JP4511089B2 - Zoom lens and electronic imaging apparatus having the same - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ズームレンズ及びそれを有する電子撮像装置に関し、特に、ズームレンズ等の光学系部分の工夫により奥行き方向の薄型化を実現した、ビデオカメラやデジタルカメラ等の電子撮像装置あるいはズームレンズに関するものである。また、そのズームレンズはリアフォーカスを可能にならしめたものに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、銀塩35mmフィルム(通称ライカ版)カメラに代わる次世代カメラとしてデジタルカメラ(電子カメラ)が注目されてきている。さらに、それは業務用高機能タイプからポータブルな普及タイプまで幅広い範囲でいくつものカテゴリーを有するようになってきている。
【0003】
本発明においては、特にポータブルな普及タイプのカテゴリーに注目し、高画質を確保しながら奥行きの薄いビデオカメラ、デジタルカメラを実現する技術を提供することをねらっている。カメラの奥行き方向を薄くするのに最大のネックとなっているのは、光学系、特にズームレンズ系の最も物体側の面から撮像面までの厚みである。最近では、撮影時に光学系をカメラボディ内からせり出し携帯時に光学系をカメラボディ内に収納するいわゆる沈胴式鏡筒を採用することが主流になっている。
【0004】
しかしながら、使用するレンズタイプやフィルターによって光学系沈胴時の厚みが大きく異なる。特にズーム比やF値等、仕様を高く設定するには、最も物体側のレンズ群が正の屈折力を有するいわゆる正先行型ズームレンズは、各々のレンズエレメントの厚みやデッドースペースが大きく、沈胴してもたいして厚みが薄くならない(特開平11−258507号)。負先行型で特に2乃至3群構成のズームレンズはその点有利であるが、群内構成枚数が多かったり、エレメントの厚みが大きかったり、最も物体側のレンズが正レンズの場合も沈胴しても薄くならない(特開平11−52246号)。現在知られている中で電子撮像素子用に適しかつズーム比、画角、F値等を含めた結像性能が良好で沈胴厚を最も薄くできる可能性を有するものの例として、特開平11−287953号、特開2000−267009、特開2000−275520等のものがある。
【0005】
第1群を薄くするには入射瞳位置を浅くするのがよいが、そのためには第2群の倍率を高くすることになる。一方、そのために第2群の負担が大きくなりそれ自身を薄くすることが困難になるばかりでなく、収差補正の困難さや製造誤差の効きが増大し好ましくない。薄型化、小型化を実施するには、撮像素子を小さくすればよいが、同じ画素数とするためには画素ピッチを小さくする必要があり、感度不足を光学系でカバーしなければならない。回折の影響も然りである。
【0006】
また、奥行きの薄いカメラボディにするために、合焦時のレンズ移動を前群ではなくいわゆるリアフォーカスで行うのが駆動系のレイアウト上有効である。すると、リアフォーカスを実施したときの収差変動が少ない光学系を選択する必要が出てくる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は従来技術のこのような状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、構成枚数が少なく、リアフォーカス方式等機構レイアウト上小型で簡素にしやすく、無限遠から近距離まで安定した高い結像性能を有するズーム方式あるいはズーム構成を選択し、さらには、ズームレンズの各レンズエレメントを薄くして各群の総厚を薄くしたり、フィルター類の選択をも考慮して、ビデオカメラやデジタルカメラの徹底的薄型化を図ることである。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明のズームレンズは、物体側より順に、負の屈折力を有する第1レンズ群と、正の屈折力を有する第2レンズ群と、正の屈折力を有する第3レンズ群よりなり、無限遠物点合焦時における広角端から望遠端への変倍に際して、前記第2レンズ群が物体側へのみ移動し、前記第3レンズ群が第2レンズ群との間隔を変化させつつ移動し、前記第2レンズ群は、物体側から順に、正レンズL21、負レンズL22、正レンズL23、負レンズL24にて構成され、前記第2レンズ群中の正レンズL23又は負レンズL24の少なくとも何れかのレンズは非球面を有し、かつ、以下の条件(1)を満足することを特徴とするものである。
【0009】
(1) 0.6<R22R /R21F <2.2
ただし、R21F 、R22R はそれぞれ第2レンズ群の正レンズL21の物体側の面、第2レンズ群の負レンズL22の像側の面の光軸上の曲率半径である。
【0010】
この場合、像側に配される電子撮像素子と一体化されていることが望ましい。
【0011】
また、本発明のズームレンズは、電子撮像素子の撮像面側に配されるズームレンズにおいて、
前記ズームレンズは、物体側より順に、負の屈折力を有する第1レンズ群と、正の屈折力を有する第2レンズ群と、正の屈折力を有する第3レンズ群よりなり、無限遠物点合焦時における広角端から望遠端への変倍に際して、前記第2レンズ群が物体側へのみ移動し、前記第3レンズ群が第2レンズ群との間隔を変化させつつ移動し、前記第2レンズ群は、物体側から順に、正レンズL21、負レンズL22、正レンズL23、負レンズL24にて構成され、前記第2レンズ群中の正レンズL23又は負レンズL24の少なくとも何れかのレンズは非球面を有し、かつ、以下の条件(2)、(3)、(4)を満足することを特徴とするものである。
【0012】
(2) 0<(C24F −C23R )・L<1.6
(3) 0.01<d23/L<0.2
(4) −0.4<L/f2R<0.8
ただし、C23R =1/R23R 、C24F =1/R24F であり、ここで、R23R 、R24F はそれぞれ第2レンズ群の正レンズL23の像側の面、第2レンズ群の負レンズL24の物体側の面の光軸上の曲率半径、Lは撮像素子の有効撮像領域(略矩形)の対角長(mm)、d23は第2レンズ群の正レンズL23と負レンズL24との光軸上の空気間隔、f2Rは第2レンズ群の正レンズL23と負レンズL24との合成焦点距離である。
【0013】
本発明は、これらのズームレンズを備えた電子撮像装置を含むものである。
【0014】
以下、本発明において上記構成をとる理由と作用を説明する。
【0015】
本発明において、物体側より順に、負の屈折力を有する第1レンズ群と、正の屈折力を有する第2レンズ群と、正の屈折力を有する第3レンズ群よりなり、無限遠物点合焦時に広角端から望遠端への変倍を、第2レンズ群の物体側への単調な移動と、第3レンズ群の第2レンズ群とは異なる量の移動により行なうズームレンズにおいて、第2レンズ群が、物体側から順に、正レンズL21、負レンズL22、正レンズL23、負レンズL24にて構成したズームレンズを採用している。
【0016】
なお、本発明において、レンズとは、単一の媒体からなるレンズを1単位とし、接合レンズは複数のレンズからなるものを意味する。
【0017】
古くから銀塩フィルムカメラ用ズームレンズとしてよく使用される負正の2群ズームにおいて、それを小型化するために各焦点距離における正の後群(第2レンズ群)の倍率を高くするのがよいが、そのために、第2レンズ群のさらに像側に1枚の正レンズを第3レンズ群として加え、広角端から望遠端に変倍する際に第2レンズ群との間隔を変化させるという方法がよく知られている。また、この第3レンズ群はフォーカス用としても使用できる可能性を有している。そして、本発明の目的の達成、つまり、沈胴収納時のレンズ部総厚を薄くしてなおかつ第3レンズ群にてフォーカスをする際、非点収差を始めとする軸外収差の変動を抑制するために、第2レンズ群は、物体側から順に、正レンズと負レンズ及びこれに少なくとも正レンズを加えて構成することが必要不可欠要件で、さらに像側に負レンズを加えるとよい。
【0018】
第3レンズ群にてフォーカスをする場合、収差変動が問題になるが、第3レンズ群に必要以上の量の非球面が入ると、その効果を出すために第1レンズ群・第2レンズ群で残存する非点収差を第3レンズ群にて補正することになり、ここで第3レンズ群がフォーカスのために動くと、そのバランスが崩れてしまい好ましくない。したがって、第3レンズ群でフォーカスする場合は、第1レンズ群・第2レンズ群で非点収差をズーム全域に亘り略取り切らねばならない。よって、第3レンズ群は球面系又は少ない非球面量にて構成し、開口絞りを第2レンズ群の物体側に配し、第2レンズ群は、正レンズ、負レンズ、正レンズ、そして負レンズの順に構成するのがよい。また、このタイプでは前玉径が大きくなり難いので、開口絞りを第2レンズ群と一体(後記の本発明の実施例では、第2レンズ群の直前に配置し第2レンズ群と一体)とした方が、機構上単純であるばかりでなく、沈胴時のデッドスペースが発生し難く、広角端と望遠端のF値差が小さい。また、第2レンズ群の物体側の正レンズと負レンズはそれらの相対的偏心による収差の発生が著しいので、これらは接合レンズにした方がよい。接合にする場合は、できるだけ接合レンズ内(正レンズL21、負レンズL22)で収差をキャンセルして偏心敏感度を小さくするのがよい。
【0019】
そこで、第2レンズ群の正レンズ21、負レンズL22に関して以下の条件式を満足するのがよい。
【0020】
(1) 0.6<R22R /R21F <2.2
ただし、R21F 、R22R はそれぞれ第2レンズ群の正レンズL21の物体側の面、第2レンズ群の負レンズL22の像側の面の光軸上の曲率半径である。
【0021】
条件(1)の上限の2.2を越えると、全系収差の球面収差・コマ収差・非点収差の補正には有利だが、接合による偏心敏感度の緩和の効果が少ない。下限の0.6を越えると、全系収差の球面収差・コマ収差・非点収差の補正が困難になりやすい。
【0022】
なお、以下のようにするとよりよい。
【0023】
(1−1) 1.0<R22R /R21F <2.0
さらに、以下のようにすると最もよい。
【0024】
(1−2) 1.4<R22R /R21F <1.8
さらに、第2レンズ群の正レンズL23と負レンズL24に関して、以下の条件式を満足するのがよい。
【0025】
(2) 0<(C24F −C23R )・L<1.6
(3) 0.01<d23/L<0.2
(4) −0.4<L/f2R<0.8
ただし、C23R =1/R23R 、C24F =1/R24F であり、ここで、R23R 、R24F はそれぞれ第2レンズ群の正レンズL23の像側の面、第2レンズ群の負レンズL24の物体側の面の光軸上の曲率半径、Lは撮像素子の有効撮像領域(略矩形)の対角長(mm)、d23は第2レンズ群の正レンズL23と負レンズL24との光軸上の空気間隔、f2Rは第2レンズ群の正レンズL23と負レンズL24との合成焦点距離である。
【0026】
条件(2)の下限値の0を越えると、球面収差が発生しやすく、上限値の1.6を越えると、第1レンズ群に非球面を導入しても非点収差を補正しきれない。
【0027】
本発明では、第2レンズ群の正レンズL23と負レンズL24を接合せずに、両者の隣接する面の形状を収差補正のために有効に使うことを目的としている。条件(3)の下限値の0.01を越えると、正レンズL23と負レンズL24の面干渉が有効径内にまで及びやすい。上限値の0.2を越えると、レンズ径が分厚くなりやすい。
【0028】
条件(4)の下限値の−0.4を越えると、射出瞳位置が像面に接近しシェーディングを引き起こしやすく、また、正レンズL21と負レンズL22を接合とする場合、偏心敏感度は正レンズL21と負レンズL22に集中させる方が都合がよいため、その場合は、できれば正の値になるようにした方がよい。上限値の0.8を越えると、小型で高いズーム比を確保し難い。
【0029】
なお、条件(2)〜(4)の何れかあるいは複数を以下のようにするとよりよい。
【0030】
(2)’ 0.15<(C24F −C23R )・L<1.3
(3)’ 0.01<d23/L<0.15
(4)’ −0.3<L/f2R<0.5
さらに、条件(2)〜(4)の何れかあるいは複数を以下のようにするとさらによい。特に全てを以下のようにすると最もよい。
【0031】
(2)” 0.3 <(C24F −C23R )・L<1
(3)” 0.01<d23/L<0.1
(4)” −0.2<L/f2R<0.2
また、収差補正のための非球面レンズは、第1レンズ群に歪曲収差・非点収差・コマ収差補正のために1枚と、第2レンズ群に球面収差のために2枚の全系で合計3枚とするのがよい。それ以上入れても効果は少なく、コスト高になるだけである。
【0032】
また、軸上色収差や倍率色収差補正について、以下の条件を満たすとよい。
【0033】
(5) 25<ν21−ν22+ν23−ν24<55
ただし、ν21、ν22、ν23、ν24はそれぞれ第2レンズ群の正レンズL21、負レンズL22、正レンズL23、負レンズL24の媒質のアッベ数(d線基準)である。
【0034】
条件(5)の下限値25を越えると、軸上色収差・倍率色収差が補正不足になりやすく、上限値の55を越えると、これらが補正過剰になりやすい。
【0035】
なお、以下のようにするとよりよい。
【0036】
(5)’ 25<ν21−ν22+ν23−ν24<50
さらに、以下のようにすると最もよい。
【0037】
(5)” 30<ν21−ν22+ν23−ν24<50
次に、第2レンズ群の正レンズL23、負レンズL24の非球面について、以下の条件を満足するとよい。
【0038】
(6) 7.5×10-3・L>|Asp2R |>|Asp21F|
ただし、Asp21F、Asp2R はそれぞれ正レンズL21の物体側の面、正レンズL23又は負レンズL24の面の光軸上での曲率半径を有する球面に対し、光軸からの高さが0.3Lでの非球面偏倚量、Lは撮像素子の有効撮像領域(略矩形)の対角長(mm)であり、正レンズL21の物体側面が球面の場合は非球面偏倚量Asp21Fを0とする。
【0039】
すなわち、本発明でいう非球面偏倚量は、図13に示すように、対象とする非球面の光軸上での曲率半径rを有する球面(基準球面)に対し、電子撮像素子の有効撮像領域の対角長をLとするとき、光軸からの高さが0.3Lの位置でのその非球面の偏倚量を言うものである。
【0040】
条件(6)のように、正レンズL23又は負レンズL24にある程度の非球面を導入しないと、球面収差・コマ収差・非点収差が十分に補正できない。正レンズL21より非球面度が少ないと、コマ収差・非点収差の補正が不十分となりやすい。その上限値の7.5×10-3・Lを越えると、正レンズL23又は負レンズL24の偏心敏感度が大きくなりすぎ、部品精度や組み立て精度が厳しくなり好ましくない。なお、正レンズL21の物体側の面は球面でも構わない。
【0041】
なお、以下のようにするとよりよい。
【0042】
(6)’ 5.0×10-3・L>|Asp2R |>|Asp21F|
さらに、以下のようにすると最もよい。
【0043】
(6)” 2.5×10-3・L>|Asp2R |>|Asp21F|
別の条件として、以下を満たすとよりよい。
【0044】
(6−2) |Asp2R |>3・|Asp21F|
さらに、以下のようにすると最もよい。
【0045】
(6−3) |Asp2R |>6・|Asp21F|
また、条件(2)系に対し、さらに以下の条件を満足すると、球面収差の補正上よい。
【0046】
(7) −0.5<(R21F −R22R )/(R21F +R22R )<0.3
ただし、R21F 、R22R はそれぞれ第2レンズ群の正レンズL21の物体側の面と負レンズL22の像側の面の光軸上の曲率半径である。因みに、この条件式は通常のシェープファクターの逆数になっている。
【0047】
この条件の下限の−0.5を越えると、球面収差補正不足になりやすく、レンズ厚みが厚くなりやすい。また、物体側正レンズL21の加工性も悪化する。上限の0.3を越えると、逆に高次の球面収差が発生したり負レンズ側の深い凹面の加工性が悪化する。
【0048】
なお、以下のようにするとよりよい。
【0049】
(7)’ −0.4<(R21F −R22R )/(R21F +R22R )<0.2
さらに、以下のようにすると最もよい。
【0050】
(7)” −0.3<(R21F −R22R )/(R21F +R22R )<0.1
また、条件(2)系又は(7)系に対し、さらに以下の条件を(8)、(9)の何れかあるいは両方を満足すると、射出瞳位置つまりシェーディングに関して有利である。
【0051】
(8) −1<f3 /f2R<1.6
(9) 0.02<d22/L<0.5
ただし、f2Rとf3 はそれぞれ第2レンズ群の正レンズL23と負レンズL24との合成焦点距離と第3レンズ群の焦点距離、d22は第2レンズ群の負レンズL22の像側面と正レンズL23の物体側面との間隔、Lは撮像素子の有効撮像領域(略矩形)の対角長(mm)である。
【0052】
条件(8)の上限値の1.6を越えると、広角端における射出瞳位置つまりシェーディングには有利であるが、望遠端に変倍する際の射出瞳位置の変動量が大きく、望遠端でのシェーディングにとって不利となる。下限値の−1を越えると、広角端での射出瞳が近すぎてシェーディングが発生しやすい点、第3レンズ群にてフォーカスをする際にその移動量が大きくなりすぎてスペース上の不利がある。また、近軸的に軸上光線高の高い第2レンズ群の像側の正レンズを強くする必要があるため、第2レンズ群の主点位置が後ろへ移動し、高い倍率を得難く、第1レンズ群が巨大化しやすい。
【0053】
条件(9)の下限の0.02を越えると、非点収差の補正と広角端での射出瞳位置の関係でシェーディングが発生しやすい。上限の0.5を越えると、第2レンズ群の厚みが厚く、沈胴厚の小さくするのに足枷となる。
【0054】
なお、第2 レンズ群の正レンズL21と負レンズL22をひとまとめにした部分群と正レンズL23と負レンズL24をひとまとめにした部分群との相対位置誤差の性能劣化に対する効きは小さい(ただし、その場合は正レンズL23の非球面量は小さめにするのが望ましい。)ので、変倍時や撮像時には一定の間隔あるいは変化する間隔を大きめに設け、沈胴時にのみ縮める構造にしてもよい。d22を撮像時に大きめにすることは、周辺部の性能確保に有利である。
【0055】
なお、条件(8)、(9)の何れかあるいは両方を以下のようにするとよりよい。
【0056】
(8)’ −0.7<f3 /f2R<1.0
(9)’ 0.04<d22 /L<0.4
さらに、条件(8)、(9)の何れかあるいは両方を以下のようにするとさらによい。特に両方を以下のようにすると最もよい。
【0057】
(8)” −0.4<f3 /f2R<0.4
(9)” 0.06<d22 /L<0.3
これとは別に、条件(2)又は(5)に対し、さらに以下の条件を満足すると沈胴時の小型化に有利である。
【0058】
(10) −1<f2F/R21R <2.5
ただし、R21R は第2レンズ群の正レンズL21の像側の面の曲率半径、f2Fは第2レンズ群の正レンズL21と負レンズL22との合成焦点距離である。
【0059】
条件(10)の上限の2.5を越えると、第2レンズ群の正レンズL21と負レンズL22のトータルの厚みを薄くしやすいが、軸上色収差の補正が困難になる。下限値の−1を越えると、軸上色収差の補正には有利だが、第2レンズ群の正レンズL21と負レンズL22のトータルの厚みを厚くせざるを得ず、沈胴厚を薄くするのに足枷となる。
【0060】
なお、以下のようにするとよりよい。
【0061】
(10)’ −0.8<f2F/R21R <0.8
さらに、以下のようにすると最もよい。
【0062】
(10)” −0.6<f2F/R21R <0.5
前記条件(2)系又は(7)系又は(10)系に対し、さらに以下の条件を満足すると、沈胴時の小型化に有利である。
【0063】
(11) −0.5<f2 /f2R<1
