JP2004258311A

JP2004258311A - Zoom lens

Info

Publication number: JP2004258311A
Application number: JP2003048980A
Authority: JP
Inventors: Yoshinobu Kudo; 吉信工藤
Original assignee: OPTECH KK; Optech KK
Current assignee: OPTECH KK; Optech KK
Priority date: 2003-02-26
Filing date: 2003-02-26
Publication date: 2004-09-16

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a compact zoom lens with a high zooming ratio while properly correcting aberration. <P>SOLUTION: A zoom lens 1 is provided with a first lens group 11 having negative refraction, a second lens group 12 having positive refraction and a third lens group 13 having positive refraction arranged in this order from an object side. An aspherical negative lens 21 and a positive lens 22 are arranged in this order from the object side as the first lens group 11. An aspherical positive lens 31 and a negative lens 32, a negative meniscus lens 33 with a concave face directed to an image face side and a positive lens 34 are arranged in this order from the object side as the second lens group 12. A space is provided between the meniscus lens 33 and positive lens 34. One aspherical lens 41 is provided as the third lens group 13. This configuration provides a compact zoom lens 1 with a high zooming ratio while properly correcting aberration. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はデジタルスチルカメラ、ビデオカメラ、銀塩フィルム用カメラ等に用いられるズームレンズに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、カメラに用いられるズームレンズとして様々なものが知られている。デジタルスチルカメラやビデオカメラ等のように固体撮像素子を用いるカメラでは、固体撮像素子前方にローパスフィルタや色補正フィルタ等が配置される。したがって、固体撮像素子を用いるカメラのズームレンズでは、長いバックフォーカスが必要であり、像面側にある程度のテレセントリック性が求められる。また、使用時のみならず、収納時のコンパクトさも近年では求められる傾向にある。
【０００３】
このようなズームレンズとして、物体側から負の屈折力を有する第１レンズ群、正の屈折力を有する第２レンズ群および正の屈折力を有する第３レンズ群により構成されたものが知られており、さらに、ズームレンズのコンパクト化を図るために、特許文献１や特許文献２に開示されているように各レンズ群に非球面レンズを含めたものが提案されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−３７２６６７号公報
【特許文献２】
特開２００１−２４２３７８号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、特許文献１に記載されたズームレンズでは、第２レンズ群が物体側から正レンズ、正レンズ、負レンズ、メニスカスレンズにより構成されるが、この構成は、広角端、中間位置および望遠端のいずれにおいても良好な収差補正を得るには必ずしも好ましいとはいえない。また、特許文献２に記載されたズームレンズでは、第２レンズ群が３つのレンズにより構成されるが、この場合、レンズ群の長さをある程度長くしないとズームレンズの性能を維持することができず、収納時のズームレンズのコンパクト化には不向きである。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、ズームレンズにおいて第２レンズ群の構成に注目するとともに非球面レンズを利用することにより、コンパクト化および性能維持の双方を実現することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、ズームレンズであって、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レンズ群とを備え、広角端から望遠端に向けて変化する際に、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間の距離が減少し、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との間の距離が増大し、前記第１レンズ群が物体側から、第１負レンズおよび第１正レンズをこの順序で有し、少なくとも１つの非球面レンズが前記第１レンズ群に含まれ、前記第２レンズ群が物体側から、第２正レンズ、第２負レンズ、凹面を像面側に向けた負メニスカスレンズ、および、第３正レンズをこの順序で有し、前記負メニスカスレンズと前記第３正レンズとの間に空気間隙が存在し、少なくとも１つの非球面レンズが前記第２レンズ群に含まれ、少なくとも１つの非球面レンズが前記第３レンズ群に含まれる。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１に記載のズームレンズであって、前記第２レンズ群が、前記第２正レンズ、前記第２負レンズ、前記負メニスカスレンズおよび前記第３正レンズからなる。
【０００９】
請求項３の発明は、請求項１または２に記載のズームレンズであって、前記第２正レンズが非球面レンズである。
【００１０】
請求項４の発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載のズームレンズであって、前記第２レンズ群の前記負メニスカスレンズと前記第３正レンズとの間の空気レンズの焦点距離をｆ_２Ａ、前記第３レンズ群の焦点距離をｆ_３、前記第２レンズ群の軸上芯厚の和をΣ_２ｄ、望遠端における全体の焦点距離をｆ_Ｔ、前記負メニスカスレンズと前記第３正レンズとの間の軸上間隔をｄ_２Ａ、望遠端における前記第１レンズ群から合焦位置までの全長をＬ_Ｔとして、
【００１１】
【数３】

