JP2002303792A - ズームレンズおよびこのズームレンズを用いた撮像装置 - Google Patents

ズームレンズおよびこのズームレンズを用いた撮像装置

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JP2002303792A
JP2002303792A JP2001104221A JP2001104221A JP2002303792A JP 2002303792 A JP2002303792 A JP 2002303792A JP 2001104221 A JP2001104221 A JP 2001104221A JP 2001104221 A JP2001104221 A JP 2001104221A JP 2002303792 A JP2002303792 A JP 2002303792A
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zoom
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Yoshinobu Kudo
吉信 工藤
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 CCDやC−MOS等の半導体撮像素子を利
用して撮像を行う際に、極めて簡易な構成でありながら
高い性能を得ることが可能なズームレンズおよびこのズ
ームレンズを用いた撮像装置を提供することを目的とす
る。 【解決手段】 撮像装置は、第1レンズ1、第2レンズ
2および絞り3よりなるズームレンズと、ローパスフィ
ルター4と、CCDまたはC−MOSからなる撮像素子
5とを備える。ここで、上記ズームレンズは、物体側よ
りこの順で配置された負の屈折力を有する第1レンズ1
と、正の屈折力を有する第2レンズ2とから構成され、
第1レンズ1と第2レンズ2との空気間隔を変化させる
ことにより変倍を行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、CCDやC−M
OS等の半導体撮像素子を用いた撮像装置等に特に有効
なズームレンズに関する。
【0002】
【従来の技術】簡易なデジタルスチルカメラや携帯電話
には、CCDやC−MOS等の半導体撮像素子を使用し
た簡易な構成の撮像装置が使用される。このため、この
ような撮像装置に使用されるズームレンズとしては、で
きるだけ構成が簡易で、その製造コストが安価なもので
あることが要請される。
【0003】一方、CCDやC−MOS等の半導体撮像
素子を用いた撮像装置においては、周波数の干渉による
偽信号の発生防止のため、ズームレンズと半導体撮像素
子との間に、一定の周波数の光をカットするためのロー
パスフィルターが配置される。このため、このような撮
像装置に使用されるズームレンズとしては、長いバック
フォーカスを有するものが使用される。
【0004】このようなズームレンズとして、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
ズ群とを有するレトロフォーカスタイプのズームレンズ
が提案されている(特開平3−63613号公報、特開
平9−33810号公報等)。
【0005】上記特開平3−63613号公報や特開平
9−33810号公報に記載されたズームレンズは、各
々複数のレンズを有する第1、第2のレンズ群を使用し
ているが、簡易なデジタルスチルカメラや携帯電話に
は、さらに簡易な構成のズームレンズが望まれる。
【0006】一方、特開平5−164965号公報に
は、レンズ付きフィルムに好適なズームレンズとして、
負の屈折力を有する第1レンズと、正の屈折力を有する
第2レンズとから構成され、第1レンズと第2レンズと
の空気間隔を変化させることにより変倍を行うズームレ
ンズが開示されている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】CCDやC−MOS等
の半導体撮像素子を用いた撮像装置においては、その素
子自体の構造上の都合から、射出瞳の位置を撮像素子か
らできるだけ遠くに配置し、撮像素子には光軸との交差
角度が小さく平行に近い光を入射させる必要がある。
【0008】しかしながら、特開平5−164965号
公報に記載されたズームレンズにおいては、射出瞳の位
置が結像面に近いことから、このズームレンズをCCD
やC−MOS等の半導体撮像素子を用いた撮像装置に適
用した場合においては、光の一部にケラレが発生し、画
像を適正に撮像することが不可能となる。
【0009】また、特開平5−164965号公報に記
載されたズームレンズにおいては、その実施例にも記載
されたように、ズーム比が最大1.46倍しかなく、開