ただし、f2 は第2レンズ群全体の合成焦点距離、f2Rは第2レンズ群の正レンズL23と負レンズL24との合成焦点距離である。
【0064】
条件(11)は第2レンズ群の正レンズL23と負レンズL24との合成焦点距離と第2レンズ群全体の合成焦点距離の比を規定したものである。上限の1を越えると、第2レンズ群の主点が像側寄りになるために第2レンズ群倍率を高くならず、第1レンズ群の移動量が大きくなったり大型化しやすいか、使用状態における第2レンズ群後方にデッドスペースができやすく、全長が長くなり、沈胴厚を薄くするために鏡枠機械構造が複雑になるか巨大化する。あるいは、あまり薄くできない。下限値の−0.5を越えると、非点収差の補正が困難となる。
【0065】
なお、以下のようにするとよりよい。
【0066】
(11)’ −0.4<f2 /f2R<0.7
さらに、以下のようにすると最もよい。
【0067】
(11)” −0.3<f2 /f2R<0.4
また、第3レンズ群については、全てのレンズ面共略球面より構成するのがよいが、その際、形状的に以下の条件を満たすのがよい。
【0068】
(12) −1.0<(R31+R32)/(R31−R32)<1.2
ただし、R31とR32はそれぞれ第3レンズ群の正レンズの最も物体側と最も像側の面の曲率半径である。
【0069】
条件(12)の上限値の1.2を越えると、リアフォーカスによる非点収差の変動が大きくなりすぎ、無限物点で非点収差を良好に補正し得ても、近距離物点に対しては非点収差が悪化しやすい。下限値の−1.0を越えると、リアフォーカスによる非点収差変動は少ないが、無限物点に対する収差補正が困難となる。
【0070】
なお、以下のようにするとよりよい。
【0071】
(12)’ −0.3<(R31+R32)/(R31−R32)<1.2
さらに、以下のようにすると最もよい。
【0072】
(12)” 0.0<(R31+R32)/(R31−R32)<1.0
以上、ズームレンズ部について沈胴厚を薄くしつつも、結像性能を良好にする手段を提供した。
【0073】
なお、本発明のズームレンズは、広角域を含む電子撮像装置を構成する上で有利である。特に、広角端における対角方向の半画角ωW が以下の条件を満足する電子撮像装置に用いることが好ましい(後記の各実施例に記載の広角端半画角はωW に相当する。)。
【0074】
27°<ωW <42°
この条件の下限値の27°を越えて広角端半画角が狭くなると、収差補正上は有利になるが、実用的な広角端での画角ではなくなる。一方、上限値の42°を越えると、歪曲収差、倍率の色収差が発生しやすくなり、レンズ枚数が増加する。
【0075】
次に、フィルター類を薄くする件について言及する。電子撮像装置には、通常、赤外光が撮像面に入射しないように一定の厚みのある赤外吸収フィルターを撮像素子よりも物体側に挿入している。これを厚みのないコーティングに置き換えることを考える。当然その分薄くなる訳だが、副次的効果がある。ズームレンズ系後方にある撮像素子よりも物体側に、波長600nmでの透過率(τ600 )が80%以上、700nmでの透過率(τ700 )が8%以下の近赤外シャープカットコートを導入すると、吸収タイプよりも700nm以上の近赤外領域の透過率が低く、かつ、相対的に赤側の透過率が高くなり、補色モザイクフィルターを有するCCD等の固体撮像素子の欠点である青紫側のマゼンタ化傾向がゲイン調整により緩和され、原色フィルターを有するCCD等の固体撮像素子並みの色再現を得ることができる。
【0076】
すなわち、
(13) τ600 /τ550 ≧0.8
(14) τ700 /τ550 ≦0.08
を満たすことが望ましい。ただし、τ550 は波長550nmでの透過率である。
【0077】
なお、条件(13)、(14)の何れかあるいは両方を以下のようにするとよりよい。
【0078】
(13)’ τ600 /τ550 ≧0.85
(14)’ τ700 /τ550 ≦0.05
さらに、条件(13)、(14)の何れかあるいは両方を以下のようにするとさらによい。特に両方を以下のようにすると最もよい。
【0079】
(13)” τ600 /τ550 ≧0.9
(14)” τ700 /τ550 ≦0.03
CCD等の固体撮像素子のもう1つの欠点は、近紫外域の波長550nmに対する感度が人間の眼のそれよりもかなり高いことである。これも、近紫外域の色収差による画像のエッジ部の色にじみを目立たせている。特に光学系を小型化すると致命的である。したがって、波長400nmでの透過率(τ400 )の550nmでのそれ(τ550 )に対する比が0.08を下回り、440nmでの透過率(τ440 )の550nmでのそれ(τ550 )に対する比が0.4を上回るような吸収体あるいは反射体を光路上に挿入すれば、色再現上必要な波長域を失わず(良好な色再現を保ったまま)、色にじみなどのノイズがかなり軽減される。
【0080】
すなわち、
(15) τ400 /τ550 ≦0.08
(16) τ440 /τ550 ≧0.4
を満たすことが望ましい。
【0081】
なお、条件(15)、(16)の何れかあるいは両方を以下のようにするとよりよい。
【0082】
(15)’ τ400 /τ550 ≦0.06
(16)’ τ440 /τ550 ≧0.5
さらに、条件(15)、(16)の何れかあるいは両方を以下のようにするとさらによい。特に両方を以下のようにすると最もよい。
【0083】
(15)” τ400 /τ550 ≦0.04
(16)” τ440 /τ550 ≧0.6
なお、これらのフィルターの設置場所は結像光学系と撮像素子の間がよい。
【0084】
一方、補色フィルターの場合、その透過光エネルギーの高さから、原色フィルター付きCCDと比べ実質的感度が高く、かつ、解像的にも有利であるため、小型CCDを使用したときのメリットが大である。もう一方のフィルターである光学的ローパスフィルターについても、その総厚tLPF (mm)が以下の条件を満たすようにするとよい。
【0085】
(17) 0.15<tLPF /a<0.45
ただし、aは撮像素子の水平画素ピッチ(単位μm)であり、5μm以下である。
【0086】
沈胴厚を薄くするには、光学的ローパスフィルターを薄くすることも効果的であるが、一般的にはモアレ抑制効果が減少して好ましくない。一方、画素ピッチが小さくなるにつれて結像レンズ系の回折の影響により、ナイキスト限界以上の周波数成分のコントラストは減少し、モアレ抑制効果の現象はある程度許容されるようになる。例えば、像面上投影時の方位角度が水平(=0°)と±45°方向にそれぞれ結晶軸を有する3種類のフィルターを光軸方向に重ねて使用する場合、かなりモアレ抑制効果があることが知られている。この場合のフィルターが最も薄くなる仕様としては、水平にaμm、±45°方向にそれぞれSQRT(1/2) *aμmだけずらせるものが知られている。このときのフィルター厚は、凡そ[1+2*SQRT(1/2) ]*a/5.88(mm)となる。ここで、SQRTはスクエアルートであり平方根を意味する。これは、丁度ナイキスト限界に相当する周波数においてコントラストをゼロにする仕様である。これよりは数%乃至数十%程度薄くすると、ナイキスト限界に相当する周波数のコントラストが少し出てくるが、上記回折の影響で抑えるることが可能になる。
【0087】
上記以外のフィルター仕様、例えば2枚重ねあるいは1枚で実施する場合も含めて、条件(17)を満足するのがよい。その上限値の0.45を越えると、光学的ローパスフィルターが厚すぎ薄型化の妨げになる。下限値の0.15を越えると、モアレ除去が不十分になる。ただし、これを実施する場合のaの条件は5μm以下である。
【0088】
aが4μm以下なら、より回折の影響を受けやすいので
(17)’ 0.13<tLPF /a<0.42
としてもよい。
【0089】
また、水平画素ピッチと重ねるローパスフィルターの枚数に応じて、以下のようにしてもよい。
【0090】
(17)” 0.3<tLPF /a<0.4
ただし、3枚重ねかつ4≦a<5(μm)のとき、
0.2<tLPF /a<0.28
ただし、2枚重ねかつ4≦a<5(μm)のとき、
0.1<tLPF /a<0.16
ただし、1枚のみかつ4≦a<5(μm)のとき、
0.25<tLPF /a<0.37
ただし、3枚重ねかつa<4(μm)のとき、
0.16<tLPF /a<0.25
ただし、2枚重ねかつa<4(μm)のとき、
0.08<tLPF /a<0.14
ただし、1枚のみかつa<4(μm)のとき。
【0091】
画素ピッチの小さな電子撮像素子を使用する場合、絞り込みによる回折効果の影響で画質が劣化する。したがって、開口サイズが固定の複数の開口を有し、その中の1つを第1レンズ群の最も像側のレンズ面と第3レンズ群の最も物体側のレンズ面の間の何れかの光路内に挿入でき、かつ、他の開口と交換可能とすることで像面照度の調節することができる電子撮像装置としておき、その複数の開口の中、一部の開口内に550nmに対する透過率がそれぞれ異なり、かつ、80%未満であるような媒体を有するようにして光量調節を行なうのがよい。あるいは、a(μm)/Fナンバー<0.4となるようなF値に相当する光量になるように調節を実施する場合は、開口内に550nmに対する透過率がそれぞれ異なりかつ80%未満の媒体を有する電子撮像装置とするのがよい。例えば、開放値から上記条件の範囲外ではその媒体なしかあるいは550nmに対する透過率が91%以上のダミー媒質としておき、範囲内のときは回折の影響が出る程に開口絞り径を小さくするのではなく、NDフィルターのようなもので光量調節するのがよい。
【0092】
また、その複数の開口をそれぞれ径をF値に反比例して小さくしたものにして揃えておき、NDフィルターの代わりにそれぞれ周波数特性の異なる光学的ローパスフィルターを開口内に入れておくのでもよい。絞り込むにつれて回折劣化が大きくなるので、開口径が小さくなる程光学的ローパスフィルターの周波数特性を高く設定しておく。
【0093】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の電子撮像装置に用いられるズームレンズの実施例1〜10について説明する。実施例1〜10の無限遠物点合焦時の広角端(a)、中間状態(b)、望遠端(c)でのレンズ断面図をそれぞれ図1〜図10に示す。各図中、第1レンズ群はG1、絞りはS、第2レンズ群はG2、第3レンズ群はG3、赤外カット吸収フィルターはIF、ローパスフィルターはLF、電子撮像素子であるCCDのカバーガラスはCG、CCDの像面はIで示してある。なお、赤外カット吸収フィルターIFに代えて、透明平板の入射面に近赤外シャープカットコートとしたものを用いてもよいし、ローパスフィルターLFに直接近赤外シャープカットコートを施してもよい。
【0094】
実施例1のズームレンズは、図1に示すように、両凹負レンズと、物体側に凸の正メニスカスレンズとからなる負屈折力の第1レンズ群G1、開口絞りS、両凸正レンズと両凹負レンズの接合レンズと、両凸正レンズと、物体側に凸の負メニスカスレンズとからなる正屈折力の第2レンズ群G2、両凸正レンズ1枚からなる正屈折力の第3レンズ群G3からなり、広角端から望遠端に変倍する際は、第1レンズ群G1は物体側に凹の軌跡を描いて移動し、望遠端では広角端より像面側の位置になり、第2レンズ群G2は開口絞りSと一体に物体側に移動し、第3レンズ群G3は像面側に凸の軌跡を描いて移動し、望遠端では広角端より物体側の位置になる。近距離の被写体にフォーカシングするために、第3レンズ群G3は物体側に繰り出される。
【0095】
非球面は、第1レンズ群G1の両凹負レンズの像面側の面、第2レンズ群G2の接合レンズの物体側の面、両凸正レンズの物体側の面の3面に用いられている。
【0096】
実施例2のズームレンズは、図2に示すように、両凹負レンズと、両凸正レンズとからなる負屈折力の第1レンズ群G1、開口絞りS、物体側に凸の正メニスカスレンズと物体側に凸の負メニスカスレンズの接合レンズと、両凸正レンズと、平凹負レンズとからなる正屈折力の第2レンズ群G2、両凸正レンズ1枚からなる正屈折力の第3レンズ群G3からなり、広角端から望遠端に変倍する際は、第1レンズ群G1は物体側に凹の軌跡を描いて移動し、望遠端と広角端では略同じ位置になり、第2レンズ群G2は開口絞りSと一体に物体側に移動し、第3レンズ群G3は像面側に移動する。近距離の被写体にフォーカシングするために、第3レンズ群G3は物体側に繰り出される。
【0097】
非球面は、第1レンズ群G1の両凹負レンズの像面側の面、第2レンズ群G2の接合レンズの物体側の面、両凸正レンズの物体側の面の3面に用いられている。
【0098】
実施例3のズームレンズは、図3に示すように、両凹負レンズと、物体側に凸の正メニスカスレンズとからなる負屈折力の第1レンズ群G1、開口絞りS、物体側に凸の正メニスカスレンズと物体側に凸の負メニスカスレンズの接合レンズと、両凸正レンズと、物体側に凸の負メニスカスレンズとからなる正屈折力の第2レンズ群G2、両凸正レンズ1枚からなる正屈折力の第3レンズ群G3からなり、広角端から望遠端に変倍する際は、第1レンズ群G1は物体側に凹の軌跡を描いて移動し、望遠端と広角端では略同じ位置になり、第2レンズ群G2は開口絞りSと一体に物体側に移動し、第3レンズ群G3は固定である。近距離の被写体にフォーカシングするために、第3レンズ群G3は物体側に繰り出される。
【0099】
非球面は、第1レンズ群G1の両凹負レンズの像面側の面、第2レンズ群G2の接合レンズの物体側の面、両凸正レンズの物体側の面の3面に用いられている。
【0100】
実施例4のズームレンズは、図4に示すように、物体側に凸の負メニスカスレンズ2枚と、両凸正レンズとからなる負屈折力の第1レンズ群G1、開口絞りS、物体側に凸の正メニスカスレンズと物体側に凸の負メニスカスレンズの接合レンズと、両凸正レンズと、物体側に凸の負メニスカスレンズとからなる正屈折力の第2レンズ群G2、両凸正レンズ1枚からなる正屈折力の第3レンズ群G3からなり、広角端から望遠端に変倍する際は、第1レンズ群G1は物体側に凹の軌跡を描いて移動し、望遠端では広角端より像面側の位置になり、第2レンズ群G2は開口絞りSと一体に物体側に移動し、第3レンズ群G3は物体側に凸の軌跡を描いて移動し、望遠端では広角端より物体側の位置になる。近距離の被写体にフォーカシングするために、第3レンズ群G3は物体側に繰り出される。
【0101】
非球面は、第1レンズ群G1の物体側の負メニスカスレンズの像面側の面、第2レンズ群G2の接合レンズの物体側の面、両凸正レンズの物体側の面の3面に用いられている。
【0102】
実施例5のズームレンズは、図5に示すように、物体側に凸の負メニスカスレンズと、物体側に凸の正メニスカスレンズとからなる負屈折力の第1レンズ群G1、開口絞りS、凸平正レンズと平凹負レンズの接合レンズと、両凸正レンズと、両凹負レンズとからなる正屈折力の第2レンズ群G2、両凸正レンズ1枚からなる正屈折力の第3レンズ群G3からなり、広角端から望遠端に変倍する際は、第1レンズ群G1は物体側に凹の軌跡を描いて移動し、望遠端では広角端より像面側の位置になり、第2レンズ群G2は開口絞りSと一体に物体側に移動し、第3レンズ群G3は物体側に移動する。近距離の被写体にフォーカシングするために、第3レンズ群G3は物体側に繰り出される。
【0103】
非球面は、第1レンズ群G1の負メニスカスレンズの像面側の面、第2レンズ群G2の接合レンズの物体側の面、両凸正レンズの物体側の面の3面に用いられている。
【0104】
実施例6のズームレンズは、図6に示すように、両凹負レンズと、物体側に凸の正メニスカスレンズとからなる負屈折力の第1レンズ群G1、開口絞りS、両凸正レンズと両凹負レンズの接合レンズと、両凸正レンズと、両凹負レンズとからなる正屈折力の第2レンズ群G2、両凸正レンズ1枚からなる正屈折力の第3レンズ群G3からなり、広角端から望遠端に変倍する際は、第1レンズ群G1は物体側に凹の軌跡を描いて移動し、望遠端では広角端より像面側の位置になり、第2レンズ群G2は開口絞りSと一体に物体側に移動し、第3レンズ群G3は物体側に凸の軌跡を描いて移動し、望遠端では広角端より像面側の位置になる。近距離の被写体にフォーカシングするために、第3レンズ群G3は物体側に繰り出される。
【0105】
非球面は、第1レンズ群G1の両凹負レンズの像面側の面、第2レンズ群G2の接合レンズの物体側の面、両凸正レンズの物体側の面の3面に用いられている。
【0106】
実施例7のズームレンズは、図7に示すように、両凹負レンズと、物体側に凸の正メニスカスレンズとからなる負屈折力の第1レンズ群G1、開口絞りS、両凸正レンズと両凹負レンズの接合レンズと、両凸正レンズと、両凹負レンズとからなる正屈折力の第2レンズ群G2、両凸正レンズ1枚からなる正屈折力の第3レンズ群G3からなり、広角端から望遠端に変倍する際は、第1レンズ群G1は物体側に凹の軌跡を描いて移動し、望遠端では広角端より物体側の位置になり、第2レンズ群G2は開口絞りSと一体に物体側に移動し、第3レンズ群G3は物体側に凸の軌跡を描いて移動し、望遠端と広角端では同じ位置になる。近距離の被写体にフォーカシングするために、第3レンズ群G3は物体側に繰り出される。
【0107】
非球面は、第1レンズ群G1の両凹負レンズの像面側の面、第2レンズ群G2の接合レンズの物体側の面、両凸正レンズの物体側の面の3面に用いられている。
【0108】
実施例8のズームレンズは、図8に示すように、両凹負レンズと、物体側に凸の正メニスカスレンズとからなる負屈折力の第1レンズ群G1、開口絞りS、物体側に凸の正メニスカスレンズと物体側に凸の負メニスカスレンズの接合レンズと、両凸正レンズと、像面側に凸の負メニスカスレンズとからなる正屈折力の第2レンズ群G2、両凸正レンズ1枚からなる正屈折力の第3レンズ群G3からなり、広角端から望遠端に変倍する際は、第1レンズ群G1は物体側に凹の軌跡を描いて移動し、望遠端では広角端より物体側の位置になり、第2レンズ群G2は開口絞りSと一体に物体側に移動し、第3レンズ群G3は像面側に凸の軌跡を描いて移動し、望遠端では広角端より像面側の位置になる。近距離の被写体にフォーカシングするために、第3レンズ群G3は物体側に繰り出される。
【0109】
非球面は、第1レンズ群G1の両凹負レンズの像面側の面、第2レンズ群G2の接合レンズの物体側の面、両凸正レンズの物体側の面の3面に用いられている。
【0110】
実施例9のズームレンズは、図9に示すように、物体側に凸の負メニスカスレンズと、物体側に凸の正メニスカスレンズとからなる負屈折力の第1レンズ群G1、開口絞りS、凸平正レンズと平凹負レンズの接合レンズと、両凸正レンズと、物体側に凸の負メニスカスレンズとからなる正屈折力の第2レンズ群G2、両凸正レンズ1枚からなる正屈折力の第3レンズ群G3からなり、広角端から望遠端に変倍する際は、第1レンズ群G1は物体側に凹の軌跡を描いて移動し、望遠端では広角端より像面側の位置になり、第2レンズ群G2は開口絞りSと一体に物体側に移動し、第3レンズ群G3は物体側に移動する。近距離の被写体にフォーカシングするために、第3レンズ群G3は物体側に繰り出される。
【0111】
非球面は、第1レンズ群G1の負メニスカスレンズの像面側の面、第2レンズ群G2の接合レンズの物体側の面、両凸正レンズの像面側の面の3面に用いられている。
【0112】
実施例10のズームレンズは、図10に示すように、物体側に凸の負メニスカスレンズと、物体側に凸の正メニスカスレンズとからなる負屈折力の第1レンズ群G1、開口絞りS、物体側に凸の正メニスカスレンズと物体側に凸の負メニスカスレンズの接合レンズと、像面側に凸の正メニスカスレンズと、像面側に凸の負メニスカスレンズとからなる正屈折力の第2レンズ群G2、両凸正レンズ1枚からなる正屈折力の第3レンズ群G3からなり、広角端から望遠端に変倍する際は、第1レンズ群G1は物体側に凹の軌跡を描いて移動し、望遠端では広角端より像面側の位置になり、第2レンズ群G2は開口絞りSと一体に物体側に移動し、第3レンズ群G3は物体側に凸の軌跡を描いて移動し、望遠端では広角端より物体側の位置になる。近距離の被写体にフォーカシングするために、第3レンズ群G3は物体側に繰り出される。
【0113】