【００１２】
が満たされる。
【００１３】
請求項５の発明は、請求項４に記載のズームレンズであって、
【００１４】
【数４】

【００１５】
が満たされる。
【００１６】
請求項６の発明は、請求項１ないし５のいずれかに記載のズームレンズであって、前記第３レンズ群が、１つの非球面レンズからなる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の一の実施の形態に係るズームレンズ１、並びに、ローパスフィルタ９１および像面９２（すなわち、デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラの固体撮像素子の撮像面）の断面図であり、後述の実施例１ないし４のズームレンズを示している。
【００１８】
ズームレンズ１は、物体側から順に像面側に向かって、負の屈折力を有する第１レンズ群１１、正の屈折力を有する第２レンズ群１２および正の屈折力を有する第３レンズ群１３を備える。ズームレンズ１では広角端（広角撮影時の状態）から望遠端（望遠撮影時の状態）に向けて変化する際に、第１レンズ群１１と第２レンズ群１２との間の距離が減少し、第２レンズ群１２と第３レンズ群１３との間の距離が増大する。このとき、第１レンズ群１１は往復運動を行い、第２レンズ群１２は物体側に移動する。なお、第３レンズ群１３は後述の実施例１ないし３では像側に僅かに移動し、実施例４では移動しない。
【００１９】
図１に示すズームレンズ１では、第１レンズ群１１は、物体側から負レンズ２１および正レンズ２２のみにより構成され、収差（特に、広角端における歪曲収差）の補正のために負レンズ２１には非球面レンズが採用される。
【００２０】
第２レンズ群１２は４枚のレンズのみにより構成され、物体側から、両凸面の正レンズ３１、負レンズ３２、凹面を像面側に向けた負メニスカスレンズ３３、および、正レンズ３４が順に配列される。第２レンズ群１２においても収差補正のために２つの正レンズのいずれかが非球面レンズとされる。なお、上記レンズ構成の場合、最も物体側の正レンズ３１への光の入射高さが高いため、正レンズ３１が非球面レンズ（特に、物体側の面が非球面）とされることが好ましい。
【００２１】
ここで、負の屈折力を有する第１レンズ群、正の屈折力を有する第２および第３レンズ群により構成されるズームレンズでは、第１レンズ群からの軸外光束は光軸から跳ね上げられて第２レンズ群に入射する。したがって、このような構成のズームレンズでは、一般に第２レンズ群は球面収差の発生要因となり、第２レンズ群を３枚のレンズで構成するとズームレンズのズーム倍率を大きくすることが困難となる。さらに、第１レンズ群で補正不可能な歪曲収差も第２レンズ群にて補正されることが好ましい。そこで、図１に示すズームレンズ１では、第２レンズ群１２が非球面レンズを含む４枚のレンズにより構成される。
【００２２】
ズームレンズ１の第２レンズ群１２では、両凸面の正レンズ３１および負レンズ３２が近接して配置され、所定の間隔を挟んで負メニスカスレンズ３３および正レンズ３４が近接して配置される。第２レンズ群１２を、正、負、負、正の屈折力を有する（単）レンズで構成することにより、第２レンズ群１２のベッツバール和を小さく抑えている。さらに、負の屈折力を有する２つレンズの間に所定の間隔を設けることにより、軸外の高い像高まで像面湾曲を補正することを実現している。
【００２３】
また、第２レンズ群１２を正レンズ３１および負レンズ３２からなる前群と、負メニスカスレンズ３３および正レンズ３４からなる後群とに分けることにより、前群および後群のそれぞれにおいて色収差を補正しつつ像面補正が実現される。前群では正レンズ３１と負レンズ３２との間に空気間隙を設けることで球面収差の補正効果が得られる。また、３番目のレンズを負メニスカスレンズ３３とすることにより、前群からの光が入射する高さを抑えることができ、球面収差の補正効果が得られる。
【００２４】
さらに、負メニスカスレンズ３３と正レンズ３４との間に空気間隙が存在するとともにこれらのレンズを近接させることにより、通常より強い屈折力を有する空気レンズが形成され、歪曲収差の補正効果が得られる。負メニスカスレンズ３３の凹面が像面側に向けられることにより、コンパクト性を保ちつつ固体撮像素子への結像に求められるテレセントリック性が確保される。
【００２５】
第３レンズ群１３は非球面レンズを１つだけ有するレンズ群とされ、図１に示すズームレンズ１では第３レンズ群１３は１枚の非球面レンズ４１のみにより構成される。第３レンズ群１３は諸収差の補正を目的として設けられ、大きな屈折力は求められない。したがって、非球面レンズ４１の加工精度を安定させることができる。また、非球面レンズ４１の肉厚差を小さくすることができることから、非球面の加工においてコストを削減することができる。
【００２６】
なお、ズームレンズ１のコンパクトさを重視する場合、第３レンズ群１３は１枚の非球面レンズであることが好ましいが、非球面レンズと他の球面レンズとを組み合わせたものが第３レンズ群１３とされてもよい。非球面レンズを１枚とすることにより、ズームレンズ１の性能を高く維持しつつコンパクト化および製造コストの削減が図られる。
【００２７】
大きな屈折力が求められない第３レンズ群１３に非球面レンズを用いることにより、非球面レンズの肉厚差を小さくすることが可能となることから、非球面レンズは製作が困難なガラスモールドにより成形される必要はなく、樹脂により成形されてもよい。これにより、一層のコスト削減および性能の安定を図ることができる。
【００２８】
以上に説明した構成により、ズームレンズ１では、全長を短くするとともに各レンズ群の厚さも抑えることができ、使用時および収納時ともにコンパクト化が可能であり、かつ、ズームレンズ１の性能の低下も抑えることが実現される。
【００２９】
ズームレンズ１では、さらに、第２レンズ群１２の負メニスカスレンズ３３と正レンズ３４との間の空気レンズの焦点距離をｆ_２Ａ、第３レンズ群１３の焦点距離をｆ_３、第２レンズ群１２の軸上芯厚の和をΣ_２ｄ、望遠端における全体の焦点距離をｆ_Ｔ、負メニスカスレンズ３３と正レンズ３４との間の軸上間隔をｄ_２Ａ、望遠端における第１レンズ群１１から合焦位置までの全長をＬ_Ｔとして、数５ないし数７が満たされる。
【００３０】
【数５】

