JP2005258113A - Zoom lens - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、小型の撮影光学系に使用されるズームレンズ系を備えたズームレンズ装置に関し、とりわけCCD（charged coupled device）等のイメージセンサを使用したデジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラ等のデジタル入出力機器の撮影光学系に好適なコンパクトなズームレンズ系を備えたズームレンズ装置に関するものである。 The present invention relates to a zoom lens apparatus having a zoom lens system used for a small photographic optical system, and more particularly to a digital input / output of a digital still camera or a digital video camera using an image sensor such as a CCD (charged coupled device). The present invention relates to a zoom lens apparatus having a compact zoom lens system suitable for a photographing optical system of an apparatus.
近年、デジタルスチルカメラ（ＤＳＣ）以下やデジタルビデオカメラ等のデジタル入出力機器の開発が盛んに行われており撮影レンズにおいても盛んに発表されるようになった（特許文献１参照）。
これらの撮影レンズにおいては構成的に見るとＶＴＲ用撮影光学系が発展してきたものと考えることが出来るが、特にＤＳＣにおいては求められる解像力やその他の画質等の面で、さらに高い性能や品位を要求されるため、レンズ構成的には複雑化している場合が多く、光学系の大きさについても、ＣＣＤの画面サイズを同じとしてもＶＴＲ用撮影レンズよりＤＳＣ用撮影レンズの方が大型化してしまう結果となる。以下に、従来のＤＳＣ用の撮影レンズについて特徴の概略を列挙してみると、 In terms of the construction of these photographic lenses, it can be considered that the photographic optical system for VTR has been developed. However, in particular, the DSC has higher performance and quality in terms of resolution and other image quality required. Therefore, the lens configuration is often complicated, and the DSC photographic lens is larger than the VTR photographic lens even when the CCD screen size is the same. Result. The following is a summary of features of conventional DSC photographing lenses.
１．高解像である
最近では、ＣＣＤの画素数では、３００万画素〜４００万画素の高画素数のＣＣＤを採用したＤＳＣが、一般コンシューマ向けとしても常識となっている。ＶＴＲに使用されている、３５万画素クラスの撮像素子とは、画面寸法が違うため、直接比較することはあまり意味を成さないが、概略１０倍の差がある事になる。すなわち、撮影レンズに要求される、収差補正レベルも、この差程度の違いがあると考えられる。
1. High resolution Recently, with regard to the number of CCD pixels, a DSC employing a high pixel count of 3 to 4 million pixels has become common sense for general consumers. Since the screen size is different from the 350,000-pixel class image sensor used in the VTR, direct comparison does not make much sense, but there is a difference of about 10 times. That is, it is considered that the aberration correction level required for the taking lens also has a difference of about this difference.
ＣＣＤの画素数を上げるには、現在一般的にはコスト面に配慮するために、画面寸法をなるべく大きくせずに、画素ピッチを小さくする方法で画素数を上げる方法がとられており、例えば、２年程前であれば有効画素数が１３０万画素クラスのＣＣＤでは画素ピッチは４．２μｍ程度であったが、さらに開発が進み、現在では２μｍ台の製品が多くなっている。従って、２μｍとして考えると最小錯乱円径を画素ピッチの２倍と仮定しても４μｍであり、３５ｍｍ判銀塩カメラの最小錯乱円径が約３３μｍと考えられるので、デジタルスチルカメラの撮影レンズに要求される解像力は銀塩カメラの約８倍ということが言える。 In order to increase the number of pixels of the CCD, at present, in order to consider the cost, generally, a method of increasing the number of pixels by reducing the pixel pitch without increasing the screen size as much as possible is employed. If it was about two years ago, the CCD with 1.3 million effective pixels had a pixel pitch of about 4.2 μm, but further development has progressed, and currently there are many products in the 2 μm range. Therefore, if the minimum circle of confusion is assumed to be 2 times the pixel pitch when considered as 2 μm, the minimum circle of confusion of a 35 mm silver salt camera is considered to be about 33 μm. It can be said that the required resolving power is about 8 times that of a silver halide camera.
２．周辺光量を豊富にとる
ＣＣＤの特性として、ダイナミックレンジが小さいので、高品位の画質を維持するためには前項の解像力の他に周辺光量も多く設計する傾向にある。画像処理系との関係があり一概には言えないが、最低でも４０〜５０％を目標にする場合が多い。
2. Abundant amount of peripheral light As a characteristic of CCD, since the dynamic range is small, in order to maintain high quality image quality, there is a tendency to design a large amount of peripheral light in addition to the resolving power of the previous item. Although there is a relationship with the image processing system, it cannot be generally stated, but at least 40 to 50% is often targeted.
３．像側のテレセントリック性が良好であること
像側のテレセントリック性とは、各像点に対する光線束の主光線が、光学系の最終面を射出した後、光軸とほぼ平行になる、すなわち、像面とはほぼ垂直に交わることを言う。言い換えると、光学系の射出瞳位置が像面から十分離れることである。これは、ＣＣＤ上の色フィルターが撮像面からやや離れた位置にあるために、光線が、斜めから入射した場合、実質的な開口効率が減少する（シェーディングという）ためであり、特に最近の高感度型のＣＣＤでは、撮像面の直前にマイクロレンズアレーを配しているものが多いが、この場合も同様に、射出瞳が十分離れていないと、周辺で開口効率が低下してしまう。
3. Image-side telecentricity is good Image-side telecentricity means that the principal ray of the light flux for each image point is almost parallel to the optical axis after exiting the final surface of the optical system, that is, the image It means that it intersects the surface almost perpendicularly. In other words, the exit pupil position of the optical system is sufficiently separated from the image plane. This is because, since the color filter on the CCD is located slightly away from the imaging surface, the effective aperture efficiency is reduced (called shading) when a light beam is incident obliquely. In many sensitivity type CCDs, a microlens array is arranged immediately before the imaging surface. Similarly, in this case, if the exit pupil is not sufficiently separated, the aperture efficiency is lowered in the vicinity.
