JP4608917B2 - Zoom lens - Google Patents
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Description
本発明は、小型の撮影光学系に使用されるズームレンズ系を備えた、とりわけCCD（charged coupled device）等のイメージセンサを使用したデジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラ等のデジタル入出力機器の撮影光学系に好適なコンパクトなズームレンズ系を備えたズームレンズ装置に関するものである。 The present invention relates to photographing optics of a digital input / output device such as a digital still camera or a digital video camera using an image sensor such as a CCD (charged coupled device) having a zoom lens system used for a small photographing optical system. The present invention relates to a zoom lens apparatus having a compact zoom lens system suitable for the system.
近年、デジタルスチルカメラ（以下ＤＳＣ）やデジタルビデオカメラ等のデジタル入出力機器の開発が盛んに行われており撮影レンズにおいても盛んに発表されるようになった（特許文献１参照）。
これらの撮影レンズにおいては構成的に見るとＶＴＲ用撮影光学系が発展してきたものと考えることが出来るが、特にＤＳＣ用においては求められる解像力やその他の画質等の面で、さらに高い性能や品位を要求されるため、レンズ構成的に複雑化している場合が多く、光学系の大きさについても、ＣＣＤの画面サイズを同じとしてもＶＴＲ用撮影レンズよりＤＳＣ用撮影レンズの方が大型化してしまう結果となる。以下に、従来のＤＳＣ用の撮影レンズについて特徴の概略を列挙してみると、 In view of the construction of these photographic lenses, it can be considered that the photographic optical system for VTR has been developed, but in particular, in terms of the resolution required for DSC and other image quality, higher performance and quality. In many cases, the lens configuration is complicated, and the DSC photographic lens is larger than the VTR photographic lens even with the same CCD screen size. Result. The following is a summary of features of conventional DSC photographing lenses.
１．高解像である
最近では、その画素数が３００万画素〜４００万画素の高画素数のＣＣＤを採用したＤＳＣが、一般コンシューマ向けとして常識となっている。ＶＴＲに使用されてきた、３５万画素クラスの撮像素子とは、画面寸法が違うため直接比較することはあまり意味を成さないが、概略１０倍の差がある事になる。すなわち、撮影レンズに要求される、収差補正レベルも、この差程度の違いがあると考えられる。
1. High resolution Recently, a DSC employing a CCD with a high pixel count of 3 to 4 million pixels has become common sense for general consumers. Although the screen size is different from the 350,000-pixel class image sensor that has been used for VTR, it does not make much sense to make a direct comparison, but there is a difference of about 10 times. That is, it is considered that the aberration correction level required for the taking lens also has a difference of about this difference.
ＣＣＤの画素数を上げるには、現在一般的にはコスト面に配慮するために、画面寸法をなるべく大きくせずに、画素ピッチを小さくする方法で画素数を上げる方法がとられており、例えば、２年程前であれば有効画素数が１３０万画素クラスのＣＣＤでは画素ピッチは４．２μｍ程度であったが、さらに開発が進み、現在では２μｍ台の製品が多くなっている。従って、２μｍとして考えると最小錯乱円径を画素ピッチの２倍と仮定しても４μｍであり、３５ｍｍ判銀塩カメラの最小錯乱円径が約３３μｍと考えられるので、デジタルスチルカメラの撮影レンズに要求される解像力は銀塩カメラの約８．３倍ということが言える。 In order to increase the number of pixels of the CCD, at present, in order to consider the cost, generally, a method of increasing the number of pixels by reducing the pixel pitch without increasing the screen size as much as possible is employed. If it was about two years ago, the CCD with 1.3 million effective pixels had a pixel pitch of about 4.2 μm, but further development has progressed, and currently there are many products in the 2 μm range. Therefore, if the minimum circle of confusion is assumed to be 2 times the pixel pitch when considered as 2 μm, the minimum circle of confusion of a 35 mm silver salt camera is considered to be about 33 μm. It can be said that the required resolving power is about 8.3 times that of a silver halide camera.
２．周辺画像が高品位である
ＣＣＤの特性として、ダイナミックレンジが小さいので、高品位の画質を維持するためには前項の解像力の他に周辺光量も多く設計する傾向にある。画像処理系との関係があり一概には言えないが、最低でも４０〜５０％を目標にする場合が多い。また、動画よりも静止画の方が周辺画像の歪が目立ち易いこともあり、歪曲収差に関してもＶＴＲ用に比べてＤＳＣの方がより良好に補正している。
2. The peripheral image has high quality As a characteristic of a CCD, the dynamic range is small, so in order to maintain high quality image quality, there is a tendency to design a large amount of peripheral light in addition to the resolving power in the previous section. Although there is a relationship with the image processing system, it cannot be generally stated, but at least 40 to 50% is often targeted. In addition, the still image is more easily noticeable in the peripheral image than the moving image, and the distortion is corrected more favorably in the DSC than in the VTR.
３．像側のテレセントリック性が良好であること
像側のテレセントリック性とは、各像点に対する光線束の主光線が、光学系の最終面を射出した後、光軸とほぼ平行になる、すなわち、像面とはほぼ垂直に交わることを言う。言い換えると、光学系の射出瞳位置が像面から十分離れることである。これは、ＣＣＤ上の色フィルターが撮像面からやや離れた位置にあるために、光線が、斜めから入射した場合、実質的な開口効率が減少する（シェーディングという）ためであり、特に最近の高感度型のＣＣＤでは、撮像面の直前にマイクロレンズアレーを配しているものが多いが、この場合も同様に、射出瞳が十分離れていないと、周辺で開口効率が低下してしまう。
3. Image-side telecentricity is good Image-side telecentricity means that the principal ray of the light flux for each image point is almost parallel to the optical axis after exiting the final surface of the optical system, that is, the image It means that it intersects the surface almost perpendicularly. In other words, the exit pupil position of the optical system is sufficiently separated from the image plane. This is because, since the color filter on the CCD is located slightly away from the imaging surface, the effective aperture efficiency is reduced (called shading) when a light beam is incident obliquely. In many sensitivity type CCDs, a microlens array is arranged immediately before the imaging surface. Similarly, in this case, if the exit pupil is not sufficiently separated, the aperture efficiency is lowered in the vicinity.
