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JP2004317967A - Zoom lens and electronic imaging apparatus - Google Patents

Zoom lens and electronic imaging apparatus Download PDF

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JP2004317967A
JP2004317967A JP2003114656A JP2003114656A JP2004317967A JP 2004317967 A JP2004317967 A JP 2004317967A JP 2003114656 A JP2003114656 A JP 2003114656A JP 2003114656 A JP2003114656 A JP 2003114656A JP 2004317967 A JP2004317967 A JP 2004317967A
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lens
lens group
zoom
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wide
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JP2003114656A
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Yoshito Miyatake
義人 宮武
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a high-resolution zoom lens whose zoom ratio is about 3, whose open aperture F value is about F2 at a wide angle end, and whose viewing angle exceeds 70°. <P>SOLUTION: The zoom lens is equipped with a 1st lens group G1 having positive power, a 2nd lens group G2 having positive power, a 3rd lens group G3 having negative power, a 4th lens group G4 having positive power, a 5th lens group G5 having positive power, a variable diaphragm A1 fixed on the object side of the 4th lens group G4 and a fixed diaphragm A2 which is arranged between the 3rd lens group G3 and the variable diaphragm and whose aperture diameter and position are fixed in order from the object side. In the case of varying power from the wide angle end to a telephoto end, the 1st lens group G1 is fixed, the 2nd lens group G2 draws a locus convex to an image side, the 3rd lens group G3 monotonously moves to the image side, and the 4th lens group G4 and the 5th lens group G5 monotonously move to the object side. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子スチルカメラに好適な高解像度のズームレンズ、およびそのズームレンズを用いた電子スチルカメラやビデオカメラなどの電子撮像装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
パーソナルコンピュータの進歩、普及と相まって、画像入力装置として電子スチルカメラが急速に普及している。
【0003】
最近の電子スチルカメラは、約200万画素あるいは約300万画素の固体撮像素子と、ズーム比が2倍〜3倍で、広角端において開放F値がF2.8程度、画角が約63°のズームレンズとを搭載したものが主流となっている。この種のズームレンズは、物体側から順に、負パワーの第1レンズ群、正パワーの第2レンズ群、正パワーの第3レンズ群で構成され、広角端から望遠端への変倍に際して、第1レンズ群が像側に凸の軌跡を描き、第2レンズ群が物体側に移動し、第3レンズ群も移動し、フォーカス調整は第3レンズ群の移動により行う。また、非使用時の光学全長(最も物体側のレンズの物体側頂点から撮像面までの距離)を短縮するために、全レンズ群を固体撮像素子側に寄せる沈銅構成が採用されている。
【0004】
また、物体側から順に正、負、正、正のパワーを有する4つのレンズ群で構成し、ズーム比が3倍程度で、広角端において開放F値がF2程度、画角が約63°のズームレンズが特許文献1で提案されている。
【0005】
【特許文献1】
特開2001−42215号公報
【0006】
電子スチルカメラ用の固体撮像素子は、画素数増大のために画素ピッチの微細化、受光感度の向上などの技術開発が進められ、記録画面対角長が約11mmで500万画素のものが既に商品化されている。電子スチルカメラ用のズームレンズには、現在、高解像度化、高変倍比化、大口径化、広角化が要望されている。これらの要望をすべて満足するズームレンズを実現するのは容易ではないが、以下に説明するように、要望のいくつかを満足するズームレンズが多数提案されている。
【0007】
変倍比が2.4倍〜3倍で、広角端において開放F値がF2程度、画角が70°を超えるズームレンズが特許文献2、特許文献3および特許文献4で提案されている。
【0008】
【特許文献2】
特開平9−203861号公報
【0009】
【特許文献3】
特開2001−174704号公報
【0010】
【特許文献4】
特開2001−343588号公報
【0011】
特許文献2のズームレンズは、物体側から順に負、正、負、正、正のパワーを有する5つのレンズ群で構成され、広角端から望遠端への変倍に際して、第3レンズ群と第5レンズ群とは位置固定であり、第1レンズ群が像側に単調に移動し、第2レンズ群と第4レンズ群とが像側に単調に移動する。
【0012】
特許文献3に示されているズームレンズは、物体側から順に負、正、負、正、正のパワーを有する5つのレンズ群で構成され、広角端から望遠端への変倍に際して、第3レンズ群は位置固定であり、第1レンズ群が像側に単調に移動し、第2レンズ群、第4レンズ群および第5レンズ群が物体側に単調に移動する。
【0013】
特許文献4に開示されているズームレンズは、物体側から順に負、負、正、正のパワーを有する4つのレンズ群で構成され、広角端から望遠端への変倍に際して、第1レンズ群は位置固定であり、第2レンズ群が像側に凸の軌跡を描き、第3レンズ群が物体側に単調に移動し、第4レンズ群は位置固定または像側に単調に移動する。
【0014】
変倍比が6.85倍〜11.5倍で、広角端において開放F値がF2〜F2.8、画角が70°を超えるズームレンズが特許文献5、特許文献6で提案されている。
【0015】
【特許文献5】
特開2001−350093号公報
【0016】
【特許文献6】
特開2002−62478号公報
【0017】
特許文献5に示されているズームレンズは、物体側から順に正、負、正、負、正のパワーを有する5つのレンズ群で構成され、広角端から望遠端への変倍に際して、第1レンズ群は物体側に移動し、第2レンズ群は最初像側に移動し、途中から物体側に移動し、第3レンズ群と第4レンズ群は物体側に移動する。
【0018】
特許文献6には、25の実施例が示されているが、実施例19では物体側から順に正、負、正、正のパワーを有する4つのレンズ群で構成されたものが、実施例20では物体側から順に正、負、正、負、正のパワーを有する5つのレンズ群で構成されたものが、実施例21では物体側から順に正、負、負、正、負、正のパワーを有する6つのレンズ群で構成されたものが示されている。25の実施例のすべてにおいて、広角端から望遠端への変倍に際して、第1レンズ群は最初像側に移動し、途中から物体側に移動し、第2レンズ群は像側に移動する。
【0019】
【発明が解決しようとする課題】
35mmフィルムを用いる一眼レフカメラ用のズームレンズでは、焦点距離が28mm〜70mm(画角は約75°〜約29°)、開放F値が全変倍範囲でF2.8という「大口径標準ズームレンズ」が商品化されている。電子スチルカメラでも「大口径標準ズームレンズ」を装着した一眼レフカメラに近い撮影画像が得られ、しかもコンパクトなモデルの実現が要望されている。
【0020】
本発明では、「大口径標準ズームレンズ」に迫る600万画素の固体撮像素子に対応する解像度を有し、ズーム比が約3倍で、広角端において開放F値がF2程度、画角が70°を超え、35mmフィルムを用いた一眼レフカメラ用ズームレンズよりはコンパクト且つ軽量なズームレンズを実現することを狙っている。固体撮像素子としては、例えば、記録画面の対角長が約11mmで、記録画素数が水平2880×垂直2160(約600万画素)、画素ピッチが水平3.0μm×垂直3.0μmのものを用いることを想定している。
【0021】
このように画素ピッチが小さい場合、ズームレンズのF値が暗くなると回折の影響により撮影画像の解像度が低下する。絞り範囲は広くしたいので、ズームレンズの開放F値は全変倍範囲で明るくしたい。そこで、本発明では開放F値は広角端でF2、望遠端でF2.5を狙う。
【0022】
特許文献1の実施例1に示されたズームレンズは、開放F値が広角端でF2.06、望遠端でF2.7と明るく、光学全長も短い。しかし、広角端における画角が65.1°と狭い。
【0023】
特許文献5と特許文献6に示されたものは、変倍比が3倍よりかなり大きいが、光学全長比(固体撮像素子の記録画面の対角長に対する光学全長の比)がかなり大きい。変倍比は3倍程度でよく、その代わり光学全長を短くしたい。
【0024】
特許文献1〜特許文献3、特許文献5および特許文献6に示されたズームレンズは、変倍時に大きく重い第1レンズ群を安定に移動させるため、鏡筒は複雑で堅牢な構成とする必要があり、鏡筒の最大径が大きくなってしまうという問題がある。
【0025】
特許文献4に示されたズームレンズは、変倍比と広角端の画角は本発明の狙いと合致し、また、変倍時に第1レンズ群が位置固定であるため、鏡筒の構成が簡単になり、鏡筒の最大径が小さくなり、光学全長も短い。しかし、開放F値が不足し、また、有効像円直径が小さいことを考慮すると、非点隔差がかなり大きく、撮像面全体でバランス良く高解像度の像を得ることができないという問題がある。
【0026】
本発明は、総画素数が約600万画素の固体撮像素子に対応できる高解像度で、ズーム比が約3倍、広角端において開放F値がF2程度と明るく、画角が70°を超え、コンパクトなズームレンズを提供すること、及びそのズームレンズを用いた電子スチルカメラやビデオカメラなどの電子撮像装置を提供することを目的とする。
【0027】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明のズームレンズおよび電子撮像装置は以下のように構成している。
【0028】
本発明の第1のズームレンズは、物体側から順に、第1レンズ群と、正パワーの第2レンズ群と、負パワーの第3レンズ群と、少なくとも1つの正パワーのレンズ群を備え全体として正パワーの後部レンズ群とを備え、変倍時に、前記第1レンズ群は位置固定であり、前記第2レンズ群と前記第3レンズ群とは光軸に沿って可動であることを特徴とする。
【0029】
本発明の第2のズームレンズは、物体側から順に、第1レンズ群と、正パワーの第2レンズ群と、負パワーの第3レンズ群と、開口径固定の固定絞りと、少なくとも1つの正パワーのレンズ群を備える後部レンズ群とを備え、変倍時に、前記第1レンズ群と前記固定絞りとは位置固定であり、前記第3レンズ群は光軸に沿って移動することを特徴とする。
【0030】
本発明の第3のズームレンズは、物体側から順に、負レンズと正レンズとを備える第1レンズ群と、正パワーの第2レンズ群と、負パワーの第3レンズ群と、正パワーの第4レンズ群と、正パワーの第5レンズ群とを備え、広角端から望遠端への変倍に際して、前記第1レンズ群は位置固定であり、前記第2レンズ群は像側に凸の軌跡を描き、前記第3レンズ群は像側に単調に移動するか、途中までは像側に単調に移動し、その後は物体側に単調に移動し、前記第4レンズ群は物体側に単調に移動することを特徴とする。
【0031】
更に、本発明の第4のズームレンズは、物体側から順に、第1レンズ群と、1枚の正レンズで構成される第2レンズ群と、複数のレンズ群で構成される後部レンズ群とを備え、前記第2レンズ群を構成する前記正レンズは周辺部が一部切除され、変倍時に前記第1レンズ群は位置固定であり、前記第2レンズ群は回転することなく光軸に沿って移動することを特徴とする。
【0032】
また、本発明の電子撮像装置は、ズームレンズと、固体撮像素子とを備え、前記ズームレンズとして上記の本発明の第1〜第4のいずれかに記載のズームレンズを用いる。
【0033】
【発明の実施の形態】
本発明の上記の第1〜第4のズームレンズによれば、ズーム比が2.5倍〜3.2倍で、広角端において開放F値がF2程度、画角が70°を超え、高解像度のズームレンズを提供することができる。
【0034】
また、本発明の上記の電子撮像装置によれば、本発明のズームレンズを用いることにより、広角で明るく、高解像度の電子撮像装置を提供することができる。
【0035】
本発明の第1のズームレンズは、物体側から順に、第1レンズ群と、正パワーの第2レンズ群と、負パワーの第3レンズ群と、少なくとも1つの正パワーのレンズ群を備え全体として正パワーの後部レンズ群とを備える。そして、変倍時に、前記第1レンズ群は位置固定であり、前記第2レンズ群と前記第3レンズ群とは光軸に沿って可動である。
【0036】
また、本発明の第2のズームレンズは、物体側から順に、第1レンズ群と、正パワーの第2レンズ群と、負パワーの第3レンズ群と、開口径固定の固定絞りと、少なくとも1つの正パワーのレンズ群を備える後部レンズ群とを備える。そして、変倍時に、前記第1レンズ群と前記固定絞りとは位置固定であり、前記第3レンズ群は光軸に沿って移動する。
【0037】
本発明の上記の第1及び第2のズームレンズにおいて、前記第1レンズ群は負レンズと正レンズとで構成されることが好ましい。
【0038】
また、本発明の上記の第1及び第2のズームレンズにおいて、前記後部レンズ群のうちの最も物体側のレンズ群は、その物体側に開口径可変の可変絞りが一体化されていても良い。
【0039】
また、本発明の上記の第1及び第2のズームレンズにおいて、前記第1レンズ群と前記第2レンズ群との合成レンズ群は全変倍範囲で正パワーを有することが好ましい。
【0040】
また、本発明の上記の第1及び第2のズームレンズにおいて、前記第2レンズ群は1枚の正レンズで構成されることが好ましい。
【0041】
また、本発明の上記の第1及び第2のズームレンズにおいて、広角端におけるレンズ系全体の焦点距離をf、望遠端におけるレンズ系全体の焦点距離をfとし、焦点距離がf 3/4 1/4となる変倍位置を広角中間位置と呼ぶとき、広角端から広角中間位置への変倍に際して、前記第2レンズ群は像側に単調に移動することが好ましい。
【0042】
本発明の第3のズームレンズは、物体側から順に、負レンズと正レンズとを備える第1レンズ群と、正パワーの第2レンズ群と、負パワーの第3レンズ群と、正パワーの第4レンズ群と、正パワーの第5レンズ群とを備える。そして、広角端から望遠端への変倍に際して、前記第1レンズ群は位置固定であり、前記第2レンズ群は像側に凸の軌跡を描き、前記第3レンズ群は像側に単調に移動するか、途中までは像側に単調に移動し、その後は物体側に単調に移動し、前記第4レンズ群は物体側に単調に移動する。
【0043】
本発明の上記の第3のズームレンズは、前記第3レンズ群と前記第4レンズ群との間に、開口径が固定で変倍時に位置固定の固定絞りを備えていても良い。
【0044】
また、本発明の上記の第3のズームレンズにおいて、前記第4レンズ群は、その物体側に開口径可変の可変絞りが一体化されていても良い。
【0045】
また、本発明の上記の第3のズームレンズにおいて、フォーカス調整は前記第5レンズ群の光軸上移動により行われることが好ましい。
【0046】
また、本発明の上記の第3のズームレンズにおいて、前記第1レンズ群の焦点距離をfG1、前記第2レンズ群の焦点距離をfG2、広角端における前記第1レンズ群と前記第2レンズ群との合成焦点距離をfFW、広角端におけるレンズ系全体の焦点距離をfとしたとき、次の条件を満足することが好ましい。
【0047】
−0.02<fG2/fG1<0.15 ‥‥‥(1)
0.05<f/fFW<0.2 ‥‥‥(2)
【0048】
また、本発明の上記の第3のズームレンズにおいて、広角端における前記第1レンズ群と前記第2レンズ群との間の空気間隔をdAW、焦点距離が広角端の焦点距離と望遠端の焦点距離との幾何平均となる変倍位置における前記第1レンズ群と前記第2レンズ群との間の空気間隔をdAN、広角端におけるレンズ系全体の焦点距離をfとしたとき、次の条件を満足することが好ましい。
【0049】
0.1<(dAN−dAW)/f<0.5 ‥‥‥(3)
【0050】
また、本発明の上記の第3のズームレンズにおいて、広角端における前記第1レンズ群と前記第2レンズ群との間の空気間隔をdAW、望遠端における前記第1レンズ群と前記第2レンズ群との間の空気間隔をdAT、広角端におけるレンズ系全体の焦点距離をfとしたとき、次の条件を満足することが好ましい。
【0051】
|dAW−dAT|/f<0.2 ‥‥‥(4)
【0052】
また、本発明の上記の第3のズームレンズにおいて、前記第3レンズ群の焦点距離をfG3、前記第4レンズ群の焦点距離をfG4、広角端におけるレンズ系全体の焦点距離をfとしたとき、次の条件を満足することが好ましい。
【0053】
0.4<f/|fG3|<0.7 ‥‥‥(5)
0.25<f/fG4<0.5 ‥‥‥(6)
【0054】
また、本発明の上記の第3のズームレンズにおいて、前記第3レンズ群は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと、両凹レンズと、物体側に凸面を向けた正レンズとを備えることが好ましい。
【0055】
また、本発明の上記の第3のズームレンズにおいて、前記第4レンズ群は、最も物体側に両凸レンズと物体側に凹面を向けた負レンズとからなる接合レンズを備え、最も像側に物体側に凸面を向けた正レンズと物体側に凹面を向けた負レンズとからなる接合レンズを備えることが好ましい。
【0056】
あるいは、本発明の上記の第3のズームレンズにおいて、前記第4レンズ群は、物体側から順に、両凸レンズと物体側に凹面を向けた負レンズとからなる接合レンズと、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと、両凸レンズと両凹レンズとからなる接合レンズとを備えることが好ましい。
【0057】
また、本発明の上記の第3のズームレンズにおいて、前記第5レンズ群の焦点距離をfG5、広角端におけるレンズ系全体の焦点距離をfとしたとき、次の条件を満足することが好ましい。
【0058】
0.3<f/fG5<0.5 ‥‥‥(7)
【0059】
本発明の第4のズームレンズは、物体側から順に、第1レンズ群と、1枚の正レンズで構成される第2レンズ群と、複数のレンズ群で構成される後部レンズ群とを備える。そして、前記第2レンズ群を構成する前記正レンズは周辺部が一部切除され、変倍時に前記第1レンズ群は位置固定であり、前記第2レンズ群は回転することなく光軸に沿って移動する。
【0060】
本発明の上記の第4のズームレンズにおいて、第1レンズ群は負レンズと正レンズとを備えることが好ましい。
