JP2012211956A - Zoom lens, camera, and portable information terminal device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、ズームレンズおよびこれを用いるカメラ、携帯情報端末装置に関する。 The present invention relates to a zoom lens, a camera using the zoom lens, and a portable information terminal device.
デジタルカメラが広く普及し、デジタルカメラに対するユーザの要望も多岐にわたるが、高画質化と小型化はユーザの常に欲するところであり、撮影レンズとして用いられるズームレンズにも高性能化と小型化の両立が求められる。 Digital cameras have become widespread and user demands for digital cameras are diverse, but high image quality and miniaturization are always desired by users, and zoom lenses used as photographic lenses are both compatible with high performance and miniaturization. Desired.
ズームレンズの小型化という面では、まず「使用時のレンズ全長(最も物体側のレンズ面から像面までの距離)」の短縮が必要であり、また、各レンズ群の厚みを小さくして収納時の全長を抑えることも重要である。
高性能化という面では、少なくとも1000万〜2000万画素の撮像素子に対応した解像力を全ズーム域にわたって有することが必要である。
In terms of miniaturization of the zoom lens, it is necessary to shorten the total lens length (distance from the lens surface closest to the object side to the image plane) during use, and to store each lens group with a small thickness. It is also important to reduce the overall length of the hour.
In terms of high performance, it is necessary to have a resolving power corresponding to an image sensor of at least 10 to 20 million pixels over the entire zoom range.
撮影レンズの広画角化も望まれるところであり、ズームレンズの短焦点端の半画角は42度以上であることが望ましい。 A wide angle of view of the photographing lens is also desired, and it is desirable that the half angle of view at the short focal point of the zoom lens is 42 degrees or more.
さらに、大口径化に対する要望も強く、短焦点端のFナンバが2.4以下であることが好ましい。
変倍比については、35mm銀塩カメラ換算の焦点距離で24〜105mm相当程度のズームレンズであれば、一般的な撮影を十分にこなすことが可能であると考えられる。
Further, there is a strong demand for a large aperture, and it is preferable that the F number at the short focal end is 2.4 or less.
Regarding the zoom ratio, it is thought that a general photographing can be sufficiently performed if the zoom lens has a focal length equivalent to a 35 mm silver salt camera and is approximately 24 to 105 mm.
出願人は先に、正・負・正・正の4レンズ群構成で、短焦点端から長焦点端への変倍に際して、第1レンズ群と第2レンズ群との間隔が増大し、第2レンズ群と第3レンズ群との間隔が減少し、第3レンズ群と第4レンズ群との間隔が変化するズームレンズであって、異常分散性を有するレンズを使用して、色収差の良好な補正を実現し、なおかつ6.5倍以上の高変倍比を達成したズームレンズを提案した(特許文献1)。このタイプのズームレンズとしては、また特許文献2記載のものも知られている。
First, the applicant has a positive, negative, positive, and positive four-lens group configuration, and when changing the magnification from the short focal end to the long focal end, the distance between the first lens group and the second lens group is increased. A zoom lens in which the distance between the second lens group and the third lens group is decreased and the distance between the third lens group and the fourth lens group is changed, and a lens having anomalous dispersion is used, and chromatic aberration is good. Has proposed a zoom lens that achieves high correction and achieves a high zoom ratio of 6.5 times or more (Patent Document 1). As this type of zoom lens, the one described in
これら特許文献1、2に記載されたズームレンズは、短焦点端における半画角が37度程度であり、昨今求められている42度以上という要望を満たすことができない。
These zoom lenses described in
この発明は上述した事情を鑑みてなされたものであって、短焦点端の半画角が42度以上と十分に広画角でありながら短焦点端のFナンバが2.4以下と明るく、4倍を超える変倍比で、1000万〜2000万画素の撮像素子に対応した解像力をもち、11枚程度の構成枚数で、小型のズームレンズを実現可能とすることを課題とする。 The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and the short angle end F-number is not more than 2.4 degrees and the F number at the short focus end is as bright as 2.4 or less. It is an object of the present invention to realize a small zoom lens having a resolving power corresponding to an image sensor with 10 to 20 million pixels at a zoom ratio exceeding 4 times and having about 11 elements.
この発明はまた、上記ズームレンズの実現を課題とする。
また、かかるズームレンズを搭載したカメラ、携帯情報端末装置の実現を課題とする。
Another object of the present invention is to realize the zoom lens.
Another object of the present invention is to realize a camera and a portable information terminal device equipped with such a zoom lens.
この発明のズームレンズは「物体側から像側ヘ向かって順に、正の屈折力を有する第1レンズ群、負の屈折力を有する第2レンズ群、正の屈折力を有する第3レンズ群、正の屈折力を有する第4レンズ群を配し、第2レンズ群と第3レンズ群との間に開口絞りを配してなり、短焦点端から長焦点端への変倍に際して、第1レンズ群と第2レンズ群との間隔が増大し、第2レンズ群と第3レンズ群との間隔が減少し、第3レンズ群と第4レンズ群との間隔が増大し、長焦点端において、第1レンズ群および第3レンズ群が、短焦点端よりも物体側に位置するように移動するズームレンズ」である。
請求項1記載のズームレンズは、以下の特徴を有する。
The zoom lens according to the present invention is “in order from the object side to the image side, a first lens group having a positive refractive power, a second lens group having a negative refractive power, a third lens group having a positive refractive power, A fourth lens group having a positive refractive power is disposed, and an aperture stop is disposed between the second lens group and the third lens group. When changing the magnification from the short focal point to the long focal point, The distance between the lens group and the second lens group increases, the distance between the second lens group and the third lens group decreases, the distance between the third lens group and the fourth lens group increases, and at the long focal end. The zoom lens moves so that the first lens group and the third lens group are located closer to the object side than the short focal point ”.
The zoom lens according to
即ち、d線に対する屈折率:nd、およびアッベ数:νd、
g線、F線、C線に対する屈折率:ng、nF、nCにより、
Pg,F=(ng-nF)/(nF-nC)
で定義される部分分散比:Pg,Fが、条件:
(1) 1.5 < nd <1.65
(2) 60 < νd < 80
(3) 0.008 < Pg,F - ( -0.001802×νd + 0.6483 ) < 0.050
を満足する材料により形成された正レンズを、第3レンズ群の「最も物体側と最も像側」に有する。
That is, the refractive index for the d-line: nd, and the Abbe number: νd,
Refractive index for g-line, F-line, and C-line: ng, nF, nC
Pg, F = (ng-nF) / (nF-nC)
The partial dispersion ratio defined by: Pg, F is the condition:
(1) 1.5 <nd <1.65
(2) 60 <νd <80
(3) 0.008 <Pg, F-(-0.001802 × νd + 0.6483) <0.050
A positive lens formed of a material satisfying the above conditions is provided on the “most object side and most image side” of the third lens group.
請求項1記載のズームレンズは、第3レンズ群の焦点距離:f3、長焦点端における全系の焦点距離:ftが、条件:
(4) 0.3 < f3/ft < 0.7
を満足することが好ましい(請求項2)。
In the zoom lens according to
(4) 0.3 <f3 / ft <0.7
Is preferably satisfied (claim 2).