４．大きなバックフォーカスが必要
ＣＣＤの構造に起因する保護用のガラス板や、その後の空間はもとより、撮影レンズの光学系とＣＣＤの間には一般的には幾つかの光学素子を挿入する空間が必要とされる。ＣＣＤの周期構造に起因して発生するモアレ現象等を防止する目的で挿入されるオプチカルローパスフィルター（以下、ＯＬＰＦ）やＣＣＤの赤外波長域での感度を低下させて人の目の比視感度に近づける目的で、やはり光学系とＣＣＤの間に挿入される赤外吸収フィルターがそれである。
4). A large back focus is required. In addition to the protective glass plate caused by the CCD structure and the subsequent space, a space for inserting several optical elements is generally required between the optical system of the taking lens and the CCD. It is said. The optical visual low-pass filter (hereinafter referred to as “OLPF”) inserted for the purpose of preventing the moire phenomenon that occurs due to the periodic structure of the CCD, or the relative visibility of the human eye by reducing the sensitivity in the infrared wavelength region of the CCD. This is an infrared absorption filter which is inserted between the optical system and the CCD for the purpose of getting close to.
この様に、従来のＤＳＣの撮影レンズには概略４つの特徴があり、最適な常用ズームレンズのレンズタイプとしては正・負・正または負・正・正の３群タイプが主流となっているが、ＣＣＤのマイクロレンズ等の特性を合わせ込み開発することでテレセントリック性などを緩和することを前提に考えると負・正の負群先行型の２群タイプを選択することも可能である。とりわけ小型化を優先してレンズタイプを選択するとどうしても特開２００１−２４０６８５に開示されているように群数の少ないこの２群タイプが有利ということが出来る。しかしながら、どのレンズタイプにもある程度共通して言うことが出来るが、どうしても小型化の設計を進めていくと、組み立て誤差についての敏感度が大きくなり要求仕様が厳し過ぎると設計は出来ても最終的には歩留まりが悪化して生産困難なものとなってしまう。 As described above, the conventional DSC photographing lens has roughly four characteristics, and the most common zoom lens type is positive / negative / positive or negative / positive / positive three-group type. However, if it is assumed that the telecentricity is eased by developing the characteristics of the CCD microlens and the like, it is possible to select the negative / positive negative group leading type two-group type. In particular, when a lens type is selected with priority given to miniaturization, it can be said that this two-group type having a small number of groups is advantageous as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2001-240685. However, it can be said that it is common to all lens types to some extent. However, if the design of miniaturization is inevitably advanced, the sensitivity to assembly errors will increase, and if the required specifications are too strict, the design can be finalized. In this case, the yield is deteriorated and the production becomes difficult.
前述のように、コンパクトで携帯に便利な高解像のデジタルスチルカメラのような製品を提供するためには、負・正の負群先行型の２群タイプを選択し、小型化に向かって設計を進めていくのが良い。しかしながら最終的には各レンズの敏感度が高くなってしまい、また製造や組み立ての誤差による敏感度の限界を超えることは許されず、したがって敏感度レベルと小型化に対する要求レベルとのバランスをとって設計を行うことになる。一方、加工や組み立て誤差に対する敏感度では、シフトずれ、ティルトずれ、厚さ誤差が問題となる場合が多いが、シフトずれ、ティルトずれに関してはレンズ同士を接合する事で精度を向上することが可能であることは、以前より知られており、そのような設計が可能であれば、その部分の敏感度を高く設定することが可能となり、その分、より小型化への展望が開けてくるわけであるが、反面そうした設計は収差補正のための自由度を失うことになるため、何枚ものレンズを接合使用することは実際には設計を返って困難なものとしてしまう場合が多く採用されることは少ない。 As mentioned above, in order to provide a product such as a high-resolution digital still camera that is compact and convenient to carry, select the negative / positive negative group preceding type two-group type, toward miniaturization. It is better to proceed with the design. Eventually, however, the sensitivity of each lens will increase, and it will not be allowed to exceed the sensitivity limit due to manufacturing or assembly errors, thus balancing the sensitivity level with the required level for miniaturization. To do the design. On the other hand, in terms of sensitivity to processing and assembly errors, shift error, tilt error, and thickness error are often problems, but it is possible to improve accuracy by joining lenses together for shift error and tilt error. It has been known for a long time, and if such a design is possible, it becomes possible to set the sensitivity of that part high, and that will open up the prospect of further miniaturization. However, since such a design loses the degree of freedom for correcting aberrations, it is often adopted that it is difficult to return the design to use several lenses. There are few things.
本発明は、前述した事情に鑑み、負・正の負群先行型の２群タイプのズームレンズにおいて、第２レンズ群を構成するレンズの３枚を接合使用することで、誤差に対する敏感度を高く設定できるようにし、その分さらなる光学系の小型化を進めることの出来る光学系を提案することにより、高解像でかつ歪曲収差他の諸収差が良好に補正されている高性能で携行に便利なコンパクトな設計のズームレンズ及びそれを用いたカメラを提供する事を目的とする。 In the present invention, in view of the above-described circumstances, in the negative lens / positive negative group leading type two-group type zoom lens, the sensitivity of the lens to the second lens group is increased by using three lenses constituting the second lens group. It is possible to carry it with high performance that can be set high, and by proposing an optical system that can further reduce the size of the optical system. It is an object to provide a zoom lens having a convenient and compact design and a camera using the zoom lens.