４．大きなバックフォーカスが必要
ＣＣＤの構造に起因する保護用のガラス板や、その後の空間はもとより、撮影レンズの光学系とＣＣＤの間には一般的には幾つかの光学素子を挿入する空間が必要とされる。ＣＣＤの周期構造に起因して発生するモアレ現象等を防止する目的で挿入されるオプチカルローパスフィルター（以下、ＯＬＰＦ）やＣＣＤの赤外波長域での感度を低下させて人の目の比視感度に近づける目的で、やはり光学系とＣＣＤの間に挿入される赤外吸収フィルターがそれである。
4). A large back focus is required. In addition to a protective glass plate due to the structure of the CCD and the subsequent space, a space for inserting several optical elements is generally required between the optical system of the taking lens and the CCD. It is said. The optical visual low-pass filter (hereinafter referred to as “OLPF”) inserted for the purpose of preventing the moire phenomenon that occurs due to the periodic structure of the CCD, or the relative visibility of the human eye by reducing the sensitivity in the infrared wavelength region of the CCD. This is an infrared absorption filter which is inserted between the optical system and the CCD for the purpose of getting close to.
この様に、従来のＤＳＣの撮影レンズには概略４つの特徴があり、したがって最適な常用ズームレンズのレンズタイプとしては正・負・正または負・正・正の３群タイプが主流となっているが、テレセントリック性などをＣＣＤのマイクロレンズ等の特性を合わせ込み開発することで緩和することを前提に考えると負・正の負群先行型の２群タイプを選択することも可能である。とりわけ小型化を優先してレンズタイプを選択するとどうしても特開２００１−２４０６８５に開示されているように群数の少ないこの２群タイプが有利ということが出来る。しかしながら、どのレンズタイプにもある程度共通して言うことが出来るが、どうしても小型化の設計を進めていくと、組み立て誤差についての敏感度が大きくなり実質的には生産できない設計となってしまう。 As described above, the conventional DSC photographing lens has roughly four characteristics. Therefore, the most common zoom lens type is a positive / negative / positive or negative / positive / positive three-group type. However, it is possible to select the negative / positive negative group leading two-group type, assuming that telecentricity is eased by developing characteristics such as CCD microlenses. In particular, when a lens type is selected with priority given to miniaturization, it can be said that this two-group type having a small number of groups is advantageous as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2001-240685. However, it can be said that it is common to all lens types to some extent. However, if the design for miniaturization is inevitably promoted, the sensitivity to the assembly error increases and the design cannot be practically produced.
前述のように、コンパクトで携帯に便利な高解像のデジタルスチルカメラのような製品を提供するためには、負・正の負群先行型の２群タイプを選択し、小型化に向かって設計を進めていくのが良い。しかしながら最終的には各レンズの敏感度が高くなってしまい、方や製造や組み立ての限界を超えることは許されず、したがって敏感度レベルと小型化に対する要求レベルとのバランスをとって設計を完成することになる。一方、加工や組み立て誤差に対する敏感度では、シフトずれ、ティルトずれ、厚さ誤差が問題となる場合が多いが、シフトずれ、ティルトずれに関してはレンズ同士を接合する事で精度を向上することが可能であることは、以前より知られており、そのような設計が可能であれば、その部分の敏感度を高く設定することが可能となり、その分、より小型化への展望が開けてくるわけであるが、反面そうした設計は収差補正のための自由度を失うことになるため、何枚ものレンズを接合使用することは実際には設計を返って困難なものとしてしまう場合が多く、採用されることは少ない。 As mentioned above, in order to provide a product such as a high-resolution digital still camera that is compact and convenient to carry, select the negative / positive negative group preceding type two-group type, toward miniaturization. It is better to proceed with the design. In the end, however, the sensitivity of each lens will be high, and it will not be allowed to exceed the limits of manufacturing and assembly, so the design will be completed by balancing the sensitivity level with the required level for miniaturization. It will be. On the other hand, in terms of sensitivity to processing and assembly errors, shift error, tilt error, and thickness error are often problems, but it is possible to improve accuracy by joining lenses together for shift error and tilt error. It has been known for a long time, and if such a design is possible, it becomes possible to set the sensitivity of that part high, and that will open up the prospect of further miniaturization. However, since such a design loses the degree of freedom for correcting aberrations, it is often difficult to use a number of lenses jointly because it is actually difficult to return to the design. There are few things.
本発明は、前述した事情に鑑み、負・正の負群先行型の２群タイプのズームレンズにおいて、第２レンズ群を構成するレンズの３枚を接合使用することで、誤差に対する敏感度を高く設定できるようにし、その分さらなる光学系の小型化を進めることの出来る光学系を提案することにより、高解像でかつ歪曲収差他の諸収差が良好に補正されている高性能で携行に便利なコンパクトな設計のズームレンズ及びそれを用いたカメラを提供する事を目的とする。 In the present invention, in view of the above-described circumstances, in the negative lens / positive negative group leading type two-group type zoom lens, the sensitivity of the lens to the second lens group is increased by using three lenses constituting the second lens group. It is possible to carry it with high performance that can be set high, and by proposing an optical system that can further reduce the size of the optical system. It is an object to provide a zoom lens having a convenient compact design and a camera using the zoom lens.