非球面は、第1レンズ群G1の負メニスカスレンズの像面側の面、第2レンズ群G2の接合レンズの物体側の面、単独の正メニスカスレンズの像面側の面の3面に用いられている。
【0114】
以下に、上記各実施例の数値データを示すが、記号は上記の外、fは全系焦点距離、ωは半画角、FNOはFナンバー、WEは広角端、STは中間状態、TEは望遠端、r1 、r2 …は各レンズ面の曲率半径、d1 、d2 …は各レンズ面間の間隔、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である。なお、非球面形状は、xを光の進行方向を正とした光軸とし、yを光軸と直交する方向にとると、下記の式にて表される。
【0115】
x=(y2 /r)/[1+{1−(K+1)(y/r)2 1/2
+A44 +A66 +A88 + A1010
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。
【0116】

Figure 0004511089
Figure 0004511089
【0117】
Figure 0004511089
Figure 0004511089
【0118】
Figure 0004511089
Figure 0004511089
【0119】
Figure 0004511089
Figure 0004511089
【0120】
Figure 0004511089
Figure 0004511089
【0121】
Figure 0004511089
Figure 0004511089
【0122】
Figure 0004511089
Figure 0004511089
【0123】
Figure 0004511089
Figure 0004511089
【0124】
Figure 0004511089
Figure 0004511089
【0125】
Figure 0004511089
Figure 0004511089
【0126】
以上の実施例1の無限遠物点合焦時及び被写体距離10cm合焦時の収差図をそれぞれ図11、図12に示す。これらの収差図において、(a)は広角端、(b)は中間状態、(c)は望遠端における球面収差SA、非点収差AS、歪曲収差DT、倍率色収差CCを示す。図中、“FIY”は像高を表す。
【0127】
なお、上記実施例中で開示した非球面について、その面の偏倚量の基準となる基準球面の曲率半径rはその面のra (aは面番号)として示してある。
【0128】
次に、上記各実施例における条件(1)〜(5)、(7)〜(17)の値、条件(6)に関するAsp21F、Asp2R 及びLの値を示す。
Figure 0004511089
Figure 0004511089
【0129】
なお、実施例1〜10のローパスフィルターLFの総厚tLPF は何れも1.500(mm)で3枚重ねで構成している。もちろん、上述の実施例は、例えばローパスフィルターLFを1枚で構成する等、前記した構成の範囲内で種々変更可能である。
【0130】
ここで、有効撮像面の対角長Lと画素間隔aについて説明しておく。図14は、撮像素子の画素配列の1例を示す図であり、画素間隔aでR(赤)、G(緑)、B(青)の画素あるいはシアン、マゼンダ、イエロー、グリーン(緑)の4色の画素(図14)がモザイク状に配されている。有効撮像面は撮影した映像の再生(パソコン上での表示、プリンターによる印刷等)に用いる撮像素子上の光電変換面内における領域を意味する。図中に示す有効撮像面は、光学系の性能(光学系の性能が確保し得るイメージサークル)に合わせて、撮像素子の全光電変換面よりも狭い領域に設定されている。有効撮像面の対角長Lは、この有効撮像面の対角長である。なお、映像の再生に用いる撮像範囲を種々変更可能としてよいが、そのような機能を有する撮像装置に本発明のズームレンズを用いる際は、その有効撮像面の対角長Lが変化する。そのような場合は、本発明における有効撮像面の対角長Lは、Lのとり得る範囲における最大値とする。
【0131】
また、赤外カット手段については、赤外カット吸収フィルターIFと赤外シャープカットコートとがあり、赤外カット吸収フィルターIFはガラス中に赤外吸収体が含有される場合で、赤外シャープカットコートは吸収でなく反射によるカットである。したがって、前記したように、この赤外カット吸収フィルターIFを除去して、ローパスフィルターLFに直接赤外シャープカットコートを施してもよいし、ダミー透明平板上に施してもよい。
【0132】
この場合の近赤外シャープカットコートは、波長600nmでの透過率が80%以上、波長700nmでの透過率が10%以下となるように構成することが望ましい。具体的には、例えば次のような27層の層構成からなる多層膜である。ただし、設計波長は780nmである。
【0133】
Figure 0004511089
Figure 0004511089
【0134】
上記の近赤外シャープカットコートの透過率特性は図15に示す通りである。
【0135】
また、ローパスフィルターLFの射出面側には、図16に示すような短波長域の色の透過を低滅する色フィルターを設けるか若しくはコーティングを行うことで、より一層電子画像の色再現性を高めている。
【0136】
具体的には、このフィルター若しくはコーティングにより、波長400nm〜700nmで透過率が最も高い波長の透過率に対する420nmの波長の透過率の比が15%以上であり、その最も高い波長の透過率に対する400nmの波長の透過率の比が6%以下であることが好ましい。
【0137】
それにより、人間の目の色に対する認識と、撮像及び再生される画像の色とのずれを低減させることができる。言い換えると、人間の視覚では認識され難い短波長側の色が、人間の目で容易に認識されることによる画像の劣化を防止することができる。
【0138】
上記の400nmの波長の透過率の比が6%を越えると、人間の目では認識され難い単波長城が認識し得る波長に再生されてしまい、逆に、上記の420nmの波長の透過率の比が15%よりも小さいと、人間の認識し得る波長城の再生が低くなり、色のバランスが悪くなる。
【0139】
このような波長を制限する手段は、補色モザイクフィルターを用いた撮像系においてより効果を奏するものである。
【0140】
上記各実施例では、図16に示すように、波長400nmにおける透過率を0%、420nmにおける透過率を90%、440nmにて透過率のピーク100%となるコーティングとしている。
【0141】
前記した近赤外シャープカットコートとの作用の掛け合わせにより、波長450nmの透過率99%をピークとして、400nmにおける透過率を0%、420nmにおける透過率を80%、600nmにおける透過率を82%、700nmにおける透過率を2%としている。それにより、より忠実な色再現を行っている。
【0142】
また、ローパスフィルターLFは、像面上投影時の方位角度が水平(=0°)と±45°方向にそれぞれ結晶軸を有する3種類のフィルターを光軸方向に重ねて使用しており、それぞれについて、水平にaμm、±45°方向にそれぞれSQRT(1/2) ×aだけずらすことで、モアレ抑制を行っている。ここで、SQRTは前記のようにスクエアルートであり平方根を意味する。
【0143】
また、CCDの撮像面I上には、図17に示す通り、シアン、マゼンダ、イエロー、グリーン(緑)の4色の色フィルターを撮像画素に対応してモザイク状に設けた補色モザイクフィルターを設けている。これら4種類の色フィルターは、それぞれが略同じ数になるように、かつ、隣り合う画素が同じ種類の色フィルターに対応しないようにモザイク状に配置されている。それにより、より忠実な色再現が可能となる。
【0144】
補色モザイクフィルターは、具体的には、図17に示すように少なくとも4種類の色フィルターから構成され、その4種類の色フィルターの特性は以下の通りであることが好ましい。
【0145】
グリーンの色フイルターGは波長GP に分光強度のピークを有し、
イエローの色フィルターYe は波長YP に分光強度のピークを有し、
シアンの色フィルターCは波長CP に分光強度のピークを有し、
マゼンダの色フィルターMは波長MP1とMP2にピークを有し、以下の条件を満足する。
【0146】
510nm<GP <540nm
5nm<YP −GP <35nm
−100nm<CP −GP <−5nm
430nm<MP1<480nm
580nm<MP2<640nm
さらに、グリーン、イエロー、シアンの色フィルターはそれぞれの分光強度のピークに対して波長530nmでは80%以上の強度を有し、マゼンダの色フィルターはその分光強度のピークに対して波長530nmでは10%から50%の強度を有することが、色再現性を高める上でより好ましい。
【0147】
上記各実施例におけるそれぞれの波長特性の一例を図18に示す。グリーンの色フィルターGは525nmに分光強度のビークを有している。イエローの色フィルターYe は555nmに分光強度のピークを有している。シアンの色フイルターCは510nmに分光強度のピークを有している。マゼンダの色フィルターMは445nmと620nmにピークを有している。また、530nmにおける各色フィルターは、それぞれの分光強度のピークに対して、Gは99%、Ye は95%、Cは97%、Mは38%としている。
【0148】
このような補色フイルターの場合、図示しないコントローラー(若しくは、デジタルカメラに用いられるコントローラー)で、電気的に次のような信号処理を行い、
輝度信号
Y=|G+M+Ye +C|×1/4
色信号
R−Y=|(M+Ye )−(G+C)|
B−Y=|(M+C)−(G+Ye )|
の信号処理を経てR(赤)、G(緑)、B(青)の信号に変換される。
【0149】
ところで、上記した近赤外シャープカットコートの配置位置は、光路上のどの位置であってもよい。また、ローパスフィルターLFの枚数も前記した通り2枚でも1枚でも構わない。
【0150】
さて、以上のような本発明の電子撮像装置は、ズームレンズで物体像を形成しその像をCCD等の電子撮像素子に受光させて撮影を行う撮影装置、とりわけデジタルカメラやビデオカメラ、情報処理装置の例であるパソコン、電話、特に持ち運びに便利な携帯電話等に用いることができる。以下に、その実施形態を例示する。
【0151】
図19〜図21は、本発明によるズームレンズをデジタルカメラの撮影光学系41に組み込んだ構成の概念図を示す。図19はデジタルカメラ40の外観を示す前方斜視図、図20は同後方斜視図、図21はデジタルカメラ40の構成を示す断面図である。デジタルカメラ40は、この例の場合、撮影用光路42を有する撮影光学系41、ファインダー用光路44を有するファインダー光学系43、シャッター45、フラッシュ46、液晶表示モニター47等を含み、カメラ40の上部に配置されたシャッター45を押圧すると、それに連動して撮影光学系41、例えば実施例1のズームレンズを通して撮影が行われる。撮影光学系41によって形成された物体像が、近赤外カットコートをダミー透明平板上に施してなる赤外カット吸収フィルターIF、光学的ローパスフィルターLFを介してCCD49の撮像面上に形成される。このCCD49で受光された物体像は、処理手段51を介し、電子画像としてカメラ背面に設けられた液晶表示モニター47に表示される。また、この処理手段51には記録手段52が接続され、撮影された電子画像を記録することもできる。なお、この記録手段52は処理手段51と別体に設けてもよいし、フロッピーディスクやメモリーカード、MO等により電子的に記録書込を行うように構成してもよい。また、CCD49に代わって銀塩フィルムを配置した銀塩カメラとして構成してもよい。
【0152】
さらに、ファインダー用光路44上にはファインダー用対物光学系53が配置してある。このファインダー用対物光学系53によって形成された物体像は、像正立部材であるポロプリズム55の視野枠57上に形成される。このポリプリズム55の後方には、正立正像にされた像を観察者眼球Eに導く接眼光学系59が配置されている。なお、撮影光学系41及びファインダー用対物光学系53の入射側、接眼光学系59の射出側にそれぞれカバー部材50が配置されている。
【0153】
このように構成されたデジタルカメラ40は、撮影光学系41が広画角で高変倍比であり、収差が良好で、明るく、フィルター等が配置できるバックフォーカスの大きなズームレンズであるので、高性能・低コスト化が実現できる。
【0154】
なお、図21の例では、カバー部材50として平行平面板を配置しているが、パワーを持ったレンズを用いてもよい。
【0155】
以上の本発明のズームレンズ及びそれを有する電子撮像装置は例えば次のように構成することができる。
【0156】
〔1〕 物体側より順に、負の屈折力を有する第1レンズ群と、正の屈折力を有する第2レンズ群と、正の屈折力を有する第3レンズ群よりなり、無限遠物点合焦時における広角端から望遠端への変倍に際して、前記第2レンズ群が物体側へのみ移動し、前記第3レンズ群が第2レンズ群との間隔を変化させつつ移動し、前記第2レンズ群は、物体側から順に、正レンズL21、負レンズL22、正レンズL23、負レンズL24にて構成され、前記第2レンズ群中の正レンズL23又は負レンズL24の少なくとも何れかのレンズは非球面を有し、かつ、以下の条件(1)を満足することを特徴とするズームレンズ。
【0157】
(1) 0.6<R22R /R21F <2.2
ただし、R21F 、R22R はそれぞれ第2レンズ群の正レンズL21の物体側の面、第2レンズ群の負レンズL22の像側の面の光軸上の曲率半径である。
【0158】
〔2〕 像側に配される電子撮像素子と一体化されたことを特徴とする上記1記載ズームレンズ。
【0159】
〔3〕 電子撮像素子の撮像面側に配されるズームレンズにおいて、
前記ズームレンズは、物体側より順に、負の屈折力を有する第1レンズ群と、正の屈折力を有する第2レンズ群と、正の屈折力を有する第3レンズ群よりなり、無限遠物点合焦時における広角端から望遠端への変倍に際して、前記第2レンズ群が物体側へのみ移動し、前記第3レンズ群が第2レンズ群との間隔を変化させつつ移動し、前記第2レンズ群は、物体側から順に、正レンズL21、負レンズL22、正レンズL23、負レンズL24にて構成され、前記第2レンズ群中の正レンズL23又は負レンズL24の少なくとも何れかのレンズは非球面を有し、かつ、以下の条件(2)、(3)、(4)を満足することを特徴とするズームレンズ。
【0160】
(2) 0<(C24F −C23R )・L<1.6
(3) 0.01<d23/L<0.2
(4) −0.4<L/f2R<0.8
ただし、C23R =1/R23R 、C24F =1/R24F であり、ここで、R23R 、R24F はそれぞれ第2レンズ群の正レンズL23の像側の面、第2レンズ群の負レンズL24の物体側の面の光軸上の曲率半径、Lは撮像素子の有効撮像領域(略矩形)の対角長(mm)、d23は第2レンズ群の正レンズL23と負レンズL24との光軸上の空気間隔、f2Rは第2レンズ群の正レンズL23と負レンズL24との合成焦点距離である。
【0161】
〔4〕 像側に配される電子撮像素子と一体化され、かつ、以下の条件(2)、(3)、(4)を満足することを特徴とする上記1記載のズームレンズ。
【0162】
(2) 0<(C24F −C23R )・L<1.6
(3) 0.01<d23/L<0.2
(4) −0.4<L/f2R<0.8
ただし、C23R =1/R23R 、C24F =1/R24F であり、ここで、R23R 、R24F はそれぞれ第2レンズ群の正レンズL23の像側の面、第2レンズ群の負レンズL24の物体側の面の光軸上の曲率半径、Lは撮像素子の有効撮像領域(略矩形)の対角長(mm)、d23は第2レンズ群の正レンズL23と負レンズL24との光軸上の空気間隔、f2Rは第2レンズ群の正レンズL23と負レンズL24との合成焦点距離である。
【0163】
〔5〕 前記第2レンズ群の正レンズL21と負レンズL22とが接合されていることを特徴とする上記2から4の何れか1項記載のズームレンズ。
【0164】
〔6〕 前記第2レンズ群が以下の条件(5)を満足することを特徴とする上記2から5の何れか1項記載のズームレンズ。
【0165】
(5) 25<ν21−ν22+ν23−ν24<55
ただし、ν21、ν22、ν23、ν24はそれぞれ第2レンズ群の正レンズL21、負レンズL22、正レンズL23、負レンズL24の媒質のアッベ数(d線基準)である。
【0166】
〔7〕 前記第2レンズ群における正レンズL23又は負レンズL24の少なくとも何れかに配された前記非球面の少なくとも何れかが以下の条件(6)を満足することを特徴とする上記2から6の何れか1項記載のズームレンズ。
【0167】
(6) 7.5×10-3・L>|Asp2R |>|Asp21F|
ただし、Asp21F、Asp2R はそれぞれ正レンズL21の物体側の面、正レンズL23又は負レンズL24の面の光軸上での曲率半径を有する球面に対し、光軸からの高さが0.3Lでの非球面偏倚量、Lは撮像素子の有効撮像領域(略矩形)の対角長(mm)であり、正レンズL21の物体側面が球面の場合は非球面偏倚量Asp21Fを0とする。
【0168】
〔8〕 以下の条件(7)を満足することを特徴とする上記2から7の何れか1項記載のズームレンズ。
【0169】
(7) −0.5<(R21F −R22R )/(R21F +R22R )<0.3
ただし、R21F 、R22R はそれぞれ第2レンズ群の正レンズL21の物体側の面と負レンズL22の像側の面の光軸上の曲率半径である。
【0170】
〔9〕 以下の条件(8)及び(9)を満足することを特徴とする上記2から8の何れか1項記載のズームレンズ。
【0171】
(8) −1<f3 /f2R<1.6
(9) 0.02<d22/L<0.5
ただし、f2Rとf3 はそれぞれ第2レンズ群の正レンズL23と負レンズL24との合成焦点距離と第3レンズ群の焦点距離、d22は第2レンズ群の負レンズL22の像側面と正レンズL23の物体側面との間隔、Lは撮像素子の有効撮像領域(略矩形)の対角長(mm)である。
【0172】
〔10〕 以下の条件(10)を満足する上記1乃至9の何れか1項に記載のズームレンズ。
【0173】
(10) −1<f2F/R21R <2.5
ただし、R21R は第2レンズ群の正レンズL21の像側の面の曲率半径、f2Fは第2レンズ群の正レンズL21と負レンズL22との合成焦点距離である。
【0174】
〔11〕 広角端から望遠端に変倍する際、前記第3レンズ群は像側に凸の軌跡で移動することを特徴とする上記1から10の何れか1項記載のズームレンズ。
【0175】
〔12〕 前記第3レンズ群を光軸に沿って移動することにより合焦することを特徴とする上記1から11の何れか1項記載のズームレンズ。
【0176】
〔13〕 広角端半画角ωW が27°から42°の範囲にあることを特徴とする上記1から12の何れか1項記載のズームレンズ。
【0177】
〔14〕 上記1から13の何れか1項記載のズームレンズを備えたことを特徴とする電子撮像装置。
【0178】
【発明の効果】
本発明により、沈胴厚が薄く収納性に優れ、かつ、高倍率でリアフォーカスにおいても結像性能の優れたズームレンズを得ることができ、ビデオカメラやデジタルカメラの徹底的薄型化を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の電子撮像装置に用いられるズームレンズの実施例1の無限遠物点合焦時の広角端(a)、中間状態(b)、望遠端(c)でのレンズ断面図である。
【図2】実施例2のズームレンズの図1と同様のレンズ断面図である。
【図3】実施例3のズームレンズの図1と同様のレンズ断面図である。
【図4】実施例4のズームレンズの図1と同様のレンズ断面図である。
【図5】実施例5のズームレンズの図1と同様のレンズ断面図である。
【図6】実施例6のズームレンズの図1と同様のレンズ断面図である。
【図7】実施例7のズームレンズの図1と同様のレンズ断面図である。
【図8】実施例8のズームレンズの図1と同様のレンズ断面図である。
【図9】実施例9のズームレンズの図1と同様のレンズ断面図である。
