JP5159941B2 - Zoom lens and imaging apparatus having the same - Google Patents

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Description

本発明はズームレンズ及びそれを有する撮像装置に関し、特にデジタルカメラ、ビデオカメラ、フィルム用カメラ等の撮像装置に用いられるズームレンズに関するものである。   The present invention relates to a zoom lens and an image pickup apparatus having the same, and more particularly to a zoom lens used in an image pickup apparatus such as a digital camera, a video camera, and a film camera.

デジタルカメラ等の撮像装置に用いられる固体撮像素子(光電変換素子)は、高画素化が進んでいる。高画素の撮像素子を用いた撮像装置用のズームレンズには、単色の諸収差のみならず色収差の補正を十分に行った仕様が要求されている。   A solid-state imaging device (photoelectric conversion device) used in an imaging apparatus such as a digital camera has been increased in the number of pixels. A zoom lens for an image pickup apparatus using a high-pixel image pickup element is required to have specifications for sufficiently correcting not only various monochromatic aberrations but also chromatic aberrations.

特に高ズーム比で望遠側の焦点距離が長いズームレンズには、色収差の補正として一次の色消しに加え二次スペクトルの低減が求められている。   In particular, a zoom lens with a high zoom ratio and a long focal length on the telephoto side is required to reduce the secondary spectrum in addition to the primary achromatism to correct chromatic aberration.

色収差補正のため、高分散で、かつ異常部分分散な光学特性を示す液体材料を用いた光学系が提案されている(特許文献1)。
また、樹脂中にITO微粒子を分散させた光学素子を用いたITO樹脂の分散特性を利用して、望遠側の色収差を改善したズームレンズも提案されている(特許文献2)。
In order to correct chromatic aberration, an optical system using a liquid material exhibiting optical characteristics of high dispersion and abnormal partial dispersion has been proposed (Patent Document 1).
In addition, a zoom lens in which chromatic aberration on the telephoto side is improved using the dispersion characteristics of ITO resin using an optical element in which ITO fine particles are dispersed in resin has been proposed (Patent Document 2).

米国特許4,913,535号公報US Pat. No. 4,913,535 特開2005−316047号公報JP 2005-316047 A

色消し作用を有する液体材料を用いた光学系では、それを封止する構造が必要となり、製造が複雑になる傾向があった。また、温度変化による屈折率、分散特性などの特性が変化し、耐環境性を良好に維持するのが難しいという課題がある。   In an optical system using a liquid material having an achromatic action, a structure for sealing it is necessary, and the manufacturing tends to be complicated. In addition, there is a problem that it is difficult to maintain good environmental resistance because characteristics such as a refractive index and dispersion characteristics change due to temperature change.

本発明は適切なる分散特性の光学素子を光路中の適切なる位置に配置することによって、色収差を良好に補正し、全ズーム範囲にわたり良好なる光学性能を有したズームレンズ及びそれを用いた撮像装置の提供を目的とする。   The present invention corrects chromatic aberration satisfactorily by disposing an optical element having appropriate dispersion characteristics at an appropriate position in an optical path, and an image pickup apparatus using the zoom lens having good optical performance over the entire zoom range. The purpose is to provide.

本発明のズームレンズは、物体側より像側へ順に、正の屈折力の第1レンズ群、負の屈折力の第2レンズ群、正の屈折力の第3レンズ群を有し、ズーミングに際して隣接するレンズ群の間隔が変化するズームレンズにおいて、アッベ数をνd、部分分散比をθgFとするとき、
θgF−(−1.665×10−7・νd+5.213×10−5・νd−5.656×10−3・νd+0.755) > 0
なる条件を満足する固体材料で形成される光学素子を前記第3レンズ群が有し、前記光学素子の2つの屈折面がともに空気に接するときの焦点距離をfGIT、広角端における全系の焦点距離をfwとするとき、
3.1≦ fGIT/fw <15
なる条件を満足することを特徴としている。
The zoom lens of the present invention includes, in order from the object side to the image side, a first lens group having a positive refractive power, a second lens group having a negative refractive power, and a third lens group having a positive refractive power. In a zoom lens in which the interval between adjacent lens groups changes, when the Abbe number is νd and the partial dispersion ratio is θgF,
θgF − (− 1.665 × 10 −7 · νd 3 + 5.213 × 10 −5 · νd 2 −5.656 × 10 −3 · νd + 0.755)> 0
FGIT is the focal length when the third lens group has an optical element formed of a solid material that satisfies the following conditions, and the two refractive surfaces of the optical element are in contact with air, and the focal point of the entire system at the wide-angle end When the distance is fw,
3.1 ≦ fGIT / fw <15
It is characterized by satisfying the following conditions.

本発明によれば、色収差を良好に補正し、全ズーム範囲にわたり良好なる光学性能を有
したズームレンズ及びそれを用いた撮像装置が得られる。
According to the present invention, it is possible to obtain a zoom lens that corrects chromatic aberration satisfactorily and has good optical performance over the entire zoom range, and an imaging apparatus using the zoom lens.

実施例1の広角端におけるレンズ断面図Lens cross-sectional view at the wide-angle end of Example 1 実施例1の広角端における諸収差図Various aberration diagrams at the wide-angle end of Example 1 実施例1の望遠端における諸収差図Various aberration diagrams at the telephoto end of Example 1 実施例2の広角端におけるレンズ断面図Lens sectional view at the wide-angle end in Example 2 実施例2の広角端における諸収差図Various aberration diagrams at the wide-angle end of Example 2 実施例2の望遠端における諸収差図Various aberration diagrams at the telephoto end of Example 2 実施例3の広角端におけるレンズ断面図Lens sectional view at the wide-angle end of Example 3 実施例3の広角端における諸収差図Various aberration diagrams at the wide-angle end of Example 3 実施例3の望遠端における諸収差図Various aberration diagrams at the telephoto end of Example 3 実施例4の広角端におけるレンズ断面図Lens sectional view at the wide-angle end in Example 4 実施例4の広角端における諸収差図Various aberration diagrams at the wide-angle end of Example 4 実施例4の望遠端における諸収差図Various aberration diagrams at the telephoto end of Example 4 本発明の撮像装置の要部概略図Schematic diagram of main parts of an imaging apparatus of the present invention

以下、本発明のズームレンズ及びそれを有する撮像装置の実施例について説明する。   Embodiments of the zoom lens of the present invention and an image pickup apparatus having the same will be described below.