本発明のズームレンズでは物体側より順に、全体で負の屈折力を有する第１レンズ群及び全体で正の屈折力を有する第２レンズ群から構成され、前記第２レンズ群は物体側より順に、全体で正の屈折力を有する第２aレンズ群及び第２bレンズ群から構成され、前記第２aレンズ群は物体側より順に、少なくとも１枚の正の屈折力を有するレンズ（以下正レンズ）及び少なくとも１枚の負の屈折力を有するレンズ（以下負レンズ）を３枚接合することによって成る第３レンズ、第４レンズ及び第５レンズによって構成され、前記第２bレンズ群は、第６レンズのみによって構成され、変倍作用に際しては前記第１レンズ群及び前記第２レンズ群の間隔を変化させることにより行うズームレンズにおいて、前記第２レンズ群のパワーに関して下記条件式（１）を満足しており、前記第２aレンズ群のパワーに関して下記条件式（２）を満足しており、前記第６レンズのパワーに関して下記条件式（６）を満足しており、また広角端におけるレンズ全系の光軸方向の寸法に関して下記条件式（３）を満足していることを特徴とする。（請求項１）
（１） ０．６ ＜ｆｗ／ｆII＜ ０．８
（２） ０．６５ ＜ｆｗ／ｆ２ａ＜ ０．９０
（６） ｆ ｗ ／｜ｆ ６ ｜＜ ０．４ （絶対値はｆ ６ ＜０のため）
（３） ４．６ ＜ＴＬｗ／ｆｗ＜ ５．５
ただし、
ｆｗ：広角端におけるレンズ全系の合成焦点距離
ｆII：第２レンズ群の合成焦点距離
ｆ２ａ：第２aレンズ群の合成焦点距離
ｆ ６ ：第２bレンズ群を構成する第６レンズの焦点距離
ＴＬｗ：広角端における第１レンズの物体側面から像面までの距離
（ただし、平行平面ガラス部分は空気換算距離）
The zoom lens according to the present invention includes, in order from the object side, a first lens group having a negative refractive power as a whole and a second lens group having a positive refractive power as a whole, and the second lens group in order from the object side. And a second a lens group and a second b lens group having a positive refractive power as a whole, the second a lens group in order from the object side, at least one lens having a positive refractive power (hereinafter referred to as a positive lens), and The lens is composed of a third lens, a fourth lens, and a fifth lens formed by cementing at least one lens having negative refractive power (hereinafter, negative lens), and the second b lens group includes only the sixth lens. In the zoom lens that is configured by changing the distance between the first lens group and the second lens group at the time of zooming action, the following conditions are set for the power of the second lens group: The following conditional expression (2) is satisfied with respect to the power of the second a lens group, the following conditional expression (6) is satisfied with respect to the power of the sixth lens, and The following conditional expression (3) is satisfied with respect to the dimension in the optical axis direction of the entire lens system at the wide-angle end. (Claim 1)
(1) 0.6 <f w / f II <0.8
(2) 0.65 <f w / f 2a <0.90
(Because of the absolute value f 6 <0) <0.4 | (6) f w / |
(3) 4.6 <TL w / f w <5.5
However,
f w : Composite focal length of the entire lens system at the wide angle end f II : Composite focal length of the second lens group f 2a : Composite focal length of the second a lens group
f 6 : Focal length TL w of the sixth lens constituting the second b lens group : Distance from the object side surface of the first lens to the image plane at the wide angle end (however, the plane-parallel glass portion is an air conversion distance)
条件式（１）は、正の屈折力を有する第２レンズ群へのパワーの適切な配分に関するものである。光学系全体の大きさと諸収差を適切に補正するためにはパワーバランスを適切に配置することが必要条件となる。上限を越えると、第２レンズ群の正のパワーが大きいことになり、それにともなって第１レンズ群の負のパワーも強めなければならず、諸収差のバランスを取ることが困難となり性能が悪化する。また逆に下限を越えると、第１レンズ群との空気間隔を大きくとらなければならず、光学系全体の大きさが大きくなり小型化の目的と相反することとなる。また、続く条件式（２）は、第２レンズ群を構成し最も物体側に配置され、第２レンズ群の正のパワーを事実上担っている第２aレンズ群へのパワーの適切な配分に関するものである。第２レンズ群のパワーは構成要素である第２aレンズ群及び第２bレンズ群のパワーから成り立っているが、第２bレンズ群のパワーが極小さいため、第２aレンズ群のパワーがほぼ第２レンズ群のパワーを代表していると言っても良く、したがって条件式から逸脱した場合の問題点についても条件式（１）の場合に順ずるが、条件式（１）の説明に加えるとすれば上限を超えた場合で、この時は第２aレンズ群のパワーのみならず第２bレンズ群のパワーも共に大きくする必要があり、これにより第２bレンズ群を構成している第６レンズを樹脂成型により製造することが、温度や湿度による影響を考えると採用が困難となる。デジタルカメラ等のような高解像を要求される光学系に樹脂材料により製造されるレンズを導入する場合には、その樹脂レンズのパワーを小さく抑えることが重要である。理想は屈折力を持たないように設計することであるが、通常は仕様用途によって相当程度のパワーが許されることになり、条件式（６）は、そのための第６レンズのパワーの上限を定めたものである。上限を超えると当然のことながら温度、湿度などの環境的な影響から、樹脂材料の屈折率が変化をし解像力等の劣化に繋がる。条件式（３）は、広角端におけるレンズ全長を規定するものである。全変倍域の中でレンズ全長が最大になるのが広角端であるため、広角端において規定しているものであり、携帯性等を考慮した上での本発明のズームレンズの小型化に関する条件となる。上限を超えると収差補正という面では有利となる反面、本発明のズームレンズの目的である携帯性を考慮した小型化と相反することとなる。逆に下限を超えると各レンズのパワーを大きくしなければならず、諸収差の悪化や誤差に対する敏感度の悪化を招き実情に適さない。 Conditional expression (1) relates to appropriate distribution of power to the second lens group having positive refractive power. In order to appropriately correct the size and various aberrations of the entire optical system, it is necessary to properly arrange the power balance. When the upper limit is exceeded, the positive power of the second lens group becomes large, and accordingly, the negative power of the first lens group must be strengthened, and it becomes difficult to balance various aberrations and the performance deteriorates. To do. On the other hand, if the lower limit is exceeded, the air gap from the first lens group must be increased, which increases the overall size of the optical system and contradicts the purpose of downsizing. The following conditional expression (2) relates to an appropriate distribution of the power to the second a lens group that constitutes the second lens group and is disposed closest to the object side and that effectively bears the positive power of the second lens group. Is. The power of the second lens group is composed of the powers of the 2a lens group and the 2b lens group, which are constituent elements. However, since the power of the 2b lens group is extremely small, the power of the 2a lens group is almost the second lens. It may be said that the power of the group is representative, and therefore the problem when deviating from the conditional expression follows the case of conditional expression (1), but if added to the description of conditional expression (1) When the upper limit is exceeded, it is necessary to increase not only the power of the 2a lens group but also the power of the 2b lens group at this time, so that the