【００３１】
【数６】

【００３２】
【数７】

【００３３】
なお、軸上芯厚の和Σ_２ｄは絞りを除いたものであり、全長Ｌ_Ｔにおいてローパスフィルタ９１における距離は空気換算した距離である。
【００３４】
数５は、負メニスカスレンズ３３と正レンズ３４との間の空気レンズの焦点距離ｆ_２Ａを第３レンズ群１３の焦点距離ｆ_３で正規化した値の条件を示しており、空気レンズの焦点距離を適切なものとすることにより歪曲収差の補正とテレセントリック性とを確保する条件を示している。
【００３５】
すなわち、｜ｆ_２Ａ｜／ｆ_３が数５の上限を超えると広角端における歪曲収差の補正が困難となり、テレセントリック性を確保することも困難となる。さらに、望遠端における球面収差の補正不足が大きくなってしまう。一方、｜ｆ_２Ａ｜／ｆ_３が数５の下限を下回ると空気レンズを形成するための第２レンズ群１２の後群が大型化してしまう。また、広角端における上側光束の発散性が過剰となって像面の正偏位の補正が困難になり、望遠端における球面収差の補正も過剰となる。
【００３６】
数６は、第２レンズ群１２の軸上芯厚の和Σ_２ｄを望遠端における全体の焦点距離ｆ_Ｔで除算した値の条件を示しており、ズーム比が大きい場合であってもズームレンズ１をコンパクトとするための条件である。
【００３７】
第２レンズ群１２は球面収差や歪曲収差補正に重要な役割を果たすレンズ群であり、第２レンズ群１２の芯圧の和Σ_２ｄを大きくすることにより収差補正を容易にすることができる。しかしながら、芯圧の和Σ_２ｄを大きくするとズームレンズ１が大型化してしまうこととなる。すなわち、Σ_２ｄ／ｆ_Ｔが数６の上限を超えるとレンズ系全体が大型化してしまい、Σ_２ｄ／ｆ_Ｔが数６の下限を下回ると諸収差の補正を適切に行うことが困難となる。
【００３８】
数７は、第２レンズ群１２の後群の負メニスカスレンズ３３と正レンズ３４との間の軸上間隔ｄ_２Ａを望遠端における第１レンズ群１１から合焦位置までの全長Ｌ_Ｔで除算した値の条件を示しており、ズーム比が大きい場合であっても第２レンズ群１２の後群の収差補正能力を保つための条件である。
【００３９】
すなわち、ｄ_２Ａ／Ｌ_Ｔが数７の上限を超えると収差補正は有利になるがズームレンズ１全体が大型化してしまい、ｄ_２Ａ／Ｌ_Ｔが数７の下限を下回れるとズームレンズ１のコンパクト化には有利となるが第２レンズ群１２の後群により数５の条件を満たす空気レンズを構成することが困難となる。なお、数７の下限は数５の上限と同等の役割を果たす条件であるともいえる。
【００４０】
以上の理由により、ズームレンズ１が数５ないし数７を満たすことにより、第２レンズ群１２が４枚のレンズにより構成されたズームレンズであって、ズーム比が大きく（２〜４倍程度）、コンパクトであり、かつ諸収差が適切に補正されたズームレンズ１が実現される。
【００４１】
また、数５ないし数７の条件は、上述のズームレンズ１の構成の場合の一般的な好ましい諸条件の範囲を示しており、後述の実施例１ないし４にて裏付けられるように、数８に示す条件とされることがより好ましい。
【００４２】
【数８】

【００４３】
【実施例】
表１は、第１実施例における各レンズ（図１参照）の設計値を示す表であり、表２ないし表７は第１ないし第３レンズ群の非球面レンズ（面番号１，２，６，７，１４，１５が非球面であり、表２ないし表７が順に対応する。）を設計する際に数９にて示される非球面式に代入されるパラメータの値を示す表である。なお、数９においてεは２次曲面パラメータであり、Ａ〜Ｅは非球面の形状を決定するためのパラメータであり、ｒは近軸曲率半径である。表８はズームレンズのズーミングに係る諸数値を示す表である。
【００４４】
【表１】

【００４５】
【数９】

【００４６】
【表２】

【００４７】
【表３】

【００４８】
【表４】

【００４９】
【表５】

【００５０】
【表６】

【００５１】
【表７】

【００５２】
【表８】

【００５３】
図２ないし図４は順に、第１実施例に係るズームレンズの広角端、中間位置および望遠端における諸収差を示す図であり、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）はそれぞれ球面収差、像面湾曲収差、歪曲収差および倍率色収差を示す。
【００５４】
なお、（ａ）における実線および一点鎖線はｄ線およびｇ線における球面収差を示し、破線は正弦条件違反量を示す。（ｂ）における実線および一点鎖線はｄ線およびｇ線のサジタル像面における像面湾曲収差を示し、短い破線および長い破線はｄ線およびｇ線のメリディオナル像面における像面湾曲収差を示す。他の実施例の収差図においても同様である。
【００５５】
表９は第２実施例における各レンズの設計値を示す表であり、表１０ないし表１４は非球面レンズ（面番号１，２，６，１４，１５が非球面であり、表１０ないし表１４が順に対応する。）を設計する際に数９にて示される非球面式に代入されるパラメータの値を示す表である。表１５はズームレンズのズーミングに係る諸数値を示す表である。
【００５６】
【表９】