【0061】
以下、本発明の実施の形態について、図面および表を用いて具体的に説明する。
【0062】
本発明において、広角端におけるレンズ系全体の焦点距離をf、望遠端におけるレンズ系全体の焦点距離をfとし、焦点距離が
=(f1/2
となるズーム位置を中間位置、また、焦点距離が
WN=(f1/2
となるズーム位置を広角中間位置と呼ぶことにする。
【0063】
(実施の形態1)
図1(a)は本発明の実施の形態1におけるズームレンズの構成を示したものである。図1(a)は広角端におけるレンズ配置を示している。図1(b)は、変倍時の各レンズ群の移動軌跡を示している。縦軸の上端が広角端、下端が望遠端であり、縦軸のスケールはレンズ系全体の焦点距離に比例した量としている。
【0064】
図1に示された本実施の形態のズームレンズは13枚のレンズで構成され、物体側から順に、正パワーを有する第1レンズ群G1、正パワーを有する第2レンズ群G2、負パワーを有する第3レンズ群G3、正パワーを有する第4レンズ群G4、および正パワーを有する第5レンズ群G5で構成されている。第4レンズ群G4の物体側には開口径が可変の可変絞りA1が一体化されている。第3レンズ群G3と可変絞りA1の間には、開口径と位置がともに固定の固定絞りA2が配置されている。固定絞りA2より像側の第4レンズ群G4および第5レンズ群G5は、後部レンズ群を構成する。
【0065】
図1(b)に示すように、撮影距離が無限遠(∞)の場合の広角端から望遠端への変倍に際して、第1レンズ群G1と固定絞りA2とは位置固定であり、第2レンズ群G2は像側に凸の軌跡を描き、第3レンズ群G3は像側に単調に移動し、第4レンズ群G4と第5レンズ群G5とは物体側に単調に移動する。ここで注目すべきは、広角端では、第1レンズ群G1、第2レンズ群G2および第3レンズ群G3が相互に最接近し、ズーム位置が広角端から広角中間位置に向かって変化する際に第2レンズ群G2が第1レンズ群G1から離れ、第3レンズ群G3が第2レンズ群G2から離れる点である。
【0066】
フォーカス調整は、第5レンズ群G5だけを光軸方向に移動させることにより行う。撮影距離が短くなるにつれて、第5レンズ群G5が物体側に移動する。
【0067】
第2レンズ群G2、第3レンズ群G3および第4レンズ群G4の相互の位置関係は撮影距離とは無関係であるので、所定のカム溝を設けた円筒カムを設け、変倍時の円筒カムの回転により3つのレンズ群G2,G3,G4を移動させるとよい。また、第5レンズ群G5の位置は変倍位置と撮影距離とに依存するので、第5レンズ群G5は円筒カムとは独立して移動可能にするとよい。
【0068】
第1レンズ群G1は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズの第1レンズL1、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズの第2レンズL2で構成され、第1レンズL1と第2レンズL2とは接合されている。
【0069】
第2レンズ群G2は、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL3で構成されている。
【0070】
第3レンズ群G3は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズの第4レンズL4、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズの第5レンズL5、両凹レンズL6、および物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズの第7レンズL7で構成されている。
【0071】
第4レンズ群G4は、物体側から順に、両凸レンズの第8レンズL8、物体側に凹面を向けた平凹レンズの第9レンズL9、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズの第10レンズL10、両凸レンズの第11レンズL11、および両凹レンズの第12レンズL12で構成され、第8レンズL8と第9レンズL9とは接合され、第11レンズL11と第12レンズL12とは接合されている。第10レンズL10は両面が非球面となっている。
【0072】
第5レンズ群G5は、両凸レンズの第13レンズL13で構成されている。第13レンズL13は両面が非球面となっている。
【0073】
ズームレンズの像側には、赤外カットフィルタと3枚の水晶板で構成される光学ローパスフィルタが配置され、その像側には固体撮像素子が配置される。固体撮像素子には保護のためのカバーガラスが取り付けられている。図1(a)では、光学ローパスフィルタおよびカバーガラスを1つの等価な平行平板素子Pで表している。ズームレンズにより被写体の像が固体撮像素子の撮像面S上に形成される。
【0074】
本発明のズームレンズの基本構成に関する基本的な考え方について説明する。
【0075】
約600万画素の固体撮像素子に対応できる高解像度で、広角端の開放F値がF2程度で、ズーム比が約3倍のズームレンズを実現しようとすると、まず、物体側から順に正、負、正、正の4群ズームレンズが候補となる。このような4群ズームレンズとして、変倍時に最も物体側にある第1レンズ群が固定の方式と、変倍時に第1レンズ群が移動する方式がある。
【0076】
第1レンズ群が移動する方式は、変倍時に光学全長が不変という制約がないため、全変倍範囲において諸収差を良好に補正しやすく、結像特性に有利である。しかし、第1レンズ群が移動する方式は、大きく重い第1レンズ群を安定に保持する機構が必要であるため、鏡筒の外径が大きくなるという問題がある。一方、変倍時に第1レンズ群が固定の方式では、第1レンズ群を鏡筒に固定するだけでよいために鏡筒の構成が簡単になる。しかし、変倍時に光学全長が不変という制約があるため、全変倍範囲において諸収差を良好に補正しにくく、結像特性に不利である。つまり、上述の2種類のズームレンズは一長一短である。
【0077】
この問題を解決するために、図1に示した本発明のズームレンズは、物体側から順に正、正、負、正、正の5つのレンズ群で構成し、変倍時に第1レンズ群G1を固定したまま、第2レンズ群G2から第5レンズ群G5の4つのレンズ群を移動させるようにしている。また、第1レンズ群G1は負レンズと正レンズの2枚で構成し、第2レンズ群G2は1枚の正レンズで構成し、第1レンズ群G1のパワーの絶対値は第2レンズ群G2のパワーよりも十分に小さくし、全変倍範囲における第2レンズ群G2の移動量を小さくしている。これにより、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2で構成される合成レンズ群のパワーを正とし、その正パワーがほとんど第2レンズ群G2のパワーで決まるようにするとともに、全変倍範囲で、第3レンズ群G3で発生する軸上色収差と倍率色収差を第1レンズ群G1で補正するようにしている。
【0078】
こうすると、第1レンズ群G1が変倍時に位置固定であるため、第1レンズ群G1の安定保持が容易となり、良好な結像性能を発揮できる。また、大きく重い第1レンズ群G1を安定に移動させる機構が不要であるため、鏡筒の最大径を小さくすることができる。また、変倍時に第2レンズ群G2から第5レンズ群G5の4つのレンズ群が光軸上を移動し、変倍時に第2レンズ群の位置の制約が少ないため、全変倍範囲で良好な収差補正を行える。
【0079】
レンズ系全体の光学全長を短くするための条件の1つは、各レンズ群の全長を短くすることである。そこで、図1に示した構成では、第1レンズ群G1を色収差補正が可能となる最小の2枚で構成し、第2レンズ群G2も正パワーを実現できる最小の1枚で構成している。
【0080】
上述の2種類の4群ズームレンズでは、一般に、絞りが第2レンズ群と第3レンズ群とのほぼ中間位置と第3レンズ群との間に配置されるため、広角端における入射瞳は前玉面(第1レンズ群の最も物体側の面)から像側にかなり離れた位置に形成される。広角端の画角を大きくすると、最大像高における主光線の前玉面上の入射点は光軸から離れていく。そのため、前玉有効径(前玉面の有効径)を大きくする必要がある。これに伴って、第1レンズ群に含まれる正レンズは、コバ厚を必要量だけ確保するために、中心厚を厚くする必要がある。正レンズの中心厚を厚くすると、前玉面から入射瞳までの距離が長くなるために、前玉有効径をさらに大きくする必要がある。このため、一般に、広角端の画角が大きくなるにつれて前玉有効径が大きくなるという問題がある。
【0081】
この問題に対して、図1に示した本発明の5群ズームレンズでは、前述の4群ズームレンズに比べて前玉有効径を小さくすることができるので、この点について説明する。
【0082】
図1に示した本発明の構成、つまり、広角端から広角中間位置への変倍に際して、第1レンズ群G1は位置固定で、第2レンズ群G2は像側に単調に移動する構成と、広角端での第1レンズ群G1と第2レンズ群G2の位置を図1に示した構成と同じとし、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2の間の空気間隔を全変倍範囲で一定とした構成について比較してみる。
【0083】
いずれの構成でも、3枚のレンズL1,L2,L3の各物体側面において最大像高の下光線の入射点が最も光軸から離れるのは、いずれも広角中間位置の付近である。2つの構成を比較すると、図1に示した構成の方が第2レンズL2の物体側面における入射点が光軸に近い。従って、図1に示した構成では、第3レンズL3の物体側面の有効径が小さくなる。この有効径が小さくなれば、第3レンズL3の中心厚を薄くすることができ、さらに、第2レンズL2の物体側面の有効径を小さくすることができ、第1レンズL1の物体側面の有効径も小さくすることができる。こうして、第1レンズL1の外径が小さくなるため、鏡筒の外径を小さくすることができる。
【0084】
一般に、ズームレンズは広角端で負の歪曲収差を発生しやすく、この傾向は広角端の画角が大きくなるほど顕著となる。
【0085】
そこで、本発明では第3レンズ群G3を図1に示したように、物体側から順に、負、負、負、正の4枚構成とし、物体側の2枚の負レンズはともに負メニスカスレンズとし、広角端の最大像高における主光線が2枚の負メニスカスレンズの両面で少しずつ折り曲げられるようにして、第3レンズ群G3で発生する負の歪曲収差の発生を抑制している。また、正パワーの第2レンズ群G2で正の歪曲収差を発生させて、最大像高付近において歪曲収差の像高に対する変化率が小さくなるようにして、最大像高における負の歪曲収差の低減を図っている。さらに、第4レンズ群G4の像側に位置する第12レンズL12で正の歪曲収差を発生させ、負の歪曲収差を発生しやすい第13レンズL13の両面を非球面とすることにより最大像高の主光線が過大に曲げられないようにして、レンズ系全体の広角端の最大像高における負の歪曲収差の低減を図っている。
【0086】
ズームレンズの光学全長を短くするには、第4レンズ群G4の物像間距離を短くするとよく、このためには、第4レンズ群G4の焦点距離を短くするとよい。この場合、第4レンズ群で発生する諸収差が大きくなりやすい。また、第3レンズ群G3と第4レンズ群G4とが最接近する望遠端において第3レンズ群G3と第4レンズ群G4との間に可変絞りと固定絞りとを配置できる空間を確保する必要がある。
【0087】
そこで、図1に示した本発明のズームレンズでは、第4レンズ群G4を物体側から順に正、負、負、正、負の5枚構成とし、最も物体側に強い正パワーの正レンズを配置し、最も像側に強い負パワーの負レンズを配置し、中央の第10レンズL10は物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズとしている。こうすると、第4レンズ群G4の物体側主点は物体側に偏るため、望遠端において第3レンズ群G3と第4レンズ群G4との間に可変絞りと固定絞りとを配置できる空間を確保した上で、第3レンズ群G3の像側主点から第4レンズ群G4の物体側主点までの距離を短くすることができ、第4レンズ群G4の焦点距離を短くすることができるため、光学全長が短くなる。また、正レンズには、屈折率の高い硝材を用い、それにより諸収差の発生を抑制している。さらに、第10レンズL10の両面を非球面とし、特に非点収差を良好に補正している。
【0088】
図1に示したズームレンズは、第4レンズ群G4を構成する第8レンズL8から第12レンズL12までの5枚のレンズはいずれも偏心敏感度が高い。そこで、第8レンズL8と第9レンズL9とを接合し、第11レンズL11と第12レンズL12とを接合している。また、第9レンズL9は像側面を平面として、必要であれば組み立て時に第8レンズL8と第9レンズL9による接合レンズL8/L9を後述する方法で調心しやすいようにしている。
【0089】
固定絞りA2は、最大像高の下光線の進み方を決定する。この固定絞りA2は、広角端から広角中間位置付近までの範囲において、像面照度の画面周辺部での急激な低下を抑制することができる。
【0090】
第5レンズ群G5は1枚のレンズで構成され、フォーカス調整で移動する他の機構部品も含めた移動部分が軽いので、パワーの小さい小型のモータでも高速で移動させることが可能となり、オートフォーカスを高速で行うことが可能になる。なお、フォーカス調整のために、第5レンズ群G5が移動する際に倍率色収差が変化するが、実用上問題ない程度に抑制している。
【0091】
また、第5レンズ群G5は、テレセントリック性を良好にする作用を有するので、固体撮像素子にマイクロレンズが搭載される場合には都合がよい。
【0092】
実施の形態1において望ましいズームレンズを実現するには、次の条件を満足するように構成するとよい。
【0093】
第1レンズ群の焦点距離をfG1、第2レンズ群の焦点距離をfG2、広角端における第1レンズ群と第2レンズ群との合成焦点距離をfFW、広角端におけるレンズ系全体の焦点距離をfとしたとき、次の条件を満足するように構成するとよい。
【0094】
−0.02<fG2/fG1<0.15 ‥‥‥(1)
0.05<f/fFW<0.2 ‥‥‥(2)
【0095】
さらに望ましくは、条件式(1)および条件式(2)の上限と下限を次のようにするとよい。
【0096】
−0.01<fG2/fG1<0.1 ‥‥‥(1a)
0.08<f/fFW<0.16 ‥‥‥(2a)
【0097】
広角端における第1レンズ群と第2レンズ群との間の空気間隔をdAW、焦点距離が広角端の焦点距離と望遠端の焦点距離との幾何平均となる変倍位置における第1レンズ群と第2レンズ群との間の空気間隔をdAN、広角端におけるレンズ系全体の焦点距離をfとしたとき、次の条件を満足するように構成するとよい。
【0098】
0.1<(dAN−dAW)/f<0.5 ‥‥‥(3)
【0099】
さらに望ましくは、条件式(3)の上限と下限を次のようにするとよい。
【0100】
0.15<(dAN−dAW)/f<0.4 ‥‥‥(3a)
【0101】
広角端における第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との間の空気間隔をdAW、望遠端における第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との間の空気間隔をdAT、広角端におけるレンズ系全体の焦点距離をfとしたとき、次の条件を満足するのがよい。
【0102】
|dAW−dAT|/f<0.2 ‥‥‥(4)
【0103】
さらに望ましくは、条件式(4)の上限を次のようにするとよい。
【0104】
|dAW−dAT|/f<0.1 ‥‥‥(4a)
【0105】
第3レンズ群G3の焦点距離をfG3、第4レンズ群G4の焦点距離をfG4、広角端におけるレンズ系全体の焦点距離をfとしたとき、次の条件を満足するのがよい。
【0106】
0.4<f/|fG3|<0.7 ‥‥‥(5)
0.25<f/fG4<0.5 ‥‥‥(6)
【0107】
さらに望ましくは、条件式(5)および条件式(6)の上限と下限を次のようにするとよい。
【0108】
0.45<f/|fG3|<0.65 ‥‥‥(5a)
0.3<f/fG4<0.45 ‥‥‥(6a)
【0109】
第5レンズ群G5の焦点距離をfG5、広角端におけるレンズ系全体の焦点距離をfとしたとき、次の条件を満足するのがよい。
【0110】
0.3<f/fG5<0.5 ‥‥‥(7)
【0111】
さらに望ましくは、条件式(7)の上限と下限を次のようにするとよい。
【0112】
0.35<f/fG5<0.45 ‥‥‥(7a)
【0113】
上述の条件式について、説明する。
【0114】
条件式(1)は、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との間の望ましいパワー比を規定するものである。条件式(1)の上限を超えると、第1レンズ群G1の正のパワーが強すぎるために、第1レンズ群G1で発生する軸外諸収差が過大となり、この諸収差を後続のレンズ群で補正することが困難となる。一方、条件式(1)の下限を超えると、第1レンズ群G1で発生する軸外諸収差は小さいものの、第2レンズ群G2のパワーが過大となるために、第2レンズ群G2を構成する正レンズの中心厚を厚くせざるを得なくなる。これは、広角中間位置の付近で第1レンズ群G1の各レンズ面の有効径を大きくすることになり、前玉有効径が極端に大きくなってしまう。
【0115】
条件式(2)は、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2とで構成される合成レンズ群のパワーに関するものである。条件式(2)の上限を超えると、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2とで構成される合成レンズ群の焦点距離が短くなりすぎるため、第3レンズ群G3の焦点距離を短くせざるを得なくなり、第3レンズ群G3で発生する軸外収差が過大となる。その結果、後続の第4レンズ群G4と第5レンズ群G5で軸外収差を良好に補正することが困難となる。一方、条件式(2)の下限を超えると、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2とで構成される合成レンズ群の焦点距離が長くなりすぎるために、光学全長が長くなってしまう。
【0116】
条件式(3)は、変倍時の第1レンズ群G1と第2レンズ群G2の間の可変空気間隔の範囲に関するものである。条件式(3)の上限を超えると、第2レンズ群G2の移動量が大きすぎるため、変倍比を約3倍とし、さらに変倍時に像面が移動しないようにすると、第3レンズ群G3と第4レンズ群G4のそれぞれの移動範囲の制約が大きくなり、全変倍範囲で諸収差をバランス良く補正することが困難となる。一方、条件式(3)の下限を超えると、第2レンズ群G2の移動量が小さすぎるため、全変倍範囲において諸収差を良好に補正することが困難となる。
【0117】
条件式(4)は、広角端と望遠端における第1レンズ群G1と第2レンズ群G2の間の可変空気間隔に関する望ましい条件を規定するものである。第1レンズ群G1と第2レンズ群G2の間の空気間隔は、製造上の誤差も考慮して、広角端または望遠端で最小となるようにするとよい。条件式(4)の上限を超えて、広角端における空気間隔が望遠端における空気間隔より長くなると、前玉有効径が大きくなってしまう。また、条件式(4)の上限を超えて、望遠端における空気間隔が広角端における空気間隔より長くなると、第3レンズ群G3から第5レンズ群G5の各倍率での位置変化範囲が制約されるために、望遠端付近で諸収差を良好に補正することが困難となる。
【0118】
条件式(5)は、第3レンズ群G3のパワーを規制するものである。条件式(5)の上限を超えると、広角端において第3レンズ群G3で発生する負の歪曲収差が過大となり、この負の歪曲収差を他のレンズ群で補正することが困難となる。条件式(5)の下限を越えると、光学全長が長くなるとともに、前玉有効径が大きくなってしまう。
【0119】
条件式(6)は、第4レンズ群G4のパワーを規制することにより、光学全長を極力短くすると同時に諸収差をバランス良く補正するための条件である。条件式(6)の上限を超えると、光学全長は短くなるものの、望遠端において第3レンズ群G3と第4レンズ群G4との間に固定絞りと可変絞りを配置できるだけの空気間隔を確保できなくなる。また、第4レンズ群G4で発生する諸収差が過大となるため、この諸収差を他のレンズ群でバランス良く補正することが困難となる。一方、条件式(6)の下限を超えると、第4レンズ群G4の物像間距離が長くなるために、光学全長が長くなってしまう。この場合、第5レンズ群G5の倍率を小さくすれば光学全長が短くなるが、第5レンズ群G5のパワーが過大となるために第5レンズ群G5で発生する像面湾曲がアンダーになり、この像面湾曲を第1レンズ群G1から第3レンズ群G3までのレンズ群で補正することが困難となる。