【図10】実施例10のズームレンズの図1と同様のレンズ断面図である。
【図11】実施例1の無限遠物点合焦時の収差図である。
【図12】実施例1の被写体距離10cm合焦時の収差図である。
【図13】本発明のおける非球面偏倚量の定義を説明するための図である。
【図14】電子撮像素子にて撮影を行う場合の有効撮像面の対角長について説明するための図である。
【図15】近赤外シャープカットコートの一例の透過率特性を示す図である。
【図16】ローパスフィルターの射出面側に設ける色フィルターの一例の透過率特性を示す図である。
【図17】補色モザイクフィルターの色フィルター配置を示す図である。
【図18】補色モザイクフィルターの波長特性の一例を示す図である。
【図19】本発明によるズームレンズを組み込んだデジタルカメラの外観を示す前方斜視図である。
【図20】図19のデジタルカメラの後方斜視図である。
【図21】図19のデジタルカメラの断面図である。
【符号の説明】
G1…第1レンズ群
G2…第2レンズ群
G3…第3レンズ群
S…開口絞り
IF…赤外カット吸収フィルター
LF…ローパスフィルター
CG…カバーガラス
I…像面
E…観察者眼球
40…デジタルカメラ
41…撮影光学系
42…撮影用光路
43…ファインダー光学系
44…ファインダー用光路
45…シャッター
46…フラッシュ
47…液晶表示モニター
49…CCD
50…カバー部材
51…処理手段
52…記録手段
53…ファインダー用対物光学系
55…ポロプリズム
57…視野枠
59…接眼光学系[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a zoom lens and an electronic image pickup apparatus having the same, and more particularly to an electronic image pickup apparatus such as a video camera or a digital camera or a zoom lens that is thinned in the depth direction by devising an optical system part such as a zoom lens. Is. In addition, the zoom lens relates to a lens that enables rear focus.
[0002]
[Prior art]
In recent years, digital cameras (electronic cameras) have attracted attention as next-generation cameras that replace silver salt 35 mm film (commonly known as Leica version) cameras. Furthermore, it has come to have a number of categories in a wide range from a high-function type for business use to a portable popular type.
[0003]
In the present invention, focusing on the category of portable popular type, it is aimed to provide a technology for realizing a video camera and a digital camera with a small depth while ensuring a high image quality. The biggest bottleneck in reducing the depth direction of the camera is the thickness from the most object-side surface to the imaging surface of the optical system, particularly the zoom lens system. Recently, it has become the mainstream to adopt a so-called collapsible lens barrel that protrudes the optical system from the camera body during shooting and stores the optical system in the camera body when carried.
[0004]
However, the thickness when the optical system is retracted varies greatly depending on the lens type and filter used. In particular, in order to set the specifications such as the zoom ratio and F value high, the so-called positive leading zoom lens in which the lens unit closest to the object side has positive refractive power has a large thickness and dead space of each lens element, Even if the lens barrel is retracted, the thickness is not reduced (Japanese Patent Laid-Open No. 11-258507). The negative leading type, especially the zoom lens having 2 to 3 groups, is advantageous in this respect, but it is retracted even when the number of elements in the group is large, the thickness of the element is large, or the most object side lens is a positive lens. However, it does not become thin (Japanese Patent Laid-Open No. 11-52246). As an example of what is currently known and suitable for an electronic image pickup device, has good imaging performance including a zoom ratio, an angle of view, an F value, and the like, and has the possibility of making the collapsible thickness the smallest, JP-A-11 No. 287953, Japanese Patent Laid-Open No. 2000-267209, Japanese Patent Laid-Open No. 2000-275520, and the like.
[0005]
In order to make the first group thinner, it is preferable to make the entrance pupil position shallower. For this purpose, the magnification of the second group is increased. On the other hand, this not only increases the burden on the second group and makes it difficult to reduce the thickness of the second group, but also increases the difficulty of aberration correction and the effect of manufacturing errors. In order to reduce the thickness and size of the image sensor, the image sensor can be made smaller. However, in order to obtain the same number of pixels, it is necessary to reduce the pixel pitch, and the lack of sensitivity must be covered by the optical system. The same is true for diffraction.
[0006]
In order to obtain a camera body with a small depth, it is effective in terms of the layout of the drive system to move the lens at the time of focusing with the so-called rear focus instead of the front group. Then, it becomes necessary to select an optical system with less aberration fluctuation when rear focus is performed.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in view of such a situation in the prior art, and its purpose is to have a small number of components, a small and simple mechanism layout such as a rear focus method, and a stable high connection from infinity to a short distance. Select a zoom system or zoom configuration with image performance, and further reduce the total lens thickness of each lens element of the zoom lens, or consider the selection of filters, video cameras and digital cameras. The aim is to make the camera thinner.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the zoom lens of the present invention has, in order from the object side, a first lens group having a negative refractive power, a second lens group having a positive refractive power, and a positive refractive power. The second lens unit is composed of a third lens unit, and the second lens unit is moved only to the object side during zooming from the wide-angle end to the telephoto end during focusing on an object point at infinity, and the third lens unit and the second lens unit The second lens group includes, in order from the object side, a positive lens L21, a negative lens L22, a positive lens L23, and a negative lens L24. The positive lens in the second lens group At least one of L23 and negative lens L24 has an aspheric surface and satisfies the following condition (1).
[0009]
(1) 0.6 <R22R/ R21F<2.2
However, R21F, R22RAre curvature radii on the optical axis of the object side surface of the positive lens L21 of the second lens group and the image side surface of the negative lens L22 of the second lens group, respectively.
[0010]
In this case, it is desirable to be integrated with an electronic image pickup device arranged on the image side.
[0011]
Further, the zoom lens of the present invention is a zoom lens arranged on the imaging surface side of the electronic imaging element.
The zoom lens includes, in order from the object side, a first lens group having a negative refractive power, a second lens group having a positive refractive power, and a third lens group having a positive refractive power. When zooming from the wide-angle end to the telephoto end during point focusing, the second lens group moves only to the object side, the third lens group moves while changing the distance from the second lens group, The second lens group includes, in order from the object side, a positive lens L21, a negative lens L22, a positive lens L23, and a negative lens L24, and at least one of the positive lens L23 and the negative lens L24 in the second lens group. The lens has an aspherical surface and satisfies the following conditions (2), (3), and (4).
[0012]
(2) 0 <(C24F-C23R) ・ L <1.6
(3) 0.01 <dtwenty three/L<0.2
(4) -0.4 <L / f2R<0.8
However, C23R= 1 / R23R, C24F= 1 / R24FWhere R23R, R24FIs the radius of curvature on the optical axis of the image side surface of the positive lens L23 of the second lens group, the object side surface of the negative lens L24 of the second lens group, and L is the effective imaging area (substantially rectangular) of the image sensor. Diagonal length (mm), dtwenty threeIs the air space on the optical axis between the positive lens L23 and the negative lens L24 of the second lens group, f2RIs the combined focal length of the positive lens L23 and the negative lens L24 of the second lens group.
[0013]
The present invention includes an electronic imaging apparatus provided with these zoom lenses.
[0014]
Hereinafter, the reason and effect | action which take the said structure in this invention are demonstrated.
[0015]
In the present invention, in order from the object side, a first lens group having a negative refractive power, a second lens group having a positive refractive power, and a third lens group having a positive refractive power, and an object point at infinity In a zoom lens in which zooming from the wide-angle end to the telephoto end during focusing is performed by monotonous movement of the second lens group toward the object side and movement of a different amount from the second lens group of the third lens group, The two lens groups employ a zoom lens composed of a positive lens L21, a negative lens L22, a positive lens L23, and a negative lens L24 in order from the object side.
[0016]
In the present invention, a lens means a lens composed of a single medium as a unit, and a cemented lens means a lens composed of a plurality of lenses.