請求項1または2記載のズームレンズは、第3レンズ群の「最も物体側」にある正レンズの焦点距離:f1_3、第3レンズ群の焦点距離:f3が、条件:
(5) 0.8 < f1_3/f3 < 1.2
を満足することが好ましい(請求項3)。
In the zoom lens according to
(5) 0.8 <f1_3 / f3 <1.2
Is preferably satisfied (Claim 3).
請求項1〜3の任意の1に記載のズームレンズは、第3レンズ群の「最も像側」にある正レンズの焦点距離:f2_3、第3レンズ群の焦点距離:
f3が、条件:
(6) 0.6 < f2_3/f3 < 1.0
を満足することが好ましい(請求項4)。
The zoom lens according to any one of
f3 is the condition:
(6) 0.6 <f2_3 / f3 <1.0
Is preferably satisfied (claim 4).
請求項1〜4の任意の1に記載のズームレンズは「第1レンズ群を、負レンズと正レンズの2枚で構成する」ことが好ましい(請求項5)。
Preferably, in the zoom lens according to any one of
この場合、第1レンズ群の焦点距離:f1、長焦点端の焦点距離:ftが、条件:
(7) 1.5 < f1/ft < 2.5
を満足することが好ましい(請求項6)。
In this case, the focal length of the first lens group: f1 and the focal length of the long focal end: ft are the conditions:
(7) 1.5 <f1 / ft <2.5
Is preferably satisfied (claim 6).
請求項1〜6の任意の1に記載のズームレンズは「開口絞りと第3レンズ群の間隔が、短焦点端において長焦点端におけるよりも広くなる」ことが好ましい(請求項7)。
Preferably, in the zoom lens according to any one of
請求項1〜7の任意の1に記載のズームレンズにおける「第3レンズ群」は、物体側から順に、正レンズ、正レンズ、負レンズ、負レンズ、正レンズの5枚を配して構成するのが良い(請求項8)。
The “third lens group” in the zoom lens according to any one of
請求項1〜8の任意の1に記載のズームレンズは、ズームレンズによる像を撮像素子により読取る情報装置に用いられ、その歪曲収差が「撮像素子により情報化されたデータの電子的な処理により補正できる範囲で許容されている」ことができる(請求項9)。
The zoom lens according to any one of
この発明のカメラは、請求項1〜9の任意の1に記載のズームレンズを撮影用光学系として有するカメラである(請求項10)。また、この発明の携帯情報端末装置は、請求項1〜9の任意の1に記載のズームレンズを「カメラ機能部の撮影用光学系」として有することを特徴とする(請求項11)。
A camera of the present invention is a camera having the zoom lens according to any one of
請求項10のカメラは、ズームレンズによる像を撮像素子により読取る機能を持ち、ズームレンズとして、請求項1〜9の任意の1に記載のものを用いることができる。このようなカメラや、請求項11の携帯情報端末装置に用いるズームレンズとしては、請求項9記載のものが特に適している。
A camera according to a tenth aspect has a function of reading an image by a zoom lens with an imaging element, and the zoom lens according to any one of the first to ninth aspects can be used as the zoom lens. The zoom lens used in such a camera or the portable information terminal device of
説明を補足する。
この発明のズームレンズのように「正・負・正・正の4レンズ群」で構成されるズームレンズでは、負の屈折力を持つ第2レンズ群が「主要な変倍作用を負担する所謂バリエータ」として構成されるのが一般的である。
しかし、本発明のズームレンズにおいては「第3レンズ群にも変倍作用を分担」させることにより第2レンズ群の負担を軽くし、広角化・高変倍化に伴って困難になる収差補正の自由度を確保している。
また、短焦点端から長焦点端への変倍にあって「第1レンズ群および第3レンズ群が、長焦点端において、短焦点端よりも物体側に位置する」ように移動するので、上記短焦点端から長焦点端への変倍の際に「第1レンズ群を大きく物体側へ移動させる」ことにより、短焦点端において第1レンズ群を通過する光線高さを低くして、広角化に伴う第1レンズ群の大型化を抑制することができる。
Supplement the explanation.
In a zoom lens composed of “four lens groups of positive, negative, positive, and positive” like the zoom lens of the present invention, the second lens group having a negative refractive power is a so-called so-called main zooming effect. Generally, it is configured as a “variator”.
However, in the zoom lens according to the present invention, “the third lens group also shares the zooming effect”, the burden on the second lens group is lightened, and aberration correction that becomes difficult with widening and high zooming is difficult. The degree of freedom is secured.
Further, in zooming from the short focus end to the long focus end, the first lens group and the third lens group move at the long focus end so that they are located closer to the object side than the short focus end. When zooming from the short focal end to the long focal end, the height of the light beam passing through the first lens group at the short focal end is lowered by “moving the first lens unit largely toward the object side”, An increase in the size of the first lens group associated with a wide angle can be suppressed.
短焦点端から長焦点端への変倍に際して、第1レンズ群と第2レンズ群の間隔は大きくなり、第2レンズ群と第3レンズ群との間隔は小さくなって、第2レンズ群・第3レンズ群の倍率(絶対値)はどちらも増加し、これら第2・第3レンズ群が変倍作用を互いに分担する。 During zooming from the short focus end to the long focus end, the distance between the first lens group and the second lens group is increased, and the distance between the second lens group and the third lens group is decreased, so that the second lens group The magnification (absolute value) of the third lens group increases, and the second and third lens groups share the zooming action with each other.
条件(1)〜(3)について説明する。
長焦点端での焦点距離を長くしようとすると、望遠側における「軸上色収差の2次スペクトルの補正」が困難となる。また、短焦点端の焦点距離を短くして「より広角化」しようとすると、広角側における「倍率色収差の2次スペクトル」の補正が困難となる。
Conditions (1) to (3) will be described.
If an attempt is made to increase the focal length at the long focal end, “correction of the secondary spectrum of longitudinal chromatic aberration” on the telephoto side becomes difficult. In addition, if the focal length of the short focal end is shortened to make “more wide angle”, it becomes difficult to correct “secondary spectrum of lateral chromatic aberration” on the wide angle side.
この発明のズームレンズは、これらの色収差をいわゆる異常分散材料(異常分散性の大きな材料)を用いて補正しようとするものであるが、その使用箇所と光学特性に大きな特徴がある。 The zoom lens according to the present invention is intended to correct these chromatic aberrations using a so-called anomalous dispersion material (a material having a large anomalous dispersibility), and has a great feature in its use location and optical characteristics.
一般に、軸上色収差の2次スペクトルの低減には「軸上光線高さが高いレンズ群」に特殊低分散ガラスを用いると効果が大きい。 In general, the use of special low-dispersion glass for the “lens group having a high axial ray height” is particularly effective in reducing the secondary spectrum of axial chromatic aberration.
この発明のズームレンズでは、第3レンズ群に異常分散ガラスを採用する。
第3レンズ群は、第1レンズ群に次いで軸上光線高さが高く、異常分散ガラスの採用により「軸上色収差の2次スペクトル」を十分に低減することが可能となる。
異常分散ガラスは、請求項1のように、第3レンズ群の「最も物体側と最も像側」に用いる。
第3レンズ群の最も物体側のレンズにおいては「軸上光線と軸外光線の主光線が近い」のに対し、第3レンズ群の最も像側のレンズにおいては「軸上光線と軸外光線の主光線が離れ」る。従って、これら「光線の通り方が異なる2つのレンズ」での補正ができ、軸上色収差や倍率色収差の2次スペクトルを十分に低減することが可能になる。
In the zoom lens according to the present invention, an anomalous dispersion glass is employed for the third lens group.