図1は実施例1のズームレンズの広角端(短焦点距離端)におけるレンズ断面図である。図2、図3はそれぞれ実施例1のズームレンズの広角端、望遠端(長焦点距離端)における収差図である。   FIG. 1 is a lens cross-sectional view at the wide angle end (short focal length end) of the zoom lens according to the first exemplary embodiment. 2 and 3 are aberration diagrams of the zoom lens of Example 1 at the wide-angle end and the telephoto end (long focal length end), respectively.

図4は実施例2のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図である。図5、図6はそれぞれ実施例2のズームレンズの広角端、望遠端における収差図である。   FIG. 4 is a lens cross-sectional view at the wide-angle end of the zoom lens according to the second exemplary embodiment. FIGS. 5 and 6 are aberration diagrams of the zoom lens of Example 2 at the wide-angle end and the telephoto end, respectively.

図7は実施例3のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図である。図8、図9はそれぞれ実施例3のズームレンズの広角端、望遠端における収差図である。   FIG. 7 is a lens cross-sectional view at the wide-angle end of the zoom lens according to the third exemplary embodiment. 8 and 9 are aberration diagrams of the zoom lens of Example 3 at the wide-angle end and the telephoto end, respectively.

図10は実施例4のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図である。図11、図12はそれぞれ実施例4のズームレンズの広角端、望遠端における収差図である。   FIG. 10 is a lens cross-sectional view at the wide-angle end of the zoom lens according to the fourth exemplary embodiment. 11 and 12 are aberration diagrams of the zoom lens of Example 4 at the wide-angle end and the telephoto end, respectively.

図13は本発明のズームレンズを備えるカメラ(撮像装置)の要部概略図である。   FIG. 13 is a schematic diagram of a main part of a camera (imaging device) including the zoom lens of the present invention.

各実施例のズームレンズはビデオカメラやデジタルカメラそして銀塩フィルムカメラ等の撮像装置に用いられる撮影レンズ系である。   The zoom lens of each embodiment is a photographic lens system used in an imaging apparatus such as a video camera, a digital camera, or a silver salt film camera.

レンズ断面図において、左方が被写体側(前方)で、右方が像側(後方)である。また、レンズ断面図において、iを物体側からのレンズ群の順番とすると、Liは第iレンズ群を示す。SPは開口絞りである。Gは光学フィルター、フェースプレート、水晶ローパスフィルター、赤外カットフィルター等に相当する光学ブロックである。   In the lens cross-sectional view, the left side is the subject side (front), and the right side is the image side (rear). In the lens cross-sectional view, when i is the order of the lens group from the object side, Li indicates the i-th lens group. SP is an aperture stop. G is an optical block corresponding to an optical filter, a face plate, a quartz low-pass filter, an infrared cut filter, or the like.

IPは像面である。像面IPは、ビデオカメラやデジタルスチルカメラの撮影光学系としてズームレンズを使用する際にはCCDセンサやCMOSセンサ等の固体撮像素子(光電変換素子)の撮像面に相当する。銀塩フィルム用カメラの撮影光学系としてズームレンズを使用する際には、フィルム面に相当する。   IP is the image plane. The image plane IP corresponds to an imaging plane of a solid-state imaging device (photoelectric conversion device) such as a CCD sensor or a CMOS sensor when a zoom lens is used as a photographing optical system of a video camera or a digital still camera. When a zoom lens is used as a photographing optical system for a silver salt film camera, it corresponds to a film surface.

矢印は広角端から望遠端へのズーミングに際して各レンズ群の移動軌跡とフォーカシングの際の移動軌跡を示している。   The arrows indicate the movement trajectory of each lens unit during zooming from the wide-angle end to the telephoto end and the movement trajectory during focusing.

収差図においてd,gは各々d線及びg線、ΔM,ΔSはメリディオナル像面,サジタル像面である。倍率色収差はg線によって表している。ωは半画角、FはFナンバーである。   In the aberration diagrams, d and g are the d-line and g-line, respectively, and ΔM and ΔS are the meridional image surface and the sagittal image surface. Lateral chromatic aberration is represented by the g-line. ω is a half angle of view, and F is an F number.

尚、以下の各実施例において広角端と望遠端は変倍用レンズ群が機構上光軸上を移動可能な範囲の両端に位置したときのズーム位置をいう。   In the following embodiments, the wide-angle end and the telephoto end refer to zoom positions when the zoom lens unit is positioned at both ends of a range in which the mechanism can move on the optical axis.

各実施例はいずれも、物体側より像側へ順に、正の屈折力の第1レンズ群L1、負の屈折力の第2レンズ群L2、正の屈折力の第3レンズ群L3を有するズームレンズである。そしてズーミングに際して、各レンズ群間隔が変化している。即ち、隣接するレンズ群の間隔が変化する。各実施例では、第3レンズ群L3の像側に更に後続レンズ群を有している。後続レンズ群は、実施例1,4では、正の屈折力の第4レンズ群L4により構成されている。実施例2,3では、物体側より像側へ順に、負の屈折力の第4レンズ群L4、正の屈折力の第5レンズ群L5により構成されている。但し、本発明において、後続レンズ群は必ずしも設けなければならないものではなく、最低限、正、負、正の屈折力の3つのレンズ群で構成されていれば良い。   In each of the embodiments, in order from the object side to the image side, the zoom includes the first lens unit L1 having a positive refractive power, the second lens unit L2 having a negative refractive power, and the third lens unit L3 having a positive refractive power. It is a lens. During zooming, the distance between the lens groups changes. That is, the interval between adjacent lens groups changes. In each embodiment, a subsequent lens group is further provided on the image side of the third lens group L3. In the first and fourth embodiments, the subsequent lens unit includes a fourth lens unit L4 having a positive refractive power. In the second and third embodiments, the fourth lens unit L4 having a negative refractive power and the fifth lens unit L5 having a positive refractive power are formed in order from the object side to the image side. However, in the present invention, the subsequent lens group does not necessarily have to be provided, and it is sufficient if it is composed of at least three lens groups of positive, negative, and positive refractive power.