本発明のズームレンズでは、物体側より順に、全体で負の屈折力を有する第１レンズ群及び全体で正の屈折力を有する第２レンズ群から構成され、前記第２レンズ群は物体側より順に、全体で正の屈折力を有する第２aレンズ群及び第２bレンズ群から構成され、前記第２aレンズ群は、正の屈折力を有するレンズ（以下正レンズ）である第３レンズのみによって構成され、前記第２bレンズ群は、物体側より順に、少なくとも１枚の正レンズ及び少なくとも１枚の負の屈折力を有するレンズ（以下負レンズ）を３枚接合することによって成る第４レンズ、第５レンズ及び第６レンズによって構成され、変倍作用に際しては前記第１レンズ群及び前記第２レンズ群の間隔を変化させることにより行うズームレンズにおいて、前記第２レンズ群のパワーに関して下記条件式（１）を満足しており、前記第２bレンズ群のパワーに関して下記条件式（２）を満足しており、また広角端におけるレンズ全系の光軸方向の寸法に関して下記条件式（３）を満足していることを特徴とする。（請求項１）
（１） ０．６ ＜ｆｗ／ｆII＜ ０．８
（２） ｆｗ／｜ｆ２ｂ｜＜ ０．３（絶対値はｆ２ｂ＜０の場合があるため）
（３） ４．６ ＜ＴＬｗ／ｆｗ＜ ５．５
ただし、
ｆｗ：広角端におけるレンズ全系の合成焦点距離
ｆII：第２レンズ群の合成焦点距離
ｆ２ｂ：第２ｂレンズ群の合成焦点距離
ＴＬｗ：広角端における第１レンズの物体側面から像面までの距離
（ただし、平行平面ガラス部分は空気換算距離）
The zoom lens according to the present invention includes, in order from the object side, a first lens group having a negative refractive power as a whole and a second lens group having a positive refractive power as a whole, and the second lens group from the object side. In order, the lens unit is composed of a 2a lens group and a 2b lens group having positive refractive power as a whole, and the second a lens group is composed only of a third lens which is a lens having positive refractive power (hereinafter, positive lens). The second b lens group includes, in order from the object side, a fourth lens formed by cementing at least one positive lens and at least one lens having negative refractive power (hereinafter, negative lens), The zoom lens is composed of five lenses and a sixth lens, and the zoom lens is configured by changing the distance between the first lens group and the second lens group during zooming. The following conditional expression (1) is satisfied with respect to-, the following conditional expression (2) is satisfied with respect to the power of the second b lens group, and the following conditions are satisfied with respect to the dimensions of the entire lens system in the optical axis direction at the wide angle end. The expression (3) is satisfied. (Claim 1)
(1) 0.6 <f w / f II <0.8
(2) fw / | f2b | <0.3 (because the absolute value may be f2b <0)
(3) 4.6 <TL w / f w <5.5
However,
f w : Composite focal length of the entire lens system at the wide angle end f II : Composite focal length of the second lens group f 2b : Composite focal length of the second b lens group TL w : Image plane from the object side surface of the first lens at the wide angle end Distance (however, air equivalent distance for parallel flat glass part)
条件式（１）は、正の屈折力を有する第２レンズ群へのパワーの適切な配分に関するものである。光学系全体の大きさと諸収差を適切に補正するためにはパワーバランスを適切に配置することが必要条件となる。上限を越えると、第２レンズ群の正のパワーが大きいことになり、それにともなって第１レンズ群の負のパワーも強めなければならず、諸収差のバランスを取るのが困難となり性能が悪化する。また逆に下限を越えると、第１レンズ群との空気間隔を大きくとらなければならず、光学系全体の大きさが大きくなり小型化の目的と相反することとなる。続く条件式（２）は、３枚接合により構成される第２ｂレンズ群へのパワーの適切な配分に関する条件式である。第２レンズ群の第２レンズ群のパワーは構成要素である第２aレンズ群及び第２bレンズ群のパワーから成り立っているが、第２レンズ群の正のパワーを事実上担っているのは第２aレンズ群であり、第２ｂレンズ群はパワー的な貢献は見られず、むしろ第２aレンズ群の大きな正パワーによる諸収差の補正を役割としており、したがって、群としてのパワーは正の場合（第１実施例）と負の場合（第２実施例〜第５実施例）があり得る。第２ｂレンズ群へ上限よりも大きなパワーが与えられた場合、それに伴って第３レンズのパワーをさらに上げなければならず、その影響による球面収差やコマ収差等の諸収差の悪化を第２ｂレンズ群で補正することが困難となる。条件式（３）は、広角端におけるレンズ全長を規定するものである。全変倍域の中でレンズ全長が最大になるのが広角端であるため、広角端において規定しているのであって、携帯性等を考慮した上での本発明のズームレンズの小型化に関する条件となる。上限を超えると収差補正という面では有利となる反面、本発明のズームレンズの目的である携帯性を考慮した小型化と相反することとなる。逆に下限を超えると各レンズのパワーを大きくしなければならず、諸収差の悪化、敏感度の悪化を招き、実情に実情に適さない。 Conditional expression (1) relates to appropriate distribution of power to the second lens group having positive refractive power. In order to appropriately correct the size and various aberrations of the entire optical system, it is necessary to properly arrange the power balance. If the upper limit is exceeded, the positive power of the second lens group will be large, and the negative power of the first lens group will have to be strengthened accordingly, and it will be difficult to balance various aberrations and the performance will deteriorate. To do. On the other hand, if the lower limit is exceeded, the air gap from the first lens group must be increased, which increases the overall size of the optical system and contradicts the purpose of downsizing. The following conditional expression (2) is a conditional expression related to appropriate distribution of power to the second b lens group constituted by three-piece cementing. The power of the second lens group of the second lens group is composed of the powers of the 2a lens group and the 2b lens group, which are constituent elements, but the second lens group is actually responsible for the positive power of the second lens group. 2a lens group, and the 2b lens group has no power contribution, but rather plays a role in correcting various aberrations due to the large positive power of the 2a lens group, and therefore the group power is positive ( The first embodiment) and the negative case (second embodiment to fifth embodiment) are possible. When power larger than the upper limit is given to the 2b lens group, the power of the third lens has to be further increased accordingly, and the deterioration of various aberrations such as spherical aberration and coma aberration due to the influence of the third lens is caused. It becomes difficult to correct by group. Conditional expression (3) defines the total lens length at the wide-angle end. Since it is the wide-angle end that maximizes the total lens length in the entire zoom range, it is specified at the wide-angle end, and the zoom lens of the present invention is downsized in consideration of portability and the like. It becomes a condition. Exceeding the upper limit is advantageous in terms of correcting aberrations, but contradicts the miniaturization in consideration of portability, which is the purpose of the zoom lens of the present invention. On the contrary, if the lower limit is exceeded, the power of each lens must be increased, leading to deterioration of various aberrations and deterioration of sensitivity, which is not suitable for the actual situation.
