JP2006106117A - Zoom lens - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ズームレンズに関し、特に電子撮像素子等を用いた電子スチルカメラ等に好適なズームレンズに関する。 The present invention relates to a zoom lens, and more particularly to a zoom lens suitable for an electronic still camera or the like using an electronic image sensor or the like.
従来、電子スチルカメラ等のように、電子撮像素子等を用いて被写体像を電気的信号として出力し、デジタル画像として記録するカメラが知られている。特に近年では、電子撮像素子の微細化と高集積化が進み、高画素の電子撮像素子が安価で提供されるようになっている。また電子撮像素子は、高集積化に伴って小型化も図られており、またこれにより、カメラのレンズ系の小型化も図られている。 2. Description of the Related Art Conventionally, a camera that outputs an object image as an electrical signal using an electronic imaging device or the like and records it as a digital image, such as an electronic still camera, is known. Particularly in recent years, electronic image sensors have been miniaturized and highly integrated, and high-pixel electronic image sensors have been provided at low cost. In addition, the electronic image pickup device has been reduced in size with higher integration, and thus, the lens system of the camera has been reduced in size.
しかしながら、カメラのレンズ系としてズームレンズを搭載する場合、各レンズ群での収差補正等を考慮すれば、当該ズームレンズを構成するレンズの枚数が多くなり、ズームレンズの全長や各レンズ群の厚みが増大してしまう。したがってこのような場合、レンズ系やカメラの小型化を図るには限界がある。 However, when a zoom lens is mounted as a camera lens system, the number of lenses constituting the zoom lens increases in consideration of aberration correction in each lens group, and the total length of the zoom lens and the thickness of each lens group are increased. Will increase. Therefore, in such a case, there is a limit to downsizing the lens system and the camera.
そこで、光路を折り曲げるための光学素子を用いてズームレンズの小型化を図る方法が提案されている。具体的には、光軸に沿って物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群と、負の屈折力を有する第２レンズ群と、正の屈折力を有する第３レンズ群と、正の屈折力を有する第４レンズ群とを有し、広角端状態から望遠端状態への変倍の際に第１レンズ群は固定であり、光路を折り曲げるためのプリズムが第１レンズ群中に配置されているズームレンズが提案されている（例えば、特許文献１を参照。）。 Accordingly, a method for reducing the size of the zoom lens by using an optical element for bending the optical path has been proposed. Specifically, in order from the object side along the optical axis, a first lens group having a positive refractive power, a second lens group having a negative refractive power, and a third lens group having a positive refractive power; And a fourth lens group having a positive refractive power, the first lens group is fixed upon zooming from the wide-angle end state to the telephoto end state, and a prism for bending the optical path is provided in the first lens group A zoom lens disposed therein has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
また、光軸に沿って物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群と、負の屈折力を有する第２レンズ群と、正の屈折力を有する第３レンズ群と、正の屈折力を有する第４レンズ群とを有し、広角端状態から望遠端状態への変倍の際に、第１レンズ群及び第３レンズ群は固定であり、第３レンズ群は光路を折り曲げるためのプリズムで構成されているズームレンズも提案されている（例えば、特許文献２の第１実施例及び第２実施例を参照）。 Further, in order from the object side along the optical axis, a first lens group having a positive refractive power, a second lens group having a negative refractive power, a third lens group having a positive refractive power, and a positive lens A fourth lens unit having a refractive power, and at the time of zooming from the wide-angle end state to the telephoto end state, the first lens unit and the third lens unit are fixed, and the third lens unit bends the optical path. A zoom lens composed of a prism for this purpose has also been proposed (see, for example, the first and second embodiments of Patent Document 2).
また、光軸に沿って物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群と、正の屈折力を有する第２レンズ群と、正の屈折力を有する第３レンズ群とを有し、広角端状態から望遠端状態への変倍の際に、第２レンズ群は固定であり、第２レンズ群は光路を折り曲げるためのプリズムで構成されているズームレンズも提案されている（例えば、特許文献２の第３実施例及び第４実施例を参照）。
光路を折り曲げるための光学素子をズームレンズ内に配置する場合、ズームレンズの奥行き方向の長さは、ズームレンズ中の最も物体側のレンズ面から前記光学素子までの距離に応じて決まる。したがって、前記光学素子を配置する位置が極めて重要となる。 When an optical element for bending the optical path is disposed in the zoom lens, the length in the depth direction of the zoom lens is determined according to the distance from the lens surface closest to the object in the zoom lens to the optical element. Therefore, the position where the optical element is arranged is extremely important.
上記特許文献１に開示されているズームレンズは、上述のように変倍の際に固定である第１レンズ群中に、光路を折り曲げるプリズムが配置されている。このように第１レンズ群で光路を折り曲げることによって、レンズ系の奥行き方向の長さを短縮することができ、カメラ本体の小型化やデザインの自由度の向上を図ることができる。しかしながら変倍比を大きくしようとすれば、第１レンズ群の径やプリズムが大型化し、さらに、プリズムから像面までの距離が長くなってしまう。
In the zoom lens disclosed in
また、上記特許文献２の第１実施例及び第２実施例に開示されているズームレンズは、上述のように変倍の際に固定である第３レンズ群中に、光路を折り曲げるプリズムが配置されている。開口絞りの近傍に位置する第３レンズ群中に前記プリズムを配置することによって、プリズムを小型化することができる。しかしながら第１レンズ群中の最も物体側のレンズから第３レンズ群中のプリズムまでの距離が大きくなるため、光路を折り曲げても小型化の効果は小さくなってしまう。
In the zoom lens disclosed in the first and second embodiments of
また、上記特許文献２の第３実施例及び第４実施例に開示されているズームレンズは、上述のように変倍の際に固定である第２レンズ群中に、光路を折り曲げるプリズムが配置されている。しかしながら当該ズームレンズは、第１レンズ群が負の屈折力を有する、いわゆる負先行タイプのズームレンズであるため、変倍比が小さく、さらなる高変倍比化を図ることが困難である。
In the zoom lens disclosed in the third and fourth examples of
そこで本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、電子撮像素子に適し、高変倍比化と小型化を達成した高性能なズームレンズを提供することを目的とする。 Accordingly, the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a high-performance zoom lens that is suitable for an electronic image sensor and achieves a high zoom ratio and a small size.