sixth lens constituting the 2b lens group is resin-molded. However, it is difficult to adopt this method considering the influence of temperature and humidity. When introducing a lens made of a resin material into an optical system such as a digital camera that requires high resolution, it is important to keep the power of the resin lens small. Ideally, the lens should be designed so as not to have refractive power, but usually a considerable amount of power is allowed depending on the specification application, and conditional expression (6) defines the upper limit of the power of the sixth lens for that purpose. It is a thing. If the upper limit is exceeded, it is natural that the refractive index of the resin material changes due to environmental influences such as temperature and humidity, leading to degradation of resolution and the like. Conditional expression (3) defines the total lens length at the wide-angle end. Since the wide-angle end has the largest overall lens length in the entire zoom range, it is specified at the wide-angle end, and the zoom lens of the present invention is miniaturized in consideration of portability and the like. It becomes a condition. Exceeding the upper limit is advantageous in terms of correcting aberrations, but contradicts the miniaturization in consideration of portability, which is the purpose of the zoom lens of the present invention. On the contrary, if the lower limit is exceeded, the power of each lens must be increased, which leads to deterioration of various aberrations and sensitivity to errors, which is not suitable for the actual situation.
また、本発明のズームレンズでは、前記第２aレンズ群を構成する正レンズのアッべ数の平均値と前記第２aレンズ群を構成する負レンズのアッべ数の平均値とに関して下記条件式（４）を満足し、また前記第２レンズ群を構成し最も物体側に配置される第３レンズの物体側の面の形状に関して下記条件式（５）を満足していることが好ましい。（請求項２）
（４） ６ ＜ν２ａｐ−ν２ａｎ
（５） １．０５ ＜ｆｗ／ｒ５＜ １．５０
ただし、
ν２ａｐ：第２aレンズ群を構成する正の屈折力を有するレンズのアッベ数の平均値
ν２ａｎ：第２aレンズ群を構成する負の屈折力を有するレンズのアッベ数の平均値
ｒ５：第２aレンズ群を構成する第３レンズの物体側の面の曲率半径
In the zoom lens according to the present invention, the following conditional expression (in relation to the average value of the Abbe number of the positive lens constituting the 2a lens group and the average value of the Abbe number of the negative lens constituting the 2a lens group) 4) is satisfied, and it is preferable that the following conditional expression (5) is satisfied with respect to the shape of the object side surface of the third lens that constitutes the second lens group and is disposed closest to the object side. (Claim 2)
(4) 6 <ν 2ap −ν 2an
(5) 1.05 <f w / r 5 <1.50
However,
ν 2ap : average value of Abbe number of lenses having positive refractive power constituting the 2a lens group ν 2an : average value of Abbe number of lenses having negative refractive power constituting the 2a lens group r 5 : number 2a The radius of curvature of the object side surface of the third lens constituting the lens group
条件式（４）は、第２ａレンズ群に使用されている正レンズと負レンズのアッベ数の適正な配分に関するものである。第２ａレンズ群は第３レンズ、第４レンズ、第５レンズの３枚を接合して構成されているが、本発明のズームレンズではこの第２ａレンズ群のパワー構成として、正・負・正の場合（第１実施例〜第３実施例）と正・正・負の場合（第４実施例〜第６実施例）の２通りの場合を実施例として提案している。しかしながら、いずれの場合でも色収差を良好に補正しつつ、各収差とのバランスを良好に維持するためには条件式（４）に示される色消しの為の条件を遵守することが必要で、もし条件式で示されている下限を守らないと、良好な色収差の補正手段を失う事となり、もし色収差補正が出来たとしても、そのために各レンズのパワーが大きくなり、球面収差の補正およびコマ収差の補正に不利な状態となってしまう。条件式（５）は、第２aレンズ群を構成し最も物体側に配置される第３レンズの物体側面の形状に関する条件式である。第３レンズは、開口絞りを配置されることが多い位置の直後にあるため、球面収差の補正に関して重要な役割を受け持つ。第１レンズ群の負のパワーとも関連しているが、基本的には球面収差を良好に補正するための条件となる。条件式（５）で下限を越えると、コマ収差や非点収差などの軸外の収差に関しては補正し易くなるが、球面収差が補正過剰となる。逆に上限を越えると、球面収差は補正不足となり、同時に軸外の収差も良好な補正が困難となる。 Conditional expression (4) relates to an appropriate distribution of the Abbe numbers of the positive lens and the negative lens used in the 2a lens group. The 2a lens group is formed by cementing three lenses, a third lens, a fourth lens, and a fifth lens. In the zoom lens of the present invention, the power configuration of the 2a lens group is positive / negative / positive. In this case, two cases are proposed as examples (first to third examples) and positive, positive, and negative cases (fourth to sixth examples). However, in any case, in order to correct chromatic aberration well and maintain a good balance with each aberration, it is necessary to observe the achromatic condition shown in conditional expression (4). If the lower limit indicated in the conditional expression is not observed, good chromatic aberration correction means will be lost, and even if chromatic aberration correction can be performed, the power of each lens will increase, thereby correcting spherical aberration and coma aberration. It will be disadvantageous for the correction of. Conditional expression (5) is a conditional expression related to the shape of the object side surface of the third lens that constitutes the second a lens group and is disposed closest to the object side. Since the third lens is immediately after the position where the aperture stop is often disposed, it plays an important role in correcting spherical aberration. Although it is related to the negative power of the first lens group, it is basically a condition for satisfactorily correcting spherical aberration. If the lower limit of conditional expression (5) is exceeded, off-axis aberrations such as coma and astigmatism will be easily corrected, but spherical aberration will be overcorrected. On the contrary, if the upper limit is exceeded, the spherical aberration is insufficiently corrected, and at the same time, it is difficult to correct off-axis aberrations well.