第3レンズ群L3は、以下の条件を満足する固体材料から形成される少なくとも一つの光学素子GITを有している。すなわち、光学素子GITを形成する固体材料のアッベ数をνd、部分分散比をθgFとするとき、
θgF−(−1.665×10−7・νd+5.213×10−5・νd
−5.656×10−3・νd+0.755) > 0
‥‥‥(1)
なる条件をこの固体材料は満足している。
The third lens unit L3 has at least one optical element GIT formed of a solid material that satisfies the following conditions. That is, when the Abbe number of the solid material forming the optical element GIT is νd and the partial dispersion ratio is θgF,
θgF − (− 1.665 × 10 −7 · νd 3 + 5.213 × 10 −5 · νd 2
−5.656 × 10 −3 · νd + 0.755)> 0
(1)
This solid material satisfies the following conditions.

ここで波長436nm(g線)、波長486nm(F線)、波長588nm(d線)、波長656nm(C線)のそれぞれに対する材料の屈折率を、それぞれng,nF,nd,nCとするとき、アッベ数νdと部分分散比θgFは次のとおりである。   Here, when the refractive indexes of the materials for the wavelength 436 nm (g line), the wavelength 486 nm (F line), the wavelength 588 nm (d line), and the wavelength 656 nm (C line) are ng, nF, nd, and nC, respectively. The Abbe number νd and the partial dispersion ratio θgF are as follows.

νd=(nd−1)/(nF−nC)
θgF=(ng−nF)/(nF−nC)
条件式(1)は、光学素子GITとして使用する固体材料の屈折率に関する波長依存性を示したものである。条件式(1)がとる正の値が大きいほど、材料自体の色収差の補正効果は大きいので好ましい。
νd = (nd−1) / (nF−nC)
θgF = (ng−nF) / (nF−nC)
Conditional expression (1) shows the wavelength dependence regarding the refractive index of the solid material used as the optical element GIT. The larger the positive value that the conditional expression (1) takes, the more effective the correction effect of the chromatic aberration of the material itself, which is preferable.

条件式(1)を外れると色収差の補正効果が少なくなるので良くない。   If the conditional expression (1) is not satisfied, the correction effect of chromatic aberration is reduced, which is not good.

更に好ましくは条件式(1)を満たすと同時に、部分分散比θgFが、
θgF−(−1.665×10−7・νd+5.213×10−5・νd
−5.656×10−3・νd+1.011) < 0
‥‥‥(1a)
を満たす事が良い。これによれば他の諸収差を悪化させる事無く色収差の良好なる補正が容易となる。
More preferably, while satisfying conditional expression (1), the partial dispersion ratio θgF is
θgF − (− 1.665 × 10 −7 · νd 3 + 5.213 × 10 −5 · νd 2
−5.656 × 10 −3 · νd + 1.011) <0
(1a)
It is good to satisfy. According to this, it becomes easy to correct chromatic aberration without deteriorating other aberrations.

更に色収差を改善するためには、条件式(1)の代わりに、部分分散比θgFが、
θgF−(−1.665×10−7・νd+5.213×10−5・νd
−5.656×10−3・νd+0.762) < 0
‥‥‥(1b)
を満足する事が好ましい。
In order to further improve chromatic aberration, instead of the conditional expression (1), the partial dispersion ratio θgF is
θgF − (− 1.665 × 10 −7 · νd 3 + 5.213 × 10 −5 · νd 2
−5.656 × 10 −3 · νd + 0.762) <0
(1b)
It is preferable to satisfy

ここで光学素子GITを構成する固体材料としては、例えばUV硬化樹脂(nd=1.636,νd=22.7)がある。この他、TiO2をホストポリマーであるUV硬化樹脂やN−ポリビニルカルバゾール(nd=1.696,νd=17.7)、フッ素ポリマー(nd=1.341,νd=93.8)等に分散させた材料を用いる事が考えられる。 Here, as a solid material constituting the optical element GIT, for example, there is a UV curable resin (nd = 1.636, νd = 22.7). In addition, TiO 2 is dispersed in UV curable resin, N-polyvinylcarbazole (nd = 1.696, νd = 17.7), fluoropolymer (nd = 1.341, νd = 93.8), etc., which are host polymers. It is conceivable to use a material that has been removed.

そして、光学素子GITの焦点距離をfGIT、全系の広角端における焦点距離をfw、第3レンズ群L3の焦点距離をf3、望遠端における開口絞りSPと光学素子GITの物体側の面との間隔をt3とするとき、
3.1≦ fGIT/fw <15 ‥‥‥(2)
0.8< fGIT/f3 <8.0 ‥‥‥(3)
0.5< t3/fw <4.0 ‥‥‥(4)
なる条件の1以上を満足している。ここで、光学素子GITの焦点距離は、光学素子GITの2つの屈折面が共に空気(屈折率が1)に接するときの焦点距離である。
The focal length of the optical element GIT is fGIT, the focal length at the wide-angle end of the entire system is fw, the focal length of the third lens unit L3 is f3, and the aperture stop SP at the telephoto end and the object side surface of the optical element GIT When the interval is t3,
3.1 ≦ fGIT / fw <15 (2)
0.8 <fGIT / f3 <8.0 (3)
0.5 <t3 / fw <4.0 (4)
Satisfies one or more of the following conditions. Here, the focal length of the optical element GIT is a focal length when the two refractive surfaces of the optical element GIT are both in contact with air (refractive index is 1).

これによって、各条件に応じた効果を得ている。   Thereby, the effect according to each condition is acquired.

条件式(2)は、光学素子GITの空気中における屈折力に関するものである。条件式(1)で表される異常分散性を有する材料を使用した場合、色収差に及ぼす効果は、その材料の異常分散性および屈折力が大きくなるほど、色収差の補正効果も大きくなる。   Conditional expression (2) relates to the refractive power of the optical element GIT in the air. When a material having anomalous dispersion represented by conditional expression (1) is used, the effect on chromatic aberration increases as the anomalous dispersion and refractive power of the material increase.