【００５７】
【表１０】

【００５８】
【表１１】

【００５９】
【表１２】

【００６０】
【表１３】

【００６１】
【表１４】

【００６２】
【表１５】

【００６３】
図５ないし図７は順に、第２実施例に係るズームレンズの広角端、中間位置および望遠端における諸収差を示す図であり、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）はそれぞれ球面収差、像面湾曲収差、歪曲収差および倍率色収差を示す。
【００６４】
表１６は第３実施例における各レンズの設計値を示す表であり、表１７ないし表２１は非球面レンズ（面番号１，２，６，１４，１５が非球面であり、表１７ないし表２１が順に対応する。）を設計する際に数９にて示される非球面式に代入されるパラメータの値を示す表である。表２２はズームレンズのズーミングに係る諸数値を示す表である。
【００６５】
【表１６】

【００６６】
【表１７】

【００６７】
【表１８】

【００６８】
【表１９】

【００６９】
【表２０】

【００７０】
【表２１】

【００７１】
【表２２】

【００７２】
図８ないし図１０は順に、第３実施例に係るズームレンズの広角端、中間位置および望遠端における諸収差を示す図であり、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）はそれぞれ球面収差、像面湾曲収差、歪曲収差および倍率色収差を示す。
【００７３】
表２３は第４実施例における各レンズの設計値を示す表であり、表２４ないし表２８は非球面レンズ（面番号１，２，６，１４，１５が非球面であり、表２４ないし表２８が順位に対応する。）を設計する際に数９にて示される非球面式に代入されるパラメータの値を示す表である。表２９はズームレンズのズーミングに係る諸数値を示す表である。
【００７４】
【表２３】

【００７５】
【表２４】

【００７６】
【表２５】

【００７７】
【表２６】

【００７８】
【表２７】

【００７９】
【表２８】

【００８０】
【表２９】

【００８１】
図１１ないし図１３は、第４実施例に係るズームレンズの広角端、中間位置および望遠端における諸収差を示す図であり、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）はそれぞれ球面収差、像面湾曲収差、歪曲収差および倍率色収差を示す。
【００８２】
表３０は第１ないし第４実施例における数５ないし数７の数式部分の値を示す表である。
【００８３】
【表３０】

【００８４】
【発明の効果】
本発明によれば、ズームレンズの性能を維持しつつ使用時および収納時ともにコンパクト化が実現される。
【図面の簡単な説明】
【図１】ズームレンズの構成を示す図である。
【図２】第１実施例のズームレンズの広角端における諸収差を示す図である。
【図３】第１実施例のズームレンズの中間位置における諸収差を示す図である。
【図４】第１実施例のズームレンズの望遠端における諸収差を示す図である。
【図５】第２実施例のズームレンズの広角端における諸収差を示す図である。
【図６】第２実施例のズームレンズの中間位置における諸収差を示す図である。
【図７】第２実施例のズームレンズの望遠端における諸収差を示す図である。
【図８】第３実施例のズームレンズの広角端における諸収差を示す図である。
【図９】第３実施例のズームレンズの中間位置における諸収差を示す図である。
【図１０】第３実施例のズームレンズの望遠端における諸収差を示す図である。
【図１１】第４実施例のズームレンズの広角端における諸収差を示す図である。
【図１２】第４実施例のズームレンズの中間位置における諸収差を示す図である。
【図１３】第４実施例のズームレンズの望遠端における諸収差を示す図である。
【符号の説明】
１ズームレンズ
１１第１レンズ群
１２第２レンズ群
１３第３レンズ群
２１負レンズ
２２正レンズ
３１正レンズ
３２負レンズ
３３負メニスカスレンズ
３４正レンズ
４１正レンズ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a zoom lens used for a digital still camera, a video camera, a camera for a silver halide film, and the like.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, various types of zoom lenses used for cameras have been known. In a camera using a solid-state imaging device such as a digital still camera or a video camera, a low-pass filter, a color correction filter, and the like are arranged in front of the solid-state imaging device. Therefore, a zoom lens of a camera using a solid-state imaging device requires a long back focus and requires some degree of telecentricity on the image plane side. In recent years, compactness not only in use but also in storage has been required in recent years.
[0003]
As such a zoom lens, there is known a zoom lens configured from a first lens group having a negative refractive power, a second lens group having a positive refractive power, and a third lens group having a positive refractive power from the object side. Further, in order to reduce the size of the zoom lens, there has been proposed one in which each lens group includes an aspherical lens as disclosed in Patent Literature 1 and Patent Literature 2.
[0004]
[Patent Document 1]
JP 2002-372667A [Patent Document 2]
JP 2001-242378 A [0005]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the zoom lens described in Patent Document 1, the second lens group includes a positive lens, a positive lens, a negative lens, and a meniscus lens from the object side. However, this configuration has a wide-angle end, an intermediate position, and a telephoto end. In any case, it is not necessarily preferable to obtain good aberration correction. In the zoom lens described in Patent Literature 2, the second lens group includes three lenses. In this case, the performance of the zoom lens can be maintained unless the length of the lens group is increased to some extent. It is not suitable for making the zoom lens compact when stored.
[0006]
The present invention has been made in view of the above problems, and has an object to realize both compactness and performance maintenance by using an aspheric lens while paying attention to the configuration of a second lens group in a zoom lens. I have.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
An invention according to claim 1 is a zoom lens, comprising, in order from the object side, a first lens group having a negative refractive power, a second lens group having a positive refractive power, and a third lens group having a positive refractive power. A lens group, and when changing from the wide-angle end to the telephoto end, the distance between the first lens group and the second lens group decreases, and the second lens group and the third lens group The first lens group has a first negative lens and a first positive lens in this order from the object side, and at least one aspheric lens is included in the first lens group. Wherein the second lens group includes, in this order, a second positive lens, a second negative lens, a negative meniscus lens having a concave surface facing the image surface side, and a third positive lens from the object side. And an air gap between the third positive lens and at least one Spherical lens is included in the second lens group, at least one aspherical lens is included in the third lens group.
[0008]
The invention according to claim 2 is the zoom lens according to claim 1, wherein the second lens group includes the second positive lens, the second negative lens, the negative meniscus lens, and the third positive lens. .
[0009]
The invention according to claim 3 is the zoom lens according to claim 1 or 2, wherein the second positive lens is an aspheric lens.
[0010]
A fourth aspect of the present invention is the zoom lens according to any one of the first to third aspects, wherein a focal length of an air lens between the negative meniscus lens and the third positive lens of the second lens group is set. f _2A , the focal length of the third lens group is f ₃ , the sum of the axial core thicknesses of the second lens group is Σ _2d , the total focal length at the telephoto end is f _T , the negative meniscus lens and the third d _2A is an axial distance between the positive _lens, the overall length from the first lens group at the telephoto end to the focal position as L _T,
[0011]
[Equation 3]