放FナンバーもF8〜F14.2と十分ではない。
【0010】この発明は上記課題を解決するためになさ
れたものであり、CCDやC−MOS等の半導体撮像素
子を利用して撮像を行う際に、極めて簡易な構成であり
ながら高い性能を得ることが可能なズームレンズおよび
このズームレンズを用いた撮像装置を提供することを目
的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明
は、物体側よりこの順で配置された負の屈折力を有し少
なくとも一面が非球面である第1レンズと、正の屈折力
を有し少なくともその一面が非球面である第2レンズと
から構成され、前記第1レンズと前記第2レンズとの空
気間隔を変化させることにより変倍を行うズームレンズ
であって、有効光路最軸外光の瞳位置は前記第2レンズ
の軸上像側面位置より物体側に配置されており、前記第
1レンズの焦点距離をf1とし、前記第2レンズの焦点
距離をf2としたとき、下記の式(1)を満足すること
を特徴とする。
【0012】(1) −1.4<f1/f2<−0.2
【0013】請求項2に記載の発明は、請求項1に記載
の発明において、前記第1レンズはその両面が凹面から
構成されるとともに、前記第2レンズはその両面が凸面
から構成され、前記第1レンズの物体側の曲率半径をr
1、前記第1レンズの像側曲率半径をr2、前記第2レ
ンズの物体側曲率半径をr3、前記第2レンズの像側曲
率半径をr4としたとき、下記の式(2)および式
(3)を満足する。 (2) −5<r1/r2<−0.5 (3) −3<r3/r4<−0.5
【0014】請求項3に記載の発明は、第1レンズと第
2レンズとの空気間隔を変化させることにより変倍を行
うズームレンズと、半導体撮像素子と、前記ズームレン
ズと前記撮像素子との間に配設されたフィルターとを備
えた撮像装置であって、前記ズームレンズは、物体側よ
りこの順で配置された負の屈折力を有し少なくとも一面
が非球面である第1レンズと、正の屈折力を有し少なく
ともその一面が非球面である第2レンズとから構成さ
れ、有効光路最軸外光の瞳位置は前記第2レンズの軸上
像側面位置より物体側に配置されており、前記第1レン
ズの焦点距離をf1、前記第2レンズの焦点距離をf2
とするとともに、前記第1レンズの物体側の曲率半径を
r1、前記第1レンズの像側曲率半径をr2、前記第2
レンズの物体側曲率半径をr3、前記第2レンズの像側
曲率半径をr4としたとき、下記の式(1)、式(2)
および式(3)を満足することを特徴とする。
【0015】(1) −1.4<f1/f2<−0.2 (2) −5<r1/r2<−0.5 (3) −3<r3/r4<−0.5
【0016】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
面に基づいて説明する。図1乃至図3はこの発明に係る
ズームレンズを適用した撮像装置を示す断面図である。
なお、図1はズームレンズがワイド位置に配置された状
態を、図2はズームレンズがミドル位置に配置された状
態を、また、図3はズームレンズがテレ位置に配置され
た状態を示している。
【0017】この撮像装置は、物体側よりこの順で配置
された第1レンズ1、絞り3および第2レンズ2からな
るズームレンズと、ローパスフィルター4と、CCDま
たはC−MOSからなる撮像素子5とを備える。ここ
で、上記ズームレンズは、物体側より順に、負の屈折力
を有する第1レンズ1と、正の屈折力を有する第2レン
ズ2とから構成され、第1レンズ1と第2レンズ2との
空気間隔を変化させることにより変倍を行うものであ
る。
【0018】第1レンズ1は、その両面が非球面の凹面
から構成され、その材質としてはポリカーボネイト等の
プラスチックが採用されている。一方、第2レンズ2
は、その両面が非球面の凸面から構成され、その材質と
してはアクリル等のプラスチックが採用されている。
【0019】このように、第1レンズ1および第2レン
ズ2としてプラスチックレンズを採用することにより、
ズームレンズのコストをより安価なものとすることが可
能となる。また、第1レンズ1および第2レンズ2とし
て非球面レンズを採用することにより、2枚のレンズの
みを使用した場合においても、収差を良好に補正するこ
とが可能となる。なお、第1レンズ1および第2レンズ
2としては、その両面が非球面であるレンズのみなら
ず、その一面のみが非球面であるレンズを使用すること
も可能である。
【0020】このズームレンズにおいては、有効光路最
軸外光の瞳位置が第2レンズ2の軸上像側面位置より物
体側に配置されている。すなわち、このズームレンズに
おいては、第2レンズ2の軸上像側面から結像位置(撮
像素子5の表面)までの距離をBとし、有効光路最軸外
光の瞳から結像位置(撮像素子5の表面)までの距離を