条件式(2)の下限を超えると、屈折面の曲率が大きくなりすぎるため、球面収差やコマ収差の補正が困難になる。逆に上限を超えると光学素子GITの屈折力が小さすぎて、ズームレンズの望遠側での色収差の補正が困難になる。   If the lower limit of conditional expression (2) is exceeded, the curvature of the refracting surface becomes too large, making it difficult to correct spherical aberration and coma. On the other hand, if the upper limit is exceeded, the refractive power of the optical element GIT is too small, making it difficult to correct chromatic aberration on the telephoto side of the zoom lens.

条件式(3)は条件式(2)と同様、光学素子GITの屈折力に関するものである。特に第3レンズL3群内での屈折力の分担に関するものである。条件式(3)の下限を超えると、光学素子GITの屈折面の曲率が大きくなりすぎるため、少ないレンズ枚数より成る第3レンズ群L3の構成で球面収差やコマ収差の補正をすることが困難になる。   Conditional expression (3) relates to the refractive power of the optical element GIT, similar to conditional expression (2). In particular, it relates to the sharing of refractive power in the third lens L3 group. If the lower limit of conditional expression (3) is exceeded, the curvature of the refracting surface of the optical element GIT becomes too large, and it is difficult to correct spherical aberration and coma with the configuration of the third lens unit L3 having a small number of lenses. become.

逆に上限を超えると屈折面の曲率は小さくなるが、光学素子GITが空気ではなく、光学ガラスなどの屈折率1以上の材料と接している場合、屈折面のパワー(屈折力、焦点距離の逆数)が小さくなり、充分な色収差の補正効果が得られない。   Conversely, when the upper limit is exceeded, the curvature of the refracting surface decreases, but when the optical element GIT is not in air but in contact with a material having a refractive index of 1 or more such as optical glass, the power of the refracting surface (refractive power, focal length The reciprocal) becomes small, and a sufficient chromatic aberration correction effect cannot be obtained.

条件式(4)は、光学素子GITの光学系中における配置に関するものである。条件式(4)を満足するように軸外光線入射高の低い絞り開口近傍に光学素子GITを配置することで、倍率色収差に悪影響を与える事なく軸上色収差の補正が容易になる。   Conditional expression (4) relates to the arrangement of the optical element GIT in the optical system. By disposing the optical element GIT in the vicinity of the stop aperture having a low off-axis ray incident height so as to satisfy the conditional expression (4), it is easy to correct axial chromatic aberration without adversely affecting lateral chromatic aberration.

尚、各実施例において、更に収差補正及びズーミングの際の収差変動を小さくするためには、条件式(2)〜(4)の数値範囲を次の如く設定するのが良い。   In each embodiment, in order to further reduce aberration fluctuation during aberration correction and zooming, the numerical ranges of conditional expressions (2) to (4) are preferably set as follows.

3.1≦ fGIT/fw <10 ‥‥‥(2a)
1.0< fGIT/f3 <6.0 ‥‥‥(3a)
0.8< t3/fw <3.5 ‥‥‥(4a)
各実施例において、光学素子GITは2つの屈折面がともに、無機材料と接している。
これによって色収差の補正を効果的に行っている。
3.1 ≦ fGIT / fw <10 (2a)
1.0 <fGIT / f3 <6.0 (3a)
0.8 <t3 / fw <3.5 (4a)
In each embodiment, the optical element GIT has two refractive surfaces in contact with the inorganic material.
This effectively corrects chromatic aberration.

尚、条件式(1),(2)を満足する光学素子を、第3レンズ群L3以外のレンズ群や、複数のレンズ群に設けても良い。これによれば色収差の補正がより容易となる。   An optical element that satisfies the conditional expressions (1) and (2) may be provided in a lens group other than the third lens group L3 or in a plurality of lens groups. This makes it easier to correct chromatic aberration.

各実施例において、第3レンズ群L3は2枚の正レンズと1枚の負レンズで構成している。又、第3レンズ群L3は1面以上の非球面を有している。これによってズーミングに伴う収差変動を良好に補正している。   In each embodiment, the third lens unit L3 includes two positive lenses and one negative lens. The third lens unit L3 has one or more aspheric surfaces. As a result, aberration fluctuations accompanying zooming are corrected satisfactorily.

また、各実施例においては、第3レンズ群L3の一部又は全部を防振のために光軸と垂直方向の成分を持つように移動させて光学系全体が振動したときの画像ぶれを補正している。   In each embodiment, part or all of the third lens unit L3 is moved so as to have a component in a direction perpendicular to the optical axis for image stabilization to correct image blur when the entire optical system vibrates. doing.

以上のように各実施例のズームレンズでは、現存する光学ガラスや蛍石とは異なる光学材料を応用している。そして、この光学材料より成る光学素子をズームレンズ中の適切な位置に適切な屈折力で配置することにより、色収差の補正を効果的に行ない高画質な像を得ている。また、従来の異常分散特性を有するガラスや蛍石等に比べ加工が容易で高性能のズームレンズを容易に得ている。   As described above, in the zoom lens of each embodiment, an optical material different from existing optical glass and fluorite is applied. Then, by arranging the optical element made of this optical material at an appropriate position in the zoom lens with an appropriate refractive power, chromatic aberration is effectively corrected to obtain a high-quality image. In addition, a high-performance zoom lens that is easier to process than a conventional glass or fluorite having anomalous dispersion characteristics is easily obtained.

次に各実施例のレンズ構成について説明する。   Next, the lens configuration of each example will be described.

[実施例1]
図1の実施例1のレンズ構成について説明する。
[Example 1]
The lens configuration of Example 1 in FIG. 1 will be described.

図1のレンズ断面図において、L1は正の屈折力(光学的パワー=焦点距離の逆数)の第1レンズ群、L2は負の屈折力の第2レンズ群、L3は正の屈折力の第3レンズ群、L4は正の屈折力の第4レンズ群である。   In the lens cross-sectional view of FIG. 1, L1 is a first lens unit having a positive refractive power (optical power = reciprocal of focal length), L2 is a second lens unit having a negative refractive power, and L3 is a first lens unit having a positive refractive power. The third lens group, L4, is a fourth lens group having a positive refractive power.

