群間の空気間隔を変えることで変倍し、ワイドのときの第２群の倍率の絶対値が０．７５より大きく、かつ第１群および第２群の少なくとも３面が非球面レンズであること、の条件を満足することによって課題を解決した。
ズーム全域において軸上色収差、倍率色収差が小さいためにはそれぞれの群が色消しになっていることが望ましい。そのため本発明は２つの群とも負正パワーで構成し、色消しの能力を持たせている。また、２群ズームは第２群の倍率が変わることによって焦点距離を変えるが、本発明はワイドのときの第２群の倍率の絶対値を０．７５より大きくした。ワイドの倍率の絶対値が大きいほどバックフォーカスが長くなるので、ワイドのときのＣＣＤ面に入射する主光線の角度を小さくすることができる。さらに、第２群を構成する負・正レンズを物体側に凸面を向けたメニスカス形状とすることは、主点位置が物体側によることになるので、主光線の角度を小さくする効果にプラスになる。ワイドの倍率の絶対値が０．７５より小さいときは、テレ端のレンズ全長を抑えることができるが、ワイド端でのＣＣＤ面に入射する主光線の角度が大きくなるので好ましくない。
また、収差補正は、構成枚数が少ないほど、第２群の倍率の絶対値が大きいほど難しくなる。この問題は、よく知られた非球面の大きな補正能力の活用、すなわち第１群および第２群の少なくとも３面を非球面化することによって解決が可能である。ガラスモールドによる非球面製造技術の発達により、非球面の面数が多いことは製造の障害にはならない。
本発明によって、携帯電話用の高性能な画像撮影低倍ズームレンズが提供でき、収納時に沈胴式にすれば非常に薄い撮影機能付の携帯電話を実現することができる。
ワイドのときの第２群の倍率の絶対値が０．７５より大きく、かつ第１群および第２群の少なくとも３面が非球面であることの条件を満たすことにより、所望の光学性能を維持しつつ、ワイド端からテレ端にかけて各収差を良好に補正することができるとともに、しかも、ＣＣＤ面への主光線入射角度が大きくなく、光学系全体のコンパクト化を図ることができ、携帯電話における画像撮影システム用のズームレンズをシンプルな構成で実現した。以下、本発明の実施例を示す。
ここで、本実施例において、ｆｗ、ｆｔはワイド端、テレ端の焦点距離、ＦＷ、ＦＴはワイド端、テレ端のＦナンバー、２ωＷ、２ωｔはワイド端、テレ端の画角、ｒは曲率半径、ｄは面間隔、ｎはレンズの屈折率、νはアッベ数である。また、非球面式は下記の数式１で表すものとする。
 数式１
Ｚ（ｒ）＝（ｙ２／ｒ）／｛１＋（（１−ｋ）・ｙ２／ｒ２）１／２｝
＋Ｃ４・ｙ４＋Ｃ６・ｙ６＋Ｃ８・ｙ８＋Ｃ１０・ｙ１０
上記の数式において、Ｚ（ｒ）は光軸垂直な方向の高さｙとしたときの非球面の頂点における接平面から高さｙにおける非球面上の位置までの光軸に沿った距離（サグ量）、ｒは曲率半径、ｋは円錐定数、Ｃｎはｎ次の非球面係数である。また、非球面には面番号の右側に＊印を付している。
面 ｒ ｄ ｎ ν
１＊ ７．１５９３ ０．５８００ １．６７７９０ ５４．９
２＊ ２．３０６９ ０．８７７０
３＊ ８．１８１８ ０．９９００ １．９２２８６ ２１．３
４＊ ９．７２５０ ２．８８４０ （ｄ４＝可変）
５＊ ∞ ０．１８００ （ｓｔｏｐ）