また、前記第２aレンズ群を構成し最も物体側に配置される前記第３レンズは空気との境界面である物体側の屈折面が非球面形状であることが主に球面収差を良好に補正する上で好ましい。（請求項３） In addition, the third lens that constitutes the second a lens group and is disposed closest to the object side preferably corrects spherical aberration mainly because the object side refractive surface that is the boundary surface with air has an aspherical shape. This is preferable. (Claim 3)
また、本発明のズームレンズでは、前記第２bレンズ群を構成する屈折力の弱い前記第６レンズはコスト等を考慮すると樹脂材料によって製作され、物体側あるいは像側の少なくとも１つの屈折面が非球面形状であることが好ましい。（請求項４） In the zoom lens of the present invention, the sixth lens having a low refractive power constituting the second b lens group is made of a resin material in consideration of cost and the like, and at least one refractive surface on the object side or the image side is not non-reflective. it is preferred Ru spherical der. (Claim 4 )
また、本発明のズームレンズでは、前記第１レンズ群が物体側より順に負レンズである第１レンズ及び正レンズである第２レンズにより構成され、前記第１レンズのパワーに関して下記条件式（７）を満足し、前記第１レンズ及び前記第２レンズを製作する硝材の分散特性に関して下記条件式（８）を満足し、また前記第１レンズの形状に関して下記条件式（９）を満足していることが好ましい。（請求項５）
（７） ０．５０ ＜ｆｗ／｜ｆI｜＜ ０．６５ （絶対値はｆI＜０のため）
（８） １０ ＜ν１−ν２
（９） １．３ ＜ｆｗ／ｒ２＜ １．６
ただし、
ｆI：第１レンズ群の合成焦点距離
ν１：第１レンズ群を構成する第１レンズのアッベ数
ν２：第１レンズ群を構成する第２レンズのアッベ数
ｒ２：第１レンズ群を構成する第１レンズの像側の面の曲率半径
In the zoom lens of the present invention, the first lens group includes a first lens that is a negative lens and a second lens that is a positive lens in order from the object side, and the following conditional expression (7) ), The following conditional expression (8) is satisfied with respect to the dispersion characteristics of the glass material for manufacturing the first lens and the second lens, and the following conditional expression (9) is satisfied with respect to the shape of the first lens. Preferably it is. (Claim 5)
(7) 0.50 <f w / | f I | <0.65 ( for the absolute value of f I <0)
(8) 10 <ν 1 −ν 2
(9) 1.3 <f w / r 2 <1.6
However,
f I : Composite focal length of the first lens group ν 1 : Abbe number of the first lens constituting the first lens group ν 2 : Abbe number of the second lens constituting the first lens group r 2 : First lens group Radius of curvature of the image side surface of the first lens constituting the lens
条件式（７）は、全体で負の屈折力を有する第１レンズ群へのパワーの適切な配分に関するものである。光学系全体の大きさと諸収差を適正に補正するためのパワーバランスをとるための条件である。上限を超えると第１レンズ群のパワーが大きいということであり、これに伴い第２レンズ群のパワーも強くしなければならず、諸収差のバランスを取るのが困難となり、良好な性能を得ることが出来ない。逆に下限を超えるとパワーが不足の状態となり、第１レンズ群と第２レンズ群との間の空気間隔を大きく取らなければならず、光学系全体の実使用時の大きさが大きくなってしまう。このことは直接収納状態の大きさには関係ないので、ある程度は許すことが出来るのであるが、実使用状態と収納状態とでの大きさに大きな違いがあると多段の鏡枠構造を採用ことが必須となってしまい、構造的な誤差の累積が大きくなり、今度は敏感度の悪化となって問題化する場合もある。条件式（８）は、第１レンズ群の色収差補正に関する条件式である。第１レンズ群は、変倍により第２レンズ群との位置関係を変化させるため、全変倍域での色収差を良好に維持するためには、第２レンズ群と共に群単位でのある程度良好な色収差補正が必要とされる。第１レンズ群は負の第１レンズと正の第２レンズの２枚による構成であるが、この各レンズのアッベ数の関係を条件式（８）の範囲で設定することにより色収差を良好に補正しつつ、各収差とのバランスを保持することが出来る。下限を超えると色収差補正のために各レンズのパワーを大きくしなければならなくなり、単色の諸収差補正に不利となる。条件式（９）は、曲率の大きい凹面である第１レンズの像面側の屈折面の形状に関するものであり、条件式（９）の範囲での曲率を与える事によって、すなわち入射瞳に対してコンセントリックな形状とすることによってディストーション等の軸外の諸収差の発生を基本的に小さくしている。上限を超えると第１レンズの像側面の曲率半径が小さくなり過ぎて加工が困難となると共に負のパワーが過大となり過ぎ、ペッツバール和が過小となってしまう。逆に下限を超えると加工上は有利となるがコンセントリック条件から離れるため、ディストーションや像面湾曲の補正が困難となる。 Conditional expression (7) relates to an appropriate distribution of power to the first lens group having a negative refractive power as a whole. This is a condition for achieving a power balance for appropriately correcting the size and various aberrations of the entire optical system. If the upper limit is exceeded, it means that the power of the first lens group is large, and accordingly, the power of the second lens group must be increased, and it becomes difficult to balance various aberrations, and good performance is obtained. I can't. On the contrary, if the lower limit is exceeded, the power becomes insufficient, and the air space between the first lens group and the second lens group