【0120】
条件式(7)は、固体撮像素子に入射する最大像高における主光線の傾斜角を小さく、つまりテレセントリック性を良好にするとともに、像面湾曲と非点収差を低減するための条件である。条件式(7)の上限を超えると、テレセントリック性は良好となるものの、像面湾曲または非点収差が過大となり、画面周辺部の解像度を良好にすることが困難となる。一方、条件式(7)の下限を超えると、像面湾曲と非点収差は良好に補正できるもののテレセントリック性が不十分となる。マイクロレンズを搭載した固体撮像素子を用いる場合には、マイクロレンズによるシェーディングにより、固体撮像素子から出力される画像信号は画面周辺部に近づくほど弱くなるので、画面中心に対して画面周辺部が極端に暗くなってしまう。なお、マイクロレンズのレンズピッチを画素ピッチよりわずかに小さくして、射出瞳距離を短くした固体撮像素子を用いる場合には、必ずしも条件式(7)を満足する必要はない。
【0121】
図1に示したズームレンズのレンズデータを以下の表1に示す。表中の長さの単位はすべてmmである。rは第i面の曲率半径、dは第i面から次の面までの面間隔、n,νはそれぞれ第jレンズのd線における屈折率、アッベ数である。*印を付した面は非球面であり、非球面形状は次式で定義している。
【0122】
【数1】

Figure 2004317967
【0123】
ここで、kは第i面の円錐定数、D,E,F,Gはそれぞれ第i面の4次、6次、8次、10次の非球面係数、hは光軸からの高さ、zは光軸からの高さがhの点における非球面上のサグ量である。
【0124】
また、fは焦点距離、FNOは開放F値、2ωは画角、Lは光学全長である。
【0125】
【表1】
Figure 2004317967
Figure 2004317967
【0126】
図1に示したズームレンズの撮影距離が∞で絞り開放時の収差図(球面収差、非点収差、歪曲収差)を図2に示す。図2(a)は広角端の場合、図2(b)は中間位置の場合、図2(c)は望遠端の場合である。球面収差図において、実線はd線、短破線はF線、長破線はC線、一点鎖線はg線の特性である。非点収差図において、実線はサジタル平面上、破線はメリディオナル平面上の特性である。図2より、3種類のズーム位置において諸収差が良好に補正されていることが分かる。
【0127】
図1に示したズームレンズは、固体撮像素子として、記録画素数が水平2880×垂直2160(約600万画素)、画素ピッチが水平3.0μm×垂直3.0μm、記録画面サイズが水平8.64mm×垂直6.48mmのものを用いることができる。また、固体撮像素子として、実効開口率の向上のために画素ごとにマイクロレンズを設けたものを用いることができる。
【0128】
第4レンズ群G4の調心を行う場合、次のようにするとよい。
【0129】
第10レンズL10と、第11レンズL11と第12レンズL12とによる接合レンズL11/L12とをレンズ群枠に組み込んだ後に、第8レンズL8と第9レンズL9とによる接合レンズL8/L9を所定の位置に取り付け、偏心測定装置を利用して第4レンズ群G4全体の偏心が小さくなるように、接合レンズL8/L9の位置を調整し、最後に接着剤によりこの接合レンズL8/L9をレンズ群枠に固定する。このとき、第9レンズL9の像側面が凸面の場合には、第9レンズL9を移動させようとすると、平行偏心と傾斜偏心との両方を生じるため、調心がやりにくい。これに対して、図1に示したズームレンズでは、第9レンズL9の像側面を平面としているので、接合レンズL8/L9を傾斜させることなく平行移動させることができ、調心がやりやすい。なお、第9レンズL9の像側面を凹面としても、同一の効果が得られる。
【0130】
図1に示した構成では、第2レンズ群G2は1枚の正レンズ(第3レンズL3)で構成されているが、第3レンズL3は両面が球面のガラスレンズの少なくとも一方の面に薄い樹脂層を設け、樹脂層の表面を非球面としてもよい。本発明では、このようなレンズ素子も1枚と考えることにする。
【0131】
図1に示した構成では、可変絞りA1を第4レンズ群G4の物体側に一体化している。これは、前述のように第4レンズ群G4の偏心敏感度が高く、他のレンズ群の偏心敏感度も比較的高いことから、鏡筒には高精度が要求され、そのためには鏡筒の構成を少しでも簡単な構成にした方が量産性が有利となるためである。
【0132】
以上に説明したように、図1に示したズームレンズは、ズーム比が約3倍で、広角端において開放F値がF2程度、画角が約76°で、高解像度となっている。
【0133】
(実施の形態2)
図3(a)は本発明の実施の形態2におけるズームレンズの構成を示したものである。図3(a)は広角端におけるレンズ配置を示している。図3(b)は、変倍時の各レンズ群の移動軌跡を示している。縦軸の上端が広角端、下端が望遠端であり、縦軸のスケールはレンズ系全体の焦点距離に比例した量としている。
【0134】
図3に示したズームレンズは、実施の形態1に示したズームレンズと同様に、物体側から順に正、正、負、正、正の5つのレンズ群で構成されているが、第4レンズ群G4は4枚構成であり、第10レンズL10の物体側面と第12レンズL12の物体側面が非球面となっている。
【0135】
図3に示したズームレンズのレンズデータを以下の表2に示す。各パラメータの定義は実施の形態1の場合と同一である。
【0136】
【表2】
Figure 2004317967
Figure 2004317967
【0137】
図3に示したズームレンズの撮影距離が∞で絞り開放時の収差図を図4に示す。図4(a)は広角端の場合、図4(b)は中間位置の場合、図4(c)は望遠端の場合である。図4よりズーム位置が変化した場合でも諸収差が良好に補正されていることが分かる。
【0138】
固体撮像素子としては、実施の形態1で説明したものを用いることができる。
【0139】
実施の形態2におけるズームレンズで、より望ましい結像特性を得るには、実施の形態1で説明した条件式(1)〜(7)を満足するように、さらに望ましくは、条件式(1a)〜(7a)を満足するように構成するとよい。
【0140】
第9レンズL9の像側面を平面としているので、必要であれば、実施の形態1で説明したのと同様に、第4レンズ群G4の先頭の接合レンズL8/L9の調心を容易に行うことができる。
【0141】
また、第10レンズL10の物体側面を非球面として、特に非点収差を良好に補正するようにしている。
【0142】
以上に説明したように、図5に示したズームレンズは、ズーム比が約3倍、広角端において開放F値がF2程度、画角が約76°で、高解像度となっている。
【0143】
(実施の形態3)
図5(a)は本発明の実施の形態3におけるズームレンズの構成を示したものである。図5(a)は広角端におけるレンズ配置を示している。図5(b)は、変倍時の各レンズ群の移動軌跡を示している。縦軸の上端が広角端、下端が望遠端であり、縦軸のスケールはレンズ系全体の焦点距離に比例した量としている。
【0144】
図5に示したズームレンズは、実施の形態2に示したズームレンズと同様に、物体側から順に正、正、負、正、正の5つのレンズ群で構成され、第4レンズ群が4枚構成であるが、第10レンズL10の物体側面と第12レンズL12の両面が非球面となっている。
【0145】
図5に示したズームレンズのレンズデータを以下の表3に示す。各パラメータの定義は実施の形態1の場合と同一である。
【0146】
【表3】
Figure 2004317967
Figure 2004317967
【0147】
図5に示したズームレンズの撮影距離が∞で絞り開放時の収差図を6に示す。図6(a)は広角端の場合、図6(b)は中間位置の場合、図6(c)は望遠端の場合であり、いずれも球面収差、非点収差、歪曲収差を示している。図6より諸収差が良好に補正されていることが分かる。
【0148】
固体撮像素子としては、実施の形態1で説明したものを用いることができる。
【0149】
実施の形態3におけるズームレンズで、より望ましい結像特性を得るには、実施の形態1で説明した条件式(1)〜(7)を満足するように、さらに望ましくは、条件式(1a)〜(7a)を満足するように構成するとよい。
【0150】
以上に説明したように、図5に示したズームレンズは、ズーム比が約3倍で、広角端において開放F値がF2程度、画角が約76°で、高解像度となっている。
【0151】
(実施の形態4)
図7(a)は本発明の実施の形態4におけるズームレンズの構成を示したものである。図7(a)は広角端におけるレンズ配置を示している。図7(b)は、変倍時の各レンズ群の移動軌跡を示している。縦軸の上端が広角端、下端が望遠端であり、縦軸のスケールはレンズ系全体の焦点距離に比例した量としている。
【0152】
図7に示したズームレンズは、実施の形態1に示したズームレンズと同様に5つのレンズ群で構成されているが、第1レンズ群G1が負パワーであり、第10レンズL10の両面と第13レンズL13の両面がいずれも非球面となっている。
【0153】
図7に示したズームレンズのレンズデータを以下の表4に示す。各パラメータの定義は実施の形態1の場合と同一である。
【0154】
【表4】
Figure 2004317967
Figure 2004317967
【0155】
図7に示したズームレンズの撮影距離が∞で絞り開放時の収差図を図8に示す。図8(a)は広角端の場合、図8(b)は中間位置の場合、図8(c)は望遠端の場合であり、いずれも球面収差、非点収差、歪曲収差を示している。図8より、諸収差が良好に補正されていることが分かる。
【0156】
固体撮像素子としては、実施の形態1で説明したものを用いることができる。
【0157】
実施の形態4におけるズームレンズで、より望ましい結像特性を得るには、実施の形態1で説明した条件式(1)〜(7)を満足するように、さらに望ましくは、条件式(1a)〜(7a)を満足するように構成するとよい。
【0158】
以上に説明したように、図7に示したズームレンズは、ズーム比が約3倍で、広角端において開放F値がF2程度、画角が約76°で、高解像度となっている。
【0159】
(実施の形態5)
図9(a)は本発明の実施の形態5におけるズームレンズの構成を示したものである。図9(a)は広角端におけるレンズ配置を示している。図9(b)は、変倍時の各レンズ群の移動軌跡を示している。縦軸の上端が広角端、下端が望遠端であり、縦軸のスケールはレンズ系全体の焦点距離に比例した量としている。
【0160】
図9に示したズームレンズは、実施の形態4に示したズームレンズと同様に、負、正、負、正、正の5つのレンズ群で構成され、第1レンズ群G1のパワーが負であり、第5レンズL5の像側面、第10レンズL10の両面および第13レンズL13の両面がいずれも非球面となっている。
【0161】
図9に示したズームレンズのレンズデータを以下の表5に示す。各パラメータの定義は実施の形態1の場合と同一である。
【0162】
【表5】
Figure 2004317967
Figure 2004317967
【0163】
図9に示したズームレンズの撮影距離が∞で絞り開放時の収差図を図10に示す。図10(a)は広角端の場合、図10(b)は中間位置の場合、図10(c)は望遠端の場合であり、いずれも球面収差、非点収差、歪曲収差を示している。図10より、諸収差が良好に補正されていることが分かる。
【0164】
固体撮像素子としては、実施の形態1で説明したものを用いることができる。
【0165】
図9に示したズームレンズは、第5レンズL5の像側面を非球面として、広角端における負の歪曲収差の低減を図っている。撮影距離が∞で広角端の最大像高における歪曲収差について他の実施の形態と比較すると、実施の形態1から実施の形態4ではいずれも−3.5%であるのに対して、本実施の形態では−3.2%と少し小さくなっている。
【0166】
実施の形態5におけるズームレンズで、より望ましい結像特性を得るには、実施の形態1で説明した条件式(1)〜(7)を満足するように、さらに望ましくは、条件式(1a)〜(7a)を満足するように構成するとよい。
【0167】
以上に説明したように、図9に示したズームレンズは、ズーム比が約3倍で、広角端において開放F値がF2程度、画角が約76°で、高解像度となっている。
【0168】
以上に説明した実施の形態1〜5におけるズームレンズでは、いずれも、広角端から望遠端への変倍に際して、第3レンズ群は像側に単調に移動しているが、同一の焦点距離の変化に対する第3レンズ群G3の移動量は、広角端付近では大きく移動し、広角端から離れるにつれて移動量が低下していく。
【0169】
広角端から望遠端への変倍に際して、広角端から望遠端の少し手前までは第3レンズ群が像側に単調に移動し、そこから望遠端の間では第3レンズ群が物体側に単調に移動する構成であっても良い。ただし、望遠端における第3レンズ群の位置は広角端における第3レンズ群の位置より像側にあるようにするとよい。
【0170】
以上に説明した5つの数値実施例に関して、前述の条件式の数値を以下の表6に示す。
【0171】
【表6】
Figure 2004317967
【0172】
(実施の形態6)
図11は本発明の実施の形態6における電子スチルカメラの概略構成を示した断面図である。図11において、12はズームレンズ、14は固体撮像素子、15は電子ビューファインダ、16は液晶モニタ、21は第1レンズ群、22は第2レンズ群、23は第3レンズ群、24は第4レンズ群、25は第5レンズ群、26は可変絞り、27は固定絞りである。
【0173】
筐体11の前側にズームレンズ12が配置され、ズームレンズ12の後側には、物体側から順に、光学ローパスフィルタ13、固体撮像素子14が配置されている(固体撮像素子14の物体側にはカバーガラスが取り付けられているが、図を見やすくするためカバーガラスは省略している)。筐体11の上部には電子ビューファインダ15が配置され、筐体11の後側には液晶モニタ16が配置されている。
【0174】
光学ローパスフィルタ13は、物体側から順に、第1水晶板、赤外吸収ガラス板、第2水晶板、第3水晶板を透明接着剤により互いに接合したものである。光学ローパスフィルタ13は、固体撮像素子14の画素構造に起因するモアレなどの誤信号の発生を防ぐとともに、不要な赤外光が固体撮像素子に入射して誤信号を発生するのを防いでいる。光学ローパスフィルタ13の物体側面と像側面には反射防止膜が蒸着されている。
【0175】
固体撮像素子14は、有効画素数が水平2880×垂直2160(約600万画素)、画素ピッチが水平3.0μm×垂直3.0μm、有効画面サイズが水平8.64mm×垂直6.48mmであり、各画素に微小正レンズが設けられている。ズームレンズ12による被写体の像が固体撮像素子14の撮像面18に形成される。
【0176】
ズームレンズ12として、図1に示したズームレンズが用いられている。ズームレンズ12は、物体側から順に、第1レンズ群21、第2レンズ群22、第3レンズ群23、第4レンズ群24、第5レンズ群25で構成され、第3レンズ群23と第4レンズ群の間には、可変絞り26、固定絞り27が設けられている。
【0177】
第2レンズ群22を構成する第3レンズ28は、図12に示すように、周辺部の一部が切除され、切除後の端面29は光軸と平行な平面となっている。他のレンズはすべて外周が円形となっている。詳細は後述する。
【0178】
第4レンズ群24の物体側には開口径が可変の可変絞り26が取り付けられ、第3レンズ群と可変絞り26との間には開口径と位置とが固定の固定絞り27が配置されている。
【0179】
鏡筒は、主鏡筒31、裏板32、円筒カム33、5つのレンズ群枠、4本のガイドポール34,35,36,37、ズームリング39で構成されている。
【0180】
光学ローパスフィルタ13と固体撮像素子14は裏板32に取り付けられ、裏板32は主鏡筒31の像側端に取り付けられている。2本のガイドポール34,35は、光軸38と平行に、固体撮像素子14の記録画面の上側中央部、下側中央部に配置されている。また、2本のガイドポール36,37は、光軸38と平行に、固体撮像素子14から離れた位置に配置されている。
【0181】
5つのレンズ群21〜25はそれぞれ対応するレンズ群枠に取り付けられている(図の見やすくするためにレンズ群枠は図示を省略)。
【0182】
第1レンズ群枠は主鏡筒31の物体側端に取り付けられている。第4レンズ群枠の物体側には可変絞り26が取付けられている。固定絞り27は、第3レンズ群23と第4レンズ群24との間の所定の位置に配置されるように、2本のガイドポール36,37に固定されている。
【0183】
円筒カム33には所定のカム溝が設けられている。第2レンズ群枠、第3レンズ群枠、第4レンズ群枠には、ガイドポール34,35が貫通する穴と、円筒カム33のカム溝にはまる突起が設けられている。主鏡筒31の外側にはズームリング39が取り付けられ、ズームリング39は円筒カム33と結合されており、ズームリング39を回転させると円筒カム33が回転するようになっている。ズームリング39を回転させると、第2レンズ群枠、第3レンズ群枠および第4レンズ群枠が光軸38に沿って移動し、第2レンズ群22、第3レンズ群23および第4レンズ群24が固体撮像素子14を基準にした所定の位置に移動するので、広角端から望遠端までの変倍を行うことができる。また、可動レンズ群22,23,24を2本のガイドポール34,35により保持するため、変倍時の可動レンズ群22,23,24の偏心を非常に小さくすることができる。
【0184】
第5レンズ群枠にはガイドポール36,37が貫通する穴が設けられている。第5レンズ群枠はステッピングモータにより光軸38に沿って移動可能である。モータにより第5レンズ群25を光軸方向に移動させながら撮影画像の高周波成分がピークとなる位置を検出して、その位置に第5レンズ群25を移動させれば、オートフォーカスを行うことができる。
【0185】
第1レンズ群枠の物体側にはフィルタ装着用のめねじを設けるとよい。図11に示した構成では、変倍時に第1レンズ群枠が移動しないので、重いフィルタを装着しても第1レンズ群21が偏心することはなく、結像特性の劣化はない。
【0186】
第3レンズ28を図12に示すような形状とすることについて説明する。
【0187】
第3レンズ28の物体側面の有効領域41を図13に示す。図13は第3レンズ28を光軸38に沿って見たものである。ここで、有効領域とは有効光束が通過する領域で、その面積が最大となる場合の領域である。有効光束が通過する領域の面積はズーム位置により変化するが、その面積は広角中間位置の付近で最大となる。有効領域41の境界42を光軸38と垂直な平面に射影した形状は、固体撮像素子14の記録画面と相似で四隅が円弧状の長方形状となる。この長方形状の形状の対称軸は2つ存在し、2つの対称軸43,44はそれぞれ固体撮像素子の画面水平方向、画面垂直方向と平行となる。
【0188】
図13から分かるように、第3レンズ28の外周47が円形の場合、外周47の内側にあって、長方形状の有効領域41の上側と下側に有効光束が通過しない領域が存在する。この有効光束が通過しない領域は除去してもかまわない。従って、図11に示したズームレンズの第3レンズ28を、物体側面の有効領域41が削られない範囲で周辺部の一部を切除して図12に示した形状にすることができる。この場合、変倍時に第3レンズ28が回転しないように光軸に沿って移動させる必要があるが、第3レンズ28はガイドポール34,35に沿って移動させるので全く問題はない。
【0189】
図12に示したように第3レンズ28の有効領域の上側と下側を切除すると、図11から分かるように、2本のガイドポール34、35の間隔を狭くすることができ、その結果、鏡筒の中間部の外径を小さくすることができる。第3レンズ28の垂直方向の寸法は第4レンズ48の外径とほぼ同じにするとよい。第3レンズ28の周辺部の一部を切除して鏡筒の中間部の外径を小さくする場合、広角端の画角が小さい場合にはそれほどの効果が得られないが、広角端の画角が70°を超えるような広角の場合には非常に有効である。
【0190】
第3レンズ28の周辺部を切除する他の例を図14に示す。図14(a)は第3レンズ28の周辺部の2箇所を端面51,52が円筒面の一部になるように切除した例であり、図14(b)は第3レンズ28の周辺部の2箇所に貫通穴53,54を設けた例である。いずれも、光軸に沿って見たものであり、2つの切除部は物体側面の有効領域が削られないように設定されている。