広角端から望遠端へのズーミングに際して、矢印のように第1レンズ群L1は、像側に凸状の軌跡に沿って移動している。このとき第1レンズ群L1は、広角端に比べ望遠端において物体側に位置するように移動している。第2レンズ群L2は像面側へ凸状の軌跡に沿って移動し、変倍に伴う像面変動を補正している。第3レンズ群L3は物体側へ移動している。第4レンズ群L4は物体側へ凸状の軌跡に沿って移動している。   During zooming from the wide-angle end to the telephoto end, the first lens unit L1 moves along a locus convex toward the image side as indicated by an arrow. At this time, the first lens unit L1 moves so as to be positioned closer to the object side at the telephoto end than at the wide-angle end. The second lens unit L2 moves along a convex locus toward the image plane side, and corrects image plane fluctuations accompanying zooming. The third lens unit L3 moves to the object side. The fourth lens unit L4 moves along a locus convex toward the object side.

実施例1では、第4レンズ群L4を光軸上移動させてフォーカシングを行うリアフォーカス式を採用している。望遠端において無限遠物体から近距離物体へフォーカスを行う場合には同図矢印4cに示すように第4レンズ群L4を前方に繰り出すことによって行っている。   In the first embodiment, a rear focus type is employed in which the fourth lens unit L4 is moved on the optical axis to perform focusing. When focusing from an infinitely distant object to a close object at the telephoto end, the fourth lens unit L4 is moved forward as indicated by an arrow 4c in the figure.

第4レンズ群L4に関する実線の曲線4aと点線の曲線4bは各々、無限遠物体と近距離物体にフォーカスしているときの広角端から望遠端へのズーミングに伴う際の像面変動を補正するための移動軌跡を示している。   A solid line curve 4a and a dotted line curve 4b relating to the fourth lens unit L4 respectively correct image plane fluctuations during zooming from the wide-angle end to the telephoto end when focusing on an object at infinity and an object at short distance. The movement locus for this is shown.

軽量な第4レンズ群L4をフォーカスのために移動することで、例えば迅速な自動焦点調整を容易にしている。開口絞りSPはズーミングに際して、第3レンズ群L3と一体に移動している。これにより、移動/可動で分けられる群数を少なくして、メカ構造を簡素化している。   For example, quick automatic focus adjustment is facilitated by moving the lightweight fourth lens unit L4 for focusing. The aperture stop SP moves together with the third lens unit L3 during zooming. Thereby, the number of groups divided by movement / movability is reduced, and the mechanical structure is simplified.

第1レンズ群L1は有効レンズ径が大きいので、レンズ枚数が少ない方が好ましい。そこで第1レンズ群L1を正レンズと負レンズの、接合レンズ或いは独立の2枚のレンズで構成している。これにより第1レンズ群L1で発生する色収差を少なくしている。   Since the first lens unit L1 has a large effective lens diameter, it is preferable that the number of lenses is small. Therefore, the first lens unit L1 is constituted by a cemented lens or two independent lenses of a positive lens and a negative lens. Thereby, chromatic aberration generated in the first lens unit L1 is reduced.

第2レンズ群L2は、物体側が凸面でメニスカス形状の負レンズ、両凹形状の負レンズ、物体側が凸面の正レンズの独立した3つのレンズより構成している。これによってズーミング時の収差変動を少なくし、特に広角端における歪曲収差や望遠端における球面収差を良好に補正している。   The second lens unit L2 includes three independent lenses, a negative meniscus lens having a convex surface on the object side, a negative lens having a biconcave shape, and a positive lens having a convex surface on the object side. This reduces aberration fluctuations during zooming, and particularly corrects distortion aberrations at the wide-angle end and spherical aberrations at the telephoto end.

第3レンズ群L3は物体側から像側へ順に、正レンズ、正レンズ、負レンズの2枚の正レンズと1枚の負レンズで構成している。第3レンズ群L3は1以上の非球面を有している。これによってズーミングに伴う収差変動を良好に補正している。   The third lens unit L3 includes, in order from the object side to the image side, two positive lenses, a positive lens, a positive lens, and a negative lens, and one negative lens. The third lens unit L3 has one or more aspheric surfaces. As a result, aberration fluctuations accompanying zooming are corrected satisfactorily.

高ズーム比化に伴う望遠側の軸上色収差を良好に補正するため、第3レンズ群L3の正レンズと負レンズとの間を標準的な光学ガラスとは異なる固体材料で満たしている。例えば条件式(1),(2)を満たす樹脂材料(UV硬化樹脂)を光学ガラスでサンドイッチ構造とする事で、樹脂屈折面が露出した光学素子と比較して、耐環境性、信頼性を向上させている。   In order to satisfactorily correct the axial chromatic aberration on the telephoto side accompanying the increase in the zoom ratio, the space between the positive lens and the negative lens of the third lens unit L3 is filled with a solid material different from the standard optical glass. For example, a resin material (UV curable resin) that satisfies the conditional expressions (1) and (2) is made of a sandwich structure with optical glass, so that the environment resistance and reliability are improved as compared with an optical element having an exposed resin refractive surface. It is improving.

第3レンズ群L3を光軸と垂直方向の成分を持つように移動させて光学系全体が振動したときの像ぶれを補正するようにしている。   The third lens unit L3 is moved so as to have a component perpendicular to the optical axis to correct image blur when the entire optical system vibrates.

これにより、可変頂角プリズム等の光学部材や防振のためのレンズ群を新たに付加することなく防振を行うようにし、光学系全体が大型化するのを防止している。   As a result, image stabilization is performed without newly adding an optical member such as a variable apex angle prism or a lens group for image stabilization, and the entire optical system is prevented from being enlarged.

[実施例2]
図4の実施例2のレンズ構成について説明する。
[Example 2]
The lens configuration of Example 2 in FIG. 4 will be described.

図4のレンズ断面図において、L1は正の屈折力の第1レンズ群、L2は負の屈折力の第2レンズ群、L3は正の屈折力の第3レンズ群、L4は負の屈折力の第4レンズ群、L5は正の屈折力の第5レンズ群である。   4, L1 is a first lens group having a positive refractive power, L2 is a second lens group having a negative refractive power, L3 is a third lens group having a positive refractive power, and L4 is a negative refractive power. The fourth lens unit L5 is a fifth lens unit having a positive refractive power.