また、本発明のズームレンズでは、前記第２ｂレンズ群を構成する正の屈折力を有するレンズのアッべ数の平均値と前記第２ｂレンズ群を構成する負の屈折力を有するレンズのアッべ数の平均値とに関して下記条件式（４）を満足していることが好ましい。（請求項２）
（４） ８ ＜ν２ｂｐ−ν２ｂｎ
ただし、
ν２ｂｐ：第２ｂレンズ群を構成する正の屈折力を有するレンズのアッベ 数の平均値
ν２ｂｎ：第２ｂレンズ群を構成する負の屈折力を有するレンズのアッベ 数の平均値
In the zoom lens according to the present invention, the average value of the Abbe numbers of the lenses having the positive refractive power constituting the second b lens group and the Abbe of the lenses having the negative refractive power constituting the second b lens group. It is preferable that the following conditional expression (4) is satisfied with respect to the average number. (Claim 2)
(4) 8 <ν 2bp -ν 2bn
However,
[nu 2 bp: first constituting 2b lens group positive average value of the Abbe number of the lens having a refractive power [nu 2bn: average Abbe number of the lens having a negative refractive power constituting the second 2b lens group
条件式（４）は、第２ｂレンズ群に使用されている正レンズと負レンズのアッベ数の適正な配分に関するものである。第２ｂレンズ群は第４レンズ、第５レンズ、第６レンズの３枚を接合して構成されているが、本発明のズームレンズではこの第２ｂレンズ群のパワー構成として、正・負・正（第1実施例〜第３実施例）の場合と負・正・負の場合（第４実施例）及び負・正・正（第５実施例）の３通りの場合を実施例として提案している。しかしながらどの場合でも色収差を良好に補正しつつ、各収差とのバランスを良好に維持するためには条件式（４）に示される色消しの為の条件を遵守することが必要で、もし条件式で示されている下限を守らないと、良好な色収差の補正手段を失う事となり、もし色収差補正が出来たとしても、そのために各レンズのパワーが大きくなり、球面収差の補正およびコマ収差の補正に不利な状態となってしまう。 Conditional expression (4) relates to an appropriate distribution of the Abbe numbers of the positive lens and the negative lens used in the second lens group. The 2b lens group is formed by cementing three lenses, a fourth lens, a fifth lens, and a sixth lens. In the zoom lens of the present invention, the power configuration of the 2b lens group is positive / negative / positive. We propose three examples of cases (first to third examples), negative / positive / negative (fourth example), and negative / positive / positive (fifth example). ing. However, in any case, in order to correct chromatic aberration well and maintain a good balance with each aberration, it is necessary to observe the achromatic condition shown in conditional expression (4). If the lower limit shown in Fig. 2 is not observed, good chromatic aberration correction means will be lost, and even if chromatic aberration correction can be performed, the power of each lens will increase, and spherical aberration correction and coma aberration correction will occur. Will be disadvantageous.
また、前記請求項１及び前記請求項２記載のズームレンズは、前記第２aレンズ群を構成する前記第３レンズの少なくとも物体側の屈折面が非球面形状であり、前記第３レンズの物体側の面の形状に関して下記条件式（５）を満足しており、またパワーに関して下記条件式（６）を満足していることが好ましい。（請求項３）
（５） ０．８５ ＜ｆｗ／ｒ５＜ １．５０
（６） ０．３６ ＜ｆｗ／ｆ３＜ １．００
ただし、
ｒ５：第２aレンズ群を構成する第３レンズの物体側の面の曲率半径
ｆ３：第２aレンズ群を構成する第３レンズの焦点距離
In the zoom lens according to any one of claims 1 and 2, at least an object-side refractive surface of the third lens constituting the second a lens group is aspheric, and the object side of the third lens is the object side. It is preferable that the following conditional expression (5) is satisfied with respect to the shape of the surface and that the following conditional expression (6) is satisfied with respect to power. (Claim 3)
(5) 0.85 <f w / r 5 <1.50
(6) 0.36 <f w / f 3 <1.00
However,
r 5 : radius of curvature of the object side surface of the third lens constituting the second a lens group f 3 : focal length of the third lens constituting the second a lens group
条件式（５）は、第２aレンズ群を構成し最も物体側に配置される第３レンズの物体側面の形状に関する条件式である。すなわち開口絞りを配置されることが多い位置の直後にあるため、球面収差の補正に関して重要な役割を受け持つ。第１レンズ群の負のパワーとも関連しているが、球面収差を良好に補正するための条件となる。条件式（５）で下限を越えると、コマ収差や非点収差などの軸外の収差に関しては補正し易くなるが、球面収差が補正過剰となる。逆に上限を越えると、球面収差は補正不足となり、同時に軸外の収差も良好な補正が困難となる。条件式（６）は、第２レンズ群の正のパワーを事実上担っている第２aレンズ群としての第３レンズへのパワーの適切な配分に関するものである。第３レンズはまた第２レンズ群の最も物体側に位置しており、負の第１レンズ群からの発散した光線束を集光光束へと変換する機能も有していることから、基本的には大きなパワーが与えられているのであるが、そのパワーが大きすぎると、すなわち条件式において上限を超えると第３レンズが自ら発生する球面収差やコマ収差等の諸収差が過大となり、第２ｂレンズ群にて補正しようとしても困難な収差量となってしまう。逆に下限を超えた場合は、第２レンズ群として必要としている正パワーを第２ｂレンズ群の正パワーを大きくして、諸収差のバランスが崩れてしまうか、または第１レンズ群と第２レンズ群との空気間隔が大きくなり今度は条件式（３）の上限を満足できなくなる。 