must be increased, and the size of the entire optical system in actual use increases. End up. Since this is not directly related to the size of the storage state, it can be allowed to some extent, but if there is a large difference in the size between the actual use state and the storage state, a multistage lens frame structure should be adopted. Becomes essential, and the accumulation of structural errors increases, and this time, the sensitivity becomes worse and may become a problem. Conditional expression (8) is a conditional expression related to chromatic aberration correction of the first lens group. Since the first lens group changes its positional relationship with the second lens group by zooming, in order to maintain good chromatic aberration in the entire zooming range, it is good to some extent in units of groups together with the second lens group. Chromatic aberration correction is required. The first lens group is composed of two lenses, a negative first lens and a positive second lens. By setting the relationship of the Abbe number of each lens within the range of the conditional expression (8), chromatic aberration is improved. While correcting, the balance with each aberration can be maintained. If the lower limit is exceeded, the power of each lens must be increased for chromatic aberration correction, which is disadvantageous for correcting various monochromatic aberrations. Conditional expression (9) relates to the shape of the refractive surface on the image plane side of the first lens, which is a concave surface having a large curvature. By giving a curvature within the range of conditional expression (9), that is, for the entrance pupil, The concentric shape basically reduces off-axis aberrations such as distortion. If the upper limit is exceeded, the radius of curvature of the image side surface of the first lens becomes too small and processing becomes difficult, the negative power becomes excessively large, and the Petzval sum becomes excessively small. On the other hand, if the lower limit is exceeded, it is advantageous in terms of processing, but since it is away from the concentric condition, it becomes difficult to correct distortion and curvature of field.
また、本発明のズームレンズで高性能を維持するためには、前記第１レンズ群を構成する前記第１レンズの像側屈折面を非球面形状とすることによって歪曲収差等を良好に補正することが有効である。（請求項６） In order to maintain high performance with the zoom lens according to the present invention, distortion and the like are favorably corrected by making the image side refractive surface of the first lens constituting the first lens group an aspherical shape. It is effective. (Claim 6)
このように本発明によるズームレンズをカメラの撮影用レンズとして設けることにより、光学的ズーム機能を有していながら常に携行しても苦にならない薄型あるいは小型のカメラを提供する事が可能となる。（請求項７） Thus, by providing the zoom lens according to the present invention as a photographing lens of a camera, it is possible to provide a thin or small camera that has an optical zoom function but does not suffer even if it is always carried. (Claim 7)
本発明によれば、小型化に有利な負・正の負群先行型の２群タイプのズームレンズすることに加えて、第２レンズ群を構成するレンズの３枚を接合使用することで、誤差に対する敏感度を高く設定できるようにし、その分さらなる光学系の小型化を進めることが可能となり、製造上の歩留まり等を考慮した上で、高解像でかつ歪曲収差他の諸収差が良好に補正されている、高性能で携行に便利なコンパクトな設計のズームレンズ及びそれを用いたカメラを提供することが出来る。 According to the present invention, in addition to the negative lens / positive negative group preceding type two-group type zoom lens which is advantageous for downsizing, by using the three lenses constituting the second lens group, The sensitivity to errors can be set to a high level, and it is possible to further reduce the size of the optical system, and high resolution and distortion and other aberrations are good after considering the manufacturing yield. Therefore, it is possible to provide a zoom lens with a high performance and a compact design that is easy to carry and a camera using the same.