広角端から望遠端へのズーミングに際して矢印のように、第2レンズ群L2は像面側に移動する。第5レンズ群L5は物体側に凸状の軌跡で移動する。第4レンズ群L4はS字状の軌跡で移動する。第1レンズ群L1と第3レンズ群L3はズーミングの為には移動しない。第5レンズ群L5は変倍に伴う像面変動を補正すると共にフォーカスを行っている。   During zooming from the wide-angle end to the telephoto end, the second lens unit L2 moves to the image plane side as indicated by an arrow. The fifth lens unit L5 moves along a locus convex toward the object side. The fourth lens unit L4 moves along an S-shaped locus. The first lens unit L1 and the third lens unit L3 do not move for zooming. The fifth lens unit L5 corrects image plane fluctuations accompanying zooming and performs focusing.

望遠端において無限遠物体から近距離物体へフォーカスを行う場合には同図矢印5cに示すように第5レンズ群L5を物体側へ移動させることによって行っている。   When focusing from an infinitely distant object to a close object at the telephoto end, the fifth lens unit L5 is moved to the object side as indicated by an arrow 5c.

第5レンズ群L5の実線の曲線5aと点線の曲線5bは各々無限遠物体と近距離物体にフォーカスしているときの広角端から望遠端への変倍に伴う際の像面変動を補正するための移動軌跡を示している。   A solid line curve 5a and a dotted line curve 5b of the fifth lens unit L5 correct image plane variations caused by zooming from the wide-angle end to the telephoto end when focusing on an object at infinity and a short-distance object, respectively. The movement locus for this is shown.

第1レンズ群L1を1枚の負レンズと、2枚の正レンズで構成している。これにより望遠側での色収差補正を効果的に行っている。   The first lens unit L1 is composed of one negative lens and two positive lenses. This effectively corrects chromatic aberration on the telephoto side.

第2レンズ群L2を物体側から像側へ順に、像面側が凹面でメニスカス形状の負レンズ、負レンズ、両凸形状の正レンズ、負レンズで構成している。   The second lens unit L2 includes, in order from the object side to the image side, a negative meniscus lens having a concave surface on the image surface side, a negative lens, a biconvex positive lens, and a negative lens.

第3レンズ群L3を2枚の正レンズと1枚の負レンズより構成している。第3レンズ群L3中にUV硬化樹脂より成る光学素子GITを用いて実施例1と同様の効果を得ている。   The third lens unit L3 is composed of two positive lenses and one negative lens. The same effect as in Example 1 is obtained by using the optical element GIT made of UV curable resin in the third lens unit L3.

第4レンズ群L4を1枚の負レンズより構成している。   The fourth lens unit L4 is composed of one negative lens.

第5レンズ群L5を物体側から像側へ順に両凸形状の正レンズ、両凸形状の正レンズ、負レンズ、正レンズより構成している。   The fifth lens unit L5 includes, in order from the object side to the image side, a biconvex positive lens, a biconvex positive lens, a negative lens, and a positive lens.

[実施例3]
図7の実施例3のレンズ構成について説明する。実施例3のズームレンズは、図4の実施例2と同様の屈折力配置の5つのレンズ群より成っている。
[Example 3]
The lens configuration of Example 3 in FIG. 7 will be described. The zoom lens according to the third exemplary embodiment includes five lens groups having the same refractive power arrangement as that of the second exemplary embodiment illustrated in FIG.

広角端から望遠端へのズーミングに際し、第2レンズ群L2と第4レンズ群L4は像側へ、第3レンズ群L3は物体側に凸状の軌跡で移動する。第5レンズ群L5はS字状の軌跡で移動している。   During zooming from the wide-angle end to the telephoto end, the second lens unit L2 and the fourth lens unit L4 move toward the image side, and the third lens unit L3 moves along a convex locus toward the object side. The fifth lens unit L5 moves along an S-shaped locus.

第1レンズ群L1のレンズ構成は実施例2と同様である。第2レンズ群L2のレンズ構成は実施例1と同様である。   The lens configuration of the first lens unit L1 is the same as that of the second embodiment. The lens configuration of the second lens unit L2 is the same as that of the first embodiment.

第3レンズ群L3は物体側から像側へ順に正レンズ、負レンズ、正レンズで構成している。そしてTiO2微粒子分散材料より成る光学素子GITを用いて色収差の補正を効果的に行っている。 The third lens unit L3 includes a positive lens, a negative lens, and a positive lens in order from the object side to the image side. Then, chromatic aberration is effectively corrected using an optical element GIT made of a TiO 2 fine particle dispersed material.

第4レンズ群L4は1枚の負レンズより成っている。第5レンズ群L5は正レンズと負レンズの接合レンズより成っている。   The fourth lens unit L4 includes one negative lens. The fifth lens unit L5 includes a cemented lens of a positive lens and a negative lens.

第5レンズ群L5を光軸上移動させてフォーカシングを行うリアフォーカス式を採用している。   A rear focus type is employed in which focusing is performed by moving the fifth lens unit L5 on the optical axis.

望遠端において無限遠物体から近距離物体へフォーカスを行う場合には同図矢印5cに示すように第5レンズ群L5を前方に繰り出すことによって行っている。第5レンズ群L5に関する実線の曲線5aと点線の曲線5bは各々無限遠物体と近距離物体にフォーカスしているときの広角端から望遠端へのズーミングに伴う際の像面変動を補正するための移動軌跡を示している。   When focusing from an infinitely distant object to a close object at the telephoto end, the fifth lens unit L5 is extended forward as indicated by an arrow 5c in the figure. A solid curve 5a and a dotted curve 5b relating to the fifth lens unit L5 are for correcting image plane fluctuations during zooming from the wide-angle end to the telephoto end when focusing on an object at infinity and a short-distance object, respectively. The movement trajectory is shown.

[実施例4]
図10の実施例4のレンズ構成について説明する。実施例4のズームレンズは図1の実施例1と同様の屈折力配置の4つのレンズ群より成っている。
[Example 4]
The lens configuration of Example 4 in FIG. 10 will be described. The zoom lens of Example 4 is composed of four lens groups having the same refractive power arrangement as that of Example 1 of FIG.