[0017]
In the negative-positive two-group zoom that has been often used as a zoom lens for a silver halide film camera for a long time, the magnification of the positive rear group (second lens group) at each focal length is increased in order to reduce the size. For this purpose, one positive lens is added as a third lens group further on the image side of the second lens group, and the distance from the second lens group is changed when zooming from the wide angle end to the telephoto end. The method is well known. Further, the third lens group has a possibility of being used for focusing. Then, when the objective of the present invention is achieved, that is, when the total thickness of the lens unit when retracted is reduced and the third lens group is focused, fluctuations in off-axis aberrations including astigmatism are suppressed. For this reason, it is indispensable to configure the second lens group by adding a positive lens, a negative lens, and at least a positive lens in order from the object side, and a negative lens may be further added to the image side.
[0018]
When focusing with the third lens group, fluctuations in aberrations become a problem, but if an amount of aspherical surface more than necessary enters the third lens group, the first lens group and the second lens group are used to produce the effect. Astigmatism remaining in step 3 is corrected by the third lens group. If the third lens group moves for focusing, the balance is lost, which is not preferable. Therefore, when focusing with the third lens group, astigmatism must be substantially removed over the entire zoom range with the first lens group and the second lens group. Therefore, the third lens group is constituted by a spherical system or a small aspheric amount, and the aperture stop is disposed on the object side of the second lens group. The second lens group includes a positive lens, a negative lens, a positive lens, and a negative lens. It is preferable to configure in the order of lenses. In addition, since the diameter of the front lens is difficult to increase with this type, the aperture stop is integrated with the second lens group (in the embodiment of the present invention described later, it is disposed immediately before the second lens group and integrated with the second lens group). In addition to being simple in terms of mechanism, dead space during retraction is less likely to occur, and the F-number difference between the wide-angle end and the telephoto end is small. In addition, since the positive lens and the negative lens on the object side of the second lens group generate remarkable aberrations due to their relative decentration, they should be cemented lenses. In the case of cementing, it is preferable to cancel the aberration in the cemented lens (positive lens L21, negative lens L22) as much as possible to reduce the decentration sensitivity.
[0019]
Therefore, it is preferable to satisfy the following conditional expression regarding the positive lens 21 and the negative lens L22 of the second lens group.
[0020]
(1) 0.6 <R22R/ R21F<2.2
However, R21F, R22RAre curvature radii on the optical axis of the object side surface of the positive lens L21 of the second lens group and the image side surface of the negative lens L22 of the second lens group, respectively.
[0021]
Exceeding the upper limit of 2.2 of the condition (1) is advantageous for correcting spherical aberration, coma aberration, and astigmatism of the entire system aberration, but has little effect of reducing the eccentric sensitivity due to the joining. If the lower limit of 0.6 is exceeded, it will be difficult to correct spherical aberration, coma aberration, and astigmatism of the total system aberration.
[0022]
It is better to do the following.
[0023]
(1-1) 1.0 <R22R/ R21F<2.0
Furthermore, it is best to do the following.
[0024]
(1-2) 1.4 <R22R/ R21F<1.8
Furthermore, it is preferable that the following conditional expression is satisfied with respect to the positive lens L23 and the negative lens L24 of the second lens group.
[0025]
(2) 0 <(C24F-C23R) ・ L <1.6
(3) 0.01 <dtwenty three/L<0.2
(4) -0.4 <L / f2R<0.8
However, C23R= 1 / R23R, C24F= 1 / R24FWhere R23R, R24FIs the radius of curvature on the optical axis of the image side surface of the positive lens L23 of the second lens group, the object side surface of the negative lens L24 of the second lens group, and L is the effective imaging area (substantially rectangular) of the image sensor. Diagonal length (mm), dtwenty threeIs the air space on the optical axis between the positive lens L23 and the negative lens L24 of the second lens group, f2RIs the combined focal length of the positive lens L23 and the negative lens L24 of the second lens group.
[0026]
If the lower limit of 0 in condition (2) is exceeded, spherical aberration is likely to occur, and if the upper limit of 1.6 is exceeded, astigmatism cannot be corrected even if an aspheric surface is introduced into the first lens group. .
[0027]
An object of the present invention is to effectively use the shape of the adjacent surfaces of both the positive lens L23 and the negative lens L24 of the second lens group for aberration correction without being cemented. When the lower limit of 0.01 of the condition (3) is exceeded, the surface interference between the positive lens L23 and the negative lens L24 tends to reach the effective diameter. If the upper limit of 0.2 is exceeded, the lens diameter tends to increase.
[0028]
When the lower limit of −0.4 in condition (4) is exceeded, the exit pupil position approaches the image plane and shading is likely to occur, and when the positive lens L21 and the negative lens L22 are cemented, the decentering sensitivity is positive. Since it is more convenient to concentrate on the lens L21 and the negative lens L22, it is better to set a positive value if possible. If the upper limit of 0.8 is exceeded, it is difficult to secure a high zoom ratio with a small size.
[0029]
In addition, it is better to set one or more of the conditions (2) to (4) as follows.
[0030]
(2) ′ 0.15 <(C24F-C23R) ・ L <1.3
(3) ’0.01 <dtwenty three/L<0.15
(4) '-0.3 <L / f2R<0.5
Furthermore, it is better to set one or more of the conditions (2) to (4) as follows. In particular, it is best to do everything as follows.
[0031]
(2) "0.3 <(C24F-C23R) ・ L <1
(3) "0.01 <dtwenty three/L<0.1
(4) "-0.2 <L / f2R<0.2
In addition, the aspherical lens for correcting the aberration includes one lens for correcting distortion, astigmatism, and coma in the first lens group, and two lenses for correcting the aberration in the second lens group. A total of 3 is recommended. Adding more than that will have little effect and only increase costs.
[0032]
In addition, it is preferable that the following conditions be satisfied for axial chromatic aberration and magnification chromatic aberration correction.
[0033]
(5) 25 <νtwenty one−νtwenty two+ Νtwenty three−νtwenty four<55
Where νtwenty one, Νtwenty two, Νtwenty three, Νtwenty fourAre respectively the Abbe numbers (d-line reference) of the medium of the positive lens L21, the negative lens L22, the positive lens L23, and the negative lens L24 of the second lens group.
[0034]
If the lower limit value 25 of the condition (5) is exceeded, the longitudinal chromatic aberration and lateral chromatic aberration are likely to be undercorrected, and if the upper limit value 55 is exceeded, these are likely to be overcorrected.
[0035]
It is better to do the following.
[0036]
(5) ’25 <νtwenty one−νtwenty two+ Νtwenty three−νtwenty four<50
Furthermore, it is best to do the following.
[0037]
(5) 30 <νtwenty one−νtwenty two+ Νtwenty three−νtwenty four<50
Next, the following conditions may be satisfied for the aspheric surfaces of the positive lens L23 and the negative lens L24 in the second lens group.
[0038]
(6) 7.5 × 10-3・ L> | Asp2R | >> | Asp21F |
However, Asp21F and Asp2R have a height of 0.3 L from the optical axis with respect to a spherical surface having a radius of curvature on the optical axis of the object side surface of the positive lens L21, the surface of the positive lens L23 or the negative lens L24, respectively. Is the diagonal length (mm) of the effective imaging area (substantially rectangular) of the image sensor, and the aspherical deviation amount Asp21F is 0 when the object side surface of the positive lens L21 is spherical.
[0039]
That is, as shown in FIG. 13, the amount of aspherical deviation referred to in the present invention is an effective imaging area of the electronic imaging device with respect to a spherical surface (reference spherical surface) having a radius of curvature r on the optical axis of the target aspherical surface. When the diagonal length of L is L, the aspherical deviation amount at a position where the height from the optical axis is 0.3 L is said.
[0040]
As in the condition (6), unless some aspheric surface is introduced into the positive lens L23 or the negative lens L24, spherical aberration, coma aberration, and astigmatism cannot be corrected sufficiently. If the asphericity is less than that of the positive lens L21, correction of coma and astigmatism tends to be insufficient. The upper limit of 7.5 × 10-3-Exceeding L is not preferable because the decentration sensitivity of the positive lens L23 or the negative lens L24 becomes too large, and the accuracy of parts and assembly becomes severe. The object side surface of the positive lens L21 may be a spherical surface.
[0041]
It is better to do the following.
[0042]
(6) ’5.0 × 10-3・ L> | Asp2R | >> | Asp21F |
Furthermore, it is best to do the following.
[0043]
(6) ”2.5 × 10-3・ L> | Asp2R | >> | Asp21F |
As another condition, it is better to satisfy the following.
[0044]
(6-2) | Asp2R |> 3 ・ | Asp21F |
Furthermore, it is best to do the following.
[0045]
(6-3) | Asp2R |> 6 ・ | Asp21F |
Further, if the following condition is further satisfied with respect to the condition (2) system, the spherical aberration can be corrected.
[0046]
(7) -0.5 <(R21F-R22R) / (R21F+ R22R<0.3
However, R21F, R22RAre the curvature radii on the optical axis of the object side surface of the positive lens L21 and the image side surface of the negative lens L22 of the second lens group, respectively. Incidentally, this conditional expression is a reciprocal of a normal shape factor.
[0047]
If the lower limit of −0.5 is exceeded, spherical aberration correction tends to be insufficient, and the lens thickness tends to increase. In addition, the workability of the object side positive lens L21 is also deteriorated. When the upper limit of 0.3 is exceeded, conversely, higher-order spherical aberration occurs or the workability of the deep concave surface on the negative lens side deteriorates.
[0048]
It is better to do the following.
[0049]
(7) '-0.4 <(R21F-R22R) / (R21F+ R22R<0.2
Furthermore, it is best to do the following.
[0050]
(7) "-0.3 <(R21F-R22R) / (R21F+ R22R<0.1
Further, with respect to the condition (2) system or the (7) system, it is advantageous with respect to the exit pupil position, that is, shading, if the following condition is satisfied, either (8) or (9).
[0051]
(8) -1 <fThree/ F2R<1.6
(9) 0.02 <dtwenty two/L<0.5
Where f2RAnd fThreeAre the combined focal length of the positive lens L23 and negative lens L24 of the second lens group, the focal length of the third lens group, dtwenty twoIs the distance between the image side surface of the negative lens L22 of the second lens group and the object side surface of the positive lens L23, and L is the diagonal length (mm) of the effective imaging region (substantially rectangular) of the imaging device.
[0052]
If the upper limit of 1.6 of condition (8) is exceeded, it is advantageous for the exit pupil position at the wide-angle end, that is, shading, but the amount of change in the exit pupil position when zooming to the telephoto end is large, and at the telephoto end. It is disadvantageous for shading. If the lower limit of −1 is exceeded, the exit pupil at the wide-angle end is too close and shading is likely to occur, and the amount of movement becomes too large when focusing with the third lens group, resulting in a space disadvantage. is there. In addition, since it is necessary to strengthen the positive lens on the image side of the second lens group having a high axial ray height paraxially, the principal point position of the second lens group moves backward, making it difficult to obtain a high magnification. The first lens group tends to be huge.
[0053]
When the lower limit of 0.02 to condition (9) is exceeded, shading tends to occur due to the relationship between astigmatism correction and the exit pupil position at the wide-angle end. If the upper limit of 0.5 is exceeded, the thickness of the second lens group will be thick, and it will be a footstep to reduce the collapsed thickness.
[0054]
It should be noted that the effect of the relative position error between the partial group of the positive lens L21 and the negative lens L22 in the second lens group and the partial group of the positive lens L23 and the negative lens L24 together on performance degradation is small (however, In this case, it is desirable that the amount of aspherical surface of the positive lens L23 be small.) Therefore, a constant interval or a changing interval may be provided larger during zooming or imaging, and the size may be reduced only when retracted. dtwenty twoIt is advantageous to secure the performance of the peripheral portion to make the image larger when imaging.
[0055]
Note that it is better to set one or both of the conditions (8) and (9) as follows.
[0056]
(8) '-0.7 <fThree/ F2R<1.0
(9) '0.04 <dtwenty two  /L<0.4
Furthermore, it is better to set one or both of the conditions (8) and (9) as follows. In particular, it is best to do both as follows.
[0057]
(8) "-0.4 <fThree/ F2R<0.4
(9) "0.06 <dtwenty two  /L<0.3
Apart from this, if the following condition is further satisfied with respect to the condition (2) or (5), it is advantageous for downsizing at the time of collapse.
[0058]
(10) -1 <f2F/ R21R<2.5
However, R21RIs the radius of curvature of the image side surface of the positive lens L21 of the second lens group, f2FIs the combined focal length of the positive lens L21 and the negative lens L22 of the second lens group.
[0059]
If the upper limit of 2.5 of the condition (10) is exceeded, the total thickness of the positive lens L21 and the negative lens L22 of the second lens group can be easily reduced, but it is difficult to correct axial chromatic aberration. Exceeding the lower limit of −1 is advantageous for correcting axial chromatic aberration, but the total thickness of the positive lens L21 and the negative lens L22 of the second lens group must be increased, and the collapsible thickness is decreased. Become a footpad.
[0060]
It is better to do the following.
[0061]
(10) '-0.8 <f2F/ R21R<0.8
Furthermore, it is best to do the following.
[0062]
(10) "-0.6 <f2F/ R21R<0.5
If the following conditions are further satisfied with respect to the condition (2) system, (7) system, or (10) system, it is advantageous for downsizing at the time of collapse.
[0063]
(11) -0.5 <f2/ F2R<1
Where f2Is the combined focal length of the entire second lens group, f2RIs the combined focal length of the positive lens L23 and the negative lens L24 of the second lens group.
[0064]
Condition (11) defines the ratio between the combined focal length of the positive lens L23 and the negative lens L24 of the second lens group and the combined focal length of the entire second lens group. If the upper limit of 1 is exceeded, the principal point of the second lens group will be closer to the image side, so the magnification of the second lens group will not be increased, and the amount of movement of the first lens group will be easily increased or increased in size. In this case, a dead space is easily formed behind the second lens group, the entire length is increased, and the lens frame mechanical structure is complicated or enlarged in order to reduce the retractable thickness. Or it cannot be made too thin. If the lower limit of −0.5 is exceeded, it will be difficult to correct astigmatism.
[0065]
It is better to do the following.
[0066]
(11) '-0.4 <f2/ F2R<0.7
Furthermore, it is best to do the following.
[0067]
(11) "-0.3 <f2/ F2R<0.4
In addition, the third lens group is preferably composed of substantially spherical surfaces for all lens surfaces, but in this case, the following conditions should be satisfied in terms of shape.
[0068]
(12) -1.0 <(R31+ R32) / (R31-R32<1.2
However, R31And R32Are the radii of curvature of the most object side and image side surfaces of the positive lens in the third lens group.
[0069]
When the upper limit of 1.2 of the condition (12) is exceeded, the fluctuation of astigmatism due to the rear focus becomes too large, and even if the astigmatism can be corrected well at the infinite object point, Astigmatism tends to deteriorate. When the lower limit of −1.0 is exceeded, astigmatism fluctuations due to rear focus are small, but it is difficult to correct aberrations for infinite object points.
[0070]
It is better to do the following.
[0071]
(12) '-0.3 <(R31+ R32) / (R31-R32<1.2
Furthermore, it is best to do the following.
[0072]
(12) ”0.0 <(R31+ R32) / (R31-R32<1.0
As described above, there has been provided means for improving the imaging performance while reducing the retractable thickness of the zoom lens unit.
[0073]
Note that the zoom lens of the present invention is advantageous in constructing an electronic imaging device including a wide angle region. In particular, the half angle of view ω in the diagonal direction at the wide-angle endWIs preferably used for an electronic imaging apparatus that satisfies the following conditions (the wide angle end half angle of view described in each of the examples below is ω).WIt corresponds to. ).
[0074]
27 ° <ωW<42 °
If the wide angle end half field angle becomes narrower than the lower limit of 27 ° under this condition, the aberration correction is advantageous, but it is not a practical field angle at the wide angle end. On the other hand, when the upper limit of 42 ° is exceeded, distortion and chromatic aberration of magnification tend to occur, and the number of lenses increases.
[0075]
Next, mention is made of thinning filters. In an electronic imaging apparatus, an infrared absorption filter having a certain thickness is usually inserted closer to the object side than the imaging element so that infrared light does not enter the imaging surface. Consider replacing this with a thin coating. Naturally, it will be thinner, but it has a side effect. The transmittance (τ) at a wavelength of 600 nm is located closer to the object side than the image sensor behind the zoom lens system.600) Is 80% or more and transmittance at 700 nm (τ)700) Of 8% or less near infrared sharp cut coat, the transmittance in the near infrared region of 700 nm or more is lower than that of the absorption type, and the transmittance on the red side is relatively high. The magenta tendency on the bluish-purple side, which is a defect of a solid-state image pickup device such as a CCD having the above, is alleviated by gain adjustment, and color reproduction similar to that of a solid-state image pickup device such as a CCD having a primary color filter can be obtained.