[0012]
Is satisfied.
[0013]
The invention according to claim 5 is the zoom lens according to claim 4, wherein
[0014]
(Equation 4)

[0015]
Is satisfied.
[0016]
The invention according to claim 6 is the zoom lens according to any one of claims 1 to 5, wherein the third lens group includes one aspherical lens.
[0017]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
FIG. 1 is a cross-sectional view of a zoom lens 1 according to an embodiment of the present invention, and a low-pass filter 91 and an image plane 92 (that is, an imaging plane of a solid-state imaging device of a digital still camera or a digital video camera). 9 shows zoom lenses according to Examples 1 to 4 described later.
[0018]
The zoom lens 1 includes a first lens group 11 having a negative refractive power, a second lens group 12 having a positive refractive power, and a third lens group having a positive refractive power, in order from the object side to the image plane side. 13 is provided. In the zoom lens 1, when changing from the wide-angle end (the state at the time of wide-angle shooting) to the telephoto end (the state at the time of telephoto shooting), the distance between the first lens group 11 and the second lens group 12 decreases. , The distance between the second lens group 12 and the third lens group 13 increases. At this time, the first lens group 11 reciprocates, and the second lens group 12 moves to the object side. Note that the third lens group 13 slightly moves to the image side in Examples 1 to 3 described below, and does not move in Example 4.
[0019]
In the zoom lens 1 shown in FIG. 1, the first lens group 11 includes only the negative lens 21 and the positive lens 22 from the object side, and the first lens group 11 includes the negative lens 21 for correcting aberration (particularly, distortion at the wide-angle end). Adopts an aspheric lens.
[0020]
The second lens group 12 includes only four lenses. From the object side, a biconvex positive lens 31, a negative lens 32, a negative meniscus lens 33 having a concave surface facing the image plane, and a positive lens 34 are sequentially arranged. Are arranged. Also in the second lens group 12, one of the two positive lenses is an aspheric lens for aberration correction. In the case of the above-described lens configuration, since the incident height of light to the most object-side positive lens 31 is high, it is preferable that the positive lens 31 be an aspheric lens (particularly, the object-side surface is an aspheric surface). .
[0021]
Here, in a zoom lens composed of a first lens group having a negative refractive power and second and third lens groups having a positive refractive power, an off-axis light beam from the first lens group jumps up from the optical axis. And enters the second lens group. Therefore, in a zoom lens having such a configuration, the second lens group generally causes spherical aberration, and it is difficult to increase the zoom magnification of the zoom lens if the second lens group is formed of three lenses. Further, it is preferable that distortion that cannot be corrected by the first lens group is corrected by the second lens group. Therefore, in the zoom lens 1 shown in FIG. 1, the second lens group 12 is constituted by four lenses including an aspheric lens.
[0022]
In the second lens group 12 of the zoom lens 1, a biconvex positive lens 31 and a negative lens 32 are arranged close to each other, and a negative meniscus lens 33 and a positive lens 34 are arranged close to each other with a predetermined interval. By configuring the second lens group 12 with (single) lenses having positive, negative, negative, and positive refractive power, the Betzval sum of the second lens group 12 is suppressed to a small value. Furthermore, by providing a predetermined distance between two lenses having negative refractive power, it is possible to correct the field curvature to a high off-axis image height.
[0023]
Further, the second lens group 12 is divided into a front group including a positive lens 31 and a negative lens 32 and a rear group including a negative meniscus lens 33 and a positive lens 34, thereby correcting chromatic aberration in each of the front group and the rear group. While the image plane correction is realized. In the front group, by providing an air gap between the positive lens 31 and the negative lens 32, a spherical aberration correction effect can be obtained. In addition, by making the third lens a negative meniscus lens 33, the height at which light from the front group is incident can be suppressed, and a spherical aberration correction effect can be obtained.
[0024]
Further, since an air gap exists between the negative meniscus lens 33 and the positive lens 34 and these lenses are brought close to each other, an air lens having a stronger refractive power than usual is formed, and the effect of correcting distortion is obtained. . Since the concave surface of the negative meniscus lens 33 is directed to the image plane side, telecentricity required for image formation on the solid-state imaging device is secured while maintaining compactness.
[0025]
The third lens group 13 is a lens group having only one aspherical lens. In the zoom lens 1 shown in FIG. 1, the third lens group 13 includes only one aspherical lens 41. The third lens group 13 is provided for the purpose of correcting various aberrations, and does not require a large refractive power. Therefore, the processing accuracy of the aspheric lens 41 can be stabilized. Further, since the thickness difference of the aspherical lens 41 can be reduced, the cost can be reduced in processing the aspherical surface.
[0026]
When importance is placed on the compactness of the zoom lens 1, the third lens group 13 is preferably a single aspherical lens, but a combination of an aspherical lens and another spherical lens is the third lens group. It may be 13. By using a single aspherical lens, the zoom lens 1 can be made compact and the manufacturing cost can be reduced while maintaining high performance.
[0027]
By using an aspheric lens for the third lens group 13 that does not require a large refractive power, it is possible to reduce the thickness difference of the aspheric lens. Therefore, the aspheric lens is manufactured using a glass mold that is difficult to manufacture. It is not necessary to be molded, and it may be molded with resin. Thereby, further cost reduction and performance stability can be achieved.
[0028]
With the configuration described above, in the zoom lens 1, the overall length can be shortened and the thickness of each lens group can be suppressed, so that the zoom lens 1 can be compact when used and stored, and the performance of the zoom lens 1 deteriorates. Is also realized.
[0029]
In the zoom lens 1, the focal length of the air lens between the negative meniscus lens 33 and the positive lens 34 of the second lens group 12 is f _2A , the focal length of the third lens group 13 is f ₃ , and the second lens group is 12, the sum of the on-axis core thicknesses is Σ _2d , the overall focal length at the telephoto end is f _T , the on-axis distance between the negative meniscus lens 33 and the positive lens 34 is d _2A , and the first lens group 11 at the telephoto end is the total length of up focus position as L _T, the number 5 to number 7 is satisfied from.
[0030]
(Equation 5)