上記課題を解決するために本発明は、
光軸に沿って物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群と、負の屈折力を有する第２レンズ群と、少なくとも１つのレンズ群を含む後続のレンズ群とを有し、
広角端状態から望遠端状態への変倍の際に、前記第２レンズ群は固定であり、
前記第２レンズ群は、光路を折り曲げる光学素子を有することを特徴とするズームレンズを提供する。
In order to solve the above problems, the present invention
In order from the object side along the optical axis, a first lens group having a positive refractive power, a second lens group having a negative refractive power, and a subsequent lens group including at least one lens group,
During zooming from the wide-angle end state to the telephoto end state, the second lens group is fixed,
The second lens group includes an optical element that bends an optical path, and provides a zoom lens.
また本発明のズームレンズは、
前記後続のレンズ群は、光軸に沿って物体側から順に、正の屈折力を有する第３レンズ群と、正の屈折力を有する第４レンズ群とからなり、
広角端状態から望遠端状態への変倍の際に、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間隔が増加し、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との間隔が減少し、前記第３レンズ群と前記第４レンズ群との間隔が変化するように、前記第１レンズ群は物体側へ移動し、前記第２レンズ群は固定であり、前記第３レンズ群は物体側へ移動し、前記第４レンズ群は移動することを特徴とする。
The zoom lens of the present invention is
The subsequent lens group includes, in order from the object side along the optical axis, a third lens group having a positive refractive power and a fourth lens group having a positive refractive power,
During zooming from the wide-angle end state to the telephoto end state, the distance between the first lens group and the second lens group increases, and the distance between the second lens group and the third lens group decreases. The first lens group moves to the object side, the second lens group is fixed, and the third lens group is an object so that the distance between the third lens group and the fourth lens group changes. And the fourth lens group moves.
また本発明のズームレンズは、
前記第２レンズ群は、最も物体側に配置された負の屈折力を有する物体側レンズと、最も像側に配置された正の屈折力を有する像側レンズとを少なくとも有することを特徴とする。
The zoom lens of the present invention is
The second lens group includes at least an object side lens having a negative refractive power disposed closest to the object side and an image side lens having a positive refractive power disposed closest to the image side. .
また本発明のズームレンズは、
前記第２レンズ群は、前記物体側レンズと前記像側レンズとの間に、さらに負レンズを有することを特徴とする。
The zoom lens of the present invention is
The second lens group further includes a negative lens between the object side lens and the image side lens.
また本発明のズームレンズは、
前記第３レンズ群は、非球面レンズを有することを特徴とする。
The zoom lens of the present invention is
The third lens group has an aspheric lens.
また本発明のズームレンズは、
前記第４レンズ群は、１つの単レンズのみからなることを特徴とする。
The zoom lens of the present invention is
The fourth lens group includes only one single lens.
本発明によれば、電子撮像素子に適し、高変倍比化と小型化を達成した高性能なズームレンズを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a high-performance zoom lens that is suitable for an electronic image pickup device and achieves a high zoom ratio and miniaturization.
本発明のズームレンズは、光軸に沿って物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群と、負の屈折力を有する第２レンズ群と、少なくとも１つのレンズ群を含む後続のレンズ群とを有し、広角端状態から望遠端状態への変倍の際に、前記第２レンズ群は固定であるように構成されている。さらに本発明のズームレンズは、変倍の際に固定である前記第２レンズ群中に光路を折り曲げる光学素子を有し、該光学素子によって光路が折り曲げられている。なお、以下に示す全実施例に係るズームレンズは、光路が略９０°折り曲がっている。 The zoom lens of the present invention includes, in order from the object side along the optical axis, a first lens group having a positive refractive power, a second lens group having a negative refractive power, and a subsequent lens group including at least one lens group. The second lens group is fixed when zooming from the wide-angle end state to the telephoto end state. Furthermore, the zoom lens of the present invention has an optical element that bends the optical path in the second lens group that is fixed at the time of zooming, and the optical path is bent by the optical element. In the zoom lenses according to all the examples described below, the optical path is bent by approximately 90 °.
第１レンズ群が正の屈折力を有する、いわゆる正レンズ先行型のズームレンズでは、各レンズ群を大きく移動させることによって高変倍比化を達成することができる。しかしながら、各レンズ群の移動量を確保することでズームレンズの全長が増大してしまうため、レンズ系やカメラの大型化を招くこととなってしまう。
そこで本発明のズームレンズは、上述のように途中で光路を折り曲げる構成とすることによって、光学全長を変えずに奥行き方向の長さを短縮している。また、光学全長を変えずにレンズ系やカメラの奥行き方向の長さを短縮するためには、光路を折り曲げる光学素子を、ズームレンズ内の像面から物体側方向へ離れた位置に配置することがより効果的である。
In a so-called positive lens type zoom lens in which the first lens group has a positive refractive power, a high zoom ratio can be achieved by largely moving each lens group. However, securing the amount of movement of each lens group increases the overall length of the zoom lens, leading to an increase in the size of the lens system and camera.
Therefore, the zoom lens of the present invention has a configuration in which the optical path is bent halfway as described above, thereby reducing the length in the depth direction without changing the optical total length. Also, in order to shorten the length of the lens system and camera in the depth direction without changing the overall optical length, the optical element that bends the optical path should be placed away from the image plane in the zoom lens in the object side direction. Is more effective.