Hとしたとき、B<Hとなっている。
【0021】ここで、瞳の位置とは、有効光路最軸外光
の主光線と光軸とが交わる位置である。また、有効光路
最軸外光とは、図4に示すように、撮像素子5の有効領
域の角部に入射する光、すなわち、像円径上に入射する
光を意味する。
【0022】このように、有効光路最軸外光の瞳位置を
第2レンズ2の軸上像側面位置より物体側に配置するこ
とにより、撮像素子5に対し光軸との交差角度が小さく
平行に近い光を入射させることが可能となる。従って、
撮像素子5におけるケラレの発生を防止し、画像を適正
に撮像することが可能となる。
【0023】このとき、このズームレンズは、第1レン
ズの焦点距離をf1とし、第2レンズの焦点距離をf2
としたとき、下記の式(1)を満足している。
【0024】(1) −1.4<f1/f2<−0.2
【0025】ここで、f1/f2の値が−1.4以下と
なると、バックフォーカスを十分とることができず、第
2レンズ2と撮像素子5との間にローパスフィルター4
を配置することが困難となる。また、瞳の位置が撮像装
置5に近くなり、有効光路最軸外光の瞳位置を第2レン
ズ2の軸上像側面位置より物体側に配置しにくくなる。
一方、f1/f2の値が−0.2以上となると、焦点距
離が長くなり装置が大型化するばかりでなく、ズームレ
ンズとしての機能が不十分となる。
【0026】また、このズームレンズは、第1レンズ1
の物体側の曲率半径をr1、第1レンズ1の像側曲率半
径をr2、第2レンズ2の物体側曲率半径をr3、第2
レンズ2の像側曲率半径をr4としたとき、下記の式
(2)および式(3)を満足している。 (2) −5<r1/r2<−0.5 (3) −3<r3/r4<−0.5
【0027】ここで、r1/r2の値が−5より小さく
なると、ペッツバール和が小さくなりすぎることから、
タンジェンシャル像面が大きく負に偏位し、その補正が
困難となる。一方、r1/r2の値が−0.5より大き
くなると、ワイド側において負の歪曲収差が大きくなり
その補正が困難になるとともに、ミドル側からテレ側に
かけてコマ収差が大きくなりその補正が困難となる。
【0028】また、r3/r4の値が−3より小さくな
ると、ズーム全域において倍率色収差が大きくなりその
補正が困難となるとともに、ミドル側からテレ側にかけ
てコマ収差が大きくなりその補正が困難となる。一方、
r3/r4の値が−0.5より大きくなると、ズーム全
域において軸上色収差が大きくなりその補正が困難とな
るとともに、テレ側での球面収差とタンジェンシャル像
面が共に大きく負に偏位し、その補正が困難となる。
【0029】
【実施例】次に、この発明に係るズームレンズの数値実
施例を示す。
【0030】以下の数値実施例1〜5において、riは
物体側から順にi番目のレンズ面の曲率半径、diは物
体側より順にi番目の軸上間隔、niは物体側から順に
i番目のd線屈折率、νiは物体側から順にi番目のア
ッベ数である。
【0031】また、表5、表8、表11、表14、およ
び表17における「e−X」の表記は、「×10-X」を
表す。
【0032】riで示されるレンズ面の非球面形状は、
光軸方向にX座標軸を、また、それと垂直な方向にY座
標軸をとり、近軸曲率半径をr、非球面係数をA、B、
C、D、Eとし、また、εを係数(2次曲面パラメー
タ)としたとき、
【数1】 で表されるものとする。
【0033】図5〜図9は、数値実施例1〜5の収差図
である。なお、これらの図において、(W)はワイド位
置を、(M)はミドル位置を、(T)はテレ位置を各々
示し、また、(1)は球面収差正弦条件を、(2)は非
点収差を、(3)は歪曲%を各々示している。ここで、
(1)においては、横軸の単位はmmであり、d線の球
面収差を実線で、g線の球面収差を一点鎖線で、また、
正弦条件を破線で示している。また、(2)において
は、横軸の単位はmmであり、サジタル像面を実線で、
また、メリジオナル像面を破線で示している。さらに、
(3)においては、横軸の単位は%である。
【0034】上記各条件式(1)(2)(3)と数値実
施例1〜5における諸数値との関係を下記の表1に示
す。
【表1】 また、第2レンズ2の軸上像側面から結像位置までの距
離をBおよび有効光路最軸外光の瞳から結像位置までの
距離をHと数値実施例1〜5における諸数値との関係を
下記の表2に示す。
【表2】 [数値実施例1]
【表3】
【表4】
【表5】 [数値実施例2]
【表6】
【表7】
【表8】 [数値実施例3]
【表9】
【表10】
【表11】 [数値実施例4]
【表12】
【表13】
【表14】 [数値実施例5]
【表15】
【表16】
【表17】
【発明の効果】請求項1乃至請求項3に記載の発明によ
れば、有効光路最軸外光の瞳位置を第2レンズの軸上像