[0031]
(Equation 6)

[0032]
(Equation 7)

[0033]
Incidentally, the sum sigma _2d of the axial core thickness are those excluding the diaphragm, the distance in the low-pass filter 91 in the total length L _T is a distance equivalent air.
[0034]
Number 5 indicates the condition of the normalized value of the focal length f _2A of the air lens by the focal length f ₃ of the third lens group 13 between the negative meniscus lens 33 and the positive lens 34, the focal point of the air lens The conditions for correcting the distortion and ensuring telecentricity by making the distance appropriate are shown.
[0035]
That is, when | f _2A | / f ₃ exceeds the upper limit of Expression 5, it becomes difficult to correct distortion at the wide-angle end, and it is also difficult to secure telecentricity. Further, insufficient correction of spherical aberration at the telephoto end increases. On the other hand, if | f _2A | / f ₃ falls below the lower limit of Expression 5, the rear group of the second lens group 12 for forming the air lens becomes large. In addition, the divergence of the upper light beam at the wide-angle end becomes excessive, making it difficult to correct the positive deviation of the image plane, and also excessively correcting the spherical aberration at the telephoto end.
[0036]
6 shows the condition of the value divided by the total: focal length f _T and the sum sigma _2d of the axial center thickness of the second lens group 12 at the telephoto end, the zoom lens even if the zoom ratio is large This is a condition for making 1 compact.
[0037]
The second lens group 12 is a lens group that plays an important role in correcting spherical aberration and distortion, and the aberration correction can be facilitated by increasing the sum 第_2d of the core pressure of the second lens group 12. However, if the sum 芯_2d of the core pressures is increased, the zoom lens 1 becomes larger. That is, if Σ _2d / f _T exceeds the upper limit of Expression 6, the entire lens system becomes large, and if Σ _2d / f _T falls below the lower limit of Expression 6, it becomes difficult to appropriately correct various aberrations. .
[0038]
Number 7, divided by the total length L _T of the axial distance d _2A between the negative meniscus lens 33 of the rear group of the second lens group 12 and the positive lens 34 from the first lens group 11 at the telephoto end to the focal position This is a condition for maintaining the aberration correction capability of the rear group of the second lens group 12 even when the zoom ratio is large.
[0039]
That is, when d _{2A /} L _T exceeds the upper limit of the number 7 aberration correction becomes advantageous would be the entire zoom lens 1 is large, the d _{2A /} L _T is falls below the lower limit of the number 7 zoom lens 1 Although it is advantageous to make the zoom lens compact, it is difficult to form an air lens satisfying the condition of the expression 5 by the rear group of the second lens group 12. It can be said that the lower limit of Expression 7 is a condition that plays a role equivalent to the upper limit of Expression 5.
[0040]
For the above reasons, when the zoom lens 1 satisfies Equations 5 to 7, the second lens group 12 is a zoom lens including four lenses, and the zoom ratio is large (about 2 to 4 times). The zoom lens 1 which is compact and in which various aberrations are appropriately corrected is realized.
[0041]
Further, the conditions of Expressions 5 to 7 indicate the range of general preferable conditions in the case of the configuration of the zoom lens 1 described above, and as supported by Examples 1 to 4 described later, Expression 8 It is more preferable to satisfy the following conditions.
[0042]
(Equation 8)