しかしながら、第１レンズ群中に光路を折り曲げる光学素子を配置する場合、第１レンズ群を変倍の際に固定しなければならないため、高変倍比化を図るためには大きな光学全長が必要となってしまう。一般的に、広角端状態における光学全長が大きくなると、最大画角の軸外光線の光軸からの高さが増大し、レンズ径が大きくなる。したがって、光路を折り曲げるための光学素子も大きくなってしまう。 However, when an optical element that bends the optical path is arranged in the first lens group, the first lens group must be fixed at the time of zooming, so that a large optical total length is required to achieve a high zoom ratio. End up. In general, as the optical total length in the wide-angle end state increases, the height of the off-axis light beam with the maximum field angle increases from the optical axis, and the lens diameter increases. Therefore, the optical element for bending the optical path also becomes large.
また、第２レンズ群よりも像側のレンズ群中に光路を折り曲げる光学素子を配置する場合、ズームレンズ中の最も物体側のレンズ面から前記光学素子までの距離が大きくなる。このため、光路を折り曲げてもレンズ系の奥行き方向長さを短縮化する効果は小さくなっしまう。
そこで本発明のズームレンズは、上述のように変倍の際に第２レンズ群を固定とし、該第２レンズ群中に光路を折り曲げる光学素子を配置している。これにより、変倍の際に第１レンズ群を可動とすることができるため、高変倍比化を図ることができる。またこれとともに、光路を折り曲げることによるレンズ系の奥行き方向長さの短縮化も達成することができ、レンズ系やカメラの小型化を図ることが可能となる。
Further, when an optical element that bends the optical path is arranged in the image side lens group relative to the second lens group, the distance from the lens surface closest to the object side in the zoom lens to the optical element becomes large. For this reason, even if the optical path is bent, the effect of shortening the length of the lens system in the depth direction is reduced.
Therefore, in the zoom lens of the present invention, as described above, the second lens group is fixed at the time of zooming, and an optical element that bends the optical path is disposed in the second lens group. As a result, the first lens group can be made movable during zooming, so that a high zoom ratio can be achieved. At the same time, the length of the lens system in the depth direction can be shortened by bending the optical path, and the lens system and the camera can be downsized.
また本発明のズームレンズは、前記後続のレンズ群が、光軸に沿って物体側から順に、正の屈折力を有する第３レンズ群と、正の屈折力を有する第４レンズ群とからなり、
広角端状態から望遠端状態への変倍の際に、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間隔が増加し、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との間隔が減少し、前記第３レンズ群と前記第４レンズ群との間隔が変化するように、前記第１レンズ群は物体側へ移動し、前記第２レンズ群は固定であり、前記第３レンズ群は物体側へ移動し、前記第４レンズ群は変倍による像位置の変動を補正するために移動する構成であることが望ましい。
In the zoom lens according to the present invention, the subsequent lens group includes, in order from the object side along the optical axis, a third lens group having a positive refractive power and a fourth lens group having a positive refractive power. ,
During zooming from the wide-angle end state to the telephoto end state, the distance between the first lens group and the second lens group increases, and the distance between the second lens group and the third lens group decreases. The first lens group moves to the object side, the second lens group is fixed, and the third lens group is an object so that the distance between the third lens group and the fourth lens group changes. It is desirable that the fourth lens group be configured to move in order to correct image position variation due to zooming.
前述の構成によって本発明のズームレンズは、広角端状態において最も光学全長が短くなって第１レンズ群の径が小型化され、さらに、第１レンズ群と第３レンズ群の移動によって効果的な変倍が行われて高変倍比化が達成されることとなる。また、第４レンズ群によって、第１レンズ群及び第３レンズ群の位置変化による像位置の変動を補正するとともに、物体位置が変化したときの像位置の変動の補正、すなわちフォーカシングも行うことで、レンズ及びレンズ鏡筒の構成を簡素化することができる。 With the above-described configuration, the zoom lens according to the present invention has the shortest optical total length in the wide-angle end state, the first lens group is reduced in diameter, and is effective by the movement of the first lens group and the third lens group. A high zoom ratio is achieved by zooming. Further, the fourth lens group corrects image position fluctuations due to changes in the positions of the first lens group and the third lens group, and also corrects image position fluctuations when the object position changes, that is, focusing. The configuration of the lens and the lens barrel can be simplified.
また本発明のズームレンズは、前記第２レンズ群が、最も物体側に配置された負の屈折力を有する物体側レンズと、最も像側に配置された正の屈折力を有する像側レンズとを少なくとも有することが望ましい。
この構成により本発明のズームレンズは、第２レンズ群の最も像側のレンズ面から第２レンズ群の後側主点位置までの距離が短くなり、第２レンズ群と第３レンズ群との間隔を小さくすることができかつ効率的に変倍を行うことができるので、ズームレンズの全長の短縮化を図ることができる。
In the zoom lens according to the present invention, the second lens group includes an object side lens having a negative refractive power disposed closest to the object side, and an image side lens having a positive refractive power disposed closest to the image side. It is desirable to have at least.
With this configuration, in the zoom lens according to the present invention, the distance from the most image-side lens surface of the second lens group to the rear principal point position of the second lens group becomes short, and the second lens group and the third lens group Since the interval can be reduced and zooming can be performed efficiently, the overall length of the zoom lens can be shortened.
また本発明のズームレンズは、前記第２レンズ群が、前記物体側レンズと前記像側レンズとの間に、さらに負レンズを有することが望ましい。
この構成により本発明のズームレンズは、特に広角端状態における倍率色収差やコマ収差を良好に補正することが可能となる。
In the zoom lens according to the aspect of the invention, it is preferable that the second lens group further includes a negative lens between the object side lens and the image side lens.