広角端から望遠端へのズーミングに際して、矢印のように第1レンズ群L1は、像側に凸状の軌跡に沿って移動している。このとき第1レンズ群L1は、広角端に比べ望遠端において物体側に位置するように移動している。   During zooming from the wide-angle end to the telephoto end, the first lens unit L1 moves along a locus convex toward the image side as indicated by an arrow. At this time, the first lens unit L1 moves so as to be positioned closer to the object side at the telephoto end than at the wide-angle end.

第2レンズ群L2は像側へ移動している。第3,第4レンズ群L3,L4は物体側へ凸状の軌跡に沿って移動している。   The second lens unit L2 moves to the image side. The third and fourth lens groups L3 and L4 move along a locus convex toward the object side.

実施例4では、実施例1と同様に第4レンズ群L4を光軸上移動させてフォーカシングを行うリアフォーカス式を採用している。   In the fourth embodiment, as in the first embodiment, a rear focus type in which focusing is performed by moving the fourth lens unit L4 on the optical axis is employed.

第4レンズ群L4に関する矢印4a,4b,4cの技術的意味は実施例1と同じである。   The technical meanings of the arrows 4a, 4b, and 4c regarding the fourth lens unit L4 are the same as those in the first embodiment.

開口絞りSPは広角端から望遠端へのズーミングに際して、第3レンズ群L3とは独立に物体側へ移動している。開口絞りSPを第3レンズ群L3と別体にて移動させると、前玉径の小型化に有利となる。また、開口絞りSPを固定しても良い。この場合は絞りユニットを移動させる必要がないためズーミングの際、駆動させるアクチュエータの駆動トルクを小さく設定でき省電力化の点で有利となる。   The aperture stop SP moves to the object side independently of the third lens unit L3 during zooming from the wide-angle end to the telephoto end. Moving the aperture stop SP separately from the third lens unit L3 is advantageous for reducing the front lens diameter. Further, the aperture stop SP may be fixed. In this case, since it is not necessary to move the aperture unit, the driving torque of the actuator to be driven can be set small during zooming, which is advantageous in terms of power saving.

第1レンズ群L1は負レンズと正レンズの接合レンズ、正レンズの3枚のレンズで構成している。これによって第1レンズ群L1で発生する色収差を少なくしている。   The first lens unit L1 includes three lenses, a cemented lens of a negative lens and a positive lens, and a positive lens. As a result, chromatic aberration occurring in the first lens unit L1 is reduced.

第2レンズ群L2のレンズ構成は、実施例1と同様である。   The lens configuration of the second lens unit L2 is the same as that of the first embodiment.

第3レンズ群L3は物体側から像側へ順に正レンズ、負レンズ、正レンズの2枚の正レンズと1枚の負レンズで構成している。   The third lens unit L3 includes two positive lenses, a positive lens, a negative lens, and a positive lens, and one negative lens in order from the object side to the image side.

第3レンズ群L3ではTiO2微粒子分散材料より成る光学素子GITを用いて色収差の補正を効果的に行っている。この他は実施例1と同様である。 The third lens unit L3 effectively corrects chromatic aberration using an optical element GIT made of a TiO 2 fine particle dispersed material. The rest is the same as in the first embodiment.

以下、数値実施例1〜4の具体的な数値データを示す。各数値実施例において、iは物体側から数えた面の番号を示す。riは第i番目の光学面(第i面)の曲率半径である。diは第i面と第(i+1)面との間の軸上間隔である。ni,νiはそれぞれd線に対する第i番目の光学部材の材料の屈折率、アッベ数である。fは焦点距離、FはFナンバー、ωは半画角である。   Hereinafter, specific numerical data of Numerical Examples 1 to 4 will be shown. In each numerical example, i indicates the number of the surface counted from the object side. ri is the radius of curvature of the i-th optical surface (i-th surface). di is an axial distance between the i-th surface and the (i + 1) -th surface. ni and νi are the refractive index and Abbe number of the material of the i-th optical member with respect to the d-line, respectively. f is a focal length, F is an F number, and ω is a half angle of view.

また、非球面形状は、Xを光軸方向の面頂点からの変位量、hを光軸と垂直な方向の光軸からの高さ、Rを近軸曲率半径、kを円錐定数、B,C,D,E…を各次数の非球面係数とするとき、   Further, the aspherical shape is such that X is the amount of displacement from the surface vertex in the optical axis direction, h is the height from the optical axis in the direction perpendicular to the optical axis, R is the paraxial radius of curvature, k is the conic constant, When C, D, E... Are the aspheric coefficients of the respective orders,

で表す。 Represented by

なお、各非球面係数における「E±XX」は「×10±XX」を意味している。 Note that “E ± XX” in each aspheric coefficient means “× 10 ± XX ”.

各実施例の最も像側の平面(曲率半径∞の面)は、光学ブロックGを構成する面である。   The plane closest to the image side (surface having a radius of curvature ∞) in each embodiment is a surface constituting the optical block G.

又、前述の各条件式と数値実施例における諸数値との関係を(表1)に示す。各実施例で使用した光学素子GITの材料のd,g,C,F線スペクトルに対する屈折率も(表1)に示す。   Table 1 shows the relationship between the conditional expressions described above and the numerical values in the numerical examples. The refractive index with respect to the d, g, C, and F-line spectra of the material of the optical element GIT used in each example is also shown in Table 1.