[0043]
【Example】
Table 1 is a table showing design values of each lens (see FIG. 1) in the first embodiment. Tables 2 to 7 are aspheric lenses (surface numbers 1, 2, 6) of the first to third lens groups. , 7, 14, and 15 are aspherical surfaces, and Tables 2 to 7 correspond in order.) This is a table showing values of parameters substituted into the aspherical expression shown in Expression 9 when designing the aspherical surface. In Equation 9, ε is a secondary curved surface parameter, A to E are parameters for determining the shape of the aspherical surface, and r is a paraxial radius of curvature. Table 8 is a table showing various numerical values related to zooming of the zoom lens.
[0044]
[Table 1]

[0045]
(Equation 9)

[0046]
[Table 2]

[0047]
[Table 3]

[0048]
[Table 4]

[0049]
[Table 5]

[0050]
[Table 6]

[0051]
[Table 7]

[0052]
[Table 8]

[0053]
2 to 4 are diagrams showing various aberrations of the zoom lens according to Example 1 at the wide-angle end, the intermediate position, and the telephoto end, respectively, in which (a), (b), (c), and (d) are shown. The figures show spherical aberration, curvature of field, distortion, and chromatic aberration of magnification, respectively.
[0054]
Note that the solid line and the one-dot chain line in (a) show the spherical aberration at the d-line and the g-line, and the broken line shows the sine condition violation amount. The solid line and the dashed line in (b) show the field curvature aberration on the sagittal image plane of the d-line and g-line, and the short broken line and the long broken line show the field curvature aberration on the meridional image plane of the d-line and g-line. The same applies to aberration diagrams of other embodiments.
[0055]
Table 9 is a table showing design values of each lens in the second embodiment. Tables 10 to 14 are aspherical lenses (

surface numbers

1, 2, 6, 14, and 15 are aspherical surfaces, and Tables 10 to 14 corresponds in order.) Is a table showing values of parameters substituted into the aspherical expression shown in Expression 9 when designing (1). Table 15 is a table showing various numerical values related to zooming of the zoom lens.
[0056]
[Table 9]

[0057]
[Table 10]

[0058]
[Table 11]

[0059]
[Table 12]

[0060]
[Table 13]

[0061]
[Table 14]

[0062]
[Table 15]

[0063]
FIGS. 5 to 7 are diagrams showing various aberrations of the zoom lens according to Example 2 at the wide-angle end, at the intermediate position, and at the telephoto end, respectively, in which (a), (b), (c), and (d) are shown. The figures show spherical aberration, curvature of field, distortion, and chromatic aberration of magnification, respectively.
[0064]
Table 16 is a table showing design values of each lens in the third embodiment. Tables 17 to 21 are aspherical lenses (

surface numbers

1, 2, 6, 14, and 15 are aspherical surfaces, and Tables 17 to 17 are tables). 21 is a table showing values of parameters to be substituted into the aspherical expression shown in Expression 9 when designing (.21). Table 22 is a table showing various numerical values related to zooming of the zoom lens.
[0065]
[Table 16]

[0066]
[Table 17]

[0067]
[Table 18]

[0068]
[Table 19]

[0069]
[Table 20]

[0070]
[Table 21]

[0071]
[Table 22]

[0072]
8 to 10 are diagrams showing various aberrations of the zoom lens according to Example 3 at the wide-angle end, the intermediate position, and the telephoto end, respectively, in which (a), (b), (c), and (d) are shown. The figures show spherical aberration, curvature of field, distortion, and chromatic aberration of magnification, respectively.
[0073]
Table 23 is a table showing design values of each lens in the fourth embodiment. Tables 24 to 28 are aspherical lenses (

surface numbers

1, 2, 6, 14, and 15 are aspherical surfaces, and Tables 24 to 28 is a table showing values of parameters that are substituted into the aspherical expression shown in Expression 9 when designing (.28 corresponds to the rank). Table 29 is a table showing various numerical values related to zooming of the zoom lens.
[0074]
[Table 23]

[0075]
[Table 24]

[0076]
[Table 25]

[0077]
[Table 26]

[0078]
[Table 27]

[0079]
[Table 28]

[0080]
[Table 29]

[0081]
FIGS. 11 to 13 are diagrams showing various aberrations of the zoom lens according to Example 4 at the wide-angle end, at the intermediate position, and at the telephoto end, where (a), (b), (c), and (d) are respectively It shows spherical aberration, curvature of field aberration, distortion, and chromatic aberration of magnification.
[0082]
Table 30 is a table showing the values of the mathematical formula parts of Equations 5 to 7 in the first to fourth embodiments.
[0083]
[Table 30]