The third lens group has a higher axial ray height after the first lens group, and the use of anomalous dispersion glass makes it possible to sufficiently reduce the “secondary spectrum of axial chromatic aberration”.
The anomalous dispersion glass is used on the “most object side and most image side” of the third lens group.
The lens on the most object side of the third lens group is “the principal rays of the on-axis light beam and the off-axis light beam are close”, whereas the lens on the most image side of the third lens group is “on-axis light beam and off-axis light beam”. The chief rays of the Therefore, it is possible to perform correction with these “two lenses with different ray passing directions”, and it is possible to sufficiently reduce the secondary spectrum of longitudinal chromatic aberration and lateral chromatic aberration.
特殊低分散の光学材料は一般に屈折率が低く、単色収差の補正能力は低下する。従って、第3レンズ群を少ない枚数で構成しつつ、単色収差・色収差をバランス良く低減しようとする場合、特殊低分散は必ずしも十分な効果を上げない。
そこで、第3レンズ群中の、最も物体側と最も像側の2枚の正レンズを、条件(1)〜(3)を満足する範囲の「屈折率・アッベ数・異常分散性」を有する光学ガラスで構成する。このようにすることにより、第3レンズ群を5枚程度で構成しても、色収差の2次スペクトルを低減し、かつ、単色収差の十分な補正も可能となる。
The special low dispersion optical material generally has a low refractive index, and the ability to correct monochromatic aberration is reduced. Therefore, special low dispersion does not always give a sufficient effect when trying to reduce monochromatic aberration and chromatic aberration in a well-balanced manner while configuring the third lens group with a small number of lenses.
Accordingly, the two positive lenses closest to the object side and the most image side in the third lens group have “refractive index, Abbe number, anomalous dispersion” in a range satisfying the conditions (1) to (3). Consists of optical glass. By doing so, even if the third lens group is composed of about five lenses, it is possible to reduce the secondary spectrum of chromatic aberration and to sufficiently correct monochromatic aberration.
条件(1)の下限値を超えると「単色収差の補正効果」が不十分となり、条件(2)の下限値を超えると「色収差の補正効果が不十分」となる。
条件(3)の下限値を超えると「色収差の2次スペクトルに対する補正効果」が不十分となる。条件(1)〜(3)の全てについて「上限を超えるような光学材料」は存在しなか、存在したとしても非常に特殊かつ高価であり、低コストのズームレンズの実現にはそぐわない。
If the lower limit value of the condition (1) is exceeded, the “monochromatic aberration correction effect” becomes insufficient, and if the lower limit value of the condition (2) is exceeded, the “chromatic aberration correction effect is insufficient”.
When the lower limit value of the condition (3) is exceeded, the “correction effect on the secondary spectrum of chromatic aberration” becomes insufficient. There is no “optical material exceeding the upper limit” for all of the conditions (1) to (3), and even if it exists, it is very special and expensive, and is not suitable for realizing a low-cost zoom lens.
条件(4)の上限値を超えると、第3レンズ群に十分な変倍機能を負担させることが困難となり「小型化と、ズーム域全体の収差補正」を両立させることが困難になる。
条件(4)の下限値を超えると「第3レンズ群の焦点距離」が短くなりすぎ、第3レンズ群内での収差補正が困難になる。
When the upper limit value of the condition (4) is exceeded, it is difficult to make the third lens group have a sufficient zooming function, and it is difficult to achieve both “miniaturization and aberration correction for the entire zoom range”.
When the lower limit value of the condition (4) is exceeded, the “focal length of the third lens group” becomes too short, and it becomes difficult to correct aberrations in the third lens group.
条件(4)のパラメータは、より好ましくは、条件(4)よりも若干狭い以下の条件:
(4A) 0.4 < f3/ft < 0.6
を満足するのがよい。
The parameter of the condition (4) is more preferably the following condition slightly narrower than that of the condition (4):
(4A) 0.4 <f3 / ft <0.6
It is good to satisfy.
条件(5)は、単色収差・色収差をより良好に補正できる条件である。上限値を超えると「異常分散材料を使用したレンズ(第3レンズ群の最も物体側の正レンズ)の屈折力」が2次スペクトルの十分な低減には不十分となって、十分な色収差補正が行えない場合がありうる。下限値を超えると「色収差補正と球面収差等の補正のバランス」を取ることが難しくなるほか、レンズの各面の曲率が大きくなるため加工精度の点でも不利となる。
条件(6)は、単色収差・色収差の更なる補正を可能にする条件である。上限値を超えると「異常分散材料を使用したレンズ(第3レンズ群の最も像側の正レンズ)の屈折力」が2次スペクトルを十分に低減するには不十分となって、十分な色収差補正を行えない場合がありうる。下限値を超えると「色収差補正と単色収差補正のバランス」を取ることが難しくなるほか、レンズの各面の曲率が大きくなるため、加工精度の点でも不利となる。
Condition (5) is a condition under which monochromatic aberration and chromatic aberration can be corrected more favorably. If the upper limit is exceeded, the “refractive power of the lens using the anomalous dispersion material (the positive lens closest to the object side in the third lens group)” will be insufficient to sufficiently reduce the secondary spectrum, and sufficient chromatic aberration correction May not be possible. Exceeding the lower limit makes it difficult to achieve a “balance between chromatic aberration correction and spherical aberration correction”, and is disadvantageous in terms of processing accuracy because the curvature of each surface of the lens increases.
Condition (6) is a condition that enables further correction of monochromatic aberration and chromatic aberration. If the upper limit is exceeded, the “refractive power of the lens using the anomalous dispersion material (the positive lens on the most image side in the third lens group)” is insufficient to sufficiently reduce the secondary spectrum, and sufficient chromatic aberration There may be cases where correction cannot be performed. Exceeding the lower limit makes it difficult to achieve “balance between chromatic aberration correction and monochromatic aberration correction”, and also increases the curvature of each surface of the lens, which is disadvantageous in terms of processing accuracy.
請求項5のように、第1レンズ群を「負・正2枚のレンズ」で構成することにより、第1レンズ群の厚さや径を小さくすることができる。
第1レンズ群に「異常分散性のある光学材料」を用いると色収差補正に対する効果は大きいが、第1レンズ群を負レンズと正レンズの2枚で構成する場合においては、正レンズの屈折率が高いことが必要とされる。
According to the fifth aspect of the present invention, the first lens group is composed of “two negative and positive lenses”, whereby the thickness and diameter of the first lens group can be reduced.
If an “anomalous dispersion optical material” is used for the first lens group, the effect on chromatic aberration correction is great, but when the first lens group is composed of two lenses, a negative lens and a positive lens, the refractive index of the positive lens. Is required to be high.
屈折率が高く、異常分散性のある光学材料は存在しないか、存在したとしても非常に特殊かつ高価であり、低コストのズームレンズの実現にはそぐわない。 There is no optical material having a high refractive index and anomalous dispersion, or even if it exists, it is very special and expensive, and is not suitable for realizing a low-cost zoom lens.