以下、具体的な数値実施例について、本発明を説明する。以下の実施例１から実施例６において、本発明のズームレンズは物体側より順に、全体で負の屈折力を有する第１レンズ群ＬＧ１及び全体で正の屈折力を有する第２レンズ群ＬＧ２から構成され、前記第１レンズ群ＬＧ１は物体側より順に負の屈折力を有するレンズ（以下負レンズ）である第１レンズＬ１及び正の屈折力を有する（以下正レンズ）レンズである第２レンズＬ２により構成され、前記第２レンズ群ＬＧ２は物体側より順に、全体で正の屈折力を有する第２aレンズ群ＬＧ２ａ及び第２bレンズ群ＬＧ２ｂから構成され、前記第２aレンズ群は物体側より順に、少なくとも１枚の正レンズ及び少なくとも１枚の負レンズを３枚接合することによって成る第３レンズＬ３、第４レンズＬ４及び第５レンズＬ５によって構成され、前記第２bレンズ群は、屈折力の弱い第６レンズＬ６のみによって構成され、前記第２レンズ群ＬＧ２と像面との間には空気間隔をおいて平行平面ガラスＬＰＦが配されている。前記平行平面ガラスＬＰＦは詳細にはＣＣＤのカバーガラス、水晶フィルター、または赤外吸収フィルター等で構成されるのであるが、光学的には何ら問題はないのでこれらの総厚に等しい１枚の平行平面ガラスで表現している。変倍作用に際しては前記第１レンズ群ＬＧ１及び前記第２レンズ群ＬＧ２の間隔を変化させることにより行われるが、各実施例におけるレンズ構成図では広角端及び望遠端における配置を示している。 Hereinafter, the present invention will be described with respect to specific numerical examples. In the following Example 1 to Example 6, the zoom lens of the present invention is arranged in order from the object side, from the first lens group LG1 having a negative refractive power as a whole and the second lens group LG2 having a positive refractive power as a whole. The first lens group LG1 includes a first lens L1 that is a lens having a negative refractive power (hereinafter referred to as a negative lens) and a second lens that is a lens having a positive refractive power (hereinafter referred to as a positive lens) in order from the object side. The second lens group LG2 is composed of a second a lens group LG2a and a second b lens group LG2b having a positive refractive power as a whole in order from the object side, and the second a lens group is in order from the object side. A third lens L3, a fourth lens L4, and a fifth lens L5 formed by cementing at least one positive lens and at least one negative lens. b lens group is constituted by only a weak sixth lens L6 refractive power, between the second lens group LG2 and the image plane are arranged parallel plane glass LPF at the air gap. The parallel plane glass LPF is specifically composed of a CCD cover glass, a crystal filter, an infrared absorption filter, or the like, but there is no problem optically, so one parallel sheet equal to the total thickness thereof. Expressed in flat glass. The zooming operation is performed by changing the distance between the first lens group LG1 and the second lens group LG2. In the lens configuration diagrams in each embodiment, the arrangement at the wide-angle end and the telephoto end is shown.
各実施例において使用している非球面については、周知のごとく、光軸方向にＺ軸、光軸と直交する方向にＹ軸をとるとき、非球面式：
Ｚ＝（Ｙ２／ｒ）〔１＋√｛１−（１＋Ｋ）（Ｙ／ｒ）２｝〕
＋Ａ・Ｙ４＋Ｂ・Ｙ６＋Ｃ・Ｙ８＋Ｄ・Ｙ１０＋E・Ｙ１２＋‥‥
で与えられる曲線を光軸の回りに回転して得られる曲面で、近軸曲率半径：ｒ、円錐定数：Ｋ、高次の非球面係数：Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを与えて形状を定義する。尚表中の円錐定数及び高次の非球面係数の表記において「Ｅとそれに続く数字」は「１０の累乗」を表している。例えば、「Ｅ−４」は１０−４を意味し、この数値が直前の数値に掛かるのである。
As is well known, the aspherical surface used in each embodiment has an aspherical formula when taking the Z axis in the optical axis direction and the Y axis in the direction orthogonal to the optical axis:
Z = (Y 2 / r) [1 + √ {1- (1 + K) (Y / r) 2 }]
+ A ・ Y 4 + B ・ Y 6 + C ・ Y 8 + D ・ Y 10 + E ・ Y 12 +
Is a curved surface obtained by rotating the curve given by around the optical axis, and the shape is defined by giving paraxial curvature radius: r, conic constant: K, and higher-order aspheric coefficients: A, B, C, D To do. In the notation of the conic constant and the higher-order aspheric coefficient in the table, “E and the number following it” represent “power of 10”. For example, “E-4” means 10 −4 , and this numerical value is multiplied by the immediately preceding numerical value.
本発明の非球面レンズの第１実施例について数値例を表１に示す。また図１は、そのレンズ構成図、図２はその諸収差図である。 Table 1 shows numerical examples of the first embodiment of the aspherical lens of the present invention. FIG. 1 is a diagram showing the lens configuration, and FIG. 2 is a diagram showing various aberrations thereof.
表及び図面中、ｆはレンズ全系の焦点距離、ＦnoはＦナンバー、２ωはレンズの全画角、ｂｆはバックフォーカスを表す。バックフォーカスｂｆは第２レンズ群を構成する第６レンズ像側面から像面までの距離の空気換算距離である。 また、Ｒは曲率半径、Ｄはレンズ厚またはレンズ間隔、Ｎdはｄ線の屈折率、νdはｄ線のアッベ数を示す。諸収差図中のｄ、ｇ、Ｃはそれぞれの波長における収差曲線である。またＳはサジタル、Ｍはメリディオナルを示している。 In the table and drawings, f is the focal length of the entire lens system, F no is the total angle of view of F-number, 2 [omega lens, b f is the back focus. The back focus b f is an air equivalent distance of the distance from the side surface of the sixth lens constituting the second lens group to the image plane. R is a radius of curvature, D is a lens thickness or a lens interval, N d is a refractive index of d-line, and ν d is an Abbe number of d-line. D, g, and C in the various aberration diagrams are aberration curves at respective wavelengths. S represents sagittal and M represents meridional.
第２実施例について数値例を表２に示す。また、図３はそのレンズ構成図、図４はその諸収差図である。 Numerical examples of the second embodiment are shown in Table 2. FIG. 3 is a diagram showing the lens configuration, and FIG. 4 is a diagram showing various aberrations thereof.
第３実施例について数値例を表３に示す。また、図５はそのレンズ構成図、図６はその諸収差図である。 Numerical examples of the third embodiment are shown in Table 3. FIG. 5 is a lens configuration diagram, and FIG.
第４実施例について数値例を表４に示す。また、図７はそのレンズ構成図、図８はその諸収差図である。 Numerical examples are shown in Table 4 for the fourth embodiment. FIG. 7 is a lens configuration diagram, and FIG.
第５実施例について数値例を表５に示す。また、図９はそのレンズ構成図、図１０はその諸収差図である。 Numerical examples of the fifth embodiment are shown in Table 5. FIG. 9 is a lens configuration diagram, and FIG. 10 is a diagram showing various aberrations.