側面位置より物体側に配置することにより、撮像素子と
してCCDやC−MOS等の半導体撮像素子を使用した
場合においてもケラレの発生を防止して画像を適正に撮
像することを可能とし、また、このような条件の下、極
めて簡易な構成でありながら、高いズーム性能と開放F
ナンバーを実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明に係るズームレンズを適用した撮像装
置を示す断面図である。
【図2】この発明に係るズームレンズを適用した撮像装
置を示す断面図である。
【図3】この発明に係るズームレンズを適用した撮像装
置を示す断面図である。
【図4】有効光路最軸外光の説明図である。
【図5】本発明に係る数値実施例1の収差図である。
【図6】本発明に係る数値実施例2の収差図である。
【図7】本発明に係る数値実施例3の収差図である。
【図8】本発明に係る数値実施例4の収差図である。
【図9】本発明に係る数値実施例4の収差図である。
【符号の説明】
1 第1レンズ 2 第2レンズ 3 絞り 4 ローパスフィルター 5 撮像素子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2H087 KA03 NA02 PA02 PA17 PB02 QA03 QA07 QA19 QA21 QA34 QA42 RA05 RA12 RA13 RA36 RA43 RA44 SA07 SA09 SA62 SA63 SB02 SB12 UA01

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 物体側よりこの順で配置された負の屈折
    力を有し少なくとも一面が非球面である第1レンズと、
    正の屈折力を有し少なくともその一面が非球面である第
    2レンズとから構成され、前記第1レンズと前記第2レ
    ンズとの空気間隔を変化させることにより変倍を行うズ
    ームレンズであって、 有効光路最軸外光の瞳位置は前記第2レンズの軸上像側
    面位置より物体側に配置されており、 前記第1レンズの焦点距離をf1とし、前記第2レンズ
    の焦点距離をf2としたとき、下記の式(1)を満足す
    ることを特徴とするズームレンズ。 (1) −1.4<f1/f2<−0.2
  2. 【請求項2】 請求項1に記載のズームレンズにおい
    て、 前記第1レンズはその両面が凹面から構成されるととも
    に、前記第2レンズはその両面が凸面から構成され、 前記第1レンズの物体側の曲率半径をr1、前記第1レ
    ンズの像側曲率半径をr2、前記第2レンズの物体側曲
    率半径をr3、前記第2レンズの像側曲率半径をr4と
    したとき、下記の式(2)および式(3)を満足するズ
    ームレンズ。 (2) −5<r1/r2<−0.5 (3) −3<r3/r4<−0.5
  3. 【請求項3】 第1レンズと第2レンズとの空気間隔を
    変化させることにより変倍を行うズームレンズと、 半導体撮像素子と、 前記ズームレンズと前記撮像素子との間に配設されたフ
    ィルターとを備えた撮像装置であって、 前記ズームレンズは、 物体側よりこの順で配置された負の屈折力を有し少なく
    とも一面が非球面である第1レンズと、正の屈折力を有
    し少なくともその一面が非球面である第2レンズとから
    構成され、 有効光路最軸外光の瞳位置は前記第2レンズの軸上像側
    面位置より物体側に配置されており、 前記第1レンズの焦点距離をf1、前記第2レンズの焦
    点距離をf2とするとともに、前記第1レンズの物体側
    の曲率半径をr1、前記第1レンズの像側曲率半径をr
    2、前記第2レンズの物体側曲率半径をr3、前記第2
    レンズの像側曲率半径をr4としたとき、下記の式
    (1)、式(2)および式(3)を満足することを特徴
    とする撮像装置。 (1) −1.4<f1/f2<−0.2 (2) −5<r1/r2<−0.5 (3) −3<r3/r4<−0.5
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006337731A (ja) * 2005-06-02 2006-12-14 Olympus Corp 2群ズームレンズ及びそれを備えた電子撮像装置
WO2015122261A1 (ja) * 2014-02-13 2015-08-20 コニカミノルタ株式会社 撮像レンズ及び撮像装置
WO2015182488A1 (ja) * 2014-05-26 2015-12-03 コニカミノルタ株式会社 複眼撮像光学系及び複眼撮像装置

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