この発明のズームレンズのように「第3レンズ群に、異常分散性のある光学材料の正レンズを2枚用いる」ことにより、第1レンズ群に異常分散性のある光学材料を用いることなく色収差補正を達成することができる。
第1レンズ群の正レンズのd線に対する屈折率は1.7以上であることが好ましい。
As in the zoom lens of the present invention, by using “two positive lenses made of an optical material having anomalous dispersion in the third lens group”, chromatic aberration can be achieved without using an optical material having anomalous dispersion in the first lens group. Correction can be achieved.
The refractive index for the d-line of the positive lens in the first lens group is preferably 1.7 or more.
また、第1レンズ群の負レンズと正レンズは接合するのが良い。「1つの群を1エレメント構成」にすると製造が容易である.
条件(7)は、請求項5の場合に、より良好な収差補正を可能とする条件である。
条件(7)の下限値を超えると、第1レンズ群の焦点距離が短くなりすぎて「第1レンズ群内で発生する収差を、負・正2枚のレンズで補正することが困難である。上限値を超えると、第1レンズ群の焦点距離が長くなりすぎ「第2レンズ群による変倍」が困難になり、ズーム全域において収差補正をすることが困難になる。
The negative lens and the positive lens in the first lens group are preferably cemented. “One group consists of one element” makes it easy to manufacture.
Condition (7) is a condition that enables better aberration correction in the case of
When the lower limit value of the condition (7) is exceeded, the focal length of the first lens group becomes too short, and “It is difficult to correct aberrations occurring in the first lens group with two negative and positive lenses. If the upper limit is exceeded, the focal length of the first lens group becomes too long, and “magnification by the second lens group” becomes difficult, and it becomes difficult to correct aberrations over the entire zoom range.
請求項7のように「開口絞りと第3レンズ群との間隔」が、短焦点端において長焦点端よりも広くなるようにすると、異常分散材料を使用している第3レンズ群が、短焦点端において開口絞りから離れ、長焦点端において開口絞りに近付くことにより、異常分散性が「短焦点端では倍率色収差の2次スペクトルの補正」に効果的に働き、「長焦点端では軸上色収差の2次スペクトルの補正」に効果的に働く。これにより、変倍の全域において色収差の良好な補正が可能となる。
加えて、短焦点端において開口絞りを第1レンズ群に近づけ、第1レンズ群を通過する光線高さをより低くすることが可能となり、第1レンズ群のさらなる小型化を達成できるという効果も生じる。
If the “interval between the aperture stop and the third lens group” is made wider at the short focal end than at the long focal end as in
In addition, it is possible to bring the aperture stop closer to the first lens group at the short focal end, and to lower the height of the light beam passing through the first lens group, thereby achieving further reduction in size of the first lens group. Arise.
なお「開口絞りと第3レンズ群との間隔を、短焦点端において長焦点端よりも広く」する場合、両者の間隔に関して以下の条件式を満足することが好ましい。 In the case where “the distance between the aperture stop and the third lens group is wider at the short focal point than at the long focal point”, it is preferable that the following conditional expression is satisfied with respect to the distance between the two.
(8) 0.05 < dSW / fT < 0.20
ここに、「dSW」は、短焦点端における開口絞りと第3レンズ群の最も物体側の面との軸上間隔を表し、fTは長焦点端における全系の焦点距離である。
(8) 0.05 <dSW / fT <0.20
Here, “dSW” represents the axial distance between the aperture stop at the short focal point and the most object side surface of the third lens unit, and fT is the focal length of the entire system at the long focal point.
条件(8)の下限値を超えると「短焦点端において第3レンズ群を通過する光線高さ」が小さくなり、倍率色収差の2次スペクトルの低減を効果的に行うことが難しくなる。また、「短焦点端において第1レンズ群を通過する光線高さ」が大きくなり、第1レンズ群の大型化を招き易くなる。 If the lower limit value of the condition (8) is exceeded, the “height of light passing through the third lens group at the short focal point” becomes small, and it becomes difficult to effectively reduce the secondary spectrum of lateral chromatic aberration. Further, the “height of the light beam passing through the first lens group at the short focal end” becomes large, and the size of the first lens group is easily increased.
条件(8)の上限値を超えると「短焦点端において第3レンズ群を通過する光線高さ」が大きくなり、像面がオーバー側に倒れたり、樽型の歪曲収差が大きくなったりし易く、特に広角域における性能確保が難しく成り易い。 If the upper limit of condition (8) is exceeded, the “height of light passing through the third lens group at the short focal end” will increase, and the image surface will easily fall over, and barrel distortion will tend to increase. In particular, it is difficult to ensure performance in a wide angle region.
第3レンズ群は「軸上光線が高い位置を通る」ため、ズームレンズを大口径化するためには、第3レンズ群の構成が重要になる。
第3レンズ群は、請求項8のように、物体側から順に、正レンズ、正レンズ、負レンズ、負レンズ、正レンズの5枚のレンズで構成するのが良く、この場合、像側にある4枚のレンズのうち「正レンズ・負レンズ」および「負レンズ・正レンズ」をそれぞれ接合するのが良い。
Since the third lens group “has a high axial ray”, the configuration of the third lens group is important in order to increase the diameter of the zoom lens.
As in
さらに小型で球面収差を低減するには、第3レンズ群の「最も物体側の正レンズ」が非球面レンズであるのが良い。球面収差の補正のための非球面は「開口絞りに近い箇所」に用いるのが効果的である。 In order to further reduce the spherical aberration with a small size, the “most object side positive lens” of the third lens group is preferably an aspherical lens. It is effective to use an aspherical surface for correcting spherical aberration at a “location close to the aperture stop”.
小型化と高性能化をさらに進めるには、以下の条件を満足するのが良い。
(9) 0.9<φ2 /φ3<1.3
ここに、「φ2」は、第2レンズ群における最も像側面の有効径であり、「φ3」は、第3レンズ群における最も物体側面の有効径である。
In order to further reduce the size and increase the performance, the following conditions should be satisfied.
(9) 0.9 <φ2 / φ3 <1.3
Here, “φ2” is the effective diameter of the most image side surface in the second lens group, and “φ3” is the effective diameter of the most object side surface in the third lens group.
条件(9)の上限値を超えると「開口絞りより物体側にある群」が大きくなり易く、開口絞りより物体側にある群における収差補正が困難になり易い。下限値を超えると、第3レンズ群に入る光線が高くなり、第3レンズ群内での収差補正が困難になる。 If the upper limit of condition (9) is exceeded, the “group closer to the object side than the aperture stop” tends to be large, and aberration correction in the group located closer to the object side than the aperture stop tends to be difficult. If the lower limit is exceeded, the light rays entering the third lens group become high, and it becomes difficult to correct aberrations in the third lens group.
像面に到達する光量を減少させる必要があるときには、開口絞りを小径化しても良いが、絞り径を大きく変えることなく、NDフィルタ等の挿入により光量を減少させた方が、回折現象による解像力の低下を防止できて好ましい。 When it is necessary to reduce the amount of light that reaches the image plane, the aperture stop may be reduced in diameter. However, if the amount of light is reduced by inserting an ND filter or the like without greatly changing the aperture diameter, the resolving power due to the diffraction phenomenon is reduced. This is preferable because it is possible to prevent a decrease in the thickness.