Conditional expression (5) is a conditional expression related to the shape of the object side surface of the third lens that constitutes the second a lens group and is disposed closest to the object side. That is, since it is immediately after the position where the aperture stop is often arranged, it plays an important role in correcting spherical aberration. This is also related to the negative power of the first lens group, but is a condition for satisfactorily correcting spherical aberration. If the lower limit of conditional expression (5) is exceeded, off-axis aberrations such as coma and astigmatism will be easily corrected, but spherical aberration will be overcorrected. On the contrary, if the upper limit is exceeded, the spherical aberration is insufficiently corrected, and at the same time, it is difficult to correct off-axis aberrations well. Conditional expression (6) relates to an appropriate distribution of power to the third lens as the second a lens group that is effectively responsible for the positive power of the second lens group. The third lens is also located on the most object side of the second lens group, and has a function of converting a divergent light beam from the negative first lens group into a condensed light beam. However, if the power is too high, that is, if the upper limit of the conditional expression is exceeded, various aberrations such as spherical aberration and coma generated by the third lens become excessive, and the second b Even if correction is made by the lens group, the amount of aberration becomes difficult. On the contrary, when the lower limit is exceeded, the positive power required for the second lens group is increased to increase the positive power of the second lens group, and the balance of various aberrations is lost, or the first lens group and the second lens group The air gap with the lens group becomes large, and this time, the upper limit of conditional expression (3) cannot be satisfied.
また、本発明のズームレンズでは、前記第１レンズ群が物体側より順に負レンズである第１レンズ及び正レンズである第２レンズにより構成され、前記第１レンズのパワーに関して下記条件式（７）を満足し、前記第１レンズ及び前記第２レンズを製作する硝材の分散特性に関して下記条件式（８）を満足し、また前記第１レンズの形状に関して下記条件式（９）を満足していることが好ましい。（請求項４）
（７） ０．５０ ＜ｆｗ／｜ｆI｜＜ ０．６５（絶対値はｆI＜０のため）
（８） １０ ＜ν１−ν２
（９） １．２５ ＜ｆｗ／ｒ２＜ １．６０
ただし、
ｆI：第１レンズ群の合成焦点距離
ν１：第１レンズ群を構成する第１レンズのアッベ数
ν２：第１レンズ群を構成する第２レンズのアッベ数
ｒ２：第１レンズ群を構成する第１レンズの像側の面の曲率半径
In the zoom lens of the present invention, the first lens group includes a first lens that is a negative lens and a second lens that is a positive lens in order from the object side, and the following conditional expression (7) ), The following conditional expression (8) is satisfied with respect to the dispersion characteristics of the glass material for manufacturing the first lens and the second lens, and the following conditional expression (9) is satisfied with respect to the shape of the first lens. Preferably it is. (Claim 4)
(7) 0.50 <f w / | f I | <0.65 (because the absolute value is f I <0)
(8) 10 <ν 1 −ν 2
(9) 1.25 <f w / r 2 <1.60
However,
f I : Composite focal length of the first lens group ν 1 : Abbe number of the first lens constituting the first lens group ν 2 : Abbe number of the second lens constituting the first lens group r 2 : First lens group Radius of curvature of the image side surface of the first lens constituting the lens
条件式（７）は、全体で負の屈折力を有する第１レンズ群へのパワーの適切な配分に関するものである。光学系全体の大きさと諸収差を適正に補正するために、適切なパワーバランスを配置するための条件である。上限を超えると第１レンズ群のパワーが大きいということであり、これに伴い第２レンズ群のパワーも強くしなければならず、諸収差のバランスを取るのが困難となり、良好な性能を得ることが出来ない。逆に下限を超えるとパワーが不足の状態となり、第１レンズ群と第２レンズ群との間の空気間隔を大きく取らなければならず、光学系全体の実使用時の大きさが大きくなってしまう。このことは直接収納状態の大きさには関係ないので、ある程度は許すことが出来るのであるが、実使用状態と収納状態とでの大きさに大きな違いがあると多段の鏡枠構造を採用ことが必須となってしまい、構造的な誤差の累積が大きくなり、今度は敏感度の悪化となって問題化する場合もある。条件式（８）は、第１レンズ群の色収差補正に関する条件式である。第１レンズ群は変倍により第２レンズ群との位置関係を変化させるため、全変倍域での色収差を良好に維持するためには第１レンズ群、第２レンズ群共に群単位でのある程度良好な色収差補正が必要とされる。第１レンズ群は負の第１レンズと正の第２レンズの２枚による構成であるが、この各レンズのアッベ数の関係を条件式（８）の範囲で設定することにより色収差を良好に補正しつつ、各収差とのバランスを保持することが出来る。下限を超えると色収差補正のために各レンズのパワーを大きくしなければならなくなり、単色の諸収差補正に不利となる。条件式（９）は、曲率の大きい凹面である第１レンズの像面側の屈折面の形状に関するものであり、条件式（９）の範囲での曲率を与える事によって、すなわち入射瞳に対してコンセントリックな形状とすることによってディストーション等の軸外の諸収差の発生を基本的に小さくしている。上限を超えると第１レンズの像側面の曲率半径が小さくなり過ぎて加工が困難となると共に負のパワーが過大となり過ぎ、ペッツバール和が過小となってしまう。逆に下限を超えると加工上は有利となるがコンセントリック条件から離れるため、ディストーションや像面湾曲の補正が困難となる。 