With this configuration, the zoom lens of the present invention can satisfactorily correct lateral chromatic aberration and coma in the wide-angle end state.
また本発明のズームレンズは、前記第３レンズ群が、非球面レンズを有することが望ましい。
この構成により本発明のズームレンズは、前記第３レンズ群を少ないレンズ構成枚数ながらも、特に広角端状態における非点収差や望遠端状態における球面収差を良好に補正することが可能となる。
In the zoom lens according to the present invention, it is preferable that the third lens group includes an aspheric lens.
With this configuration, the zoom lens of the present invention can satisfactorily correct astigmatism in the wide-angle end state and spherical aberration in the telephoto end state, although the number of third lens units is small.
また本発明のズームレンズは、前記第４レンズ群が、１つの単レンズのみからなることが望ましい。
この構成により本発明のズームレンズは、小型化及び軽量化を図ることが可能となる。
In the zoom lens according to the present invention, it is preferable that the fourth lens group includes only one single lens.
With this configuration, the zoom lens of the present invention can be reduced in size and weight.
なお、本発明のズームレンズは、レンズ群の一部或いは全体を光軸に対して平行でない方向へ移動させることによって像面上の像を移動させることができ、この効果を用いていわゆる防振レンズを構成することも可能である。 The zoom lens of the present invention can move the image on the image plane by moving a part or the whole of the lens group in a direction that is not parallel to the optical axis. It is also possible to construct a lens.
以下、添付図面に基づいて本発明の各実施例に係るズームレンズについて説明する。
（第１実施例）
図１は、本発明の第１実施例に係るズームレンズの断面、及びズーム軌道を示す図である。
本実施例に係るズームレンズは、光軸に沿って物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、開口絞りＳと、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３と、正の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４とから構成されている。
そして本実施例に係るズームレンズは、広角端状態から望遠端状態への変倍時に、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間隔が増大し、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間隔が減少し、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との間隔が増大するように、第１レンズ群Ｇ１と第３レンズ群Ｇ３は物体側へ移動し、第２レンズ群Ｇ２は像面に対して固定であり、第４レンズ群Ｇ４は変倍による像の位置変動を補正するように移動する。
Hereinafter, zoom lenses according to embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
(First embodiment)
FIG. 1 is a diagram showing a cross section of a zoom lens according to a first embodiment of the present invention and a zoom trajectory.
The zoom lens according to the present embodiment includes, in order from the object side along the optical axis, a first lens group G1 having a positive refractive power, a second lens group G2 having a negative refractive power, an aperture stop S, It is composed of a third lens group G3 having a positive refractive power and a fourth lens group G4 having a positive refractive power.
In the zoom lens according to the present embodiment, the distance between the first lens group G1 and the second lens group G2 increases during zooming from the wide-angle end state to the telephoto end state, and the second lens group G2 and the third lens are increased. The first lens group G1 and the third lens group G3 move toward the object side so that the distance between the group G3 decreases and the distance between the third lens group G3 and the fourth lens group G4 increases, and the second lens The group G2 is fixed with respect to the image plane, and the fourth lens group G4 moves so as to correct image position fluctuations due to zooming.
第１レンズ群Ｇ１は、光軸に沿って物体側から順に、像側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ１１と物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１２との接合レンズと、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１３とからなる。
第２レンズ群Ｇ２は、光軸に沿って物体側から順に、像側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ２１と、本ズームレンズの光路を略９０°折り曲げる直角プリズムＰと、両凹形状の負レンズＬ２２と物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２３との接合レンズとからなる。ここで、直角プリズムＰは、図１においてその光路を直線状に展開した状態で表しており、本ズームレンズの実際の光路は直角プリズムＰによって略９０°折り曲げられている。
The first lens group G1 includes, in order from the object side along the optical axis, a cemented lens of a negative meniscus lens L11 having a concave surface facing the image side and a positive meniscus lens L12 having a convex surface facing the object side, and a convex surface facing the object side. And a positive meniscus lens L13.
The second lens group G2 includes, in order from the object side along the optical axis, a negative meniscus lens L21 having a concave surface directed toward the image side, a right-angle prism P that bends the optical path of the zoom lens by approximately 90 °, and a biconcave negative shape. It consists of a cemented lens of a lens L22 and a positive meniscus lens L23 having a convex surface facing the object side. Here, the right-angle prism P is shown in a state where its optical path is linearly expanded in FIG. 1, and the actual optical path of the zoom lens is bent by about 90 ° by the right-angle prism P.
第３レンズ群Ｇ３は、光軸に沿って物体側から順に、両凸形状の正レンズＬ３１と、両凸形状の正レンズＬ３２と両凹形状の負レンズＬ３３との接合レンズと、フレアカット用の絞りＦＳとからなり、当該接合レンズの物体側レンズ面は非球面である。
第４レンズ群Ｇ４は、両凸形状の正の単レンズＬ４１からなり、物体側レンズ面は非球面である。
The third lens group G3 includes, in order from the object side along the optical axis, a biconvex positive lens L31, a cemented lens of a biconvex positive lens L32 and a biconcave negative lens L33, and a flare-cut lens. The object side lens surface of the cemented lens is an aspherical surface.
The fourth lens group G4 includes a biconvex positive single lens L41, and the object-side lens surface is aspheric.
本実施例において開口絞りＳは、第３レンズ群Ｇ３の物体側近傍に配置されており、広角端状態から望遠端状態への変倍の際に第３レンズ群Ｇ３と一体的に移動する。
また第４レンズ群Ｇ４と像面Ｉとの間には、撮像素子の限界解像以上の空間周波数をカットするためのローパスフィルターＦＬが配置されている。
また本実施例に係るズームレンズは、第４レンズ群Ｇ４を移動させることによってフォーカシングを行う。
なお、本実施形態では光路を折り曲げるために直角プリズムＰを用いているが、本発明はこれに限られず、例えばミラー等を用いて光路を折り曲げたズームレンズを構成することも可能である。
In this embodiment, the aperture stop S is disposed in the vicinity of the third lens group G3 on the object side, and moves integrally with the third lens group G3 when zooming from the wide-angle end state to the telephoto end state.