レンズによる結像画像を「撮像素子」の撮像面上に結像させ、撮像素子により画像を情報化する場合、情報化されたデータに対して電子的な処理を行って、結像された画像における歪曲収差を補正できることが知られている。
従って、このような歪曲収差補正を前提とし、請求項9のズームレンズのように上記電子的な処理によって補正できる範囲の歪曲収差を許容すれば、歪曲収差以外の収差を「より良好に補正」することができ、広画角化や高変倍化に資することができる。
When the image formed by the lens is imaged on the imaging surface of the “imaging device” and the image is converted to information by the imaging device, the imaged image is processed electronically, and the image is formed. It is known that distortion aberration can be corrected.
Therefore, on the premise of such distortion correction, if aberrations in a range that can be corrected by the electronic processing as in the zoom lens of
歪曲収差は、画角が大きくなるほど発生しやすいので、少なくとも広角端側、好ましくは広角端と中間焦点距離を含む変倍領域で、歪曲収差を補正可能とするのがよい。電子的な処理による歪曲収差補正は、歪曲収差20%程度まで可能である。 Since distortion is more likely to occur as the angle of view becomes larger, it is preferable that the distortion can be corrected at least at the wide-angle end, preferably in the zooming region including the wide-angle end and the intermediate focal length. Distortion correction by electronic processing is possible up to about 20% distortion.
以上に説明したように、請求項1の発明では、構成枚数:11枚程度の小型なズームレンズで、広角端の半画角:42度以上、3倍程度の変倍比、短焦点端におけるFナンバが2.4以下と明るく、1000万〜2000万画素の撮像素子に対応可能な解像力の実現が可能となる。また、請求項2以下の各条件を満足させることにより、ズームレンズの高性能化や小型化を実現でき、条件(4)〜(7)を満足することにより、後述する実施例のように、広角端の半画角:42度以上、短焦点端のFナンバ:2.4以下、変倍比:3倍程度で、1000万〜2000万画素の撮像素子に対応可能な解像力をもったズームレンズが実現される。 As described above, according to the first aspect of the present invention, a small zoom lens having about 11 components, a half angle of view at the wide angle end: 42 degrees or more, a zoom ratio of about 3 times, and a short focus end. The F number is as bright as 2.4 or less, and it is possible to realize a resolving power compatible with an image sensor with 10 to 20 million pixels. Further, by satisfying each of the following conditions, it is possible to realize high performance and downsizing of the zoom lens. By satisfying the conditions (4) to (7), as in the embodiments described later, Zoom with a resolution of 10 to 20 million pixels, with a half angle of view at the wide angle end of 42 degrees or more, an F number at the short focus end of 2.4 or less, and a zoom ratio of about 3 times. A lens is realized.
以下、実施の形態を説明する。
図1〜図4に、ズームレンズの実施の形態を示す。これら図1〜図4に示すズームレンズは、具体的にはそれぞれ、後述する実施例1〜4に対応する。繁雑を避けるため、図1〜図4において、符号を共通化する。
Hereinafter, embodiments will be described.
1 to 4 show an embodiment of a zoom lens. The zoom lenses shown in FIGS. 1 to 4 respectively correspond to Examples 1 to 4 described later. In order to avoid complication, the reference numerals are shared in FIGS.
図1〜図4において、最上の図は「短焦点端(広角端)」におけるレンズ配置、中段の図は「中間焦点距離」におけるレンズ配置、最下の図は「長焦点端(望遠端)」におけるレンズ配置をそれぞれ示し、「矢印」は単焦点端から長焦点端への変倍に際しての「各レンズ群の変位の様子」を表す。 1-4, the uppermost figure is the lens arrangement at the “short focal end (wide angle end)”, the middle figure is the lens arrangement at the “intermediate focal length”, and the lowermost figure is the “long focal end (telephoto end)”. , And “Arrow” indicates “Displacement of each lens group” upon zooming from the single focal end to the long focal end.
図1〜図4に示すズームレンズは、物体側(図の左方)より順に、正の屈折力を有する第1レンズ群G1、負の屈折力を有する第2レンズ群G2、正の屈折力を有する第3レンズ群G3、正の屈折力を有する第4レンズ群G4を有する。
広角端(最上の図)から望遠端(最下の図)への変倍に際し、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との間隔が増大し、第1レンズ群G1および第3レンズ群G3は「広角端よりも望遠端で物体側に位置する」ように移動する。
The zoom lens shown in FIGS. 1 to 4 includes, in order from the object side (left side in the figure), a first lens group G1 having a positive refractive power, a second lens group G2 having a negative refractive power, and a positive refractive power. And a fourth lens group G4 having a positive refractive power.
During zooming from the wide-angle end (uppermost figure) to the telephoto end (lowermost figure), the distance between the first lens group G1 and the second lens group G2 increases, and the second lens group G2 and the third lens group. The distance between the third lens group G3 and the fourth lens group G4 is increased, and the first lens group G1 and the third lens group G3 are positioned on the object side at the telephoto end rather than at the wide angle end. Move to “Yes”.
第2レンズ群G2と第3レンズ群G3との間には開口絞りSが配設されている。 An aperture stop S is disposed between the second lens group G2 and the third lens group G3.
第1レンズ群G1は、負レンズ(凸面を物体側に向けた負メニスカスレンズ)と正レンズ(凸面を物体側に向けた正メニスカスレンズ)を有し、これら2枚のレンズは接合されている。 The first lens group G1 includes a negative lens (a negative meniscus lens having a convex surface directed toward the object side) and a positive lens (a positive meniscus lens having a convex surface directed toward the object side), and these two lenses are cemented. .
第3レンズ群G3は、物体側から、正レンズ(両凸レンズ)、正レンズと負レンズの接合レンズ、負レンズと正レンズの接合レンズで構成され、最も物体側と最も像側のレンズは共に正レンズであり、これら正レンズは条件(1)〜(3)を満足する硝材で形成されている。 The third lens group G3 includes, from the object side, a positive lens (biconvex lens), a cemented lens composed of a positive lens and a negative lens, and a cemented lens composed of a negative lens and a positive lens. These are positive lenses, and these positive lenses are formed of a glass material that satisfies the conditions (1) to (3).
図1〜図4において、符号Fは、光学ローパスフィルタ・赤外カットフィルタ等の各種フィルタや「CCDセンサ等の受光素子のカバーガラス(シールガラス)」をまとめて、光学的にこれらに等価な1枚の透明平行平板としたものである。また符合ISは「像面」であり、この像面位置に撮像素子の受光面が配される。 In FIG. 1 to FIG. 4, the symbol F collectively represents various filters such as an optical low-pass filter and an infrared cut filter, and “a cover glass (seal glass) of a light receiving element such as a CCD sensor”, and is optically equivalent to these. It is a single transparent parallel plate. Further, the symbol IS is an “image plane”, and the light receiving surface of the image sensor is arranged at the image plane position.
これら実施の形態に対応する後述の実施例1〜4のズームレンズは何れも、上述の条件(1)〜(9)を満足する。 The zoom lenses of Examples 1 to 4 described later corresponding to these embodiments satisfy the above-described conditions (1) to (9).
図17、図18を参照して、携帯情報端末装置の実施の形態を説明する。
図17に示す「携帯情報端末装置のシステム構成」は、図18に示すように、「ズームレンズ」である撮影レンズ1と「撮像素子」である受光素子13を有し、撮影レンズ1によって形成される撮影対象物の像を受光素子13によって読取るように構成され、受光素子13からの出力を、中央演算装置11の制御を受ける信号処理装置14によって処理してデジタル情報に変換する。
An embodiment of the portable information terminal device will be described with reference to FIGS. 17 and 18.