Conditional expression (7) relates to appropriate distribution of power to the first lens group having negative refractive power as a whole. This is a condition for arranging an appropriate power balance in order to appropriately correct the size and various aberrations of the entire optical system. If the upper limit is exceeded, it means that the power of the first lens group is large, and accordingly, the power of the second lens group must be increased, and it becomes difficult to balance various aberrations, and good performance is obtained. I can't. On the contrary, if the lower limit is exceeded, the power becomes insufficient, and the air space between the first lens group and the second lens group must be increased, and the size of the entire optical system in actual use increases. End up. Since this is not directly related to the size of the storage state, it can be allowed to some extent, but if there is a large difference in the size between the actual use state and the storage state, a multistage lens frame structure should be adopted. Becomes essential, and the accumulation of structural errors increases, and this time, the sensitivity becomes worse and may become a problem. Conditional expression (8) is a conditional expression relating to chromatic aberration correction of the first lens group. Since the first lens group changes its positional relationship with the second lens group by zooming, in order to maintain good chromatic aberration in the entire zooming range, both the first lens group and the second lens group are in group units. Somehow good chromatic aberration correction is required. The first lens group is composed of two lenses, a negative first lens and a positive second lens. By setting the relationship of the Abbe number of each lens within the range of the conditional expression (8), chromatic aberration is improved. While correcting, the balance with each aberration can be maintained. If the lower limit is exceeded, the power of each lens must be increased for chromatic aberration correction, which is disadvantageous for correcting various monochromatic aberrations. Conditional expression (9) relates to the shape of the refractive surface on the image plane side of the first lens, which is a concave surface having a large curvature. By giving a curvature within the range of conditional expression (9), that is, for the entrance pupil, The concentric shape basically reduces off-axis aberrations such as distortion. If the upper limit is exceeded, the radius of curvature of the image side surface of the first lens becomes too small and processing becomes difficult, the negative power becomes excessively large, and the Petzval sum becomes excessively small. On the other hand, if the lower limit is exceeded, it is advantageous in terms of processing, but since it is away from the concentric condition, it becomes difficult to correct distortion and curvature of field.
また、本発明のズームレンズで高性能を維持するためには前記第１レンズ群を構成する前記第１レンズの像側屈折面に非球面を導入して歪曲収差等を良好に補正することは有効である。（請求項５） In order to maintain high performance with the zoom lens of the present invention, it is necessary to introduce an aspherical surface on the image side refractive surface of the first lens constituting the first lens group to satisfactorily correct distortion and the like. It is valid. (Claim 5)
このように本発明によるズームレンズをカメラの撮影レンズとして設けることにより、光学的ズーム機能を有していながら常に携行しても苦にならない薄型あるいは小型のカメラを提供する事が可能となる。（請求項６） Thus, by providing the zoom lens according to the present invention as a photographing lens of a camera, it is possible to provide a thin or small camera that has an optical zoom function but does not suffer even if it is always carried. (Claim 6)
本発明によれば、小型化に有利な負・正の負群先行型の２群タイプのズームレンズすることに加えて、第２レンズ群を構成するレンズの３枚を接合使用することで、誤差に対する敏感度を高く設定できるようにし、その分さらなる光学系の小型化を進めることが可能となり、製造上の歩留まり等を考慮した上で、高解像でかつ歪曲収差他の諸収差が良好に補正されている、高性能で携行に便利なコンパクトな設計のズームレンズ及びそれを用いたカメラを提供することが出来る。 According to the present invention, in addition to the negative lens / positive negative group preceding type two-group type zoom lens which is advantageous for downsizing, by using the three lenses constituting the second lens group, The sensitivity to errors can be set to a high level, and it is possible to further reduce the size of the optical system, and high resolution and distortion and other aberrations are good after considering the manufacturing yield. Therefore, it is possible to provide a zoom lens with a high performance and a compact design that is easy to carry and a camera using the same.