Between the fourth lens group G4 and the image plane I, a low-pass filter FL for cutting a spatial frequency equal to or higher than the limit resolution of the image sensor is disposed.
The zoom lens according to the present embodiment performs focusing by moving the fourth lens group G4.
In this embodiment, the right-angle prism P is used to bend the optical path. However, the present invention is not limited to this, and it is also possible to configure a zoom lens in which the optical path is bent using a mirror or the like.
以下の表１に、本発明の第１実施例に係るズームレンズの諸元の値を掲げる。
（全体諸元）において、ｆは焦点距離、ＦＮＯはＦナンバー、ωは半画角（最大入射角。単位は度［°］）をそれぞれ示す。
（レンズデータ）において、面番号は物体側から数えたレンズ面の順番、ｒは曲率半径、ｄはレンズ面の光軸上の間隔、ｎはレンズの媒質のｄ線（λ＝５８７．５６ｎｍ）に対する屈折率、νｄはレンズの媒質のｄ線のアッベ数をそれぞれ示す。なお、曲率半径∞は平面を示し、空気の屈折率1.0000はその記載を省略している。
Table 1 below lists values of specifications of the zoom lens according to the first example of the present invention.
In (overall specifications), f is a focal length, FNO is an F number, and ω is a half angle of view (maximum incident angle. Unit is degree [°]).
In (lens data), the surface number is the order of the lens surfaces counted from the object side, r is the radius of curvature, d is the distance on the optical axis of the lens surface, and n is the d-line (λ = 587.56 nm) of the lens medium. Νd represents the Abbe number of the d-line of the lens medium. Note that the radius of curvature ∞ indicates a plane, and the description of the refractive index of air of 1.0000 is omitted.
ここで、本実施例に係るズームレンズ中の非球面は、光軸から垂直方向の高さをｙ、サグ量（高さｙにおける各非球面の頂点の接平面から光軸方向に沿った距離）をｘ、基準球面曲率をｃ、円錐定数をκ、ｎ次の非球面係数をＣnとするとき、以下の非球面式で表される。なお、（非球面データ）において、「E-n」は「×１０−ｎ」を示す。
ｘ＝ｃｙ２／｛１＋（１−κｃ２ｙ２）１／２｝＋Ｃ4ｙ４＋Ｃ6ｙ６＋・・・
Here, the aspherical surface in the zoom lens according to the present embodiment is such that the height in the vertical direction from the optical axis is y, and the sag amount (the distance along the optical axis direction from the tangent plane of each aspherical vertex at the height y). ) Is x, the reference spherical curvature is c, the conic constant is κ, and the nth-order aspheric coefficient is Cn, it is expressed by the following aspheric expression. In (aspherical surface data), “En” indicates “× 10 −n ”.
x = cy 2 / {1+ (1-κc 2 y 2 ) 1/2 } + C4y 4 + C6y 6 +...
ここで、以下の全ての諸元値において掲載されている焦点距離ｆ、曲率半径ｒ、その他長さの単位は一般に「ｍｍ」が使われる。しかし光学系は、比例拡大または比例縮小しても同等の光学性能が得られるため、これに限られるものではない。
尚、以下の全実施例の諸元値においても、本実施例と同様の符号を用いる。
Here, the unit of the focal length f, the radius of curvature r, and other lengths listed in all the following specification values is generally “mm”. However, the optical system is not limited to this because an equivalent optical performance can be obtained even when proportionally enlarged or proportionally reduced.
In addition, the same code | symbol as a present Example is used also in the specification value of all the following Examples.
［表１］
（全体諸元）
広角端状態〜中間焦点距離状態〜望遠端状態
ｆ ＝ 6.45 〜 18.00 〜 36.70
ＦＮＯ＝ 3.00 〜 4.21 〜 4.79
ω ＝ 31.7 〜 11.9 〜 5.95
（レンズデータ）
面番号 ｒ ｄ ｎ νｄ
1 51.7027 1.0000 1.846660 23.78
2 30.5744 3.0000 1.755000 52.32
3 345.2413 0.1000
4 28.2086 2.4000 1.496999 81.54
5 78.3836 (D5)
6 110.1280 0.9000 1.816000 46.63
7 7.4793 2.4000
8 ∞ 9.0000 1.834000 37.16
9 ∞ 0.3500
10 -23.2220 0.9000 1.487490 70.24
11 8.9631 1.7000 1.846660 23.78
12 22.2502 (D12)
13 ∞ 0.4000 (開口絞り)
14 5.1684 2.6000 1.496999 81.54
15 -21.4586 0.1000
16 8.7864 2.2000 1.693504 53.34
17 -8.8209 0.9000 1.720467 34.71
18 4.1769 0.8000
19 ∞ (D19) (フレアカット用の絞り)
20 67.4288 2.4000 1.589129 61.25
21 -15.5060 (D21)
22 ∞ 3.0000 1.544370 70.51
23 ∞
（非球面データ）
第１６面
κ ＝ -1.4107
Ｃ4 ＝ -6.69250E-04
Ｃ6 ＝ -4.91710E-05
Ｃ8 ＝ -9.27970E-07
Ｃ10＝ -6.03650E-08
第２０面
κ ＝ 1.0000
Ｃ4 ＝ 2.01980E-04
Ｃ6 ＝ -1.80630E-06
Ｃ8 ＝ 1.16470E-07
Ｃ10＝ -3.47010E-09
（可変間隔データ）
広角端状態 中間焦点距離状態 望遠端状態
ｆ 6.4500 18.0000 36.7000
D5 1.2305 12.0867 20.5569
D12 11.8355 4.6180 2.0082
D19 4.4182 10.5589 14.1008
D21 2.4413 3.5180 2.5859
[Table 1]
(Overall specifications)
Wide-angle end state to intermediate focal length state to telephoto end state f = 6.45 to 18.00 to 36.70