As shown in FIG. 18, the “system configuration of the portable information terminal device” shown in FIG. 17 includes a photographing
デジタル情報に変換された画像は、液晶モニタ7に表示され、半導体メモリ15に記憶され、あるいは通信カード16により外部への通信に供される。この通信機能を除いた部分は「カメラ」を構成する。
The image converted into digital information is displayed on the
撮影レンズ1としては、請求項1〜9の任意の1に記載のズームレンズ、具体的には後述する実施例1〜4のズームレンズを用いる。
As the photographing
液晶モニタ7には「撮影中の画像」を表示することもできるし、半導体メモリ15に記録されている画像を表示することもできる。
The “monitored image” can be displayed on the liquid crystal monitor 7 or an image recorded in the
撮影レンズ1はカメラの携帯時には、図17(A)に示すように「沈胴状態」にあり、電源スイッチ6の操作により電源が入ると筐体5から鏡胴が繰り出される。鏡胴が繰り出された状態において、鏡胴内部でズームレンズの各群は「例えば広角端の配置」となっており、図示されないズームレバーを操作することで各群の配置が変化し、望遠端への変倍を行うことができる。
このとき、ファインダ2も撮影レンズ1の画角の変化に連動して変倍する。
The taking
At this time, the
シャッタボタン4の「半押し」によりフォーカシングがなされる。
フォーカシングは第4レンズ群の移動により行なわれるが、「受光素子の移動」によって行うこともできる。シャッタボタン4をさらに押し込むと撮影がなされ、その後は上記の処理がなされる。
Focusing is performed by “half-pressing” the
Focusing is performed by moving the fourth lens group, but can also be performed by “moving the light receiving element”. When the
半導体メモリ15に記録した画像を液晶モニタ7に表示したり、通信カード16等を使用して外部へ送信したりする際は、操作ボタン8を操作して行う。半導体メモリ15および通信カード16等は、それぞれ専用または汎用のスロット9に挿入して使用される。
When the image recorded in the
撮影レンズが「沈胴状態」にあるとき、ズームレンズの各レンズ群は、必ずしも光軸上に並んでいなくても良い。例えば、第3レンズ群および/または第4レンズ群が、光軸上から退避して「他のレンズ群と並列に収納される」如き機構とすれば、携帯情報端末装置のさらなる薄型化を実現できる。
この場合、第3レンズ群の方が、第4レンズ群よりも光軸方向の大きさが大きいので、第3レンズ群を光軸から退避させるほうが、沈胴状態の薄型化により大きく資することができる。
When the photographic lens is in the “collapsed state”, the lens groups of the zoom lens do not necessarily have to be arranged on the optical axis. For example, if the third lens group and / or the fourth lens group is retracted from the optical axis and “stored in parallel with other lens groups”, the mobile information terminal device can be made thinner. it can.
In this case, since the third lens group is larger in the optical axis direction than the fourth lens group, retracting the third lens group from the optical axis can greatly contribute to thinning of the retracted state. .
実施例1〜4に示すズームレンズを用い、1000万〜2000万画素クラスの受光素子を使用した高画質で小型のカメラ機能を持つ携帯情報端末装置を実現できる。
Using the zoom lens shown in
以下、ズームレンズの具体的な実施例を4例示す。
レンズの材質は、全実施例においての第4レンズ群を構成する「1枚の正レンズ」が光学プラスチックである他は、全て光学ガラスである。
Hereinafter, four specific examples of the zoom lens will be described.
The materials of the lenses are all optical glass except that “one positive lens” constituting the fourth lens group in all the examples is an optical plastic.
実施例における記号の意味は以下の通りである.
f:全系の焦点距離
F:Fナンバ
ω:半画角
R :曲率半径
D:面間隔
Nd:屈折率
νd:アッベ数
φ2:第2レンズ群における最も像側面の有効径
φ3:第3レンズ群における最も物体側面の有効径
K:非球面の円錐定数
A4:4次の非球面係数
A6:6次の非球面係数
A8:8次の非球面係数
A10:10次の非球面係数
「非球面」は、近軸曲率半径の逆数(近軸曲率):C、光軸からの高さ:H、上記円錐定数:K、非球面係数:A4〜A10により、周知の次式で表される。
The meanings of the symbols in the examples are as follows.
f: Focal length of the entire system
F: F number
ω: Half angle of view
R: radius of curvature
D: Surface spacing
N d : Refractive index
ν d : Abbe number
φ2: Effective diameter of most image side surface in the second lens group
φ3: Effective diameter of the third lens group on the most object side
K: Aspherical conical constant
A 4 : Fourth-order aspheric coefficient
A 6 : 6th-order aspheric coefficient
A 8 : 8th-order aspheric coefficient
A 10 : 10th-order aspheric coefficient
The “aspherical surface” is a reciprocal of the paraxial radius of curvature (paraxial curvature): C, the height from the optical axis: H, the conic constant: K, and the aspherical coefficient: A 4 to A 10 , It is represented by
X=CH2/{1+√(1−(1+K)C2H2)}+A4・H4+A6・H6
+A8・H8+A10・H10 。
X = CH 2 / {1 + √ (1− (1 + K) C 2 H 2 )} + A 4 .H 4 + A 6 .H 6
+ A 8 · H 8 + A 10 · H 10 .
「実施例1」
実施例1のズームレンズは、図1に示すものである。
実施例1のデータを表1に示す。
"Example 1"
The zoom lens of Example 1 is shown in FIG.
The data of Example 1 is shown in Table 1.
「可変量」
可変量のデータを表2に示す。
"Variable amount"
Variable amounts of data are shown in Table 2.
「非球面のデータ」
非球面は上のデータで「*印」を付した面である。
以下の実施例においても同様である。
"Aspherical data"
An aspherical surface is a surface marked with “*” in the above data.
The same applies to the following embodiments.
実施例1の非球面のデータを表3に示す。 Table 3 shows the aspherical data of Example 1.
「条件式のパラメータの値」
各条件式のパラメータの値を表4に示す。
"Parameter values for conditional expressions"
Table 4 shows the parameter values of each conditional expression.
図5〜図7に順次、実施例1のズームレンズの短焦点端、中間焦点距離、長焦点端での収差曲線図を示す。 5 to 7 show aberration curves at the short focal end, the intermediate focal length, and the long focal end of the zoom lens of Example 1 in order.
「球面収差」の図における破線は正弦条件を示し、非点収差の図中の実線はサジタル、破線はメリディオナルを表す。「d」はd線、「g」はg線に対する収差曲線図であることを示す。以下の実施例の収差図においても同様である。
また、「Y’」は最大像高である。
The broken line in the “spherical aberration” diagram indicates the sine condition, the solid line in the astigmatism diagram indicates sagittal, and the broken line indicates meridional. “D” indicates an aberration curve with respect to the d-line, and “g” indicates an aberration curve with respect to the g-line. The same applies to the aberration diagrams of the following examples.
“Y ′” is the maximum image height.