以下、具体的な数値実施例について、本発明を説明する。以下の実施例１から実施例５において、本発明のズームレンズは物体側より順に、全体で負の屈折力を有する第１レンズ群ＬＧ１及び全体で正の屈折力を有する第２レンズ群ＬＧ２から構成され、前記第１レンズ群ＬＧ１は物体側より順に負の屈折力を有するレンズ（以下負レンズ）である第１レンズＬ１及び正の屈折力を有する（以下正レンズ）レンズである第２レンズＬ２により構成され、前記第２レンズ群ＬＧ２は物体側より順に、全体で正の屈折力を有する第２aレンズ群ＬＧ２ａ及び第２bレンズ群ＬＧ２ｂから構成され、前記第２aレンズ群ＬＧ２ａは、正レンズである第３レンズのみによって構成され、前記第２bレンズ群ＬＧ２ｂは物体側より順に、少なくとも１枚の正レンズ及び少なくとも１枚の負レンズを３枚接合することによって成る第４レンズＬ４、第５レンズＬ５及び第６レンズＬ６によって構成され、前記第２レンズ群ＬＧ２と像面との間には空気間隔をおいて平行平面ガラスＬＰＦが配されている。前記平行平面ガラスＬＰＦは詳細にはＣＣＤのカバーガラス、水晶フィルター、または赤外吸収フィルター等で構成されるのであるが、光学的には何ら問題はないのでこれらの総厚に等しい１枚の平行平面ガラスで表現している。変倍作用に際しては前記第１レンズ群ＬＧ１及び前記第２レンズ群ＬＧ２の間隔を変化させることにより行われるが、各実施例におけるレンズ構成図では広角端及び望遠端における配置を示している。 Hereinafter, the present invention will be described with respect to specific numerical examples. In the following Example 1 to Example 5, the zoom lens of the present invention is arranged in order from the object side, from the first lens group LG1 having a negative refractive power as a whole and the second lens group LG2 having a positive refractive power as a whole. The first lens group LG1 includes a first lens L1 that is a lens having a negative refractive power (hereinafter referred to as a negative lens) and a second lens that is a lens having a positive refractive power (hereinafter referred to as a positive lens) in order from the object side. The second lens group LG2 is composed of a second a lens group LG2a and a second b lens group LG2b having a positive refractive power as a whole in order from the object side, and the second a lens group LG2a is a positive lens. The second lens group LG2b is composed of at least one positive lens and at least one negative lens which are joined in order from the object side. The fourth lens L4, the fifth lens L5, and the sixth lens L6 are configured as described above, and a plane parallel glass LPF is disposed between the second lens group LG2 and the image plane with an air space therebetween. The parallel plane glass LPF is specifically composed of a CCD cover glass, a crystal filter, an infrared absorption filter, or the like, but there is no problem optically, so one parallel sheet equal to the total thickness thereof. Expressed in flat glass. The zooming operation is performed by changing the distance between the first lens group LG1 and the second lens group LG2. In the lens configuration diagrams in each embodiment, the arrangement at the wide-angle end and the telephoto end is shown.
各実施例において使用している非球面については、周知のごとく、光軸方向にＺ軸、光軸と直交する方向にＹ軸をとるとき、非球面式：
Ｚ＝（Ｙ２／ｒ）〔１＋√｛１−（１＋Ｋ）（Ｙ／ｒ）２｝〕
＋Ａ・Ｙ４＋Ｂ・Ｙ６＋Ｃ・Ｙ８＋Ｄ・Ｙ１０＋E・Ｙ１２＋‥‥
で与えられる曲線を光軸の回りに回転して得られる曲面で、近軸曲率半径：ｒ、円錐定数：Ｋ、高次の非球面係数：Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを与えて形状を定義する。尚表中の円錐定数及び高次の非球面係数の表記において「Ｅとそれに続く数字」は「１０の累乗」を表している。例えば、「Ｅ−４」は１０−４を意味し、この数値が直前の数値に掛かるのである。
As is well known, the aspherical surface used in each embodiment has an aspherical formula when taking the Z axis in the optical axis direction and the Y axis in the direction orthogonal to the optical axis:
Z = (Y 2 / r) [1 + √ {1- (1 + K) (Y / r) 2 }]
+ A ・ Y 4 + B ・ Y 6 + C ・ Y 8 + D ・ Y 10 + E ・ Y 12 +
Is a curved surface obtained by rotating the curve given by around the optical axis, and the shape is defined by giving paraxial curvature radius: r, conic constant: K, and higher order aspherical coefficients: A, B, C, D To do. In the notation of the conic constant and the higher-order aspheric coefficient in the table, “E and the number following it” represent “power of 10”. For example, “E-4” means 10 −4 , and this numerical value is multiplied by the immediately preceding numerical value.
本発明の非球面レンズの第１実施例について数値例を表１に示す。また図１は、そのレンズ構成図、図２はその諸収差図である。 Table 1 shows numerical examples of the first embodiment of the aspherical lens of the present invention. FIG. 1 is a diagram showing the lens configuration, and FIG. 2 is a diagram showing various aberrations thereof.
表及び図面中、ｆはレンズ全系の焦点距離、ＦnoはＦナンバー、２ωはレンズの全画角、ｂｆはバックフォーカスを表す。バックフォーカスｂｆは第２レンズ群を構成する第６レンズ像側面から像面までの距離の空気換算距離である。 また、Ｒは曲率半径、Ｄはレンズ厚またはレンズ間隔、Ｎdはｄ線の屈折率、νdはｄ線のアッベ数を示す。諸収差図中のｄ、ｇ、Ｃはそれぞれの波長における収差曲線である。またＳはサジタル、Ｍはメリディオナルを示している。 In the table and drawings, f is the focal length of the entire lens system, F no is the F-number, the full angle, b f of 2 omega lens the back focus. The back focus b f is an air equivalent distance of the distance from the side surface of the sixth lens constituting the second lens group to the image plane. R is a radius of curvature, D is a lens thickness or a lens interval, N d is a refractive index of d line, and ν d is an Abbe number of d line. D, g, and C in the various aberration diagrams are aberration curves at respective wavelengths. S represents sagittal and M represents meridional.
第２実施例について数値例を表２に示す。また、図３はそのレンズ構成図、図４はその諸収差図である。 Numerical examples of the second embodiment are shown in Table 2. FIG. 3 is a diagram showing the lens configuration, and FIG. 4 is a diagram showing various aberrations thereof.
第３実施例について数値例を表３に示す。また、図５はそのレンズ構成図、図６はその諸収差図である。 Numerical examples of the third embodiment are shown in Table 3. FIG. 5 is a lens configuration diagram, and FIG.
第４実施例について数値例を表４に示す。また、図７はそのレンズ構成図、図８はその諸収差図である。 Numerical examples are shown in Table 4 for the fourth embodiment. FIG. 7 is a lens configuration diagram, and FIG.