FNO = 3.00 to 4.21 to 4.79
ω = 31.7 to 11.9 to 5.95
(Lens data)
Surface number r d n νd
1 51.7027 1.0000 1.846660 23.78
2 30.5744 3.0000 1.755000 52.32
3 345.2413 0.1000
4 28.2086 2.4000 1.496999 81.54
5 78.3836 (D5)
6 110.1280 0.9000 1.816000 46.63
7 7.4793 2.4000
8 ∞ 9.0000 1.834000 37.16
9 ∞ 0.3500
10 -23.2220 0.9000 1.487490 70.24
11 8.9631 1.7000 1.846660 23.78
12 22.2502 (D12)
13 ∞ 0.4000 (aperture stop)
14 5.1684 2.6000 1.496999 81.54
15 -21.4586 0.1000
16 8.7864 2.2000 1.693504 53.34
17 -8.8209 0.9000 1.720467 34.71
18 4.1769 0.8000
19 ∞ (D19) (Aperture for flare cutting)
20 67.4288 2.4000 1.589 129 61.25
21 -15.5060 (D21)
22 ∞ 3.0000 1.544370 70.51
23 ∞
(Aspheric data)
16th surface κ = -1.4107
C4 = -6.69250E-04
C6 = -4.91710E-05
C8 = -9.27970E-07
C10 = -6.03650E-08
20th surface κ = 1.0000
C4 = 2.01980E-04
C6 = -1.80630E-06
C8 = 1.16470E-07
C10 = -3.47010E-09
(Variable interval data)
Wide angle end state Intermediate focal length state Telephoto end state f 6.4500 18.0000 36.7000
D5 1.2305 12.0867 20.5569
D12 11.8355 4.6180 2.0082
D19 4.4182 10.5589 14.1008
D21 2.4413 3.5180 2.5859
図２（ａ），（ｂ），（ｃ）はそれぞれ、本発明の第１実施例に係るズームレンズの広角端状態（ｆ＝6.45）、中間焦点距離状態（ｆ＝18.0）、望遠端状態（ｆ＝36.7）における無限遠合焦時の諸収差図である。 2A, 2B, and 2C show the zoom lens according to the first embodiment of the present invention at the wide-angle end state (f = 6.45), the intermediate focal length state (f = 18.0), and the telephoto end state, respectively. It is an aberration diagram at the time of focusing on infinity at (f = 36.7).
各収差図において、ＦＮＯはＦナンバー、Ｙは像高をそれぞれ示す。なお、球面収差図においては最大口径に対応するＦナンバーの値を示し、非点収差図及び歪曲収差図においては像高Ｙの最大値をそれぞれ示す。またｄ，ｇはそれぞれ、ｄ線（λ＝５８７．５６ｎｍ），ｇ線（λ＝４３５．８４ｎｍ）の収差曲線を示す。さらに、非点収差図において、実線はサジタル像面、破線はメリジオナル像面をそれぞれ示す。また、コマ収差図は各像高におけるコマ収差を示す。
なお、以下に示す全実施例の諸収差図において、本実施例と同様の符号を用いる。
In each aberration diagram, FNO represents an F number, and Y represents an image height. In the spherical aberration diagram, the F-number value corresponding to the maximum aperture is shown, and in the astigmatism diagram and the distortion diagram, the maximum value of the image height Y is shown. D and g indicate aberration curves of the d line (λ = 587.56 nm) and the g line (λ = 435.84 nm), respectively. Further, in the astigmatism diagram, the solid line indicates the sagittal image plane, and the broken line indicates the meridional image plane. The coma aberration diagram shows coma aberration at each image height.
In addition, in the various aberration diagrams of all the examples shown below, the same reference numerals as those in this example are used.
各収差図から本実施例に係るズームレンズは、広角端状態、中間焦点距離状態、望遠端状態の各状態において諸収差を良好に補正し、優れた光学性能を備えていることがわかる。 From each aberration diagram, it can be seen that the zoom lens according to the present example has excellent optical performance by properly correcting various aberrations in each of the wide-angle end state, the intermediate focal length state, and the telephoto end state.
（第２実施例）
図３は、本発明の第２実施例に係るズームレンズの断面、及びズーム軌道を示す図である。
本実施例に係るズームレンズは、光軸に沿って物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、開口絞りＳと、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３と、正の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４とから構成されている。
そして本実施例に係るズームレンズは、広角端状態から望遠端状態への変倍時に、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間隔が増大し、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間隔が減少し、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との間隔が増大するように、第１レンズ群Ｇ１と第３レンズ群Ｇ３は物体側へ移動し、第２レンズ群Ｇ２は像面に対して固定であり、第４レンズ群Ｇ４は変倍による像の位置変動を補正するように移動する。
(Second embodiment)
FIG. 3 is a diagram showing a cross section of the zoom lens according to the second embodiment of the present invention and a zoom trajectory.
The zoom lens according to the present embodiment includes, in order from the object side along the optical axis, a first lens group G1 having a positive refractive power, a second lens group G2 having a negative refractive power, an aperture stop S, It is composed of a third lens group G3 having a positive refractive power and a fourth lens group G4 having a positive refractive power.