６＊ ２．７２９１ ０．５１００ １．９２２８６ ２１．３
７＊ １．８８２５ ０．０６００
８＊ １．７９０８ １．５９４０ １．６７７９０ ５４．９
９＊ ７６．９３５６ ５．６２９０ （ｄ９＝可変）
１０ ∞ ０．３６００ １．５１６３３ ６４．１
１１ ∞
ｆｗ〜ｆｔ＝４．５６〜８．８８
ＦＷ〜ＦＴ＝３．５〜５．２
２ωｗ〜２ωｔ＝７０°〜３７°
（非球面データ）
１面 ｒ ７．１５９３ Ｃ４ ＋０．８６９７２９６９Ｅ−０２
ｋ ７．０６２１ Ｃ６ ＋０．３５６５４８７５Ｅ−０３
Ｃ８ −０．７２４９４７４６Ｅ−０３
Ｃ１０＋０．７４２３０３３１Ｅ−０４
２面 ｒ ２．３０６９ Ｃ４ ＋０．１１９９２９８６Ｅ−０１
ｋ ０．６１１１ Ｃ６ ＋０．２２４３５９１９Ｅ−０２
Ｃ８ ＋０．４１６６５０４５Ｅ−０２
Ｃ１０−０．２２０７３４１６Ｅ−０２
３面 ｒ ８．１８１８ Ｃ４ −０．３８９００１４８Ｅ−０２
ｋ −２０．５０７９ Ｃ６ ＋０．３３４１２９７０Ｅ−０２
Ｃ８ ＋０．５３５８４１０９Ｅ−０３
Ｃ１０−０．８５５８４７６２Ｅ−０３
４面 ｒ ９．７２９１ Ｃ４ −０．１０７９１４６８Ｅ−０１
ｋ −３０．５８６６ Ｃ６ ＋０．３７５４３９６３Ｅ−０２
Ｃ８ −０．２７９５３７１１Ｅ−０２
Ｃ１０＋０．３４９５８２６５Ｅ−０３
６面 ｒ ２．７２９１ Ｃ４ −０．１９１８０７９０Ｅ−０１
ｋ −０．０９７ Ｃ６ −０．１６１８９６２６Ｅ−０１
Ｃ８ ＋０．２３９５９１８８Ｅ−０１
Ｃ１０−０．１１０２９０４２Ｅ−０１
７面 ｒ １．８８２５ Ｃ４ −０．４９６４１９３６Ｅ−０１
ｋ １．２６２１ Ｃ６ −０．６４５３３９５１Ｅ−０１
Ｃ８ ＋０．７５７５１８２４Ｅ−０１
Ｃ１０−０．５１９５０８１４Ｅ−０１
８面 ｒ １．７９０８ Ｃ４ −０．５４２３０６１７Ｅ−０２
ｋ ０．７４８０ Ｃ６ −０．３８９４７４７７Ｅ−０１
Ｃ８ ＋０．３７８６５３４０Ｅ−０１
Ｃ１０−０．２６３３０４３３Ｅ−０１
９面 ｒ ７６．９３５６ Ｃ４ ＋０．３８７５７８５６Ｅ−０１
ｋ ０．０ Ｃ６ ＋０．９２４３８０４３Ｅ−０２
Ｃ８ ＋０．１１６０９９５６Ｅ−０１
Ｃ１０−０．１８０１９２５３Ｅ−０２
（変倍データ）
面間隔 ｆｗ ｆｔ
ｄ４ ２．８８４０ ０．２２３７
ｄ９ ５．６２９０ ８．８２４９
（条件対応値）
ワイドのときの第２群の倍率の絶対値０．７８５
図１は本発明のズームレンズ実施例１のワイド端、図２はテレ端のレンズ構成図である。
面 ｒ ｄ ｎ ν
１＊ １１．８４００ ０．６０００ １．６７７９０ ５４．９
２＊ ２．０６２０ ０．６３００
３＊ ２．５８００ ０．５０００ １．９０６８０ ２１．０
４＊ ２．６６４０ ２．０２００ （ｄ４＝可変）
５＊ ∞ ０．１５００ （ｓｔｏｐ）
６＊ ２．０３９０ ０．５０００ １．９０６８０ ２１．０
７＊ １．３８２０ ０．１１００
８＊ １．４２８０ １．４４００ １．６７７９０ ５４．９
９＊ −３７．４８６０ ４．９４３０ （ｄ９＝可変）
１０ ∞ ０．３０００ １．５１６３３ ６４．１
１１ ∞
ｆｗ〜ｆｔ＝３．７９〜７．３８
ＦＷ〜ＦＴ＝３．５〜５．２
２ωｗ〜２ωｔ＝７０°〜３７°
（非球面データ）
１面 ｒ １１．８４００ Ｃ４ ＋０．３２９５９９７８Ｅ−０１