【0191】
以上の説明では、実施の形態1におけるズームレンズを例にしたが、実施の形態2〜5におけるズームレンズの場合も同じように構成することができ、鏡筒の中間部の外径を小さくすることができる。
【0192】
また、図12、図14では、第3レンズ28の切除部が有効領域の上側中央部と下側の中央部に配置されているが、物体側面の有効領域が削られなければ、切除部の位置を上側中央部あるいは下側中央部からずらしてもよい。
【0193】
以上に説明したように、第3レンズ28の周辺部の一部を切除すると、鏡筒の中間部の外径を小さくすることができる。鏡筒の中間部の外径が多少大きくてもよければ、第3レンズ28の周辺部の一部を切除する必要はない。
【0194】
こうして、ズーム比が約3倍、広角端において開放F値がF2程度、画角が70°を超え、高解像度の電子スチルカメラを提供することができる。
【0195】
なお、図11に示した電子スチルカメラには、実施の形態1のズームレンズの代わりに実施の形態2〜実施の形態5のいずれかのズームレンズを用いてもよい。また、図11に示した電子スチルカメラの光学系は、動画を対象とするビデオカメラに用いることもできる。この場合、動画だけでなく、解像度の高い静止画を撮影することができる。
【0196】
以上の説明では、600万画素の固体撮像素子を用いる場合について説明したが、記録画面サイズがほぼ同じで画素数の少ない固体撮像素子を用いることもできる。例えば、記録画面の対角長が約11mmで、記録画素数が水平2560×垂直1920(約500万画素)、画素ピッチが水平3.4μm×垂直3.4μmの固体撮像素子を用いることができる。この場合、光学ローパスフィルタ13の分離幅は画素ピッチとほぼ等しくなるように決める必要がある。
【0197】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、ズーム比が2.5倍〜3.2倍で、広角端において開放F値がF2程度、画角が70°を超え、高解像度のズームレンズを提供することができる。このズームレンズを用いることにより、広角で明るく、高解像度の電子スチルカメラを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1(a):本発明の実施の形態1におけるズームレンズの広角端での構成を示した側面図
図1(b):本発明の実施の形態1におけるズームレンズを構成する各レンズ群の変倍時の移動軌跡を示した図
【図2】本発明の実施の形態1におけるズームレンズの撮影距離が∞の場合の収差図
【図3】図3(a):本発明の実施の形態2におけるズームレンズの広角端での構成を示した側面図
図3(b):本発明の実施の形態2におけるズームレンズを構成する各レンズ群の変倍時の移動軌跡を示した図
【図4】本発明の実施の形態2におけるズームレンズの撮影距離が∞の場合の収差図
【図5】図5(a):本発明の実施の形態3におけるズームレンズの広角端での構成を示した側面図
図5(b):本発明の実施の形態3におけるズームレンズを構成する各レンズ群の変倍時の移動軌跡を示した図
【図6】本発明の実施の形態3におけるズームレンズの撮影距離が∞の場合の収差図
【図7】図7(a):本発明の実施の形態4におけるズームレンズの広角端での構成を示した側面図
図7(b):本発明の実施の形態4におけるズームレンズを構成する各レンズ群の変倍時の移動軌跡を示した図
【図8】本発明の実施の形態4におけるズームレンズの撮影距離が∞の場合の収差図
【図9】図9(a):本発明の実施の形態5におけるズームレンズの広角端での構成を示した側面図
図9(b):本発明の実施の形態5におけるズームレンズを構成する各レンズ群の変倍時の移動軌跡を示した図
【図10】本発明の実施の形態5におけるズームレンズの撮影距離が∞の場合の収差図
【図11】本発明の実施の形態6における電子スチルカメラの概略構成を示す側断面図
【図12】図11に示したズームレンズの第3レンズの形状を示す斜視図
【図13】図12に示した第3レンズの物体側面の有効領域を示す正面図
【図14】図11に示したズームレンズの第3レンズの形状に関する他の例を示す正面図
【符号の説明】
G1,21 第1レンズ群
G2,22 第2レンズ群
G3,23 第3レンズ群
G4,24 第4レンズ群
G5,25 第5レンズ群
A1,26 可変絞り
A2,27 固定絞り
P 平行平面素子
S 像面
L1 第1レンズ
L2 第2レンズ
L3 第3レンズ
L4 第4レンズ
L5 第5レンズ
L6 第6レンズ
L7 第7レンズ
L8 第8レンズ
L9 第9レンズ
L10 第10レンズ
L11 第11レンズ
L12 第12レンズ
L13 第13レンズ
12 ズームレンズ
14 固体撮像素子
15 電子ビューファインダ
16 液晶モニタ
28 第3レンズ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a high-resolution zoom lens suitable for an electronic still camera, and an electronic imaging device such as an electronic still camera or a video camera using the zoom lens.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art With the progress and spread of personal computers, electronic still cameras have rapidly spread as image input devices.
[0003]
Recent electronic still cameras have a solid-state image sensor of about 2 million pixels or about 3 million pixels, a zoom ratio of 2 to 3 times, an open F value of about F2.8 at the wide angle end, and an angle of view of about 63 °. The mainstream is equipped with a zoom lens. This type of zoom lens includes, in order from the object side, a first lens unit having a negative power, a second lens unit having a positive power, and a third lens unit having a positive power. When zooming from the wide-angle end to the telephoto end, The first lens group draws a locus convex toward the image side, the second lens group moves toward the object side, the third lens group also moves, and focus adjustment is performed by moving the third lens group. In addition, in order to reduce the total optical length when not in use (the distance from the object-side vertex of the lens closest to the object side to the imaging surface), a copper-clad configuration is adopted in which all lens groups are moved toward the solid-state image sensor.
[0004]
The zoom lens is composed of four lens units having positive, negative, positive, and positive power in order from the object side. The zoom ratio is about three times, the open F value is about F2 at the wide angle end, and the angle of view is about 63 °. A zoom lens has been proposed in Patent Document 1.
[0005]
[Patent Document 1]
JP 2001-42215 A
[0006]
As for solid-state image sensors for electronic still cameras, technological developments such as miniaturization of pixel pitch and improvement of light receiving sensitivity have been promoted to increase the number of pixels, and already 5 million pixels with a recording screen diagonal length of about 11 mm are already available. It has been commercialized. At present, zoom lenses for electronic still cameras are required to have higher resolution, higher zoom ratio, larger aperture, and wider angle. Although it is not easy to realize a zoom lens that satisfies all of these demands, many zoom lenses that satisfy some of the demands have been proposed as described below.
[0007]
Patent Literatures 2, 3, and 4 propose zoom lenses having a zoom ratio of 2.4 to 3 times, an open F value of about F2 at the wide angle end, and an angle of view exceeding 70 °.
[0008]
[Patent Document 2]
JP-A-9-203861
[0009]
[Patent Document 3]
JP 2001-174704 A
[0010]
[Patent Document 4]
JP 2001-343588 A
[0011]
The zoom lens disclosed in Patent Literature 2 includes five lens units having negative, positive, negative, positive, and positive power in order from the object side. When zooming from the wide-angle end to the telephoto end, the third lens unit and the third lens unit are used. The position of the fifth lens group is fixed, the first lens group moves monotonously to the image side, and the second lens group and the fourth lens group move monotonously to the image side.
[0012]
The zoom lens disclosed in Patent Document 3 is composed of five lens units having negative, positive, negative, positive, and positive power in order from the object side. When zooming from the wide-angle end to the telephoto end, a third lens unit is used. The lens groups are fixed in position, the first lens group moves monotonically to the image side, and the second lens group, the fourth lens group, and the fifth lens group move monotonously to the object side.
[0013]
The zoom lens disclosed in Patent Document 4 is composed of four lens groups having negative, negative, positive, and positive power in order from the object side. When zooming from the wide-angle end to the telephoto end, the first lens group is used. Is fixed, the second lens group draws a locus convex toward the image side, the third lens group moves monotonously to the object side, and the fourth lens group moves fixedly or moves monotonically to the image side.
[0014]
Patent Documents 5 and 6 propose zoom lenses having a zoom ratio of 6.85 to 11.5 times, an open F value of F2 to F2.8 at the wide-angle end, and an angle of view exceeding 70 °. .
[0015]
[Patent Document 5]
JP 2001-350093 A
[0016]
[Patent Document 6]
JP-A-2002-62478
[0017]
The zoom lens disclosed in Patent Literature 5 includes five lens groups having positive, negative, positive, negative, and positive power in order from the object side. When zooming from the wide-angle end to the telephoto end, the first lens group is used. The lens group moves to the object side, the second lens group first moves to the image side, moves halfway to the object side, and the third lens group and the fourth lens group move to the object side.
[0018]
Patent Document 6 discloses 25 examples. In Example 19, Example 20 includes four lens groups having positive, negative, positive, and positive power in order from the object side. In the twenty-first embodiment, the positive, negative, negative, positive, negative, and positive powers are sequentially arranged from the object side in the order from the object side. Are constituted by six lens groups having the following. In all of the twenty-five embodiments, upon zooming from the wide-angle end to the telephoto end, the first lens unit first moves to the image side, moves halfway to the object side, and the second lens unit moves to the image side.
[0019]
[Problems to be solved by the invention]
A zoom lens for a single-lens reflex camera using a 35 mm film has a focal length of 28 mm to 70 mm (angle of view is about 75 ° to about 29 °), and an open F value of F2.8 over the entire zoom range. Lens ”has been commercialized. There is a demand for an electronic still camera capable of obtaining a captured image close to that of a single-lens reflex camera equipped with a “large-diameter standard zoom lens” and realizing a compact model.
[0020]
The present invention has a resolution corresponding to a 6 million pixel solid-state imaging device approaching a "large aperture standard zoom lens", a zoom ratio of about 3 times, an open F value of about F2 at the wide angle end, and an angle of view of about 70 at the wide angle end. The aim is to realize a zoom lens that is more compact and lighter than a single-lens reflex camera zoom lens using a 35 mm film that exceeds 35 °. For example, a solid-state image sensor having a recording screen with a diagonal length of about 11 mm, a recording pixel number of 2880 horizontal × 2160 vertical (about 6 million pixels), and a pixel pitch of 3.0 μm horizontal × 3.0 μm vertical is used. It is assumed to be used.