[0076]
That is,
(13) τ600/ Τ550≧ 0.8
(14) τ700/ Τ550≦ 0.08
It is desirable to satisfy. Where τ550Is the transmittance at a wavelength of 550 nm.
[0077]
Note that it is better to set one or both of the conditions (13) and (14) as follows.
[0078]
(13) ’τ600/ Τ550≧ 0.85
(14) ’τ700/ Τ550≦ 0.05
Furthermore, it is better to set one or both of the conditions (13) and (14) as follows. In particular, it is best to do both as follows.
[0079]
(13) “τ600/ Τ550≧ 0.9
(14) “τ700/ Τ550≦ 0.03
Another drawback of a solid-state imaging device such as a CCD is that the sensitivity to the near-ultraviolet wavelength of 550 nm is considerably higher than that of the human eye. This also highlights the color blur at the edge of the image due to chromatic aberration in the near ultraviolet region. In particular, it is fatal to downsize the optical system. Therefore, the transmittance at the wavelength of 400 nm (τ400) At 550 nm (τ)550) Ratio below 0.08, and transmittance at 440 nm (τ440) At 550 nm (τ)550) If an absorber or reflector with a ratio of more than 0.4 is inserted in the optical path, the wavelength range required for color reproduction is not lost (while maintaining good color reproduction), and noise such as color bleeding Is considerably reduced.
[0080]
That is,
(15) τ400/ Τ550≦ 0.08
(16) τ440/ Τ550≧ 0.4
It is desirable to satisfy.
[0081]
Note that it is better to set one or both of the conditions (15) and (16) as follows.
[0082]
(15) ’τ400/ Τ550≦ 0.06
(16) ’τ440/ Τ550≧ 0.5
Furthermore, it is better to set one or both of the conditions (15) and (16) as follows. In particular, it is best to do both as follows.
[0083]
(15) “τ400/ Τ550≦ 0.04
(16) “τ440/ Τ550≧ 0.6
These filters are preferably installed between the imaging optical system and the image sensor.
[0084]
On the other hand, in the case of a complementary color filter, because of its high transmitted light energy, it is substantially more sensitive than a CCD with a primary color filter and is advantageous in terms of resolution. It is. The total thickness t of the other optical low-pass filter is also t.LPF(Mm) should satisfy the following conditions.
[0085]
(17) 0.15 <tLPF/A<0.45
However, a is a horizontal pixel pitch (unit: μm) of the image sensor, and is 5 μm or less.
[0086]
In order to reduce the collapsed thickness, it is effective to make the optical low-pass filter thinner, but in general, the moire suppressing effect is reduced, which is not preferable. On the other hand, as the pixel pitch decreases, the contrast of frequency components above the Nyquist limit decreases due to the influence of diffraction of the imaging lens system, and the phenomenon of the moire suppression effect is allowed to some extent. For example, when three types of filters having crystal axes in the horizontal (= 0 °) and ± 45 ° directions are projected in the direction of the optical axis when projected on the image plane, the effect of suppressing moiré is considerably improved. It has been known. As a specification in which the filter is the thinnest in this case, it is known that the filter is shifted by SQRT (1/2) * a μm horizontally by aμm and ± 45 °. The filter thickness at this time is approximately [1 + 2 * SQRT (1/2)] * a / 5.88 (mm). Here, SQRT is a square route and means a square root. This is a specification in which the contrast is zero at a frequency corresponding to the Nyquist limit. If it is made thinner by several percent to several tens of percent than this, a little frequency contrast corresponding to the Nyquist limit appears, but it can be suppressed by the influence of the diffraction.
[0087]
It is preferable that the condition (17) is satisfied, including the case where the filter specification is other than the above, for example, the case where two sheets are stacked or one sheet is used. If the upper limit of 0.45 is exceeded, the optical low-pass filter is too thick and hinders thinning. When the lower limit of 0.15 is exceeded, moire removal becomes insufficient. However, the condition of a in carrying out this is 5 μm or less.
[0088]
If a is 4 μm or less, it is more susceptible to diffraction.
(17) ’0.13 <tLPF/A<0.42
It is good.
[0089]
Further, the following may be performed according to the number of low-pass filters superimposed on the horizontal pixel pitch.
[0090]
(17) ”0.3 <tLPF/A<0.4
However, when 3 sheets are stacked and 4 ≦ a <5 (μm),
0.2 <tLPF/A<0.28
However, when two sheets are stacked and 4 ≦ a <5 (μm),
0.1 <tLPF/A<0.16
However, when only one sheet and 4 ≦ a <5 (μm),
0.25 <tLPF/A<0.37
However, when 3 sheets are stacked and a <4 (μm),
0.16 <tLPF/A<0.25
However, when two sheets are stacked and a <4 (μm),
0.08 <tLPF/A<0.14
However, when only one sheet and a <4 (μm).
[0091]
When an electronic image sensor with a small pixel pitch is used, the image quality deteriorates due to the diffraction effect due to narrowing down. Therefore, there are a plurality of apertures having a fixed aperture size, and one of them is any one of the optical paths between the lens surface closest to the image side of the first lens group and the lens surface closest to the object side of the third lens group. An electronic imaging device that can be inserted into and can be exchanged with other apertures to adjust the illuminance of the image plane. Among the plurality of apertures, some of the apertures have transmittance for 550 nm. It is preferable to adjust the amount of light so as to have media that are different and less than 80%. Alternatively, when adjustment is performed so that the amount of light corresponds to the F value such that a (μm) / F number <0.4, the medium having different transmittances for 550 nm and less than 80% in the aperture An electronic imaging device having For example, if the medium is not within the range of the above condition from the open value, or a dummy medium with a transmittance of 550 nm or more is set to 91% or more, and if within the range, the aperture stop diameter is reduced to such an extent that diffraction is affected. It is better to adjust the amount of light with something like an ND filter.
[0092]
Alternatively, the plurality of openings may be arranged such that their diameters are reduced in inverse proportion to the F value, and optical low-pass filters having different frequency characteristics may be placed in the openings instead of the ND filters. Since the diffraction degradation increases as the aperture is narrowed down, the frequency characteristic of the optical low-pass filter is set higher as the aperture diameter decreases.
[0093]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, Examples 1 to 10 of the zoom lens used in the electronic imaging apparatus of the present invention will be described. FIGS. 1 to 10 show lens cross sections at the wide-angle end (a), the intermediate state (b), and the telephoto end (c) when focusing on an object point at infinity in Examples 1 to 10, respectively. In each figure, the first lens group is G1, the diaphragm is S, the second lens group is G2, the third lens group is G3, the infrared cut absorption filter is IF, the low-pass filter is LF, and the CCD is an electronic image sensor. The glass is indicated by CG, and the image plane of the CCD is indicated by I. Instead of the infrared cut absorption filter IF, a transparent flat plate incident surface with a near infrared sharp cut coat may be used, or the low pass filter LF may be directly provided with a near infrared sharp cut coat. .
[0094]
As shown in FIG. 1, the zoom lens according to the first exemplary embodiment includes a negative lens first lens group G1, which includes a biconcave negative lens and a positive meniscus lens convex on the object side, an aperture stop S, and a biconvex positive lens. And a second lens group G2 having a positive refractive power composed of a cemented lens of a biconcave negative lens, a biconvex positive lens, a negative meniscus lens convex on the object side, and a positive refractive power first composed of one biconvex positive lens. Consists of three lens groups G3, and when zooming from the wide-angle end to the telephoto end, the first lens group G1 moves along a concave locus on the object side, and at the telephoto end is positioned closer to the image plane side than the wide-angle end. The second lens group G2 moves together with the aperture stop S toward the object side, and the third lens group G3 moves along a locus convex toward the image plane side. At the telephoto end, the position is closer to the object side than the wide-angle end. . In order to focus on a subject at a short distance, the third lens group G3 is extended toward the object side.
[0095]
The aspherical surface is used for three surfaces, that is, the image side surface of the biconcave negative lens of the first lens group G1, the object side surface of the cemented lens of the second lens group G2, and the object side surface of the biconvex positive lens. ing.
[0096]
As shown in FIG. 2, the zoom lens of Embodiment 2 includes a negative lens first lens group G1 including a biconcave negative lens and a biconvex positive lens, an aperture stop S, and a positive meniscus lens convex on the object side. A second lens group G2 having a positive refractive power composed of a cemented lens of a negative meniscus lens convex to the object side, a biconvex positive lens, and a plano-concave negative lens, and a positive refractive power first composed of one biconvex positive lens. The first lens group G1 moves along a concave locus on the object side when zooming from the wide-angle end to the telephoto end. The first lens group G1 moves at a substantially same position at the telephoto end and the wide-angle end. The second lens group G2 moves to the object side integrally with the aperture stop S, and the third lens group G3 moves to the image plane side. In order to focus on a subject at a short distance, the third lens group G3 is extended toward the object side.
[0097]
The aspherical surface is used for three surfaces, that is, the image side surface of the biconcave negative lens of the first lens group G1, the object side surface of the cemented lens of the second lens group G2, and the object side surface of the biconvex positive lens. ing.
[0098]
As shown in FIG. 3, the zoom lens of Example 3 includes a first lens group G1 having a negative refractive power composed of a biconcave negative lens and a positive meniscus lens convex on the object side, an aperture stop S, and a convex on the object side. A second lens group G2 having a positive refractive power, a biconvex positive lens 1 having a positive meniscus lens, a cemented lens of a negative meniscus lens convex on the object side, a biconvex positive lens, and a negative meniscus lens convex on the object side. The first lens unit G1 is composed of a third lens unit G3 having positive refractive power, and when zooming from the wide-angle end to the telephoto end, the first lens unit G1 moves along a concave locus on the object side, and the telephoto end and the wide-angle end. Then, the second lens group G2 moves to the object side together with the aperture stop S, and the third lens group G3 is fixed. In order to focus on a subject at a short distance, the third lens group G3 is extended toward the object side.
[0099]
The aspherical surface is used for three surfaces, that is, the image side surface of the biconcave negative lens of the first lens group G1, the object side surface of the cemented lens of the second lens group G2, and the object side surface of the biconvex positive lens. ing.
[0100]
As shown in FIG. 4, the zoom lens according to the fourth exemplary embodiment includes a first lens group G1 having a negative refractive power including two negative meniscus lenses convex on the object side and a biconvex positive lens, an aperture stop S, and an object side. A second lens group G2 having a positive refractive power composed of a cemented lens of a positive convex meniscus lens, a negative meniscus lens convex on the object side, a biconvex positive lens, and a negative meniscus lens convex on the object side; The first lens unit G1 includes a third lens unit G3 having a positive refracting power consisting of a single lens. When zooming from the wide-angle end to the telephoto end, the first lens unit G1 moves along a concave locus on the object side. The second lens group G2 moves to the object side integrally with the aperture stop S, the third lens group G3 moves along a locus convex toward the object side, and moves at the telephoto end. It is located on the object side from the wide angle end. In order to focus on a subject at a short distance, the third lens group G3 is extended toward the object side.
[0101]
The aspherical surfaces are the three surfaces of the object side surface of the negative meniscus lens on the object side of the first lens group G1, the object side surface of the cemented lens of the second lens group G2, and the object side surface of the biconvex positive lens. It is used.
[0102]
As shown in FIG. 5, the zoom lens of Example 5 includes a first lens group G1 having a negative refracting power composed of a negative meniscus lens convex on the object side and a positive meniscus lens convex on the object side, an aperture stop S, A second lens group G2 having a positive refractive power composed of a cemented lens of a convex plano positive lens and a plano-concave negative lens, a biconvex positive lens, and a biconcave negative lens, and a third positive refractive power comprising a single biconvex positive lens. When the lens unit G3 is used to change the magnification from the wide-angle end to the telephoto end, the first lens unit G1 moves along a concave locus on the object side, and at the telephoto end is positioned on the image plane side from the wide-angle end. The second lens group G2 moves to the object side integrally with the aperture stop S, and the third lens group G3 moves to the object side. In order to focus on a subject at a short distance, the third lens group G3 is extended toward the object side.
[0103]
The aspherical surfaces are used for three surfaces: the image side surface of the negative meniscus lens of the first lens group G1, the object side surface of the cemented lens of the second lens group G2, and the object side surface of the biconvex positive lens. Yes.
[0104]
As shown in FIG. 6, the zoom lens of Example 6 includes a first lens group G1 having a negative refractive power that includes a biconcave negative lens and a positive meniscus lens convex on the object side, an aperture stop S, and a biconvex positive lens. And a second lens group G2 having a positive refractive power composed of a cemented lens of a biconcave negative lens, a biconvex positive lens and a biconcave negative lens, and a third lens group G3 having a positive refractive power composed of one biconvex positive lens. When zooming from the wide-angle end to the telephoto end, the first lens group G1 moves along a concave locus on the object side, and at the telephoto end is positioned on the image plane side from the wide-angle end. The group G2 moves together with the aperture stop S toward the object side, and the third lens group G3 moves along a locus that is convex toward the object side, and at the telephoto end is positioned on the image plane side from the wide angle end. In order to focus on a subject at a short distance, the third lens group G3 is extended toward the object side.
[0105]
The aspherical surface is used for three surfaces, that is, the image side surface of the biconcave negative lens of the first lens group G1, the object side surface of the cemented lens of the second lens group G2, and the object side surface of the biconvex positive lens. ing.
[0106]
As shown in FIG. 7, the zoom lens of Example 7 includes a first lens group G1 having a negative refractive power including a biconcave negative lens and a positive meniscus lens convex on the object side, an aperture stop S, and a biconvex positive lens. And a second lens group G2 having a positive refractive power composed of a cemented lens of a biconcave negative lens, a biconvex positive lens and a biconcave negative lens, and a third lens group G3 having a positive refractive power composed of one biconvex positive lens. When zooming from the wide-angle end to the telephoto end, the first lens group G1 moves along a concave locus on the object side, and at the telephoto end, the position is closer to the object side than the wide-angle end. G2 moves to the object side integrally with the aperture stop S, and the third lens group G3 moves along a locus convex toward the object side, and is at the same position at the telephoto end and the wide-angle end. In order to focus on a subject at a short distance, the third lens group G3 is extended toward the object side.
[0107]
The aspherical surface is used for three surfaces, that is, the image side surface of the biconcave negative lens of the first lens group G1, the object side surface of the cemented lens of the second lens group G2, and the object side surface of the biconvex positive lens. ing.
[0108]
As shown in FIG. 8, the zoom lens according to the eighth embodiment includes a negative lens first lens group G1, an aperture stop S, and a convex surface facing the object side. The first lens group G1 includes a biconcave negative lens and a positive meniscus lens convex toward the object side. Second lens group G2 having a positive refracting power, a biconvex positive lens composed of a cemented lens of a positive meniscus lens, a negative meniscus lens convex on the object side, a biconvex positive lens, and a negative meniscus lens convex on the image side The first lens unit G1 is composed of a single third lens unit G3 having positive refracting power. When zooming from the wide-angle end to the telephoto end, the first lens unit G1 moves along a concave locus on the object side, and at the telephoto end a wide-angle The second lens group G2 moves to the object side integrally with the aperture stop S, the third lens group G3 moves along a locus convex toward the image plane side, and is wide at the telephoto end. It is located on the image plane side from the edge. In order to focus on a subject at a short distance, the third lens group G3 is extended toward the object side.
[0109]
The aspherical surface is used for three surfaces, that is, the image side surface of the biconcave negative lens of the first lens group G1, the object side surface of the cemented lens of the second lens group G2, and the object side surface of the biconvex positive lens. ing.
[0110]
As shown in FIG. 9, the zoom lens of Example 9 includes a first lens group G1 having a negative refractive power composed of a negative meniscus lens convex on the object side and a positive meniscus lens convex on the object side, an aperture stop S, Positive refraction made up of a second lens group G2 having a positive refractive power composed of a cemented lens of a convex plano-positive lens and a plano-concave negative lens, a biconvex positive lens, a negative meniscus lens convex on the object side, and a single biconvex positive lens The first lens unit G1 is composed of a third lens unit G3 having a force, and when zooming from the wide-angle end to the telephoto end, the first lens unit G1 moves in a concave locus on the object side, and at the telephoto end is closer to the image side than the wide-angle end. The second lens group G2 moves to the object side integrally with the aperture stop S, and the third lens group G3 moves to the object side. In order to focus on a subject at a short distance, the third lens group G3 is extended toward the object side.
[0111]
The aspherical surfaces are used for the three surfaces of the negative meniscus lens image surface side of the first lens group G1, the object side surface of the cemented lens of the second lens group G2, and the image surface side surface of the biconvex positive lens. ing.