ｋ ２５．８４１３ Ｃ６ −０．１６９６７２０７Ｅ−０２
Ｃ８ −０．１４２９８６３６Ｅ−０２
Ｃ１０＋０．１８５９０４３０Ｅ−０３
２面 ｒ ２．０６２０ Ｃ４ ＋０．３８６９４４９５Ｅ−０１
ｋ ０．１６７５ Ｃ６ ＋０．３０７４９６６０Ｅ−０１
Ｃ８ ＋０．８６２８０８１７Ｅ−０２
Ｃ１０−０．８９１４７６２２Ｅ−０２
３面 ｒ ２．５８００ Ｃ４ −０．５８６１２３５３Ｅ−０２
ｋ −８．３０５０ Ｃ６ ＋０．１５８４４５６３Ｅ−０１
Ｃ８ −０．１２１９９５１５Ｅ−０１
Ｃ１０−０．３９９１５３５９Ｅ−０３
４面 ｒ ２．６６４０ Ｃ４ −０．１１２７０６５５Ｅ−０１
ｋ −１０．７７２０ Ｃ６ −０．１１１２５９６５Ｅ−０２
Ｃ８ −０．１２９４３９２１Ｅ−０１
Ｃ１０＋０．３６１３３４０８Ｅ−０２
６面 ｒ ２．０３９０ Ｃ４ −０．２８０１２４８８Ｅ−０２
ｋ −０．０７９５ Ｃ６ −０．５８６２３６４１Ｅ−０１
Ｃ８ ＋０．４０４４４５０６Ｅ−０１
Ｃ１０−０．１２８３３８１７Ｅ−０１
７面 ｒ １．３８２０ Ｃ４ ＋０．３３４５２２４４Ｅ−０１
ｋ ０．５６６７ Ｃ６ −０．４０８２３６４０Ｅ−００
Ｃ８ ＋０．３９０８９６６４Ｅ−００
Ｃ１０−０．２１９７３２５４Ｅ−００
８面 ｒ １．４２８０ Ｃ４ ＋０．７１８９４３２７Ｅ−０１
ｋ ０．４０７４ Ｃ６ −０．３０２１５４６９Ｅ−００
Ｃ８ ＋０．２８９２０３８８Ｅ−００
Ｃ１０−０．１４９２７１６５Ｅ−００
９面 ｒ −３７．４８６０ Ｃ４ ＋０．６３４５８８７３Ｅ−０１
ｋ ０．０ Ｃ６ −０．８０７３７８４２Ｅ−０２
Ｃ８ ＋０．１０５２４４５２Ｅ−００
Ｃ１０−０．７１９９６６１８Ｅ−０１
（変倍データ）
面間隔 ｆｗ ｆｔ
ｄ４ ２．０２００ ０．２６２０
ｄ９ ４．９４３０ ７．７７６０
（条件対応値）
ワイドのときの第２群の倍率の絶対値０．９１０
図５は本発明のズームレンズ実施例２のワイド端、図６はテレ端のレンズ構成図である。
本発明に関する実施例１のワイド端のレンズ構成図 本発明に関する実施例１のテレ端のレンズ構成図 本発明に関する実施例１のワイド端の収差図（球面収差、非点収差、歪曲収差） 本発明に関する実施例１のテレ端の収差図（球面収差、非点収差、歪曲収差） 本発明に関する実施例２のワイド端のレンズ構成図 本発明に関する実施例２のテレ端のレンズ構成図 本発明に関する実施例２のワイド端の収差図（球面収差、非点収差、歪曲収差） 本発明に関する実施例２のテレ端の収差図（球面収差、非点収差、歪曲収差）
符号の説明
１ 第１群
２ ｓｔｏｐ
３ 第２群
４ カバーガラス
５ ＣＣＤ面

Claims (1)

  1. 物体側より順に物体側に凸面を向けた負のメニスカスレンズおよび正レンズよりなる負パワーの第１群、物体側に凸面を向けた負および正のメニスカスレンズよりなる正パワーの第２群で構成され、１，２群間の空気間隔を変えることで変倍し、ワイドのときの第２群の倍率の絶対値が０．７５より大きく、かつ第１群および第２群の少なくとも３面が非球面であることを特徴とするズームレンズ。
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