[0021]
When the pixel pitch is small as described above, when the F-number of the zoom lens becomes dark, the resolution of the captured image is reduced due to the influence of diffraction. Since the aperture range should be widened, the open F-number of the zoom lens should be bright over the entire zoom range. Therefore, in the present invention, the open F value is aimed at F2 at the wide angle end and at F2.5 at the telephoto end.
[0022]
The zoom lens disclosed in Example 1 of Patent Literature 1 has an open F-number as bright as F2.06 at the wide-angle end and F2.7 at the telephoto end, and has a short overall optical length. However, the angle of view at the wide-angle end is as narrow as 65.1 °.
[0023]
The zoom lens shown in Patent Literatures 5 and 6 has a variable magnification ratio much larger than three times, but has a considerably large optical total length ratio (the ratio of the optical total length to the diagonal length of the recording screen of the solid-state imaging device). The zoom ratio may be about three times, and instead, it is desired to shorten the entire optical length.
[0024]
The zoom lenses disclosed in Patent Literatures 1 to 3, Patent Literature 5, and Patent Literature 6 need to have a complicated and robust lens barrel in order to stably move the large and heavy first lens group during zooming. However, there is a problem that the maximum diameter of the lens barrel becomes large.
[0025]
In the zoom lens disclosed in Patent Literature 4, the zoom ratio and the angle of view at the wide-angle end match the aims of the present invention, and the first lens group is fixed in position during zooming. It is simple, the maximum diameter of the lens barrel is small, and the total optical length is short. However, considering that the open F value is insufficient and the effective image circle diameter is small, there is a problem that the astigmatic difference is considerably large and a high-resolution image cannot be obtained in a well-balanced manner on the entire imaging surface.
[0026]
The present invention has a high resolution that can correspond to a solid-state imaging device having a total number of pixels of about 6 million pixels, a zoom ratio of about 3 times, an open F value at the wide angle end is as bright as about F2, an angle of view exceeds 70 °, It is an object to provide a compact zoom lens and to provide an electronic imaging device such as an electronic still camera or a video camera using the zoom lens.
[0027]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a zoom lens and an electronic imaging device according to the present invention are configured as follows.
[0028]
The first zoom lens according to the present invention includes, in order from the object side, a first lens group, a second lens group having a positive power, a third lens group having a negative power, and at least one lens group having a positive power. And a rear lens unit having a positive power, wherein the first lens unit is fixed in position during zooming, and the second lens unit and the third lens unit are movable along an optical axis. And
[0029]
The second zoom lens according to the present invention includes, in order from the object side, a first lens group, a second lens group having a positive power, a third lens group having a negative power, a fixed aperture having a fixed aperture, and at least one lens. A rear lens group having a positive power lens group, wherein at the time of zooming, the first lens group and the fixed stop are fixed in position, and the third lens group moves along the optical axis. And
[0030]
A third zoom lens according to the present invention includes, in order from the object side, a first lens group including a negative lens and a positive lens, a second lens group having positive power, a third lens group having negative power, and a third lens group having negative power. A fourth lens group and a fifth lens group having a positive power, wherein the first lens group has a fixed position and the second lens group has a convex shape on the image side when zooming from the wide-angle end to the telephoto end. Draw a trajectory, the third lens group moves monotonically to the image side, or moves monotonously to the image side halfway, then moves monotonically to the object side, and the fourth lens group moves monotonically to the object side. It is characterized by moving to.
[0031]
Further, the fourth zoom lens according to the present invention includes, in order from the object side, a first lens group, a second lens group including one positive lens, and a rear lens group including a plurality of lens groups. The positive lens that constitutes the second lens group is partially cut off at the periphery, the first lens group is fixed in position during zooming, and the second lens group does not rotate along the optical axis. It is characterized by moving along.
[0032]
Further, an electronic imaging device according to the present invention includes a zoom lens and a solid-state imaging device, and uses the zoom lens according to any one of the first to fourth aspects of the present invention as the zoom lens.
[0033]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
According to the above-described first to fourth zoom lenses of the present invention, the zoom ratio is 2.5 to 3.2 times, the open F value is about F2 at the wide angle end, the angle of view exceeds 70 °, and the zoom ratio is high. A resolution zoom lens can be provided.
[0034]
According to the electronic imaging device of the present invention, a wide-angle, bright, high-resolution electronic imaging device can be provided by using the zoom lens of the present invention.
[0035]
The first zoom lens according to the present invention includes, in order from the object side, a first lens group, a second lens group having a positive power, a third lens group having a negative power, and at least one lens group having a positive power. And a rear lens unit having a positive power. During zooming, the first lens group is fixed in position, and the second lens group and the third lens group are movable along the optical axis.
[0036]
The second zoom lens according to the present invention includes, in order from the object side, a first lens group, a second lens group having a positive power, a third lens group having a negative power, and a fixed stop having a fixed aperture. And a rear lens group including one positive power lens group. During zooming, the position of the first lens group and the fixed stop is fixed, and the third lens group moves along the optical axis.
[0037]
In the first and second zoom lenses according to the present invention, it is preferable that the first lens group includes a negative lens and a positive lens.
[0038]
In the first and second zoom lenses of the present invention, a lens group closest to the object side in the rear lens group may have a variable aperture with a variable aperture diameter integrated on the object side. .
[0039]
In the first and second zoom lenses of the present invention, it is preferable that a combined lens group of the first lens group and the second lens group has a positive power in the entire zoom range.
[0040]
In the first and second zoom lenses according to the present invention, it is preferable that the second lens group includes one positive lens.
[0041]
In the first and second zoom lenses of the present invention, the focal length of the entire lens system at the wide-angle end is f.W, The focal length of the entire lens system at the telephoto end is represented by fTAnd the focal length is fW 3/4fT 1/4When the variable power position is referred to as a wide-angle intermediate position, it is preferable that the second lens group monotonously moves to the image side when changing the power from the wide-angle end to the wide-angle intermediate position.
[0042]
A third zoom lens according to the present invention includes, in order from the object side, a first lens group including a negative lens and a positive lens, a second lens group having positive power, a third lens group having negative power, and a third lens group having negative power. A fourth lens group and a fifth lens group having a positive power are provided. When zooming from the wide-angle end to the telephoto end, the first lens group has a fixed position, the second lens group has a locus convex on the image side, and the third lens group has a monotonous position on the image side. It moves or moves monotonically to the image side partway, then moves monotonically to the object side, and the fourth lens group moves monotonically to the object side.
[0043]
The third zoom lens according to the present invention may further include a fixed stop having a fixed aperture diameter and a fixed position during zooming, between the third lens group and the fourth lens group.
[0044]
In the third zoom lens of the present invention, the fourth lens group may have a variable aperture having a variable aperture diameter integrated on the object side.
[0045]
In the third zoom lens of the present invention, it is preferable that the focus adjustment is performed by moving the fifth lens group on the optical axis.
[0046]
In the third zoom lens according to the present invention, the focal length of the first lens group is f.G1, The focal length of the second lens group is fG2And the combined focal length of the first lens group and the second lens group at the wide-angle end is fFW, The focal length of the entire lens system at the wide-angle end is represented by fWIt is preferable that the following condition is satisfied.
[0047]
−0.02 <fG2/ FG1<0.15 ‥‥‥ (1)
0.05 <fW/ FFW<0.2 ‥‥‥ (2)
[0048]
In the third zoom lens of the present invention, the air gap between the first lens group and the second lens group at the wide-angle end is d.AWThe air distance between the first lens group and the second lens group at a variable power position where the focal length is a geometric mean of the focal length at the wide-angle end and the focal length at the telephoto end is d.AN, The focal length of the entire lens system at the wide-angle end is represented by fWIt is preferable that the following condition is satisfied.
[0049]
0.1 <(dAN-DAW) / FW<0.5 ‥‥‥ (3)
[0050]
In the third zoom lens of the present invention, the air gap between the first lens group and the second lens group at the wide-angle end is d.AW, The air gap between the first lens group and the second lens group at the telephoto end is dAT, The focal length of the entire lens system at the wide-angle end is represented by fWIt is preferable that the following condition is satisfied.
[0051]
| DAW-DAT| / FW<0.2 ‥‥‥ (4)
[0052]
In the third zoom lens according to the present invention, the focal length of the third lens group is f.G3, The focal length of the fourth lens group is fG4, The focal length of the entire lens system at the wide-angle end is represented by fWIt is preferable that the following condition is satisfied.
[0053]
0.4 <fW/ | FG3| <0.7 ‥‥‥ (5)
0.25 <fW/ FG4<0.5 ‥‥‥ (6)
[0054]
In the third zoom lens of the present invention, the third lens group includes, in order from the object side, a negative meniscus lens having a convex surface facing the object side, a negative meniscus lens having a convex surface facing the object side, It is preferable to include a biconcave lens and a positive lens having a convex surface facing the object side.
[0055]
In the third zoom lens of the present invention, the fourth lens group includes a cemented lens including a biconvex lens closest to the object side and a negative lens having a concave surface facing the object side, and an object closest to the image side. It is preferable to provide a cemented lens composed of a positive lens having a convex surface on the side and a negative lens having a concave surface on the object side.
[0056]
Alternatively, in the third zoom lens of the present invention, the fourth lens group includes, in order from the object side, a cemented lens including a biconvex lens and a negative lens having a concave surface facing the object side, and a convex surface facing the object side. It is preferable to include a negative meniscus lens directed toward the lens, and a cemented lens including a biconvex lens and a biconcave lens.
[0057]
Further, in the third zoom lens according to the present invention, the focal length of the fifth lens group is f.G5, The focal length of the entire lens system at the wide-angle end is represented by fWIt is preferable that the following condition is satisfied.
[0058]
0.3 <fW/ FG5<0.5 ‥‥‥ (7)
[0059]
A fourth zoom lens according to the present invention includes, in order from the object side, a first lens group, a second lens group including one positive lens, and a rear lens group including a plurality of lens groups. . A part of the positive lens constituting the second lens group is partially cut off, and the first lens group is fixed in position during zooming, and the second lens group does not rotate along the optical axis. Move.
[0060]
In the fourth zoom lens of the present invention, it is preferable that the first lens group includes a negative lens and a positive lens.
[0061]
Hereinafter, embodiments of the present invention will be specifically described with reference to the drawings and tables.
[0062]
In the present invention, the focal length of the entire lens system at the wide-angle end is represented by fW, The focal length of the entire lens system at the telephoto end is represented by fTAnd the focal length is
fN= (FWfT)1/2
Is the middle position and the focal length is
fWN= (FWfN)1/2
Is called a wide-angle intermediate position.
[0063]
(Embodiment 1)
FIG. 1A shows a configuration of a zoom lens according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 1A shows the lens arrangement at the wide-angle end. FIG. 1B shows the movement locus of each lens group during zooming. The upper end of the vertical axis is the wide-angle end, the lower end is the telephoto end, and the scale of the vertical axis is an amount proportional to the focal length of the entire lens system.
[0064]
The zoom lens according to the present embodiment shown in FIG. 1 includes thirteen lenses. The first lens group G1 having positive power, the second lens group G2 having positive power, and the negative power are sequentially arranged from the object side. A third lens group G3 having positive power, a fourth lens group G4 having positive power, and a fifth lens group G5 having positive power. On the object side of the fourth lens group G4, a variable stop A1 having a variable aperture is integrated. A fixed stop A2 having a fixed aperture diameter and a fixed position is disposed between the third lens group G3 and the variable stop A1. The fourth lens unit G4 and the fifth lens unit G5 on the image side of the fixed stop A2 constitute a rear lens unit.
[0065]
As shown in FIG. 1B, when zooming from the wide-angle end to the telephoto end when the shooting distance is infinity (∞), the first lens group G1 and the fixed stop A2 are fixed in position, and the second lens group G1 is fixed in position. The lens group G2 draws a locus convex toward the image side, the third lens group G3 moves monotonously to the image side, and the fourth lens group G4 and the fifth lens group G5 move monotonously to the object side. It should be noted here that, at the wide-angle end, the first lens group G1, the second lens group G2, and the third lens group G3 come closest to each other, and the zoom position changes from the wide-angle end to the wide-angle intermediate position. The second point is that the second lens group G2 is separated from the first lens group G1, and the third lens group G3 is separated from the second lens group G2.
[0066]
Focus adjustment is performed by moving only the fifth lens group G5 in the optical axis direction. As the shooting distance decreases, the fifth lens group G5 moves toward the object side.
[0067]
Since the mutual positional relationship between the second lens group G2, the third lens group G3, and the fourth lens group G4 is independent of the shooting distance, a cylindrical cam provided with a predetermined cam groove is provided. It is preferable to move the three lens groups G2, G3, and G4 by the rotation of. Further, since the position of the fifth lens group G5 depends on the zoom position and the photographing distance, it is preferable that the fifth lens group G5 be movable independently of the cylindrical cam.
[0068]
The first lens group G1 includes, in order from the object side, a first lens L1 of a negative meniscus lens having a convex surface facing the object side, and a second lens L2 of a positive meniscus lens having a convex surface facing the object side. L1 and the second lens L2 are joined.
[0069]
The second lens group G2 includes a positive meniscus lens L3 having a convex surface facing the object side.
[0070]
The third lens group G3 includes, in order from the object side, a fourth lens L4 of a negative meniscus lens having a convex surface facing the object side, a fifth lens L5 of a negative meniscus lens having a convex surface facing the object side, a biconcave lens L6, and an object. The seventh lens L7 is a positive meniscus lens having a convex surface facing the side.
[0071]
The fourth lens group G4 includes, in order from the object side, an eighth lens L8 of a biconvex lens, a ninth lens L9 of a plano-concave lens having a concave surface facing the object side, and a tenth lens L10 of a negative meniscus lens having a convex surface facing the object side , An eleventh lens L11 as a biconvex lens, and a twelfth lens L12 as a biconcave lens, the eighth lens L8 and the ninth lens L9 are joined, and the eleventh lens L11 and the twelfth lens L12 are joined. . The tenth lens L10 has two aspheric surfaces.
[0072]
The fifth lens group G5 includes a bi-convex thirteenth lens L13. The thirteenth lens L13 has two aspheric surfaces.
[0073]
An optical low-pass filter composed of an infrared cut filter and three quartz plates is arranged on the image side of the zoom lens, and a solid-state imaging device is arranged on the image side. A cover glass for protection is attached to the solid-state imaging device. In FIG. 1A, the optical low-pass filter and the cover glass are represented by one equivalent parallel plate element P. The image of the subject is formed on the imaging surface S of the solid-state imaging device by the zoom lens.
[0074]
The basic concept regarding the basic configuration of the zoom lens of the present invention will be described.
[0075]
In order to realize a zoom lens having a high resolution capable of supporting a solid-state imaging device having about 6 million pixels, an open F-number at the wide-angle end of about F2, and a zoom ratio of about 3 times, first, a positive lens and a negative lens in order from the object side , Positive and positive four-group zoom lenses are candidates. As such a four-unit zoom lens, there are a system in which the first lens unit closest to the object side during zooming is fixed, and a system in which the first lens unit moves during zooming.
[0076]
In the method in which the first lens group moves, there is no restriction that the overall optical length does not change at the time of zooming, so that various aberrations can be easily corrected well in the entire zooming range, which is advantageous for the imaging characteristics. However, the method in which the first lens group moves requires a mechanism for stably holding the large and heavy first lens group, and thus has a problem that the outer diameter of the lens barrel increases. On the other hand, in the system in which the first lens group is fixed at the time of zooming, only the first lens group needs to be fixed to the lens barrel, so that the configuration of the lens barrel is simplified. However, since there is a restriction that the total length of the optical system does not change during zooming, it is difficult to satisfactorily correct various aberrations in the entire zooming range, which is disadvantageous for imaging characteristics. That is, the above two types of zoom lenses have advantages and disadvantages.
[0077]
In order to solve this problem, the zoom lens of the present invention shown in FIG. 1 is composed of five lens units, positive, positive, negative, positive, and positive, in that order from the object side. Are fixed, four lens groups from the second lens group G2 to the fifth lens group G5 are moved. The first lens group G1 is composed of a negative lens and a positive lens, the second lens group G2 is composed of one positive lens, and the absolute value of the power of the first lens group G1 is the second lens group. The power of the second lens group G2 is made sufficiently smaller than the power of the second lens group G2 to reduce the moving amount of the second lens group G2 in the entire zoom range. Thereby, the power of the combined lens group composed of the first lens group G1 and the second lens group G2 is made positive, and the positive power is almost determined by the power of the second lens group G2. Thus, axial chromatic aberration and lateral chromatic aberration generated in the third lens group G3 are corrected by the first lens group G1.
[0078]
In this case, since the position of the first lens group G1 is fixed at the time of zooming, the first lens group G1 can be easily held stably, and good imaging performance can be exhibited. Further, since a mechanism for stably moving the large and heavy first lens group G1 is not required, the maximum diameter of the lens barrel can be reduced. Also, at the time of zooming, the four lens groups from the second lens group G2 to the fifth lens group G5 move on the optical axis, and there is little restriction on the position of the second lens group at the time of zooming. Aberration correction can be performed.