各実施例とも、球面収差における横軸の両端の値は「±0.1」、非点収差における横軸の両端に値は「±0.1」、歪曲収差における横軸の両端の値は「±10%」、コマ収差の図における縦軸の両端の値は「±0.1」である。 In each example, the value at both ends of the horizontal axis in spherical aberration is “± 0.1”, the value at both ends of the horizontal axis in astigmatism is “± 0.1”, and the values at both ends of the horizontal axis in distortion are The value at both ends of the vertical axis in the graph of “± 10%” and coma aberration is “± 0.1”.
「実施例2」
実施例2のズームレンズは、図2に示したものである。
"Example 2"
The zoom lens of Example 2 is shown in FIG.
実施例2のデータを表5に示す。 The data of Example 2 is shown in Table 5.
「可変量」
可変量のデータを表6に示す。
"Variable amount"
The variable amount of data is shown in Table 6.
「非球面のデータ」
実施例2の非球面のデータを表7に示す。
"Aspherical data"
Table 7 shows data on the aspherical surface of Example 2.
「条件式のパラメータの値」
各条件式のパラメータの値を表8に示す。
"Parameter values for conditional expressions"
Table 8 shows the parameter values of each conditional expression.
図8〜図10に順次、実施例2のズームレンズの短焦点端、中間焦点距離、長焦点端での収差曲線図を示す。 FIGS. 8 to 10 sequentially show aberration curves at the short focal end, the intermediate focal length, and the long focal end of the zoom lens according to the second embodiment.
「実施例3」
実施例3のズームレンズは、図3に示したものである。
"Example 3"
The zoom lens of Example 3 is the one shown in FIG.
実施例3のデータを表9に示す。 The data of Example 3 is shown in Table 9.
「可変量」
可変量のデータを表10に示す。
"Variable amount"
Variable amounts of data are shown in Table 10.
「非球面のデータ」
実施例3の非球面のデータを表11に示す。
"Aspherical data"
Table 11 shows the data of the aspheric surface of Example 3.
「条件式のパラメータの値」
各条件式のパラメータの値を表12に示す。
"Parameter values for conditional expressions"
Table 12 shows the parameter values of each conditional expression.
図11〜図13に順次、実施例3のズームレンズの短焦点端、中間焦点距離、長焦点端での収差曲線図を示す。 FIGS. 11 to 13 sequentially show aberration curves at the short focal end, the intermediate focal length, and the long focal end of the zoom lens according to the third embodiment.
「実施例4」
実施例4のズームレンズは、図4に示したものである。
Example 4
The zoom lens of Example 4 is the one shown in FIG.
実施例4のデータを表13に示す。 The data of Example 4 is shown in Table 13.
「可変量」
可変量のデータを表14に示す。
"Variable amount"
The variable amount of data is shown in Table 14.
「非球面のデータ」
実施例4の非球面のデータを表15に示す。
"Aspherical data"
Table 15 shows data of the aspheric surface of Example 4.
「条件式のパラメータの値」
各条件式のパラメータの値を表12に示す。
"Parameter values for conditional expressions"
Table 12 shows the parameter values of each conditional expression.
図14〜図16に順次、実施例4のズームレンズの短焦点端、中間焦点距離、長焦点端での収差曲線図を示す。 FIGS. 14 to 16 sequentially show aberration curves at the short focal point, the intermediate focal length, and the long focal point of the zoom lens according to the fourth embodiment.
図5〜図16に示す収差図に明らかなように、各実施例とも「短焦点端・中間焦点距離・長焦点端」の何れにおいても性能良好である。 As is apparent from the aberration diagrams shown in FIGS. 5 to 16, each of the examples has good performance at any of the “short focal end / intermediate focal length / long focal end”.
即ち、実施例1〜4のズームレンズは、短焦点端の半画角が42度以上と十分に広画角でありながら短焦点端のFナンバが2.4以下と明るく、4倍を超える変倍比で、1000万〜2000万画素の撮像素子に対応した解像力をもち、構成枚数11枚で、小型のズームレンズとして実現されている。 That is, the zoom lenses of Examples 1 to 4 have a sufficiently wide half field angle of 42 degrees or more at the short focus end, and the F number at the short focus end is as bright as 2.4 or less and exceeds 4 times. The zoom lens has a resolving power corresponding to an image sensor with 10 to 20 million pixels at a zoom ratio and is realized as a small zoom lens with 11 elements.
また、実施例1〜4のズームレンズは、撮像受光素子の矩形の受光面上に「短焦点端では樽型の歪曲収差」が発生する。中間焦点距離状態付近や長焦点端では歪曲収差の発生が抑えられている。 In the zoom lenses of Examples 1 to 4, “barrel distortion at the short focal end” occurs on the rectangular light receiving surface of the imaging light receiving element. Generation of distortion is suppressed near the intermediate focal length state and at the long focal end.
撮像素子により情報化されたデータに対して電子的な処理を行って、結像された画像における歪曲収差を補正するため、有効撮像範囲は短焦点端では樽型形状とし、中間焦点距離や長焦点端では「ほぼ矩形の形状」となるようにしている。そして、短焦点端における有効撮像範囲を画像処理により電子的に画像変換し、歪みを低減させた矩形の画像情報に変換する。 In order to correct the distortion in the imaged image by electronically processing the data informatized by the image sensor, the effective imaging range is barrel-shaped at the short focal end, and the intermediate focal length and long At the focal end, a “substantially rectangular shape” is obtained. Then, the effective imaging range at the short focal end is electronically converted by image processing into rectangular image information with reduced distortion.
このため、実施例1〜4の短焦点端での像高は4.35mmとし、中間焦点距離での像高や長焦点端での像高を4.9mmとしている。 For this reason, the image height at the short focal end in Examples 1 to 4 is 4.35 mm, and the image height at the intermediate focal length and the image height at the long focal end are 4.9 mm.
歪曲収差の電子的な補正は種々考えられるが、1例を、図19を参照して説明する。
図19において、符号Im1で示すのは「撮像素子の受光面形状」であり、矩形形状をなしている。この受光面形状Im1に外接する円IC1は、受光面形状Im1をカバーするイメージサークルであり、長焦点端・中間焦点距離における「結像範囲」である。
Various electronic corrections of distortion can be considered, and an example will be described with reference to FIG.
In FIG. 19, reference numeral Im <b> 1 indicates “the shape of the light receiving surface of the image sensor”, which is a rectangular shape. A circle IC1 circumscribing the light receiving surface shape Im1 is an image circle that covers the light receiving surface shape Im1, and is an “imaging range” at the long focal end / intermediate focal length.
図19において、符号1m2で示すのは「短焦点端における像面形状」を説明図的に示している。短焦点端の近傍では「意図的に負の歪曲収差」を許容しているので、像面形状Im2は「樽型形状」となっている。なお、図19の負の歪曲収差は「やや誇張」して描かれている。 In FIG. 19, the reference numeral 1m2 indicates “the shape of the image plane at the short focal end” in an explanatory manner. Since “intentionally negative distortion” is allowed in the vicinity of the short focal end, the image plane shape Im2 is a “barrel shape”. Note that the negative distortion in FIG. 19 is depicted as “slightly exaggerated”.
このような「樽型形状の歪曲収差」を電子的に補正して、受光面形状Im1に合致する形状にするのである。 Such “barrel-shaped distortion” is electronically corrected to a shape that matches the light-receiving surface shape Im1.