[0084]
【The invention's effect】
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, compactness is implement | achieved at the time of use and storage at the same time, maintaining the performance of a zoom lens.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a zoom lens.
FIG. 2 is a diagram illustrating various aberrations at the wide-angle end of the zoom lens according to the first example.
FIG. 3 is a diagram illustrating various aberrations at an intermediate position of the zoom lens according to the first example.
FIG. 4 is a diagram illustrating various aberrations at the telephoto end of the zoom lens according to the first example.
FIG. 5 is a diagram illustrating various aberrations at the wide-angle end of a zoom lens according to a second example.
FIG. 6 is a diagram illustrating various aberrations at an intermediate position of the zoom lens according to the second example.
FIG. 7 is a diagram illustrating various aberrations at a telephoto end of a zoom lens according to a second example.
FIG. 8 is a diagram illustrating various aberrations at the wide-angle end of the zoom lens according to Example 3;
FIG. 9 is a diagram illustrating various aberrations at an intermediate position of the zoom lens according to Example 3;
FIG. 10 is a diagram illustrating various aberrations at a telephoto end of a zoom lens according to a third example.
FIG. 11 is a diagram illustrating various aberrations at the wide-angle end of a zoom lens according to a fourth example.
FIG. 12 is a diagram illustrating various aberrations at an intermediate position of the zoom lens according to Example 4.
FIG. 13 is a diagram illustrating various aberrations at the telephoto end of a zoom lens according to a fourth example.
[Explanation of symbols]
Reference Signs List 1 zoom lens 11 first lens group 12 second lens group 13 third lens group 21 negative lens 22 positive lens 31 positive lens 32 negative lens 33 negative meniscus lens 34 positive lens 41 positive lens

Claims

ズームレンズであって、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、
を備え、
広角端から望遠端に向けて変化する際に、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間の距離が減少し、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との間の距離が増大し、
前記第１レンズ群が物体側から、第１負レンズおよび第１正レンズをこの順序で有し、少なくとも１つの非球面レンズが前記第１レンズ群に含まれ、
前記第２レンズ群が物体側から、第２正レンズ、第２負レンズ、凹面を像面側に向けた負メニスカスレンズ、および、第３正レンズをこの順序で有し、前記負メニスカスレンズと前記第３正レンズとの間に空気間隙が存在し、少なくとも１つの非球面レンズが前記第２レンズ群に含まれ、
少なくとも１つの非球面レンズが前記第３レンズ群に含まれることを特徴とするズームレンズ。A zoom lens, in order from the object side,
A first lens group having a negative refractive power;
A second lens group having a positive refractive power;
A third lens group having a positive refractive power;
With
When changing from the wide-angle end to the telephoto end, the distance between the first lens group and the second lens group decreases, and the distance between the second lens group and the third lens group decreases. Increase,
The first lens group includes, from the object side, a first negative lens and a first positive lens in this order, and at least one aspheric lens is included in the first lens group;
The second lens group includes, in order, from the object side, a second positive lens, a second negative lens, a negative meniscus lens having a concave surface facing the image plane, and a third positive lens. An air gap exists between the third positive lens and at least one aspheric lens is included in the second lens group;
A zoom lens, wherein at least one aspheric lens is included in the third lens group.

請求項１に記載のズームレンズであって、
前記第２レンズ群が、前記第２正レンズ、前記第２負レンズ、前記負メニスカスレンズおよび前記第３正レンズからなることを特徴とするズームレンズ。The zoom lens according to claim 1,
A zoom lens, wherein the second lens group includes the second positive lens, the second negative lens, the negative meniscus lens, and the third positive lens.

請求項１または２に記載のズームレンズであって、
前記第２正レンズが非球面レンズであることを特徴とするズームレンズ。The zoom lens according to claim 1, wherein:
A zoom lens wherein the second positive lens is an aspheric lens.

請求項１ないし３のいずれかに記載のズームレンズであって、
前記第２レンズ群の前記負メニスカスレンズと前記第３正レンズとの間の空気レンズの焦点距離をｆ_２Ａ、前記第３レンズ群の焦点距離をｆ_３、前記第２レンズ群の軸上芯厚の和をΣ_２ｄ、望遠端における全体の焦点距離をｆ_Ｔ、前記負メニスカスレンズと前記第３正レンズとの間の軸上間隔をｄ_２Ａ、望遠端における前記第１レンズ群から合焦位置までの全長をＬ_Ｔとして、

が満たされることを特徴とするズームレンズ。The zoom lens according to claim 1, wherein:
The focal length of the air lens between the negative meniscus lens and the third positive lens of the second lens group is f _2A , the focal length of the third lens group is f ₃ , and the axial center of the second lens group is The sum of thickness is Σ _2d , the overall focal length at the telephoto end is f _T , the on-axis distance between the negative meniscus lens and the third positive lens is d _2A , and focusing is performed from the first lens group at the telephoto end. the total length of up to a position as _{L T,}

A zoom lens characterized by satisfying the following.

請求項４に記載のズームレンズであって、

が満たされることを特徴とするズームレンズ。The zoom lens according to claim 4, wherein

A zoom lens characterized by satisfying the following.

請求項１ないし５のいずれかに記載のズームレンズであって、
前記第３レンズ群が、１つの非球面レンズから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 5,
A zoom lens, wherein the third lens group comprises one aspheric lens.