第５実施例について数値例を表５に示す。また、図９はそのレンズ構成図、図１０はその諸収差図である。 Numerical examples of the fifth embodiment are shown in Table 5. FIG. 9 is a lens configuration diagram, and FIG. 10 is a diagram showing various aberrations.
次に実施例１から実施例５に関して条件式（１）から条件式（９）に対応する値を、まとめて表６に示す。 Next, Table 6 collectively shows values corresponding to the conditional expressions (1) to (9) with respect to the first to fifth embodiments.
表６から明らかなように、実施例１から実施例５の各実施例に関する数値は条件式（１）から（９）を満足しているとともに、各実施例における収差図からも明らかなように、各収差とも良好に補正されている。 As is clear from Table 6, the numerical values related to the examples of Examples 1 to 5 satisfy the conditional expressions (1) to (9), and are also apparent from the aberration diagrams in the examples. Each aberration is corrected well.
Claims (6)
（１） ０．６ ＜ｆｗ／ｆII＜ ０．８
（２） ｆｗ／｜ｆ２ｂ｜＜ ０．３（絶対値はｆ２ｂ＜０の場合があるため）
（３） ４．６ ＜ＴＬｗ／ｆｗ＜ ５．５
ただし、
ｆｗ：広角端におけるレンズ全系の合成焦点距離
ｆII：第２レンズ群の合成焦点距離
ｆ２ｂ：第２ｂレンズ群の合成焦点距離
ＴＬｗ：広角端における第１レンズの物体側面から像面までの距離
（ただし、平行平面ガラス部分は空気換算距離） A first lens group having a negative refractive power as a whole and a second lens group having a positive refractive power as a whole are arranged in order from the object side, and the second lens group is a positive refraction as a whole in order from the object side. The second b lens group is constituted by only a third lens that is a lens having a positive refractive power (hereinafter referred to as a positive lens). Are arranged in order from the object side by a fourth lens, a fifth lens, and a sixth lens formed by joining at least one positive lens and at least one lens having negative refractive power (hereinafter, negative lens). In a zoom lens configured to change the distance between the first lens group and the second lens group during zooming, the following conditional expression (1) regarding the power of the second lens group: The following conditional expression (2) is satisfied with respect to the power of the second lens group, and the following conditional expression (3) is satisfied with respect to the dimension of the entire lens system in the optical axis direction at the wide angle end. A zoom lens characterized by
(1) 0.6 <f w / f II <0.8
(2) fw / | f2b | <0.3 (because the absolute value may be f2b <0)
(3) 4.6 <TL w / f w <5.5
However,
f w : Composite focal length of the entire lens system at the wide angle end f II : Composite focal length of the second lens group f 2b : Composite focal length of the second b lens group TL w : Image plane from the object side surface of the first lens at the wide angle end Distance (however, air equivalent distance for parallel flat glass part)
（４） ８ ＜ν２ｂｐ−ν２ｂｎ
ただし、
ν２ｂｐ：第２ｂレンズ群を構成する正の屈折力を有するレンズのアッベ数の平均値
ν２ｂｎ：第２ｂレンズ群を構成する負の屈折力を有するレンズのアッベ数の平均値 The following conditional expression regarding the average value of the Abbe number of the lens having positive refractive power constituting the second b lens group and the average value of the Abbe number of the lens having negative refractive power constituting the second b lens group: The zoom lens according to claim 1, wherein (4) is satisfied.
(4) 8 <ν 2bp -ν 2bn
However,
[nu 2 bp: first constituting 2b lens group positive average value of the Abbe number of the lens having a refractive power [nu 2bn: average Abbe number of the lens having a negative refractive power constituting the second 2b lens group
（５） ０．８５ ＜ｆｗ／ｒ５＜ １．５０
（６） ０．３６ ＜ｆｗ／ｆ３＜ １．００
ただし、
ｒ５：第２aレンズ群を構成する第３レンズの物体側の面の曲率半径
ｆ３：第２aレンズ群を構成する第３レンズの焦点距離 At least the object side refractive surface of the third lens constituting the second a lens group is aspherical, and the following conditional expression (5) is satisfied with respect to the shape of the object side surface of the third lens: 3. The zoom lens according to claim 1, wherein the following conditional expression (6) is satisfied with respect to power.
(5) 0.85 <f w / r 5 <1.50
(6) 0.36 <f w / f 3 <1.00
However,
r 5 : radius of curvature of the object side surface of the third lens constituting the second a lens group f 3 : focal length of the third lens constituting the second a lens group
（７） ０．５０ ＜ｆｗ／｜ｆI｜＜ ０．６５（絶対値はｆI＜０のため）
（８） １０ ＜ν１−ν２
（９） １．２５ ＜ｆｗ／ｒ２＜ １．６０
ただし、
ｆI：第１レンズ群の合成焦点距離
ν１：第１レンズ群を構成する第１レンズのアッベ数
ν２：第１レンズ群を構成する第２レンズのアッベ数
ｒ２：第１レンズ群を構成する第１レンズの像側の面の曲率半径 The first lens group includes a first lens that is a negative lens and a second lens that is a positive lens in order from the object side, and satisfies the following conditional expression (7) regarding the power of the first lens, and the first lens: The following conditional expression (8) is satisfied with respect to dispersion characteristics of the glass material for manufacturing the second lens, and the following conditional expression (9) is satisfied with respect to the shape of the first lens. The zoom lens according to claim 3.
(7) 0.50 <f w / | f I | <0.65 (because the absolute value is f I <0)
(8) 10 <ν 1 −ν 2
(9) 1.25 <f w / r 2 <1.60
However,
f I : Composite focal length of the first lens group ν 1 : Abbe number of the first lens constituting the first lens group ν 2 : Abbe number of the second lens constituting the first lens group r 2 : First lens group Radius of curvature of the image side surface of the first lens constituting the lens
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