図19のように、受光面形状Im1の中心から縦方向の基準線に対して角:θをなす直線上にある「画素」を考えてみる。 Consider a “pixel” on a straight line having an angle θ with respect to a vertical reference line from the center of the light-receiving surface shape Im1 as shown in FIG.
図の如く、この画素に対応する受光素子の上記中心からの距離を「X」、上記中心からの距離:Xにおける歪曲収差をDis(X)[%]とすると、距離「X」の位置にある画素を、上記「直線上」において「100X/(100+Dis(X))」の位置に変換する補正を行なえばよい。このようにして「広角端における歪曲収差」を良好に補正した画像を撮像することができる。
この電子的な補正により、中間焦点距離・広角端における理想像高が「所望のイメージサークルの大きさ」である4.9mmとなるようにするのである。即ち、中間焦点距離・広角端における「イメージサークルの大きさ」を所望のイメージサークルの大きさの「(100+Dis(X))/100倍」とすることができる。
As shown in the figure, when the distance from the center of the light receiving element corresponding to this pixel is “X”, and the distortion from the center: X is Dis (X) [%], the distance is “X”. What is necessary is just to correct | amend a certain pixel to the position of "100X / (100 + Dis (X))" in said "on the straight line". In this way, it is possible to capture an image in which “distortion aberration at the wide-angle end” is corrected favorably.
By this electronic correction, the ideal image height at the intermediate focal length / wide-angle end is set to 4.9 mm, which is the “desired image circle size”. That is, the “image circle size” at the intermediate focal length / wide-angle end can be set to “(100 + Dis (X)) / 100 times” the desired image circle size.
歪曲収差は上記の如く電子的な補正が可能であるので、電子的な補正が可能な範囲で、歪曲収差の発生を許容すれば、また、他の収差の補正の自由度や変倍比に対する条件が緩和され、大きい変倍比の実現が可能になる。また、上記のように、中間焦点距離・広角端におけるイメージサークルを小さくできるため、広角化に大きな効果がある。 Since distortion can be electronically corrected as described above, if distortion is allowed to occur within the range where electronic correction is possible, the degree of freedom in correcting other aberrations and the zoom ratio can be corrected. Conditions are relaxed, and a large zoom ratio can be realized. In addition, as described above, the image circle at the intermediate focal length and the wide angle end can be made small, which has a great effect on widening the angle.
なお、実施例1〜4では変倍比は「4倍強」であるが、電子的な変倍と組み合わせることにより、十分に高い変倍比を実現できる。 In Examples 1 to 4, the zoom ratio is “just over four times”, but a sufficiently high zoom ratio can be realized by combining with an electronic zoom.
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
G1 first lens group
G2 second lens group
G3 Third lens group
G4 4th lens group
S Aperture stop
Claims (11)
d線に対する屈折率:nd、およびアッベ数:νd、
g線、F線、C線に対する屈折率:ng、nF、nCにより、
Pg,F=(ng-nF)/(nF-nC)
で定義される部分分散比:Pg,Fが、条件:
(1) 1.5 < nd <1.65
(2) 60 < νd < 80
(3) 0.008 < Pg,F - ( -0.001802×νd + 0.6483 ) < 0.050
を満足する材料により形成された正レンズを、第3レンズ群の最も物体側と最も像側とに有することを特徴とするズームレンズ。 In order from the object side to the image side, 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 first lens group having a positive refractive power. Four lens groups are arranged, and an aperture stop is arranged between the second lens group and the third lens group. The first lens group and the second lens group at the time of zooming from the short focus end to the long focus end , The distance between the second lens group and the third lens group is decreased, the distance between the third lens group and the fourth lens group is increased, and the first lens group and the first lens group at the long focal end are increased. In the zoom lens in which the three lens groups move so as to be positioned closer to the object side than the short focus end,
Refractive index for d-line: nd, Abbe number: νd,
Refractive index for g-line, F-line, and C-line: ng, nF, nC
Pg, F = (ng-nF) / (nF-nC)
The partial dispersion ratio defined by: Pg, F is the condition:
(1) 1.5 <nd <1.65
(2) 60 <νd <80
(3) 0.008 <Pg, F-(-0.001802 × νd + 0.6483) <0.050
And a positive lens formed of a material that satisfies the above conditions on the most object side and the most image side of the third lens group.
第3レンズ群の焦点距離:f3、長焦点端における全系の焦点距離:ftが、条件:
(4) 0.3 < f3/ft < 0.7
を満足することを特徴とするズームレンズ。 The zoom lens according to claim 1.
Focal length of the third lens group: f3, focal length of the entire system at the long focal end: ft, conditions:
(4) 0.3 <f3 / ft <0.7
A zoom lens characterized by satisfying
第3レンズ群の最も物体側にある正レンズの焦点距離:f1_3、第3レンズ群の焦点距離:f3が、条件:
(5) 0.8 < f1_3/f3 < 1.2
を満足することを特徴とするズームレンズ。 The zoom lens according to claim 1 or 2,
The focal length of the positive lens closest to the object side in the third lens group: f1_3, and the focal length of the third lens group: f3 are the conditions:
(5) 0.8 <f1_3 / f3 <1.2
A zoom lens characterized by satisfying
第3レンズ群の最も像側にある正レンズの焦点距離:f2_3、第3レンズ群の焦点距離:
f3が、条件:
(6) 0.6 < f2_3/f3 < 1.0
を満足することを特徴とするズームレンズ。 The zoom lens according to any one of claims 1 to 3,
Focal length of the positive lens closest to the image side of the third lens group: f2_3, focal length of the third lens group:
f3 is the condition:
(6) 0.6 <f2_3 / f3 <1.0
A zoom lens characterized by satisfying
第1レンズ群が、負レンズと正レンズの2枚で構成されることを特徴とするズームレンズ。 The zoom lens according to any one of claims 1 to 4,
A zoom lens, wherein the first lens group includes two lenses, a negative lens and a positive lens.
第1レンズ群の焦点距離:f1、長焦点端の焦点距離:ftが、条件:
(7) 1.5 < f1/ft < 2.5
を満足することを特徴とするズームレンズ。 The zoom lens according to claim 5.
The focal length of the first lens group: f1, the focal length of the long focal end: ft, the condition:
(7) 1.5 <f1 / ft <2.5
A zoom lens characterized by satisfying
開口絞りと第3レンズ群の間隔が、短焦点端において長焦点端におけるよりも広くなることを特徴とするズームレンズ。 The zoom lens according to any one of claims 1 to 6,
A zoom lens characterized in that the distance between the aperture stop and the third lens group is wider at the short focal end than at the long focal end.
第3レンズ群が、物体側から順に、正レンズ、正レンズ、負レンズ、負レンズ、正レンズの5枚を配して構成されたことを特徴とするズームレンズ。 The zoom lens according to any one of claims 1 to 7,
A zoom lens, wherein the third lens group includes a positive lens, a positive lens, a negative lens, a negative lens, and a positive lens in order from the object side.
ズームレンズによる像を撮像素子により読取る情報装置に用いられ、
その歪曲収差が、撮像素子により情報化されたデータの電子的な処理により補正できる範囲で許容されていることを特徴とするズームレンズ。 The zoom lens according to any one of claims 1 to 8,
Used in an information device that reads an image from a zoom lens with an image sensor,
A zoom lens characterized in that the distortion is allowed in a range that can be corrected by electronic processing of data computerized by an image sensor.
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