[0079]
One of the conditions for shortening the entire optical length of the entire lens system is to shorten the entire length of each lens group. Therefore, in the configuration shown in FIG. 1, the first lens group G1 is configured by the minimum two lenses capable of correcting chromatic aberration, and the second lens group G2 is configured by the minimum one lens capable of realizing positive power. .
[0080]
In the above-described two types of four-group zoom lenses, the stop is generally disposed between the third lens group and a substantially intermediate position between the second lens group and the third lens group. It is formed at a position far away from the lens surface (the surface closest to the object side of the first lens unit) to the image side. When the angle of view at the wide-angle end is increased, the point of incidence of the principal ray on the front lens surface at the maximum image height moves away from the optical axis. Therefore, it is necessary to increase the front lens effective diameter (the effective diameter of the front lens surface). Accordingly, the center lens of the positive lens included in the first lens group needs to have a large thickness in order to secure a required edge thickness. If the center thickness of the positive lens is increased, the distance from the front lens surface to the entrance pupil increases, so that it is necessary to further increase the front lens effective diameter. For this reason, there is a problem that the front lens effective diameter generally increases as the angle of view at the wide-angle end increases.
[0081]
To solve this problem, the five-unit zoom lens of the present invention shown in FIG. 1 can reduce the front lens effective diameter as compared with the four-unit zoom lens described above.
[0082]
The configuration of the present invention shown in FIG. 1, that is, when zooming from the wide-angle end to the wide-angle intermediate position, the first lens group G1 is fixed in position, and the second lens group G2 moves monotonously to the image side; The positions of the first lens group G1 and the second lens group G2 at the wide-angle end are the same as in the configuration shown in FIG. Let's compare the fixed configuration.
[0083]
In any of the configurations, the point at which the lower ray of light having the maximum image height is most distant from the optical axis on each object side surface of the three lenses L1, L2, and L3 is near the wide-angle intermediate position. Comparing the two configurations, in the configuration shown in FIG. 1, the incident point on the object side surface of the second lens L2 is closer to the optical axis. Therefore, in the configuration shown in FIG. 1, the effective diameter of the third lens L3 on the object side surface is small. If the effective diameter is reduced, the center thickness of the third lens L3 can be reduced, the effective diameter of the object side surface of the second lens L2 can be reduced, and the effective surface of the first lens L1 can be reduced. The diameter can also be reduced. Thus, since the outer diameter of the first lens L1 is reduced, the outer diameter of the lens barrel can be reduced.
[0084]
In general, a zoom lens tends to generate negative distortion at the wide-angle end, and this tendency becomes more remarkable as the angle of view at the wide-angle end increases.
[0085]
Accordingly, in the present invention, as shown in FIG. 1, the third lens group G3 has four negative, negative, negative, and positive lenses in order from the object side, and the two negative lenses on the object side are both negative meniscus lenses. The principal ray at the maximum image height at the wide-angle end is bent little by little on both surfaces of the two negative meniscus lenses, thereby suppressing the generation of negative distortion generated in the third lens group G3. In addition, positive distortion is generated by the second lens group G2 having positive power, and the rate of change of distortion to image height near the maximum image height is reduced, thereby reducing negative distortion at the maximum image height. I am planning. Further, the twelfth lens L12 located on the image side of the fourth lens group G4 generates positive distortion, and both surfaces of the thirteenth lens L13, which easily generates negative distortion, are made aspherical, thereby maximizing the image height. Is prevented from being excessively bent, thereby reducing negative distortion at the maximum image height at the wide-angle end of the entire lens system.
[0086]
In order to shorten the total optical length of the zoom lens, the distance between the object and the image of the fourth lens group G4 may be shortened. To this end, the focal length of the fourth lens group G4 may be shortened. In this case, various aberrations generated in the fourth lens group are likely to be large. Further, at the telephoto end where the third lens group G3 and the fourth lens group G4 come closest to each other, it is necessary to secure a space where the variable diaphragm and the fixed diaphragm can be arranged between the third lens group G3 and the fourth lens group G4. There is.
[0087]
Therefore, in the zoom lens of the present invention shown in FIG. 1, the fourth lens group G4 is composed of five positive, negative, negative, positive, and negative lenses in order from the object side, and the positive lens having the strongest positive power on the object side is provided. The negative lens having strong negative power is disposed closest to the image side, and the central tenth lens L10 is a negative meniscus lens having a convex surface facing the object side. In this case, since the object-side principal point of the fourth lens group G4 is deviated toward the object side, a space for disposing a variable stop and a fixed stop between the third lens group G3 and the fourth lens group G4 at the telephoto end is secured. Then, the distance from the image-side principal point of the third lens group G3 to the object-side principal point of the fourth lens group G4 can be shortened, and the focal length of the fourth lens group G4 can be shortened. In this case, the overall optical length becomes shorter. Further, a glass material having a high refractive index is used for the positive lens, thereby suppressing occurrence of various aberrations. Furthermore, both surfaces of the tenth lens L10 are made aspherical, and in particular, astigmatism is favorably corrected.
[0088]
In the zoom lens shown in FIG. 1, all the five lenses from the eighth lens L8 to the twelfth lens L12 constituting the fourth lens group G4 have high eccentric sensitivity. Therefore, the eighth lens L8 and the ninth lens L9 are joined, and the eleventh lens L11 and the twelfth lens L12 are joined. The ninth lens L9 has a flat image side surface, and if necessary, facilitates centering of a cemented lens L8 / L9 formed by the eighth lens L8 and the ninth lens L9 during assembly, as will be described later.
[0089]
The fixed stop A2 determines how the lower ray travels at the maximum image height. The fixed stop A2 can suppress a sharp decrease in image plane illuminance at the periphery of the screen in the range from the wide-angle end to the vicinity of the wide-angle intermediate position.
[0090]
The fifth lens group G5 is composed of one lens, and its moving part including other mechanical parts that move by focus adjustment is light, so that it is possible to move at a high speed even with a small motor having a small power. Can be performed at high speed. Although the chromatic aberration of magnification changes when the fifth lens group G5 moves for the purpose of focus adjustment, the chromatic aberration of magnification is suppressed to such an extent that there is no practical problem.
[0091]
Further, since the fifth lens group G5 has an effect of improving telecentricity, it is convenient when a micro lens is mounted on the solid-state imaging device.
[0092]
In order to realize a desirable zoom lens in the first embodiment, it is preferable that the zoom lens be configured to satisfy the following condition.
[0093]
Let the focal length of the first lens group be fG1And the focal length of the second lens group is fG2, The combined focal length of the first lens unit and the second lens unit at the wide angle end is represented by fFW, The focal length of the entire lens system at the wide-angle end is represented by fWIn this case, it is preferable that the following condition is satisfied.
[0094]
−0.02 <fG2/ FG1<0.15 ‥‥‥ (1)
0.05 <fW/ FFW<0.2 ‥‥‥ (2)
[0095]
More preferably, the upper and lower limits of conditional expression (1) and conditional expression (2) may be set as follows.
[0096]
−0.01 <fG2/ FG1<0.1 ‥‥‥ (1a)
0.08 <fW/ FFW<0.16 ‥‥‥ (2a)
[0097]
The air gap between the first lens group and the second lens group at the wide angle end is represented by d.AWThe air distance between the first lens group and the second lens group at the zooming position where the focal length is a geometric mean of the focal length at the wide-angle end and the focal length at the telephoto end is d.AN, The focal length of the entire lens system at the wide-angle end is represented by fWIn this case, it is preferable that the following condition is satisfied.
[0098]
0.1 <(dAN-DAW) / FW<0.5 ‥‥‥ (3)
[0099]
More preferably, the upper and lower limits of conditional expression (3) may be set as follows.
[0100]
0.15 <(dAN-DAW) / FW<0.4 ‥‥‥ (3a)
[0101]
The air gap between the first lens group G1 and the second lens group G2 at the wide angle end is represented by d.AWThe air gap between the first lens group G1 and the second lens group G2 at the telephoto end is represented by d.AT, The focal length of the entire lens system at the wide-angle end is represented by fWThen, the following condition should be satisfied.
[0102]
| DAW-DAT| / FW<0.2 ‥‥‥ (4)
[0103]
More preferably, the upper limit of conditional expression (4) may be set as follows.
[0104]
| DAW-DAT| / FW<0.1 ‥‥‥ (4a)
[0105]
Let the focal length of the third lens group G3 be fG3And the focal length of the fourth lens group G4 is fG4, The focal length of the entire lens system at the wide-angle end is represented by fWThen, the following condition should be satisfied.
[0106]
0.4 <fW/ | FG3| <0.7 ‥‥‥ (5)
0.25 <fW/ FG4<0.5 ‥‥‥ (6)
[0107]
More preferably, the upper and lower limits of conditional expressions (5) and (6) may be set as follows.
[0108]
0.45 <fW/ | FG3| <0.655 (5a)
0.3 <fW/ FG4<0.45 ‥‥‥ (6a)
[0109]
Let the focal length of the fifth lens group G5 be fG5, The focal length of the entire lens system at the wide-angle end is represented by fWThen, the following condition should be satisfied.
[0110]
0.3 <fW/ FG5<0.5 ‥‥‥ (7)
[0111]
More preferably, the upper and lower limits of conditional expression (7) may be set as follows.
[0112]
0.35 <fW/ FG5<0.45 ‥‥‥ (7a)
[0113]
The above conditional expression will be described.
[0114]
Conditional expression (1) defines a desirable power ratio between the first lens group G1 and the second lens group G2. If the upper limit of conditional expression (1) is exceeded, the positive power of the first lens group G1 is too strong, so that various off-axis aberrations generated in the first lens group G1 become excessive. Makes it difficult to correct. On the other hand, when the value goes below the lower limit of the conditional expression (1), the off-axis various aberrations generated in the first lens group G1 are small, but the power of the second lens group G2 becomes excessive. The center thickness of the positive lens must be increased. This means that the effective diameter of each lens surface of the first lens group G1 becomes large near the wide-angle intermediate position, and the front lens effective diameter becomes extremely large.
[0115]
Conditional expression (2) relates to the power of the combined lens group including the first lens group G1 and the second lens group G2. If the upper limit of conditional expression (2) is exceeded, the focal length of the combined lens group composed of the first lens group G1 and the second lens group G2 will be too short, so that the focal length of the third lens group G3 will be shortened. Inevitably, the off-axis aberration generated in the third lens group G3 becomes excessive. As a result, it becomes difficult to satisfactorily correct off-axis aberrations in the subsequent fourth lens group G4 and fifth lens group G5. On the other hand, when the value goes below the lower limit of the conditional expression (2), the focal length of the combined lens unit including the first lens unit G1 and the second lens unit G2 becomes too long, so that the total optical length becomes long.
[0116]
Conditional expression (3) relates to the range of the variable air gap between the first lens group G1 and the second lens group G2 during zooming. If the upper limit of conditional expression (3) is exceeded, the amount of movement of the second lens group G2 is too large. Therefore, if the zoom ratio is set to about 3 and the image plane is not moved during zooming, the third lens group Restrictions on the respective moving ranges of G3 and the fourth lens group G4 become large, and it becomes difficult to correct aberrations in a well-balanced manner over the entire zoom range. On the other hand, when the value goes below the lower limit of the conditional expression (3), the amount of movement of the second lens unit G2 is too small, so that it becomes difficult to satisfactorily correct various aberrations in the entire zoom range.
[0117]
Conditional expression (4) defines a desirable condition regarding the variable air gap between the first lens group G1 and the second lens group G2 at the wide-angle end and the telephoto end. The air gap between the first lens group G1 and the second lens group G2 may be minimized at the wide-angle end or the telephoto end in consideration of manufacturing errors. If the air gap at the wide-angle end is longer than the air gap at the telephoto end beyond the upper limit of conditional expression (4), the effective diameter of the front lens becomes large. If the air gap at the telephoto end is longer than the air gap at the wide-angle end beyond the upper limit of the conditional expression (4), the range of the position change at each magnification of the third lens group G3 to the fifth lens group G5 is restricted. Therefore, it becomes difficult to satisfactorily correct various aberrations near the telephoto end.
[0118]
Conditional expression (5) regulates the power of the third lens group G3. If the upper limit of conditional expression (5) is exceeded, the negative distortion generated in the third lens group G3 at the wide-angle end becomes excessive, and it becomes difficult to correct this negative distortion by another lens group. If the lower limit of conditional expression (5) is exceeded, the overall optical length will increase and the effective diameter of the front lens will increase.
[0119]
Conditional expression (6) is a condition for regulating the power of the fourth lens group G4 so as to minimize the overall optical length and to correct various aberrations in a well-balanced manner. If the upper limit of conditional expression (6) is exceeded, the total optical length will be short, but at the telephoto end, an air gap sufficient to dispose a fixed stop and a variable stop between the third lens group G3 and the fourth lens group G4 can be secured. Disappears. In addition, since various aberrations generated in the fourth lens group G4 become excessive, it becomes difficult to correct these various aberrations with another lens group in a well-balanced manner. On the other hand, when the value goes below the lower limit of the conditional expression (6), the distance between the object and the image of the fourth lens group G4 becomes longer, so that the entire optical length becomes longer. In this case, if the magnification of the fifth lens group G5 is reduced, the total optical length is shortened. However, since the power of the fifth lens group G5 becomes excessive, the field curvature generated in the fifth lens group G5 becomes under. It becomes difficult to correct this field curvature with the first to third lens groups G1 to G3.
[0120]
Conditional expression (7) is a condition for reducing the tilt angle of the principal ray at the maximum image height incident on the solid-state imaging device, that is, for improving the telecentricity, and for reducing the field curvature and astigmatism. If the upper limit of conditional expression (7) is exceeded, the telecentricity will be good, but the curvature of field or astigmatism will be excessive, and it will be difficult to improve the resolution around the screen. On the other hand, when the value goes below the lower limit of the conditional expression (7), the field curvature and astigmatism can be satisfactorily corrected, but the telecentricity becomes insufficient. In the case of using a solid-state imaging device equipped with a microlens, the image signal output from the solid-state imaging device becomes weaker as it approaches the peripheral portion of the screen due to shading by the microlens. It becomes dark. When using a solid-state imaging device in which the lens pitch of the microlens is slightly smaller than the pixel pitch and the exit pupil distance is short, it is not always necessary to satisfy the conditional expression (7).
[0121]
Table 1 below shows lens data of the zoom lens shown in FIG. All units of length in the table are mm. riIs the radius of curvature of the i-th surface, diIs the surface distance from the i-th surface to the next surface, nj, ΝjAre the refractive index and Abbe number of the j-th lens at the d-line, respectively. The surface marked with * is an aspherical surface, and the aspherical shape is defined by the following equation.
[0122]
(Equation 1)
Figure 2004317967
[0123]
Where kiIs the conic constant of the i-th surface, Di, Ei, Fi, GiIs the fourth-, sixth-, eighth-, and tenth-order aspherical coefficients of the i-th surface, h is the height from the optical axis, and z is the sag amount on the aspherical surface at the point where the height from the optical axis is h. It is.
[0124]
F is the focal length, FNO is the open F value, 2ω is the angle of view, and L is the total optical length.
[0125]
[Table 1]
Figure 2004317967
Figure 2004317967
[0126]
FIG. 2 shows aberration diagrams (spherical aberration, astigmatism, distortion) when the shooting distance of the zoom lens shown in FIG. 2A shows the case at the wide-angle end, FIG. 2B shows the case at the intermediate position, and FIG. 2C shows the case at the telephoto end. In the spherical aberration diagram, the solid line is the characteristic of the d line, the short dashed line is the F line, the long dashed line is the C line, and the dashed line is the g line. In the astigmatism diagram, a solid line indicates a characteristic on a sagittal plane, and a broken line indicates a characteristic on a meridional plane. FIG. 2 shows that various aberrations are favorably corrected at three types of zoom positions.
[0127]
The zoom lens shown in FIG. 1 has, as a solid-state image sensor, a recording pixel number of 2880 horizontal × 2160 vertical (approximately 6 million pixels), a pixel pitch of 3.0 μm horizontal × 3.0 μm vertical, and a recording screen size of 8.8 horizontal. Those having a size of 64 mm × vertical 6.48 mm can be used. Further, as the solid-state imaging device, a device provided with a microlens for each pixel in order to improve the effective aperture ratio can be used.
[0128]
When the alignment of the fourth lens group G4 is performed, the following may be performed.