In the zoom lens according to the present embodiment, the distance between the first lens group G1 and the second lens group G2 increases during zooming from the wide-angle end state to the telephoto end state, and the second lens group G2 and the third lens are increased. The first lens group G1 and the third lens group G3 move toward the object side so that the distance between the group G3 decreases and the distance between the third lens group G3 and the fourth lens group G4 increases, and the second lens The group G2 is fixed with respect to the image plane, and the fourth lens group G4 moves so as to correct image position fluctuations due to zooming.
第１レンズ群Ｇ１は、光軸に沿って物体側から順に、像側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ１１と物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１２との接合レンズからなる。
第２レンズ群Ｇ２は、光軸に沿って物体側から順に、像側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ２１と、本ズームレンズの光路を略９０°折り曲げる直角プリズムＰと、両凹形状の負レンズＬ２２と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２３とからなる。ここで、直角プリズムＰは、上記第１実施例と同様、図３においてその光路を直線状に展開した状態で表しており、本ズームレンズの実際の光路は直角プリズムＰによって略９０°折り曲げられている。
The first lens group G1 includes, in order from the object side along the optical axis, a cemented lens of a negative meniscus lens L11 having a concave surface facing the image side and a positive meniscus lens L12 having a convex surface facing the object side.
The second lens group G2 includes, in order from the object side along the optical axis, a negative meniscus lens L21 having a concave surface directed toward the image side, a right-angle prism P that bends the optical path of the zoom lens by approximately 90 °, and a biconcave negative shape. It consists of a lens L22 and a positive meniscus lens L23 having a convex surface facing the object side. Here, as in the first embodiment, the right-angle prism P is shown in a state where its optical path is linearly expanded in FIG. 3, and the actual optical path of the zoom lens is bent by approximately 90 ° by the right-angle prism P. ing.
第３レンズ群Ｇ３は、光軸に沿って物体側から順に、両凸形状の正レンズＬ３１と、両凸形状の正レンズＬ３２と両凹形状の負レンズＬ３３との接合レンズと、フレアカット用の絞りＦＳとからなり、当該接合レンズの物体側レンズ面は非球面である。
第４レンズ群Ｇ４は、両凸形状の正の単レンズＬ４１からなる。
The third lens group G3 includes, in order from the object side along the optical axis, a biconvex positive lens L31, a cemented lens of a biconvex positive lens L32 and a biconcave negative lens L33, and a flare-cut lens. The object side lens surface of the cemented lens is an aspherical surface.
The fourth lens group G4 is composed of a biconvex positive single lens L41.
本実施例において開口絞りＳは、第３レンズ群Ｇ３の物体側近傍に配置されており、広角端状態から望遠端状態への変倍の際に第３レンズ群Ｇ３と一体的に移動する。
また第４レンズ群Ｇ４と像面Ｉとの間には、撮像素子の限界解像以上の空間周波数をカットするためのローパスフィルターＦＬが配置されている。
また本実施例に係るズームレンズは、第４レンズ群Ｇ４を移動させることによってフォーカシングを行う。
なお、上記第１実施例と同様、本実施形態では光路を折り曲げるために直角プリズムＰを用いているが、本発明はこれに限られず、例えばミラー等を用いて光路を折り曲げたズームレンズを構成することも可能である。
以下の表２に、本発明の第２実施例に係るズームレンズの諸元の値を掲げる。
In this embodiment, the aperture stop S is disposed in the vicinity of the third lens group G3 on the object side, and moves integrally with the third lens group G3 when zooming from the wide-angle end state to the telephoto end state.
Between the fourth lens group G4 and the image plane I, a low-pass filter FL for cutting a spatial frequency equal to or higher than the limit resolution of the image sensor is disposed.
The zoom lens according to the present embodiment performs focusing by moving the fourth lens group G4.
As in the first embodiment, in this embodiment, the right-angle prism P is used to bend the optical path. However, the present invention is not limited to this. For example, a zoom lens in which the optical path is bent using a mirror or the like is configured. It is also possible to do.
Table 2 below provides values of specifications of the zoom lens according to the second example of the present invention.
［表２］
（全体諸元）
広角端状態〜中間焦点距離状態〜望遠端状態
ｆ ＝ 6.45 〜 15.00 〜 25.20
ＦＮＯ＝ 2.88 〜 4.30 〜 4.64
ω ＝ 31.9 〜 14.0 〜 8.40
（レンズデータ）
面番号 ｒ ｄ ｎ νｄ
1 32.0567 0.9000 1.846660 23.78
2 21.8108 3.2000 1.772499 49.60
3 149.9526 (D3)
4 66.3961 0.9000 1.754998 52.32
5 8.1900 2.3500
6 ∞ 8.0000 1.882997 40.76
7 ∞ 0.4500
8 -21.8281 0.9000 1.696797 55.53
9 17.0904 0.4000
10 15.0261 1.7000 1.846660 23.78
11 132.6164 (D11)
12 ∞ 0.4000 (開口絞り)
13 5.4685 2.2000 1.497820 82.52
14 -28.4415 0.1000
15 8.2376 1.7000 1.772500 49.61
16 -15.6560 0.9000 1.720470 34.72
17 4.1508 0.8000
18 ∞ (D18) (フレアカット用の絞り)
19 55.1366 2.0000 1.497820 82.52
20 -13.7590 (D20)
21 ∞ 2.0000 1.544370 70.51
22 ∞
（非球面データ）
第１５面
κ ＝ 1.0000
Ｃ4 ＝ -8.11000E-04
Ｃ6 ＝ -2.29260E-05
Ｃ8 ＝ -1.44320E-06
Ｃ10＝ 8.74130E-09
（可変間隔データ）
広角端状態 中間焦点距離状態 望遠端状態
ｆ 6.4500 15.0000 25.2000
D3 1.2218 9.0940 18.0678
D11 12.0257 5.3550 1.7046
D18 4.6192 13.5167 14.7860
D20 3.4190 1.1923 3.5734
[Table 2]
(Overall specifications)
Wide-angle end state to intermediate focal length state to telephoto end state f = 6.45 to 15.00 to 25.20