第６実施例について数値例を表６に示す。また、図１１はそのレンズ構成図、図１２はその諸収差図である。 Numerical examples of the sixth embodiment are shown in Table 6. FIG. 11 is a lens configuration diagram, and FIG.
次に実施例１から実施例６に関して条件式（１）から条件式（９）に対応する値を、まとめて表７に示す。 Next, Table 7 collectively shows values corresponding to the conditional expressions (1) to (9) regarding the first to sixth embodiments.
表７から明らかなように、実施例１から実施例６の各実施例に関する数値は条件式（１）から（９）を満足しているとともに、各実施例における収差図からも明らかなように、各収差とも良好に補正されている。 As is clear from Table 7, the numerical values related to the respective examples from Example 1 to Example 6 satisfy the conditional expressions (1) to (9), and are also apparent from the aberration diagrams in the respective examples. Each aberration is corrected well.
Claims (7)
（１） ０．６ ＜ｆｗ／ｆII＜ ０．８
（２） ０．６５ ＜ｆｗ／ｆ２ａ＜ ０．９０
（６） ｆ ｗ ／｜ｆ ６ ｜＜ ０．４ （絶対値はｆ ６ ＜０のため）
（３） ４．６ ＜ＴＬｗ／ｆｗ＜ ５．５
ただし、
ｆｗ：広角端におけるレンズ全系の合成焦点距離
ｆII：第２レンズ群の合成焦点距離
ｆ２ａ：第２aレンズ群の合成焦点距離
ｆ ６ ：第２bレンズ群を構成する第６レンズの焦点距離
ＴＬｗ：広角端における第１レンズの物体側面から像面までの距離
（ただし、平行平面ガラス部分は空気換算距離） A first lens group having a negative refractive power as a whole and a second lens group having a positive refractive power as a whole are arranged in order from the object side, and the second lens group is a positive refraction as a whole in order from the object side. A second a lens group having a power and a second b lens group. The second a lens group in order from the object side is at least one lens having a positive refractive power (hereinafter, positive lens) and at least one negative lens. The lens is composed of a third lens, a fourth lens, and a fifth lens formed by cementing three lenses having refractive power (hereinafter, negative lenses), and the second b lens group is composed of only the sixth lens, and the magnification is changed. In the operation of the zoom lens that is performed by changing the distance between the first lens group and the second lens group, the following conditional expression (1) is satisfied with respect to the power of the second lens group. Wherein the following conditional expression with respect to the 2a lens group power are satisfied (2), the sixth lens is satisfied the following conditional expression (6) with respect to a power, also the optical axis of the lens system in the wide-angle end A zoom lens characterized in that the following conditional expression (3) is satisfied with respect to the dimensions of:
(1) 0.6 <f w / f II <0.8
(2) 0.65 <f w / f 2a <0.90
(Because of the absolute value f 6 <0) <0.4 | (6) f w / | f 6
(3) 4.6 <TL w / f w <5.5
However,
f w : Composite focal length of the entire lens system at the wide angle end f II : Composite focal length of the second lens group f 2a : Composite focal length of the second a lens group
f 6 : Focal length TL w of the sixth lens constituting the second b lens group : Distance from the object side surface of the first lens to the image plane at the wide angle end (however, the plane-parallel glass portion is an air conversion distance)
（４） ６ ＜ν２ａｐ−ν２ａｎ
（５） １．０５ ＜ｆｗ／ｒ５＜ １．５０
ただし、
ν２ａｐ：第２aレンズ群を構成する正の屈折力を有するレンズのアッベ数の平均値
ν２ａｎ：第２aレンズ群を構成する負の屈折力を有するレンズのアッベ数の平均値
ｒ５：第２aレンズ群を構成する第３レンズの物体側の面の曲率半径 The following conditional expression (4) is satisfied with respect to the average value of the Abbe number of the positive lens constituting the 2a lens group and the average value of the Abbe number of the negative lens constituting the 2a lens group. 2. The zoom lens according to claim 1, wherein the following conditional expression (5) is satisfied with respect to a shape of an object side surface of a third lens that constitutes the two lens groups and is disposed closest to the object side.
(4) 6 <ν 2ap −ν 2an
(5) 1.05 <f w / r 5 <1.50
However,
ν 2ap : average value of Abbe number of lenses having positive refractive power constituting the 2a lens group ν 2an : average value of Abbe number of lenses having negative refractive power constituting the 2a lens group r 5 : number 2a The radius of curvature of the object side surface of the third lens constituting the lens group
（７） ０．５０ ＜ｆｗ／｜ｆI｜＜ ０．６５（絶対値はｆI＜０のため）
（８） １０ ＜ν１−ν２
（９） １．３ ＜ｆｗ／ｒ２＜ １．６
ただし、
ｆI：第１レンズ群の合成焦点距離
ν１：第１レンズ群を構成する第１レンズのアッベ数
ν２：第１レンズ群を構成する第２レンズのアッベ数
ｒ２：第１レンズ群を構成する第１レンズの像側の面の曲率半径 The first lens group includes a first lens that is a negative lens and a second lens that is a positive lens in order from the object side, and satisfies the following conditional expression (7) regarding the power of the first lens, and the first lens: The following conditional expression (8) is satisfied with respect to dispersion characteristics of the glass material for manufacturing the second lens, and the following conditional expression (9) is satisfied with respect to the shape of the first lens. The zoom lens according to claim 4.
(7) 0.50 <f w / | f I | <0.65 (because the absolute value is f I <0)
(8) 10 <ν 1 −ν 2
(9) 1.3 <f w / r 2 <1.6
However,
f I : Composite focal length of the first lens group ν 1 : Abbe number of the first lens constituting the first lens group ν 2 : Abbe number of the second lens constituting the first lens group r 2 : First lens group Radius of curvature of the image side surface of the first lens constituting the lens
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