[0112]
As shown in FIG. 10, the zoom lens of Example 10 includes a negative lens first lens group G1 having a negative meniscus lens convex on the object side and a positive meniscus lens convex on the object side, an aperture stop S, The positive refracting power is composed of a cemented lens composed of a positive meniscus lens convex on the object side and a negative meniscus lens convex on the object side, a positive meniscus lens convex on the image side, and a negative meniscus lens convex on the image side. The first lens unit G1 has a concave locus on the object side when zooming from the wide-angle end to the telephoto end. At the telephoto end, it is positioned closer to the image plane side than the wide-angle end, the second lens group G2 moves to the object side together with the aperture stop S, and the third lens group G3 has a convex locus on the object side. It draws and moves, and at the telephoto end, it is positioned closer to the object side than the wide-angle end. In order to focus on a subject at a short distance, the third lens group G3 is extended toward the object side.
[0113]
The aspherical surface is used for three surfaces, that is, the image side surface of the negative meniscus lens of the first lens group G1, the object side surface of the cemented lens of the second lens group G2, and the image side surface of the single positive meniscus lens. It has been.
[0114]
In the following, the numerical data of each of the above embodiments is shown.NOIs the F number, WE is the wide angle end, ST is the intermediate state, TE is the telephoto end, r1, R2... is the radius of curvature of each lens surface, d1, D2... is the distance between each lens surface, nd1, Nd2... is the refractive index of d-line of each lens, νd1, Νd2... is the Abbe number of each lens. The aspherical shape is represented by the following formula, where x is an optical axis with the light traveling direction being positive, and y is a direction orthogonal to the optical axis.
[0115]
x = (y2/ R) / [1+ {1- (K + 1) (y / r)2}1/2]
+ AFouryFour+ A6y6+ A8y8+ ATenyTen
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.
[0116]
Figure 0004511089
Figure 0004511089
[0117]
Figure 0004511089
Figure 0004511089
[0118]
Figure 0004511089
Figure 0004511089
[0119]
Figure 0004511089
Figure 0004511089
[0120]
Figure 0004511089
Figure 0004511089
[0121]
Figure 0004511089
Figure 0004511089
[0122]
Figure 0004511089
Figure 0004511089
[0123]
Figure 0004511089
Figure 0004511089
[0124]
Figure 0004511089
Figure 0004511089
[0125]
Figure 0004511089
Figure 0004511089
[0126]
FIG. 11 and FIG. 12 show aberration diagrams when focusing on an object point at infinity and focusing on a subject distance of 10 cm in Example 1 above, respectively. In these aberration diagrams, (a) shows the wide-angle end, (b) the intermediate state, and (c) spherical aberration SA, astigmatism AS, distortion DT, and lateral chromatic aberration CC at the telephoto end. In the figure, “FIY” represents the image height.
[0127]
For the aspherical surface disclosed in the above embodiment, the radius of curvature r of the reference sphere serving as a reference for the amount of deviation of the surface is the r of the surface.a(A is a surface number).
[0128]
Next, the values of conditions (1) to (5) and (7) to (17) and the values of Asp21F, Asp2R and L relating to condition (6) in each of the above-described embodiments are shown.
Figure 0004511089
Figure 0004511089
[0129]
The total thickness t of the low-pass filter LF of Examples 1 to 10LPFEach of them is 1.500 (mm) and is constituted by three layers. Of course, the above-described embodiment can be variously modified within the above-described configuration, for example, a single low-pass filter LF is configured.
[0130]
Here, the diagonal length L of the effective imaging surface and the pixel interval a will be described. FIG. 14 is a diagram illustrating an example of the pixel arrangement of the image sensor, and R (red), G (green), and B (blue) pixels or cyan, magenta, yellow, and green (green) with a pixel interval a. Four color pixels (FIG. 14) are arranged in a mosaic pattern. The effective image pickup surface means a region in the photoelectric conversion surface on the image pickup element used for reproduction (display on a personal computer, printing by a printer, etc.) of a taken image. The effective image pickup surface shown in the figure is set to a region narrower than the entire photoelectric conversion surface of the image pickup device in accordance with the performance of the optical system (image circle that can ensure the performance of the optical system). The diagonal length L of the effective imaging surface is the diagonal length of this effective imaging surface. Note that the imaging range used for video reproduction may be variously changed. However, when the zoom lens of the present invention is used in an imaging apparatus having such a function, the diagonal length L of the effective imaging surface changes. In such a case, the diagonal length L of the effective imaging surface in the present invention is the maximum value in the range that L can take.
[0131]
As for the infrared cut means, there are an infrared cut absorption filter IF and an infrared sharp cut coat, and the infrared cut absorption filter IF is a case where an infrared absorber is contained in the glass. The coat is cut by reflection rather than absorption. Therefore, as described above, the infrared cut absorption filter IF may be removed, and the infrared sharp cut coat may be directly applied to the low-pass filter LF, or may be applied on a dummy transparent flat plate.
[0132]
In this case, the near-infrared sharp cut coat is preferably configured so that the transmittance at a wavelength of 600 nm is 80% or more and the transmittance at a wavelength of 700 nm is 10% or less. Specifically, it is a multilayer film composed of the following 27 layers, for example. However, the design wavelength is 780 nm.
[0133]
Figure 0004511089
Figure 0004511089
[0134]
The transmittance characteristics of the near infrared sharp cut coat are as shown in FIG.
[0135]
Further, the color reproducibility of the electronic image is further improved by providing or coating a color filter for reducing the transmission of colors in the short wavelength region as shown in FIG. 16 on the emission surface side of the low-pass filter LF. ing.
[0136]
Specifically, with this filter or coating, the ratio of the transmittance of the wavelength of 420 nm to the transmittance of the wavelength having the highest transmittance at a wavelength of 400 nm to 700 nm is 15% or more, and 400 nm to the transmittance of the highest wavelength. It is preferable that the ratio of the transmittances of the wavelengths is 6% or less.
[0137]
Thereby, it is possible to reduce the difference between the recognition of the color of the human eye and the color of the image to be captured and reproduced. In other words, it is possible to prevent deterioration of the image due to the human eye easily recognizing a short wavelength color that is difficult to be recognized by human vision.
[0138]
If the ratio of the transmittance at the wavelength of 400 nm exceeds 6%, the single wavelength castle which is difficult to be recognized by the human eye is regenerated to a recognizable wavelength. If the ratio is less than 15%, the reproduction of wavelength castles that can be recognized by humans becomes low, and the color balance becomes poor.
[0139]
Such means for limiting the wavelength is more effective in an imaging system using a complementary color mosaic filter.
[0140]
In each of the above-described embodiments, as shown in FIG. 16, the coating has a transmittance of 0% at a wavelength of 400 nm, a transmittance of 90% at 420 nm, and a transmittance peak of 100% at 440 nm.
[0141]
By multiplying the action with the above-mentioned near infrared sharp cut coat, the transmittance at 400 nm is peaked at 99%, the transmittance at 400 nm is 0%, the transmittance at 420 nm is 80%, and the transmittance at 600 nm is 82%. The transmittance at 700 nm is 2%. As a result, more faithful color reproduction is performed.
[0142]
In addition, the low-pass filter LF uses three types of filters having crystal axes in the horizontal (= 0 °) and ± 45 ° directions when projected on the image plane in the optical axis direction, respectively. In this case, moire suppression is performed by shifting by SQRT (1/2) × a horizontally in the direction of a μm and ± 45 °. Here, SQRT is a square route and means a square root as described above.
[0143]
Also, on the image pickup surface I of the CCD, as shown in FIG. 17, a complementary color mosaic filter is provided in which four color filters of cyan, magenta, yellow, and green are provided in a mosaic pattern corresponding to the image pickup pixels. ing. These four types of color filters are arranged in a mosaic so that each of them has approximately the same number and adjacent pixels do not correspond to the same type of color filter. Thereby, more faithful color reproduction is possible.
[0144]
Specifically, the complementary color mosaic filter is composed of at least four types of color filters as shown in FIG. 17, and the characteristics of the four types of color filters are preferably as follows.
[0145]
Green color filter G has wavelength GPHas a peak of spectral intensity,
Yellow color filter YeIs the wavelength YPHas a peak of spectral intensity,
Cyan color filter C has wavelength CPHas a peak of spectral intensity,
Magenta color filter M has wavelength MP1And MP2And satisfy the following conditions.
[0146]
510nm <GP<540 nm
5nm <YP-GP<35nm
−100 nm <CP-GP<-5nm
430 nm <MP1<480nm
580 nm <MP2<640nm
Further, the green, yellow, and cyan color filters have an intensity of 80% or more at a wavelength of 530 nm with respect to each spectral intensity peak, and the magenta color filter has an intensity of 10% at a wavelength of 530 nm. From the viewpoint of improving the color reproducibility, it is more preferable that the strength is 50% to 50%.
[0147]
An example of each wavelength characteristic in each of the above embodiments is shown in FIG. The green color filter G has a spectral intensity beak at 525 nm. Yellow color filter YeHas a spectral intensity peak at 555 nm. The cyan color filter C has a spectral intensity peak at 510 nm. The magenta color filter M has peaks at 445 nm and 620 nm. Each color filter at 530 nm has a G of 99% and Ye95%, C 97%, M 38%.
[0148]
In the case of such a complementary color filter, the following signal processing is performed electrically with a controller (not shown) (or a controller used in a digital camera),
Luminance signal
Y = | G + M + Ye+ C | × 1/4
Color signal
R−Y = | (M + Ye)-(G + C) |
B−Y = | (M + C) − (G + Ye) |
The signal is converted into R (red), G (green), and B (blue) signals.
[0149]
By the way, the arrangement position of the above-mentioned near infrared sharp cut coat may be any position on the optical path. Further, the number of low-pass filters LF may be two or one as described above.
[0150]
The electronic image pickup apparatus of the present invention as described above is an image pickup apparatus that forms an object image with a zoom lens and receives the image with an electronic image pickup device such as a CCD, and particularly, a digital camera, a video camera, and an information processing apparatus. It can be used for personal computers, telephones, and especially mobile phones that are convenient to carry. The embodiment is illustrated below.
[0151]
19 to 21 are conceptual diagrams of a configuration in which the zoom lens according to the present invention is incorporated in the photographing optical system 41 of the digital camera. 19 is a front perspective view showing the appearance of the digital camera 40, FIG. 20 is a rear perspective view thereof, and FIG. 21 is a cross-sectional view showing the configuration of the digital camera 40. In this example, the digital camera 40 includes a photographing optical system 41 having a photographing optical path 42, a finder optical system 43 having a finder optical path 44, a shutter 45, a flash 46, a liquid crystal display monitor 47, and the like. When the shutter 45 disposed in the position is pressed, photographing is performed through the photographing optical system 41, for example, the zoom lens of the first embodiment, in conjunction therewith. An object image formed by the photographing optical system 41 is formed on the imaging surface of the CCD 49 via an infrared cut absorption filter IF obtained by applying a near infrared cut coat on a dummy transparent flat plate and an optical low-pass filter LF. . The object image received by the CCD 49 is displayed as an electronic image on the liquid crystal display monitor 47 provided on the back of the camera via the processing means 51. Further, the processing means 51 is connected to a recording means 52 so that a photographed electronic image can be recorded. The recording means 52 may be provided separately from the processing means 51, or may be configured to perform recording / writing electronically using a floppy disk, memory card, MO, or the like. Further, it may be configured as a silver salt camera in which a silver salt film is arranged in place of the CCD 49.
[0152]
Further, a finder objective optical system 53 is disposed on the finder optical path 44. The object image formed by the finder objective optical system 53 is formed on the field frame 57 of the Porro prism 55 which is an image erecting member. Behind this polyprism 55 is an eyepiece optical system 59 that guides the erect image to the observer eyeball E. Note that cover members 50 are disposed on the incident side of the photographing optical system 41 and the finder objective optical system 53 and on the exit side of the eyepiece optical system 59, respectively.
[0153]
The digital camera 40 configured in this manner is a zoom lens with a large back focus, a photographing optical system 41 having a wide angle of view and a high zoom ratio, good aberration, bright, and a filter that can be arranged with a high back focus. Performance and cost reduction can be realized.
[0154]
In the example of FIG. 21, a parallel plane plate is disposed as the cover member 50, but a lens having power may be used.
[0155]
The zoom lens of the present invention and the electronic imaging apparatus having the same can be configured as follows, for example.
[0156]
[1] In order from the object side, the first lens group having a negative refractive power, a second lens group having a positive refractive power, and a third lens group having a positive refractive power. During zooming from the wide-angle end to the telephoto end, the second lens group moves only to the object side, the third lens group moves while changing the distance from the second lens group, and the second lens group moves. The lens group includes, in order from the object side, a positive lens L21, a negative lens L22, a positive lens L23, and a negative lens L24. At least one of the positive lens L23 and the negative lens L24 in the second lens group is a lens group. A zoom lens having an aspherical surface and satisfying the following condition (1):
[0157]
(1) 0.6 <R22R/ R21F<2.2
However, R21F, R22RAre curvature radii on the optical axis of the object side surface of the positive lens L21 of the second lens group and the image side surface of the negative lens L22 of the second lens group, respectively.
[0158]
[2] The zoom lens as described in [1] above, which is integrated with an electronic image sensor disposed on the image side.
[0159]
[3] In a zoom lens arranged on the imaging surface side of the electronic imaging device,
The zoom lens includes, in order from the object side, a first lens group having a negative refractive power, a second lens group having a positive refractive power, and a third lens group having a positive refractive power. When zooming from the wide-angle end to the telephoto end during point focusing, the second lens group moves only to the object side, the third lens group moves while changing the distance from the second lens group, The second lens group includes, in order from the object side, a positive lens L21, a negative lens L22, a positive lens L23, and a negative lens L24, and at least one of the positive lens L23 and the negative lens L24 in the second lens group. A zoom lens characterized in that the lens has an aspherical surface and satisfies the following conditions (2), (3), and (4).
[0160]
(2) 0 <(C24F-C23R) ・ L <1.6
(3) 0.01 <dtwenty three/L<0.2
(4) -0.4 <L / f2R<0.8
However, C23R= 1 / R23R, C24F= 1 / R24FWhere R23R, R24FIs the radius of curvature on the optical axis of the image side surface of the positive lens L23 of the second lens group, the object side surface of the negative lens L24 of the second lens group, and L is the effective imaging area (substantially rectangular) of the image sensor. Diagonal length (mm), dtwenty threeIs the air space on the optical axis between the positive lens L23 and the negative lens L24 of the second lens group, f2RIs the combined focal length of the positive lens L23 and the negative lens L24 of the second lens group.
[0161]
[4] The zoom lens as described in 1 above, which is integrated with an electronic image pickup device arranged on the image side and satisfies the following conditions (2), (3) and (4).
[0162]
(2) 0 <(C24F-C23R) ・ L <1.6
(3) 0.01 <dtwenty three/L<0.2
(4) -0.4 <L / f2R<0.8
However, C23R= 1 / R23R, C24F= 1 / R24FWhere R23R, R24FIs the radius of curvature on the optical axis of the image side surface of the positive lens L23 of the second lens group, the object side surface of the negative lens L24 of the second lens group, and L is the effective imaging area (substantially rectangular) of the image sensor. Diagonal length (mm), dtwenty threeIs the air space on the optical axis between the positive lens L23 and the negative lens L24 of the second lens group, f2RIs the combined focal length of the positive lens L23 and the negative lens L24 of the second lens group.
[0163]
[5] The zoom lens according to any one of 2 to 4, wherein a positive lens L21 and a negative lens L22 of the second lens group are cemented.
[0164]
[6] The zoom lens according to any one of 2 to 5, wherein the second lens group satisfies the following condition (5).
[0165]
(5) 25 <νtwenty one−νtwenty two+ Νtwenty three−νtwenty four<55
Where νtwenty one, Νtwenty two, Νtwenty three, Νtwenty fourAre respectively the Abbe numbers (d-line reference) of the medium of the positive lens L21, the negative lens L22, the positive lens L23, and the negative lens L24 of the second lens group.
[0166]
[7] At least one of the aspheric surfaces arranged in at least one of the positive lens L23 and the negative lens L24 in the second lens group satisfies the following condition (6): The zoom lens according to any one of the above.
[0167]
(6) 7.5 × 10-3・ L> | Asp2R | >> | Asp21F |
However, Asp21F and Asp2R have a height of 0.3 L from the optical axis with respect to a spherical surface having a radius of curvature on the optical axis of the object side surface of the positive lens L21, the surface of the positive lens L23 or the negative lens L24, respectively. Is the diagonal length (mm) of the effective imaging area (substantially rectangular) of the image sensor, and the aspherical deviation amount Asp21F is 0 when the object side surface of the positive lens L21 is spherical.
[0168]
[8] The zoom lens according to any one of 2 to 7, wherein the following condition (7) is satisfied.