FNO = 2.88 to 4.30 to 4.64
ω = 31.9 to 14.0 to 8.40
(Lens data)
Surface number r d n νd
1 32.0567 0.9000 1.846660 23.78
2 21.8108 3.2000 1.772499 49.60
3 149.9526 (D3)
4 66.3961 0.9000 1.754998 52.32
5 8.1900 2.3500
6 ∞ 8.0000 1.882997 40.76
7 ∞ 0.4500
8 -21.8281 0.9000 1.696797 55.53
9 17.0904 0.4000
10 15.0261 1.7000 1.846660 23.78
11 132.6164 (D11)
12 ∞ 0.4000 (aperture stop)
13 5.4685 2.2000 1.497820 82.52
14 -28.4415 0.1000
15 8.2376 1.7000 1.772500 49.61
16 -15.6560 0.9000 1.720470 34.72
17 4.1508 0.8000
18 ∞ (D18) (Aperture for flare cutting)
19 55.1366 2.0000 1.497820 82.52
20 -13.7590 (D20)
21 ∞ 2.0000 1.544370 70.51
22 ∞
(Aspheric data)
15th surface κ = 1.0000
C4 = -8.11000E-04
C6 = -2.29260E-05
C8 = -1.44320E-06
C10 = 8.74130E-09
(Variable interval data)
Wide-angle end state Intermediate focal length state Telephoto end state f 6.4500 15.0000 25.2000
D3 1.2218 9.0940 18.0678
D11 12.0257 5.3550 1.7046
D18 4.6192 13.5167 14.7860
D20 3.4190 1.1923 3.5734
図４（ａ），（ｂ），（ｃ）はそれぞれ、本発明の第２実施例に係るズームレンズの広角端状態（ｆ＝6.45）、中間焦点距離状態（ｆ＝15.0）、望遠端状態（ｆ＝25.2）における無限遠合焦時の諸収差図である。
各収差図から本実施例に係るズームレンズは、広角端状態、中間焦点距離状態、望遠端状態の各状態において諸収差を良好に補正し、優れた光学性能を備えていることがわかる。
FIGS. 4A, 4B, and 4C are respectively a wide-angle end state (f = 6.45), an intermediate focal length state (f = 15.0), and a telephoto end state of the zoom lens according to Example 2 of the present invention. It is an aberration diagram at the time of focusing on infinity at (f = 25.2).
From each aberration diagram, it can be seen that the zoom lens according to the present example has excellent optical performance by properly correcting various aberrations in each of the wide-angle end state, the intermediate focal length state, and the telephoto end state.
上記各実施例によれば、電子撮像素子に適し、高変倍比化と小型化を達成した高性能なズームレンズを実現することができる。
なお、本発明の実施例として４群構成のレンズ系を示したが、この４群を含む５群及びそれ以上の群構成のレンズ系も本発明の効果を内在するレンズ系であることは言うまでもない。また、各レンズ群内の構成においても、実施例の構成に付加レンズを加えただけのレンズ群も、本発明の効果を内在する同等のレンズ群であることは言うまでもない。
According to each of the embodiments described above, it is possible to realize a high-performance zoom lens that is suitable for an electronic imaging device and achieves a high zoom ratio and a small size.
Although a lens system having a four-group configuration is shown as an embodiment of the present invention, it goes without saying that a lens system having a group configuration of five or more groups including the four groups is also a lens system having the effects of the present invention. Yes. In addition, in the configuration in each lens group, it goes without saying that a lens group in which an additional lens is added to the configuration in the embodiment is an equivalent lens group that has the effect of the present invention.
Ｇ１ 第１レンズ群
Ｇ２ 第２レンズ群
Ｇ３ 第３レンズ群
Ｇ４ 第４レンズ群
Ｓ 開口絞り
ＦＳ フレアカット用の絞り
ＦＬ ローパスフィルター
Ｉ 像面
Ｗ 広角端状態
Ｔ 望遠端状態
G1 1st lens group G2 2nd lens group G3 3rd lens group G4 4th lens group S Aperture stop FS Flare-cut stop FL Low-pass filter I Image surface W Wide-angle end state T Telephoto end state
Claims (6)
広角端状態から望遠端状態への変倍の際に、前記第２レンズ群は固定であり、
前記第２レンズ群は、光路を折り曲げる光学素子を有することを特徴とするズームレンズ。 In order from the object side along the optical axis, a first lens group having a positive refractive power, a second lens group having a negative refractive power, and a subsequent lens group including at least one lens group,
During zooming from the wide-angle end state to the telephoto end state, the second lens group is fixed,
The zoom lens, wherein the second lens group includes an optical element that bends the optical path.
広角端状態から望遠端状態への変倍の際に、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間隔が増加し、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との間隔が減少し、前記第３レンズ群と前記第４レンズ群との間隔が変化するように、前記第１レンズ群は物体側へ移動し、前記第２レンズ群は固定であり、前記第３レンズ群は物体側へ移動し、前記第４レンズ群は移動することを特徴とする請求項１に記載のズームレンズ。 The subsequent lens group includes, in order from the object side along the optical axis, a third lens group having a positive refractive power and a fourth lens group having a positive refractive power,
During zooming from the wide-angle end state to the telephoto end state, the distance between the first lens group and the second lens group increases, and the distance between the second lens group and the third lens group decreases. The first lens group moves to the object side, the second lens group is fixed, and the third lens group is an object so that the distance between the third lens group and the fourth lens group changes. The zoom lens according to claim 1, wherein the zoom lens is moved to the side, and the fourth lens group is moved.
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|---|---|---|---|---|
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2004
- 2004-09-30 JP JP2004289063A patent/JP2006106117A/en not_active Withdrawn
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