非球面係数
第12面 k=-1.71740 B=1.64017E-4 C= 8.02840E-7 D=1.88795E-8
第13面 k=-1.65387E-1 B=1.79023E-4 C=-1.56975E-6 D=1.04720E-7
Aspherical coefficient 12th surface k = -1.71740 B = 1.64017E-4 C = 8.02840E-7 D = 1.88795E-8
13th surface k = -1.65387E-1 B = 1.79023E-4 C = -1.56975E-6 D = 1.04720E-7

非球面係数
第20面 k=-7.82015 B=-1.93647E-5 C= 2.08784E-7 D=-2.36483E-9
第28面 k=-1.58559 B= 6.33790E-5 C=-6.19819E-8 D=-3.59058E-10
20th surface of aspheric coefficient k = -7.82015 B = -1.93647E-5 C = 2.08784E-7 D = -2.36483E-9
28th surface k = -1.58559 B = 6.33790E-5 C = -6.19819E-8 D = -3.59058E-10

非球面係数
第14面 k=-1.69741E2 B=-1.57759E-4 C=1.38087E-5 D=-3.93944E-7
Aspherical coefficient 14th surface k = -1.69741E2 B = -1.57759E-4 C = 1.38087E-5 D = -3.93944E-7

非球面係数
第13面 k=-8.63724E-1 B = 1.36448E-4 C = 3.78036E-5 D = 5.47074E-7
E=-1.88292E-9 A'=-8.59213E-5 B'=-1.01902E-4 C'=-6.93498E-6
Aspherical coefficient 13th surface k = -8.63724E-1 B = 1.36448E-4 C = 3.78036E-5 D = 5.47074E-7
E = -1.88292E-9 A '=-8.59213E-5 B' =-1.01902E-4 C '=-6.93498E-6

次に各実施例に示したようなズームレンズを撮影光学系として用いたデジタルスチルカメラの実施形態を図13を用いて説明する。   Next, an embodiment of a digital still camera using a zoom lens as shown in each embodiment as a photographing optical system will be described with reference to FIG.

図13において、20はカメラ本体である。21は実施例1〜4で説明したいずれかのズームレンズによって構成された撮影光学系である。22はカメラ本体に内蔵され、撮影光学系21によって形成された被写体像を受光するCCDセンサやCMOSセンサ等の固体撮像素子(光電変換素子)である。   In FIG. 13, reference numeral 20 denotes a camera body. Reference numeral 21 denotes a photographing optical system constituted by any one of the zoom lenses described in the first to fourth embodiments. Reference numeral 22 denotes a solid-state imaging device (photoelectric conversion device) such as a CCD sensor or a CMOS sensor that receives a subject image formed by the photographing optical system 21 and is built in the camera body.

23は固体撮像素子22によって光電変換された被写体像に対応する情報を記録するメモリである。24は液晶ディスプレイパネル等によって構成され、固体撮像素子22上に形成された被写体像を観察するためのファインダである。   A memory 23 records information corresponding to a subject image photoelectrically converted by the solid-state imaging device 22. Reference numeral 24 denotes a finder for observing a subject image formed on the solid-state image sensor 22, which includes a liquid crystal display panel or the like.

このように本発明のズームレンズをデジタルスチルカメラ等の撮像装置に適用することにより、小型で高い光学性能を有する撮像装置が実現できる。   In this way, by applying the zoom lens of the present invention to an imaging apparatus such as a digital still camera, a compact imaging apparatus having high optical performance can be realized.

L1 第1レンズ群 L2 第2レンズ群 L3 第3レンズ群
L4 第4レンズ群 L5 第5レンズ群 SP 開口絞り
IP 像面 G CCDのフォースプレートやローパスフィルター等のガラスブロック d d線 g g線
ΔM メリディオナル像面 ΔS サジタル像面
L1 1st lens group L2 2nd lens group L3 3rd lens group L4 4th lens group L5 5th lens group SP Aperture stop IP Image surface G Glass block such as CCD force plate and low-pass filter d d line g g line ΔM Meridional image plane ΔS Sagittal image plane

Claims (6)

物体側より像側へ順に、正の屈折力の第1レンズ群、負の屈折力の第2レンズ群、正の屈折力の第3レンズ群を有し、ズーミングに際して隣接するレンズ群の間隔が変化するズームレンズにおいて、アッベ数をνd、部分分散比をθgFとするとき、
θgF−(−1.665×10−7・νd+5.213×10−5・νd−5.656×10−3・νd+0.755) > 0
なる条件を満足する固体材料で形成される光学素子を前記第3レンズ群が有し、前記光学素子の2つの屈折面がともに空気に接するときの焦点距離をfGIT、広角端における全系の焦点距離をfwとするとき、
3.1≦ fGIT/fw <15
なる条件を満足することを特徴とするズームレンズ。
In order from the object side to the image side, there are a first lens group having a positive refractive power, a second lens group having a negative refractive power, and a third lens group having a positive refractive power. In a changing zoom lens, when the Abbe number is νd and the partial dispersion ratio is θgF,
θgF − (− 1.665 × 10 −7 · νd 3 + 5.213 × 10 −5 · νd 2 −5.656 × 10 −3 · νd + 0.755)> 0
FGIT is the focal length when the third lens group has an optical element formed of a solid material that satisfies the following conditions, and the two refractive surfaces of the optical element are in contact with air, and the focal point of the entire system at the wide-angle end When the distance is fw,
3.1 ≦ fGIT / fw <15
A zoom lens characterized by satisfying the following conditions:
前記第3レンズ群の焦点距離をf3とするとき、
0.8< fGIT/f3 <8.0
なる条件を満足することを特徴とする請求項1のズームレンズ。
When the focal length of the third lens group is f3,
0.8 <fGIT / f3 <8.0
The zoom lens according to claim 1, wherein the following condition is satisfied.
開口絞りを有し、望遠端における該開口絞りと前記光学素子の物体側の面との間隔をt3とするとき、
0.5< t3/fw <4.0
なる条件を満足することを特徴とする請求項1又は2のズームレンズ。
When having an aperture stop, and when the distance between the aperture stop at the telephoto end and the object side surface of the optical element is t3,
0.5 <t3 / fw <4.0
The zoom lens according to claim 1 or 2, wherein the following condition is satisfied.
前記ズームレンズは、物体側より像側へ順に、前記第1レンズ群、前記第2レンズ群、前記第3レンズ群、正の屈折力の第4レンズ群より構成されることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項のズームレンズ。 The zoom lens includes, in order from the object side to the image side, the first lens group, the second lens group, the third lens group, and a fourth lens group having a positive refractive power. Item 4. The zoom lens according to any one of Items 1 to 3. 光電変換素子に像を形成することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項のズームレンズ。 The zoom lens according to claim 1, wherein an image is formed on the photoelectric conversion element. 請求項1乃至5のいずれか1項記載のズームレンズと、該ズームレンズによって形成される像を受光する光電変換素子とを備えることを特徴とする撮像装置。 An imaging apparatus comprising: the zoom lens according to claim 1; and a photoelectric conversion element that receives an image formed by the zoom lens.
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