[0129]
After the tenth lens L10 and the cemented lens L11 / L12 formed by the eleventh lens L11 and the twelfth lens L12 are assembled in the lens group frame, the cemented lens L8 / L9 formed by the eighth lens L8 and the ninth lens L9 is predetermined. And adjust the position of the cemented lens L8 / L9 using an eccentricity measuring device so that the eccentricity of the entire fourth lens group G4 is reduced. Fix to the group frame. At this time, if the image side surface of the ninth lens L9 is convex, trying to move the ninth lens L9 causes both parallel eccentricity and inclined eccentricity, so that it is difficult to perform alignment. On the other hand, in the zoom lens shown in FIG. 1, since the image side surface of the ninth lens L9 is a flat surface, the cemented lenses L8 / L9 can be moved in parallel without tilting, and alignment is easy. The same effect can be obtained even if the image side surface of the ninth lens L9 is concave.
[0130]
In the configuration shown in FIG. 1, the second lens group G2 is composed of one positive lens (third lens L3), but the third lens L3 is thin on at least one surface of a glass lens having two spherical surfaces. A resin layer may be provided, and the surface of the resin layer may be aspheric. In the present invention, such a lens element is considered to be one.
[0131]
In the configuration shown in FIG. 1, the variable aperture A1 is integrated with the fourth lens group G4 on the object side. This is because the eccentric sensitivity of the fourth lens group G4 is high and the eccentric sensitivity of the other lens groups is relatively high, as described above, so that the lens barrel is required to have high accuracy. This is because mass production is more advantageous if the configuration is as simple as possible.
[0132]
As described above, the zoom lens shown in FIG. 1 has a zoom ratio of about 3 times, an open F-number of about F2 at the wide angle end, an angle of view of about 76 °, and high resolution.
[0133]
(Embodiment 2)
FIG. 3A shows a configuration of a zoom lens according to Embodiment 2 of the present invention. FIG. 3A shows the lens arrangement at the wide-angle end. FIG. 3B shows the movement locus of each lens group during zooming. The upper end of the vertical axis is the wide-angle end, the lower end is the telephoto end, and the scale of the vertical axis is an amount proportional to the focal length of the entire lens system.
[0134]
The zoom lens shown in FIG. 3 includes five lens groups of positive, positive, negative, positive, and positive in order from the object side, similarly to the zoom lens described in the first embodiment. The group G4 includes four lenses, and the object side surface of the tenth lens L10 and the object side surface of the twelfth lens L12 are aspherical.
[0135]
Table 2 below shows lens data of the zoom lens shown in FIG. The definition of each parameter is the same as in the first embodiment.
[0136]
[Table 2]
Figure 2004317967
Figure 2004317967
[0137]
FIG. 4 shows aberration diagrams when the shooting distance of the zoom lens shown in FIG. 3 is ∞ and the aperture is opened. 4A shows the case at the wide-angle end, FIG. 4B shows the case at the intermediate position, and FIG. 4C shows the case at the telephoto end. FIG. 4 shows that various aberrations are well corrected even when the zoom position changes.
[0138]
As the solid-state imaging device, those described in Embodiment 1 can be used.
[0139]
In order to obtain more desirable imaging characteristics with the zoom lens according to the second embodiment, it is more preferable to satisfy the conditional expressions (1) to (7) described in the first embodiment, and more desirably, the conditional expression (1a) To (7a).
[0140]
Since the image side surface of the ninth lens L9 is flat, if necessary, centering of the first cemented lens L8 / L9 of the fourth lens group G4 can be easily performed in the same manner as described in the first embodiment. be able to.
[0141]
In addition, the object side surface of the tenth lens L10 is made to be aspherical, so that astigmatism is particularly well corrected.
[0142]
As described above, the zoom lens shown in FIG. 5 has a high resolution with a zoom ratio of about 3 times, an open F value of about F2 at the wide angle end, and an angle of view of about 76 °.
[0143]
(Embodiment 3)
FIG. 5A shows a configuration of a zoom lens according to Embodiment 3 of the present invention. FIG. 5A shows the lens arrangement at the wide-angle end. FIG. 5B shows the movement locus of each lens group during zooming. The upper end of the vertical axis is the wide-angle end, the lower end is the telephoto end, and the scale of the vertical axis is an amount proportional to the focal length of the entire lens system.
[0144]
The zoom lens illustrated in FIG. 5 includes five lens groups of positive, positive, negative, positive, and positive in order from the object side, similarly to the zoom lens described in Embodiment 2, and the fourth lens group includes four lenses. Although it has a sheet configuration, the object side surface of the tenth lens L10 and both surfaces of the twelfth lens L12 are aspherical.
[0145]
Table 3 below shows lens data of the zoom lens shown in FIG. The definition of each parameter is the same as in the first embodiment.
[0146]
[Table 3]
Figure 2004317967
Figure 2004317967
[0147]
FIG. 6 shows aberration diagrams when the shooting distance of the zoom lens shown in FIG. FIG. 6A shows the case at the wide-angle end, FIG. 6B shows the case at the intermediate position, and FIG. 6C shows the case at the telephoto end, all showing spherical aberration, astigmatism, and distortion. . It can be seen from FIG. 6 that the various aberrations are well corrected.
[0148]
As the solid-state imaging device, those described in Embodiment 1 can be used.
[0149]
In order to obtain more desirable imaging characteristics with the zoom lens according to the third embodiment, it is more preferable that the conditional expressions (1a) to (7a) described in the first embodiment be satisfied. To (7a).
[0150]
As described above, the zoom lens shown in FIG. 5 has a zoom ratio of about 3 times, an open F-number of about F2 at the wide-angle end, an angle of view of about 76 °, and high resolution.
[0151]
(Embodiment 4)
FIG. 7A illustrates a configuration of a zoom lens according to Embodiment 4 of the present invention. FIG. 7A shows a lens arrangement at the wide-angle end. FIG. 7B shows the movement locus of each lens group at the time of zooming. The upper end of the vertical axis is the wide-angle end, the lower end is the telephoto end, and the scale of the vertical axis is an amount proportional to the focal length of the entire lens system.
[0152]
The zoom lens shown in FIG. 7 is composed of five lens groups similarly to the zoom lens described in the first embodiment. However, the first lens group G1 has negative power, and the zoom lens shown in FIG. Both surfaces of the thirteenth lens L13 are aspherical.
[0153]
Table 4 below shows the lens data of the zoom lens shown in FIG. The definition of each parameter is the same as in the first embodiment.
[0154]
[Table 4]
Figure 2004317967
Figure 2004317967
[0155]
FIG. 8 is an aberration diagram when the shooting distance of the zoom lens shown in FIG. 7 is ∞ and the aperture is opened. 8A shows the case at the wide-angle end, FIG. 8B shows the case at the intermediate position, and FIG. 8C shows the case at the telephoto end, all showing spherical aberration, astigmatism, and distortion. . From FIG. 8, it can be seen that various aberrations are favorably corrected.
[0156]
As the solid-state imaging device, those described in Embodiment 1 can be used.
[0157]
In order to obtain more desirable imaging characteristics with the zoom lens according to the fourth embodiment, it is more preferable that the conditional expressions (1a) are satisfied so as to satisfy the conditional expressions (1) to (7) described in the first embodiment. To (7a).
[0158]
As described above, the zoom lens shown in FIG. 7 has a zoom ratio of about 3 times, an open F-number of about F2 at the wide-angle end, an angle of view of about 76 °, and high resolution.
[0159]
(Embodiment 5)
FIG. 9A shows a configuration of a zoom lens according to Embodiment 5 of the present invention. FIG. 9A shows the lens arrangement at the wide-angle end. FIG. 9B shows the movement locus of each lens group during zooming. The upper end of the vertical axis is the wide-angle end, the lower end is the telephoto end, and the scale of the vertical axis is an amount proportional to the focal length of the entire lens system.
[0160]
The zoom lens shown in FIG. 9 includes five lens groups, negative, positive, negative, positive, and positive, similarly to the zoom lens described in the fourth embodiment, and the power of the first lens group G1 is negative. The image side surface of the fifth lens L5, both surfaces of the tenth lens L10, and both surfaces of the thirteenth lens L13 are all aspherical.
[0161]
Table 5 below shows the lens data of the zoom lens shown in FIG. The definition of each parameter is the same as in the first embodiment.
[0162]
[Table 5]
Figure 2004317967
Figure 2004317967
[0163]
FIG. 10 shows aberration diagrams when the shooting distance of the zoom lens shown in FIG. 9 is ∞ and the aperture is fully opened. 10A shows the case at the wide-angle end, FIG. 10B shows the case at the intermediate position, and FIG. 10C shows the case at the telephoto end, all showing spherical aberration, astigmatism, and distortion. . From FIG. 10, it can be seen that various aberrations are satisfactorily corrected.
[0164]
As the solid-state imaging device, those described in Embodiment 1 can be used.
[0165]
In the zoom lens shown in FIG. 9, the image side surface of the fifth lens L5 is made aspherical to reduce negative distortion at the wide-angle end. Compared with the other embodiments, the distortion at the maximum image height at the wide-angle end when the shooting distance is ∞ is -3.5% in each of the first to fourth embodiments, whereas the present embodiment is different from the first embodiment. In the embodiment, it is slightly smaller at -3.2%.
[0166]
In order to obtain more desirable imaging characteristics with the zoom lens according to the fifth embodiment, it is more preferable that the conditional expressions (1a) are satisfied so as to satisfy the conditional expressions (1) to (7) described in the first embodiment. To (7a).
[0167]
As described above, the zoom lens shown in FIG. 9 has a zoom ratio of about 3 times, an open F-number of about F2 at the wide-angle end, an angle of view of about 76 °, and high resolution.
[0168]
In each of the zoom lenses according to Embodiments 1 to 5 described above, the third lens group monotonously moves to the image side during zooming from the wide-angle end to the telephoto end, but has the same focal length. The amount of movement of the third lens group G3 with respect to the change largely moves near the wide-angle end, and decreases as the distance from the wide-angle end increases.
[0169]
During zooming from the wide-angle end to the telephoto end, the third lens group moves monotonously to the image side from the wide-angle end to slightly before the telephoto end, and between there and the telephoto end, the third lens group moves monotonously to the object side. It may be configured to move to. However, the position of the third lens group at the telephoto end is preferably closer to the image than the position of the third lens group at the wide-angle end.
[0170]
Table 6 below shows the numerical values of the above-described conditional expressions for the five numerical examples described above.
[0171]
[Table 6]
Figure 2004317967
[0172]
(Embodiment 6)
FIG. 11 is a sectional view showing a schematic configuration of an electronic still camera according to Embodiment 6 of the present invention. 11, 12 is a zoom lens, 14 is a solid-state image sensor, 15 is an electronic viewfinder, 16 is a liquid crystal monitor, 21 is a first lens group, 22 is a second lens group, 23 is a third lens group, and 24 is a third lens group. A fourth lens group, 25 is a fifth lens group, 26 is a variable stop, and 27 is a fixed stop.
[0173]
A zoom lens 12 is arranged on the front side of the housing 11, and an optical low-pass filter 13 and a solid-state imaging device 14 are arranged behind the zoom lens 12 in this order from the object side (on the object side of the solid-state imaging device 14). Has a cover glass attached, but the cover glass has been omitted for clarity). An electronic viewfinder 15 is arranged on the top of the housing 11, and a liquid crystal monitor 16 is arranged on the rear side of the housing 11.
[0174]
The optical low-pass filter 13 is formed by joining a first quartz plate, an infrared absorbing glass plate, a second quartz plate, and a third quartz plate to each other with a transparent adhesive in order from the object side. The optical low-pass filter 13 prevents generation of an erroneous signal such as moire caused by the pixel structure of the solid-state imaging device 14 and also prevents unnecessary infrared light from entering the solid-state imaging device and generating an erroneous signal. . An antireflection film is deposited on the object side surface and the image side surface of the optical low-pass filter 13.
[0175]
The solid-state imaging device 14 has an effective pixel number of 2880 horizontal × 2160 vertical (approximately 6 million pixels), a pixel pitch of 3.0 μm horizontal × 3.0 μm vertical, and an effective screen size of 8.64 mm horizontal × 6.48 mm vertical. Each pixel is provided with a minute positive lens. An image of the subject by the zoom lens 12 is formed on an imaging surface 18 of the solid-state imaging device 14.
[0176]
As the zoom lens 12, the zoom lens shown in FIG. 1 is used. The zoom lens 12 includes, in order from the object side, a first lens group 21, a second lens group 22, a third lens group 23, a fourth lens group 24, and a fifth lens group 25. A variable stop 26 and a fixed stop 27 are provided between the four lens groups.
[0177]
As shown in FIG. 12, a part of the peripheral portion of the third lens 28 constituting the second lens group 22 is cut away, and the cut end surface 29 is a plane parallel to the optical axis. All other lenses have a circular outer circumference. Details will be described later.
[0178]
A variable aperture 26 having a variable aperture is attached to the object side of the fourth lens group 24, and a fixed aperture 27 having a fixed aperture and a fixed position is disposed between the third lens group and the variable aperture 26. I have.
[0179]
The lens barrel includes a main lens barrel 31, a back plate 32, a cylindrical cam 33, five lens group frames, four guide poles 34, 35, 36, and 37, and a zoom ring 39.
[0180]
The optical low-pass filter 13 and the solid-state imaging device 14 are attached to a back plate 32, and the back plate 32 is attached to the image side end of the main lens barrel 31. The two guide poles 34 and 35 are arranged in the upper central part and the lower central part of the recording screen of the solid-state imaging device 14 in parallel with the optical axis 38. Further, the two guide poles 36 and 37 are arranged at a position away from the solid-state imaging device 14 in parallel with the optical axis 38.
[0181]
The five lens groups 21 to 25 are respectively attached to the corresponding lens group frames (the lens group frames are not shown for easy viewing of the drawing).
[0182]
The first lens group frame is attached to the object side end of the main barrel 31. A variable stop 26 is mounted on the object side of the fourth lens group frame. The fixed stop 27 is fixed to two guide poles 36 and 37 so as to be arranged at a predetermined position between the third lens group 23 and the fourth lens group 24.
[0183]
The cylindrical cam 33 has a predetermined cam groove. The second lens group frame, the third lens group frame, and the fourth lens group frame are provided with holes through which the guide poles 34 and 35 penetrate, and projections that fit into the cam grooves of the cylindrical cam 33. A zoom ring 39 is attached to the outside of the main lens barrel 31, and the zoom ring 39 is connected to the cylindrical cam 33. When the zoom ring 39 is rotated, the cylindrical cam 33 rotates. When the zoom ring 39 is rotated, the second lens group frame, the third lens group frame, and the fourth lens group frame move along the optical axis 38, and the second lens group 22, the third lens group 23, and the fourth lens Since the group 24 moves to a predetermined position based on the solid-state imaging device 14, zooming from the wide-angle end to the telephoto end can be performed. Further, since the movable lens groups 22, 23, 24 are held by the two guide poles 34, 35, the eccentricity of the movable lens groups 22, 23, 24 during zooming can be made very small.
[0184]
The fifth lens group frame is provided with a hole through which the guide poles 36 and 37 pass. The fifth lens group frame is movable along the optical axis 38 by a stepping motor. When the fifth lens group 25 is moved in the optical axis direction by a motor, a position where the high frequency component of the captured image has a peak is detected, and if the fifth lens group 25 is moved to that position, autofocusing can be performed. it can.
[0185]
It is preferable to provide a female screw for mounting a filter on the object side of the first lens group frame. In the configuration shown in FIG. 11, since the first lens group frame does not move at the time of zooming, even if a heavy filter is mounted, the first lens group 21 will not be decentered, and the imaging characteristics will not be degraded.
[0186]
The formation of the third lens 28 as shown in FIG. 12 will be described.
[0187]
FIG. 13 shows an effective area 41 on the object side surface of the third lens 28. FIG. 13 shows the third lens 28 viewed along the optical axis 38. Here, the effective area is an area through which an effective light beam passes, and is an area where the area is maximized. Although the area of the area through which the effective light beam passes varies depending on the zoom position, the area becomes maximum near the wide-angle intermediate position. The shape obtained by projecting the boundary 42 of the effective area 41 onto a plane perpendicular to the optical axis 38 is similar to the recording screen of the solid-state imaging device 14 and has a rectangular shape having four arcs at four corners. There are two symmetry axes of this rectangular shape, and the two symmetry axes 43 and 44 are parallel to the screen horizontal direction and the screen vertical direction of the solid-state imaging device, respectively.
[0188]
As can be seen from FIG. 13, when the outer periphery 47 of the third lens 28 is circular, there are regions inside the outer periphery 47 where the effective luminous flux does not pass above and below the rectangular effective region 41. The region through which the effective light beam does not pass may be removed. Accordingly, the third lens 28 of the zoom lens shown in FIG. 11 can be formed into a shape shown in FIG. 12 by cutting off a part of the peripheral portion in a range where the effective area 41 on the object side surface is not cut. In this case, it is necessary to move the third lens 28 along the optical axis so that the third lens 28 does not rotate during zooming, but there is no problem since the third lens 28 is moved along the guide poles 34 and 35.