[0169]
(7) -0.5 <(R21F-R22R) / (R21F+ R22R<0.3
However, R21F, R22RAre the curvature radii on the optical axis of the object side surface of the positive lens L21 and the image side surface of the negative lens L22 of the second lens group, respectively.
[0170]
[9] The zoom lens as described in any one of 2 to 8 above, wherein the following conditions (8) and (9) are satisfied.
[0171]
(8) -1 <fThree/ F2R<1.6
(9) 0.02 <dtwenty two/L<0.5
Where f2RAnd fThreeAre the combined focal length of the positive lens L23 and negative lens L24 of the second lens group, the focal length of the third lens group, dtwenty twoIs the distance between the image side surface of the negative lens L22 of the second lens group and the object side surface of the positive lens L23, and L is the diagonal length (mm) of the effective imaging region (substantially rectangular) of the imaging device.
[0172]
[10] The zoom lens according to any one of 1 to 9, which satisfies the following condition (10):
[0173]
(10) -1 <f2F/ R21R<2.5
However, R21RIs the radius of curvature of the image side surface of the positive lens L21 of the second lens group, f2FIs the combined focal length of the positive lens L21 and the negative lens L22 of the second lens group.
[0174]
[11] The zoom lens as described in any one of [1] to [10], wherein, when zooming from the wide-angle end to the telephoto end, the third lens group moves along a locus convex toward the image side.
[0175]
[12] The zoom lens according to any one of [1] to [11], wherein the third lens group is focused by moving along the optical axis.
[0176]
[13] Wide angle half angle of view ωW13. The zoom lens according to any one of 1 to 12 above, wherein the angle is in the range of 27 ° to 42 °.
[0177]
[14] An electronic imaging apparatus comprising the zoom lens according to any one of 1 to 13 above.
[0178]
【The invention's effect】
According to the present invention, it is possible to obtain a zoom lens having a small retractable thickness and excellent storage property, and excellent imaging performance even at a high magnification and in a rear focus. It becomes possible.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a lens cross-sectional view at a wide-angle end (a), an intermediate state (b), and a telephoto end (c) when focusing on an object point at infinity according to Embodiment 1 of a zoom lens used in an electronic imaging device of the present invention. It is.
2 is a lens cross-sectional view similar to FIG. 1 illustrating a zoom lens according to Embodiment 2. FIG.
3 is a lens cross-sectional view similar to FIG. 1 illustrating a zoom lens according to Embodiment 3. FIG.
4 is a lens cross-sectional view similar to FIG. 1 illustrating a zoom lens according to Embodiment 4. FIG.
FIG. 5 is a lens cross-sectional view similar to FIG. 1 illustrating a zoom lens according to Example 5;
6 is a lens cross-sectional view similar to FIG. 1 illustrating a zoom lens according to Embodiment 6. FIG.
7 is a lens cross-sectional view similar to FIG. 1 illustrating a zoom lens according to Embodiment 7. FIG.
8 is a lens cross-sectional view similar to FIG. 1 illustrating a zoom lens according to Embodiment 8. FIG.
9 is a lens cross-sectional view similar to FIG. 1 illustrating a zoom lens according to Example 9; FIG.
10 is a lens cross-sectional view similar to FIG. 1 illustrating a zoom lens according to Example 10. FIG.
FIG. 11 is an aberration diagram for Example 1 upon focusing on an object point at infinity.
12 is an aberration diagram for Example 1 upon focusing on a subject distance of 10 cm. FIG.
FIG. 13 is a diagram for explaining the definition of the amount of aspherical deviation in the present invention.
FIG. 14 is a diagram for explaining a diagonal length of an effective imaging surface when imaging is performed with an electronic imaging element.
FIG. 15 is a diagram showing transmittance characteristics of an example of a near-infrared sharp cut coat.
FIG. 16 is a diagram illustrating a transmittance characteristic of an example of a color filter provided on the emission surface side of the low-pass filter.
FIG. 17 is a diagram illustrating a color filter arrangement of a complementary color mosaic filter.
FIG. 18 is a diagram illustrating an example of wavelength characteristics of a complementary color mosaic filter.
FIG. 19 is a front perspective view showing the appearance of a digital camera incorporating a zoom lens according to the present invention.
20 is a rear perspective view of the digital camera of FIG. 19. FIG.
21 is a cross-sectional view of the digital camera of FIG.
[Explanation of symbols]
G1: First lens group
G2: Second lens group
G3 ... Third lens group
S ... Aperture stop
IF ... Infrared cut absorption filter
LF: Low-pass filter
CG ... Cover glass
I ... Image plane
E ... Observer eyeball
40 ... Digital camera
41. Photography optical system
42. Optical path for photographing
43. Viewfinder optical system
44. Optical path for viewfinder
45 ... Shutter
46 ... Flash
47 ... LCD monitor
49 ... CCD
50. Cover member
51. Processing means
52. Recording means
53. Objective optical system for viewfinder
55 ... Porro prism
57 ... View frame
59 ... Eyepiece optical system

Claims (14)

物体側より順に、負の屈折力を有する第1レンズ群と、正の屈折力を有する第2レンズ群と、正の屈折力を有する第3レンズ群よりなり、無限遠物点合焦時における広角端から望遠端への変倍に際して、前記第2レンズ群が物体側へのみ移動し、前記第3レンズ群が第2レンズ群との間隔を変化させつつ移動し、前記第2レンズ群は、物体側から順に、正レンズL21、負レンズL22、正レンズL23、負レンズL24にて構成され、前記第2レンズ群中の正レンズL23又は負レンズL24の少なくとも何れかのレンズは非球面を有し、かつ、以下の条件(1)を満足することを特徴とするズームレンズ。
(1) 0.6<R22R /R21F <2.2
ただし、R21F 、R22R はそれぞれ第2レンズ群の正レンズL21の物体側の面、第2レンズ群の負レンズL22の像側の面の光軸上の曲率半径である。
In order from the object side, a first lens group having a negative refractive power, a second lens group having a positive refractive power, and a third lens group having a positive refractive power, and at the time of focusing on an object point at infinity. During zooming from the wide-angle end to the telephoto end, the second lens group moves only to the object side, the third lens group moves while changing the distance from the second lens group, and the second lens group In order from the object side, a positive lens L21, a negative lens L22, a positive lens L23, and a negative lens L24 are configured. At least one of the positive lens L23 and the negative lens L24 in the second lens group has an aspherical surface. And a zoom lens characterized by satisfying the following condition (1):
(1) 0.6 <R 22R / R 21F <2.2
R 21F and R 22R are radii of curvature on the optical axis of the object side surface of the positive lens L21 of the second lens group and the image side surface of the negative lens L22 of the second lens group, respectively.
像側に配される電子撮像素子と一体化されたことを特徴とする請求項1記載ズームレンズ。  2. The zoom lens according to claim 1, wherein the zoom lens is integrated with an electronic image pickup device arranged on the image side. 電子撮像素子の撮像面側に配されるズームレンズにおいて、
前記ズームレンズは、物体側より順に、負の屈折力を有する第1レンズ群と、正の屈折力を有する第2レンズ群と、正の屈折力を有する第3レンズ群よりなり、無限遠物点合焦時における広角端から望遠端への変倍に際して、前記第2レンズ群が物体側へのみ移動し、前記第3レンズ群が第2レンズ群との間隔を変化させつつ移動し、前記第2レンズ群は、物体側から順に、正レンズL21、負レンズL22、正レンズL23、負レンズL24にて構成され、前記第2レンズ群中の正レンズL23又は負レンズL24の少なくとも何れかのレンズは非球面を有し、かつ、以下の条件(2)、(3)、(4)を満足することを特徴とするズームレンズ。
(2) 0<(C24F −C23R )・L<1.6
(3) 0.01<d23/L<0.2
(4) −0.4<L/f2R<0.8
ただし、C23R =1/R23R 、C24F =1/R24F であり、ここで、R23R 、R24F はそれぞれ第2レンズ群の正レンズL23の像側の面、第2レンズ群の負レンズL24の物体側の面の光軸上の曲率半径、Lは撮像素子の有効撮像領域(略矩形)の対角長(mm)、d23は第2レンズ群の正レンズL23と負レンズL24との光軸上の空気間隔、f2Rは第2レンズ群の正レンズL23と負レンズL24との合成焦点距離である。
In the zoom lens arranged on the imaging surface side of the electronic imaging device,
The zoom lens includes, in order from the object side, a first lens group having a negative refractive power, a second lens group having a positive refractive power, and a third lens group having a positive refractive power. When zooming from the wide-angle end to the telephoto end during point focusing, the second lens group moves only to the object side, the third lens group moves while changing the distance from the second lens group, The second lens group includes, in order from the object side, a positive lens L21, a negative lens L22, a positive lens L23, and a negative lens L24, and at least one of the positive lens L23 and the negative lens L24 in the second lens group. A zoom lens characterized in that the lens has an aspherical surface and satisfies the following conditions (2), (3), and (4).
(2) 0 <(C 24F -C 23R ) · L <1.6
(3) 0.01 <d 23 /L<0.2
(4) −0.4 <L / f 2R <0.8
However, C 23R = 1 / R 23R and C 24F = 1 / R 24F , where R 23R and R 24F are the image side surface of the positive lens L23 of the second lens group and the negative value of the second lens group, respectively. radius of curvature on the optical axis of the object-side surface of the lens L24, L is the diagonal length of an effective image pickup area (substantially rectangular) of the image pickup device (mm), d 23 is the positive lens L23 in the second lens group negative lens L24 F 2R is the combined focal length of the positive lens L23 and the negative lens L24 of the second lens group.
像側に配される電子撮像素子と一体化され、かつ、以下の条件(2)、(3)、(4)を満足することを特徴とする請求項1記載のズームレンズ。
(2) 0<(C24F −C23R )・L<1.6
(3) 0.01<d23/L<0.2
(4) −0.4<L/f2R<0.8
ただし、C23R =1/R23R 、C24F =1/R24F であり、ここで、R23R 、R24F はそれぞれ第2レンズ群の正レンズL23の像側の面、第2レンズ群の負レンズL24の物体側の面の光軸上の曲率半径、Lは撮像素子の有効撮像領域(略矩形)の対角長(mm)、d23は第2レンズ群の正レンズL23と負レンズL24との光軸上の空気間隔、f2Rは第2レンズ群の正レンズL23と負レンズL24との合成焦点距離である。
2. The zoom lens according to claim 1, wherein the zoom lens is integrated with an electronic imaging device disposed on the image side and satisfies the following conditions (2), (3), and (4): 3.
(2) 0 <(C 24F -C 23R ) · L <1.6
(3) 0.01 <d 23 /L<0.2
(4) −0.4 <L / f 2R <0.8
However, C 23R = 1 / R 23R and C 24F = 1 / R 24F , where R 23R and R 24F are the image side surface of the positive lens L23 of the second lens group and the negative value of the second lens group, respectively. radius of curvature on the optical axis of the object-side surface of the lens L24, L is the diagonal length of an effective image pickup area (substantially rectangular) of the image pickup device (mm), d 23 is the positive lens L23 in the second lens group negative lens L24 F 2R is the combined focal length of the positive lens L23 and the negative lens L24 of the second lens group.
前記第2レンズ群の正レンズL21と負レンズL22とが接合されていることを特徴とする請求項2から4の何れか1項記載のズームレンズ。  The zoom lens according to any one of claims 2 to 4, wherein a positive lens L21 and a negative lens L22 of the second lens group are cemented. 前記第2レンズ群が以下の条件(5)を満足することを特徴とする請求項2から5の何れか1項記載のズームレンズ。
(5) 25<ν21−ν22+ν23−ν24<55
ただし、ν21、ν22、ν23、ν24はそれぞれ第2レンズ群の正レンズL21、負レンズL22、正レンズL23、負レンズL24の媒質のアッベ数(d線基準)である。
6. The zoom lens according to claim 2, wherein the second lens group satisfies the following condition (5).
(5) 25 <ν 21 −ν 22 + ν 23 −ν 24 <55
Here, ν 21 , ν 22 , ν 23 , and ν 24 are the Abbe numbers (d-line reference) of the medium of the positive lens L21, negative lens L22, positive lens L23, and negative lens L24 of the second lens group, respectively.
前記第2レンズ群における正レンズL23又は負レンズL24の少なくとも何れかに配された前記非球面の少なくとも何れかが以下の条件(6)を満足することを特徴とする請求項2から6の何れか1項記載のズームレンズ。
(6) 7.5×10-3・L>|Asp2R |>|Asp21F|
ただし、Asp21F、Asp2R はそれぞれ正レンズL21の物体側の面、正レンズL23又は負レンズL24の面の光軸上での曲率半径を有する球面に対し、光軸からの高さが0.3Lでの非球面偏倚量、Lは撮像素子の有効撮像領域(略矩形)の対角長(mm)であり、正レンズL21の物体側面が球面の場合は非球面偏倚量Asp21Fを0とする。
7. The system according to claim 2, wherein at least one of the aspheric surfaces arranged in at least one of the positive lens L <b> 23 and the negative lens L <b> 24 in the second lens group satisfies the following condition (6). A zoom lens according to claim 1.
(6) 7.5 × 10 −3 · L> | Asp2R |> | Asp21F |
However, Asp21F and Asp2R have a height of 0.3 L from the optical axis with respect to a spherical surface having a radius of curvature on the optical axis of the object side surface of the positive lens L21, the surface of the positive lens L23 or the negative lens L24, respectively. Is the diagonal length (mm) of the effective imaging area (substantially rectangular) of the image sensor, and the aspherical deviation amount Asp21F is 0 when the object side surface of the positive lens L21 is spherical.
以下の条件(7)を満足することを特徴とする請求項2から7の何れか1項記載のズームレンズ。
(7) −0.5<(R21F −R22R )/(R21F +R22R )<0.3
ただし、R21F 、R22R はそれぞれ第2レンズ群の正レンズL21の物体側の面と負レンズL22の像側の面の光軸上の曲率半径である。
The zoom lens according to any one of claims 2 to 7, wherein the following condition (7) is satisfied.
(7) −0.5 <(R 21F −R 22R ) / (R 21F + R 22R ) <0.3
Here, R 21F and R 22R are the radii of curvature on the optical axis of the object side surface of the positive lens L21 and the image side surface of the negative lens L22 of the second lens group, respectively.
以下の条件(8)及び(9)を満足することを特徴とする請求項2から8の何れか1項記載のズームレンズ。
(8) −1<f3 /f2R<1.6
(9) 0.02<d22/L<0.5
ただし、f2Rとf3 はそれぞれ第2レンズ群の正レンズL23と負レンズL24との合成焦点距離と第3レンズ群の焦点距離、d22は第2レンズ群の負レンズL22の像側面と正レンズL23の物体側面との間隔、Lは撮像素子の有効撮像領域(略矩形)の対角長(mm)である。
9. The zoom lens according to claim 2, wherein the following conditions (8) and (9) are satisfied.
(8) -1 <f 3 / f 2R <1.6
(9) 0.02 <d 22 /L<0.5
Here, f 2R and f 3 are the combined focal length of the positive lens L23 and the negative lens L24 of the second lens group and the focal length of the third lens group, respectively, and d 22 is the image side surface of the negative lens L22 of the second lens group. The distance from the object side surface of the positive lens L23, L is the diagonal length (mm) of the effective imaging region (substantially rectangular) of the imaging device.
以下の条件(10)を満足する請求項1乃至9の何れか1項に記載のズームレンズ。
(10) −1<f2F/R21R <2.5
ただし、R21R は第2レンズ群の正レンズL21の像側の面の曲率半径、f2Fは第2レンズ群の正レンズL21と負レンズL22との合成焦点距離である。
The zoom lens according to any one of claims 1 to 9, wherein the following condition (10) is satisfied.
(10) -1 <f 2F / R 21R <2.5
Where R 21R is the radius of curvature of the image side surface of the positive lens L21 of the second lens group, and f 2F is the combined focal length of the positive lens L21 and the negative lens L22 of the second lens group.
広角端から望遠端に変倍する際、前記第3レンズ群は像側に凸の軌跡で移動することを特徴とする請求項1から10の何れか1項記載のズームレンズ。  11. The zoom lens according to claim 1, wherein when zooming from the wide-angle end to the telephoto end, the third lens group moves along a locus convex toward the image side. 前記第3レンズ群を光軸に沿って移動することにより合焦することを特徴とする請求項1から11の何れか1項記載のズームレンズ。  The zoom lens according to claim 1, wherein the third lens group is focused by moving along the optical axis. 広角端半画角ωW が27°から42°の範囲にあることを特徴とする請求項1から12の何れか1項記載のズームレンズ。The zoom lens according to any one of claims 1 to 12, wherein the wide angle end half field angle ω W is in a range of 27 ° to 42 °. 請求項1から13の何れか1項記載のズームレンズを備えたことを特徴とする電子撮像装置。  An electronic imaging apparatus comprising the zoom lens according to claim 1.
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