[0189]
When the upper and lower sides of the effective area of the third lens 28 are cut off as shown in FIG. 12, as can be seen from FIG. 11, the distance between the two guide poles 34 and 35 can be reduced, and as a result, The outer diameter of the intermediate portion of the lens barrel can be reduced. The dimension of the third lens 28 in the vertical direction is preferably substantially the same as the outer diameter of the fourth lens 48. When a part of the periphery of the third lens 28 is cut off to reduce the outer diameter of the middle part of the lens barrel, when the angle of view at the wide-angle end is small, not so much effect is obtained. It is very effective in the case of a wide angle where the angle exceeds 70 °.
[0190]
FIG. 14 shows another example in which the periphery of the third lens 28 is cut off. FIG. 14A is an example in which two portions around the third lens 28 are cut away so that the end surfaces 51 and 52 become a part of a cylindrical surface, and FIG. 14B is a portion around the third lens 28. This is an example in which through holes 53 and 54 are provided at two places. Both are viewed along the optical axis, and the two resections are set so that the effective area on the object side surface is not cut away.
[0191]
In the above description, the zoom lens according to the first embodiment is taken as an example. However, the zoom lenses according to the second to fifth embodiments can be configured in the same manner, and the outer diameter of the intermediate portion of the lens barrel can be reduced. be able to.
[0192]
Further, in FIGS. 12 and 14, the cutout portions of the third lens 28 are arranged at the upper central portion and the lower central portion of the effective area. The position may be shifted from the upper central portion or the lower central portion.
[0193]
As described above, when a part of the peripheral portion of the third lens 28 is cut off, the outer diameter of the intermediate portion of the lens barrel can be reduced. If the outer diameter of the middle part of the lens barrel may be slightly larger, it is not necessary to cut off a part of the peripheral part of the third lens 28.
[0194]
Thus, it is possible to provide a high-resolution electronic still camera with a zoom ratio of about three, an open F-number of about F2 at the wide-angle end, and an angle of view exceeding 70 °.
[0195]
In the electronic still camera shown in FIG. 11, any one of the zoom lenses according to the second to fifth embodiments may be used instead of the zoom lens according to the first embodiment. Further, the optical system of the electronic still camera shown in FIG. 11 can be used for a video camera for moving images. In this case, not only moving images but also high-resolution still images can be shot.
[0196]
In the above description, the case where the solid-state imaging device having 6 million pixels is used has been described. However, a solid-state imaging device having substantially the same recording screen size and a small number of pixels may be used. For example, it is possible to use a solid-state imaging device having a recording screen with a diagonal length of about 11 mm, a number of recording pixels of 2560 horizontal × 1920 vertical (about 5 million pixels), and a pixel pitch of 3.4 μm horizontal × 3.4 μm vertical. . In this case, the separation width of the optical low-pass filter 13 needs to be determined so as to be substantially equal to the pixel pitch.
[0197]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a high-resolution zoom lens having a zoom ratio of 2.5 to 3.2 times, an open F value of about F2 at the wide-angle end, and an angle of view exceeding 70 ° is provided. be able to. By using this zoom lens, a wide-angle, bright, high-resolution electronic still camera can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1A is a side view showing a configuration of a zoom lens at a wide-angle end according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 1B is a diagram showing a movement locus of each lens group constituting the zoom lens according to Embodiment 1 of the present invention at the time of zooming.
FIG. 2 is an aberration diagram when the shooting distance of the zoom lens according to the first embodiment of the present invention is ∞.
FIG. 3A is a side view showing a configuration of a zoom lens at a wide-angle end according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 3B is a diagram illustrating a movement locus of each lens group included in the zoom lens according to Embodiment 2 of the present invention during zooming.
FIG. 4 is an aberration diagram when the shooting distance of the zoom lens according to the second embodiment of the present invention is ∞.
FIG. 5A is a side view showing a configuration of a zoom lens at a wide-angle end according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 5B is a diagram showing a movement locus of each lens group constituting the zoom lens according to the third embodiment of the present invention at the time of zooming.
FIG. 6 is an aberration diagram when the shooting distance of the zoom lens is 実 施 according to the third embodiment of the present invention.
FIG. 7A is a side view showing a configuration of a zoom lens according to a fourth embodiment of the present invention at the wide-angle end.
FIG. 7 (b): A diagram showing the movement locus of each lens group constituting the zoom lens according to Embodiment 4 of the present invention during zooming.
FIG. 8 is an aberration diagram when the photographing distance of the zoom lens according to the fourth embodiment of the present invention is ∞.
FIG. 9A is a side view showing a configuration of a zoom lens at a wide-angle end according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 9 (b): A diagram showing the movement locus of each lens group constituting the zoom lens according to Embodiment 5 of the present invention at the time of zooming.
FIG. 10 is an aberration diagram when the shooting distance of the zoom lens is 実 施 according to the fifth embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a side sectional view showing a schematic configuration of an electronic still camera according to Embodiment 6 of the present invention.
FIG. 12 is a perspective view showing a shape of a third lens of the zoom lens shown in FIG. 11;
13 is a front view showing an effective area on the object side surface of the third lens shown in FIG. 12;
14 is a front view showing another example of the shape of the third lens of the zoom lens shown in FIG. 11;
[Explanation of symbols]
G1, 21 First lens group
G2,22 Second lens group
G3,23 3rd lens group
G4,24 4th lens group
G5, 25 Fifth lens group
A1,26 Variable aperture
A2,27 Fixed aperture
P Parallel plane element
S image plane
L1 First lens
L2 Second lens
L3 Third lens
L4 4th lens
L5 5th lens
L6 6th lens
L7 7th lens
L8 8th lens
L9 9th lens
L10 10th lens
L11 11th lens
L12 12th lens
L13 13th lens
12 Zoom lens
14 Solid-state image sensor
15 Electronic viewfinder
16 LCD monitor
28 Third lens

Claims (21)

物体側から順に、第1レンズ群と、正パワーの第2レンズ群と、負パワーの第3レンズ群と、少なくとも1つの正パワーのレンズ群を備え全体として正パワーの後部レンズ群とを備え、変倍時に、前記第1レンズ群は位置固定であり、前記第2レンズ群と前記第3レンズ群とは光軸に沿って可動であるズームレンズ。In order from the object side, a first lens group, a second lens group having a positive power, a third lens group having a negative power, and a rear lens group having at least one positive power lens group are provided. A zoom lens in which, during zooming, the first lens group is fixed in position, and the second lens group and the third lens group are movable along the optical axis. 物体側から順に、第1レンズ群と、正パワーの第2レンズ群と、負パワーの第3レンズ群と、開口径固定の固定絞りと、少なくとも1つの正パワーのレンズ群を備える後部レンズ群とを備え、変倍時に、前記第1レンズ群と前記固定絞りとは位置固定であり、前記第3レンズ群は光軸に沿って移動するズームレンズ。A rear lens group including, in order from the object side, a first lens group, a second lens group having a positive power, a third lens group having a negative power, a fixed stop having a fixed aperture, and at least one lens group having a positive power. A zoom lens, wherein at the time of zooming, the first lens group and the fixed stop have fixed positions, and the third lens group moves along the optical axis. 前記第1レンズ群は負レンズと正レンズとで構成される請求項1又は2に記載のズームレンズ。The zoom lens according to claim 1, wherein the first lens group includes a negative lens and a positive lens. 前記後部レンズ群のうちの最も物体側のレンズ群は、その物体側に開口径可変の可変絞りが一体化されている請求項1〜3のいずれかに記載のズームレンズ。The zoom lens according to any one of claims 1 to 3, wherein the most object-side lens group of the rear lens group has a variable aperture with a variable aperture diameter integrated on the object side. 前記第1レンズ群と前記第2レンズ群との合成レンズ群は全変倍範囲で正パワーを有する請求項1〜4のいずれかに記載のズームレンズ。The zoom lens according to any one of claims 1 to 4, wherein a combined lens group of the first lens group and the second lens group has positive power in the entire zoom range. 前記第2レンズ群は1枚の正レンズで構成される請求項1〜5のいずれかに記載のズームレンズ。The zoom lens according to claim 1, wherein the second lens group includes a single positive lens. 広角端におけるレンズ系全体の焦点距離をf、望遠端におけるレンズ系全体の焦点距離をfとし、焦点距離がf 3/4 1/4となる変倍位置を広角中間位置と呼ぶとき、広角端から広角中間位置への変倍に際して、前記第2レンズ群は像側に単調に移動する請求項1〜6のいずれかに記載のズームレンズ。The focal length of the entire lens system and f W at the wide-angle end, the focal length of the entire lens system at the telephoto end and f T, and the zooming position of the focal length becomes f W 3/4 f T 1/4 wide middle position The zoom lens according to any one of claims 1 to 6, wherein the second lens group monotonously moves to the image side when zooming from a wide-angle end to a wide-angle intermediate position. 物体側から順に、負レンズと正レンズとを備える第1レンズ群と、正パワーの第2レンズ群と、負パワーの第3レンズ群と、正パワーの第4レンズ群と、正パワーの第5レンズ群とを備え、広角端から望遠端への変倍に際して、前記第1レンズ群は位置固定であり、前記第2レンズ群は像側に凸の軌跡を描き、前記第3レンズ群は像側に単調に移動するか、途中までは像側に単調に移動し、その後は物体側に単調に移動し、前記第4レンズ群は物体側に単調に移動するズームレンズ。In order from the object side, a first lens group including a negative lens and a positive lens, a second lens group with positive power, a third lens group with negative power, a fourth lens group with positive power, and a fourth lens group with positive power The first lens group has a fixed position, the second lens group has a locus convex toward the image side, and the third lens group has a fifth lens group, when zooming from the wide-angle end to the telephoto end. A zoom lens that moves monotonically to the image side, moves monotonously to the image side halfway, then moves monotonically to the object side, and the fourth lens group moves monotonically to the object side. 前記第3レンズ群と前記第4レンズ群との間に、開口径が固定で変倍時に位置固定の固定絞りを備える請求項8に記載のズームレンズ。9. The zoom lens according to claim 8, further comprising a fixed stop having a fixed aperture diameter and a fixed position at the time of zooming, between the third lens group and the fourth lens group. 前記第4レンズ群は、その物体側に開口径可変の可変絞りが一体化されている請求項8又は9に記載のズームレンズ。The zoom lens according to claim 8, wherein the fourth lens group has a variable aperture having a variable aperture diameter integrated with an object side thereof. フォーカス調整は前記第5レンズ群の光軸上移動により行われる請求項8〜10のいずれかに記載のズームレンズ。The zoom lens according to any one of claims 8 to 10, wherein the focus adjustment is performed by moving the fifth lens group on the optical axis. 前記第1レンズ群の焦点距離をfG1、前記第2レンズ群の焦点距離をfG2、広角端における前記第1レンズ群と前記第2レンズ群との合成焦点距離をfFW、広角端におけるレンズ系全体の焦点距離をfとしたとき、次の条件を満足する請求項8〜11のいずれかに記載のズームレンズ。
−0.02<fG2/fG1<0.15 ‥‥‥(1)
0.05<f/fFW<0.2 ‥‥‥(2)
The focal length of the first lens group is f G1 , the focal length of the second lens group is f G2 , the combined focal length of the first and second lens groups at the wide-angle end is f FW , when the focal length of the entire lens system and f W, zoom lens according to any one of claims 8 to 11 which satisfy the following conditions.
-0.02 <f G2 / f G1 < 0.15 ‥‥‥ (1)
0.05 <f W / f FW < 0.2 ‥‥‥ (2)
広角端における前記第1レンズ群と前記第2レンズ群との間の空気間隔をdAW、焦点距離が広角端の焦点距離と望遠端の焦点距離との幾何平均となる変倍位置における前記第1レンズ群と前記第2レンズ群との間の空気間隔をdAN、広角端におけるレンズ系全体の焦点距離をfとしたとき、次の条件を満足する請求項8〜12のいずれかに記載のズームレンズ。
0.1<(dAN−dAW)/f<0.5 ‥‥‥(3)
The air distance between the first lens group and the second lens group at the wide-angle end is d AW , and the focal length at the zooming position at which the focal length is the geometric mean of the focal length at the wide-angle end and the focal length at the telephoto end is described. the air gap d aN between the first lens group and the second lens group, when the focal length of the entire lens system at the wide-angle end and f W, in any one of claims 8 to 12 which satisfies the following conditions The described zoom lens.
0.1 <(d AN −d AW ) / f W <0.5 ‥‥‥ (3)
広角端における前記第1レンズ群と前記第2レンズ群との間の空気間隔をdAW、望遠端における前記第1レンズ群と前記第2レンズ群との間の空気間隔をdAT、広角端におけるレンズ系全体の焦点距離をfとしたとき、次の条件を満足する請求項8〜13のいずれかに記載のズームレンズ。
|dAW−dAT|/f<0.2 ‥‥‥(4)
The air gap between the first lens group and the second lens group at the wide-angle end is d AW , the air gap between the first lens group and the second lens group at the telephoto end is d AT , and the wide-angle end when the focal length of the entire lens system and the f W in the zoom lens according to any one of claims 8 to 13 which satisfy the following conditions.
| D AW −d AT | / f W <0.2 < (4)
前記第3レンズ群の焦点距離をfG3、前記第4レンズ群の焦点距離をfG4、広角端におけるレンズ系全体の焦点距離をfとしたとき、次の条件を満足する請求項8〜14のいずれかに記載のズームレンズ。
0.4<f/|fG3|<0.7 ‥‥‥(5)
0.25<f/fG4<0.5 ‥‥‥(6)
The following condition is satisfied when the focal length of the third lens group is f G3 , the focal length of the fourth lens group is f G4 , and the focal length of the entire lens system at the wide-angle end is f W. 15. The zoom lens according to any one of 14.
0.4 <f W / | f G3 | <0.7 ‥‥‥ (5)
0.25 <f W / f G4 < 0.5 ‥‥‥ (6)
前記第3レンズ群は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと、両凹レンズと、物体側に凸面を向けた正レンズとを備える請求項8〜15のいずれかに記載のズームレンズ。The third lens group includes, in order from the object side, a negative meniscus lens having a convex surface facing the object side, a negative meniscus lens having a convex surface facing the object side, a biconcave lens, and a positive lens having a convex surface facing the object side. The zoom lens according to any one of claims 8 to 15, further comprising: 前記第4レンズ群は、最も物体側に両凸レンズと物体側に凹面を向けた負レンズとからなる接合レンズを備え、最も像側に物体側に凸面を向けた正レンズと物体側に凹面を向けた負レンズとからなる接合レンズを備える請求項8〜16のいずれかに記載のズームレンズ。The fourth lens group includes a cemented lens composed of a biconvex lens closest to the object side and a negative lens having a concave surface facing the object side, and a positive lens having a convex surface facing the object side closest to the image side and a concave lens facing the object side. The zoom lens according to any one of claims 8 to 16, further comprising a cemented lens including a negative lens directed toward the zoom lens. 前記第4レンズ群は、物体側から順に、両凸レンズと物体側に凹面を向けた負レンズとからなる接合レンズと、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと、両凸レンズと両凹レンズとからなる接合レンズとを備える請求項8〜16のいずれかに記載のズームレンズ。The fourth lens group includes, in order from the object side, a cemented lens composed of a biconvex lens and a negative lens having a concave surface facing the object side, a negative meniscus lens having a convex surface facing the object side, a biconvex lens, and a biconcave lens. The zoom lens according to claim 8, further comprising a cemented lens. 前記第5レンズ群の焦点距離をfG5、広角端におけるレンズ系全体の焦点距離をfとしたとき、次の条件を満足する請求項8〜18のいずれかに記載のズームレンズ。
0.3<f/fG5<0.5 ‥‥‥(7)
19. The zoom lens according to claim 8, wherein the following condition is satisfied, where f G5 is a focal length of the fifth lens group, and f W is a focal length of the entire lens system at a wide-angle end.
0.3 <f W / f G5 < 0.5 ‥‥‥ (7)
物体側から順に、第1レンズ群と、1枚の正レンズで構成される第2レンズ群と、複数のレンズ群で構成される後部レンズ群とを備え、前記第2レンズ群を構成する前記正レンズは周辺部が一部切除され、変倍時に前記第1レンズ群は位置固定であり、前記第2レンズ群は回転することなく光軸に沿って移動するズームレンズ。A first lens group, a second lens group including one positive lens, and a rear lens group including a plurality of lens groups in order from the object side. A zoom lens in which the periphery of the positive lens is partially cut off, the first lens group is fixed in position during zooming, and the second lens group moves along the optical axis without rotating. ズームレンズと、固体撮像素子とを備え、前記ズームレンズとして請求項1〜20のいずれかに記載のズームレンズを用いる電子撮像装置。21. An electronic imaging apparatus comprising a zoom lens and a solid-state imaging device, wherein the zoom lens according to claim 1 is used as the zoom lens.
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