JP2007033476A - Zoom lens - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、CCD等の固体撮像素子を用いた電子撮像装置に適用されるズームレンズに関し、特にデジタルスチルカメラ、モバイルカメラ等に好適な小型のズームレンズに関する。 The present invention relates to a zoom lens applied to an electronic imaging device using a solid-state imaging device such as a CCD, and more particularly to a small zoom lens suitable for a digital still camera, a mobile camera, and the like.
近年、デジタルスチルカメラ、ビデオカメラ等に用いられる固体撮像素子の著しい技術進歩により、CCD等の小型化、高性能化が急速に進んでいる。このため、電子撮像装置に搭載されるズームレンズにおいても、より小型、軽量、薄型のものが求められている。
ズームレンズの薄型化においては、レンズ系の最も物体側の面から像面までの厚み、すなわち、奥行きの厚みが問題となる。
2. Description of the Related Art In recent years, due to remarkable technological progress of solid-state imaging devices used for digital still cameras, video cameras, and the like, CCDs and the like have been rapidly reduced in size and performance. For this reason, zoom lenses mounted on electronic imaging devices are also required to be smaller, lighter, and thinner.
In reducing the thickness of a zoom lens, the thickness of the lens system from the most object-side surface to the image plane, that is, the depth thickness becomes a problem.
この問題に対処するものとして、レンズ系内にプリズム等の反射面をもたせ、光路を折り曲げる光学系が提案されている(例えば、特許文献1、特許文献2参照)。
しかしながら、これらのズームレンズでは、未だレンズ枚数が多く、小型化、軽量化、低コスト化等の点では不十分である。特に、携帯電話機、携帯情報端末機(PDA)等は、さらなる小型化、薄型化が強く要求されており、それ故に、それらに搭載されるズームレンズとしては、より小型で、薄型にする必要がある。
In order to cope with this problem, an optical system has been proposed in which a reflecting surface such as a prism is provided in the lens system and the optical path is bent (see, for example,
However, these zoom lenses still have a large number of lenses, which is insufficient in terms of size reduction, weight reduction, cost reduction, and the like. In particular, cellular phones, personal digital assistants (PDAs), and the like are strongly required to be further reduced in size and thickness. Therefore, zoom lenses to be mounted on them need to be smaller and thinner. is there.
本発明は、上記のような従来技術の問題点に鑑みて成されたものであり、その目的とするところは、4つのレンズと1つのプリズムという非常に簡単な構成を採用するにも拘わらず、レンズの形状、非球面を施す位置等を適切に設定することにより、近年の高密度な固体撮像素子にも対応し得る、広画角で明るく、より安価で、デジタルスチルカメラ、モバイルカメラ等に適用できる小型のズームレンズを提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art, and its object is to adopt a very simple configuration of four lenses and one prism. Appropriately set the lens shape, aspherical position, etc., which can be compatible with recent high-density solid-state image sensors, wide angle of view, brighter, cheaper, digital still cameras, mobile cameras, etc. It is to provide a small zoom lens applicable to the above.
本発明のズームレンズは、物体側から像面順に向けて順に、第1レンズ群、全体として正の屈折力を有する第2レンズ群、全体として正の屈折力を有する第3レンズ群を備え、第2レンズ群及び第3レンズ群が移動して広角端から望遠端への変倍及び変倍に伴う像面変動の補正を行うズームレンズであって、上記第1レンズ群は、負の屈折力を有する負レンズ,及び光路を折り曲げるプリズムからなり、上記第2レンズ群は、所定の口径をなす開口絞り,正の屈折力を有する正レンズ,及び負の屈折力を有する負レンズからなり、上記第3レンズ群は、正の屈折力を有する正レンズからなり、上記第1レンズ群の最も物体側の面から像面までのレンズ系における光軸上の距離をTL、レンズ系の広角端における焦点距離をfwとするとき、次の条件式(1)、
(1) 4<TL/fw<10
を満足することを特徴としている。
この構成によれば、第1レンズ群に入射した光線はプリズムにより略直角に折り曲げられ、第2レンズ群及び第3レンズ群が移動することにより3倍程度の変倍比を確保しつつ広角〜望遠の変倍及び変倍に伴う像面変動の補正を行って固体撮像素子の像面に結像させる。ここでは、全体として4つのレンズと1つのプリズムからなりかつ条件式(1)を満足するレンズ構成を採用したことにより、広角で明るく、小型、薄型で軽量のズームレンズを得ることができる。
The zoom lens of the present invention includes a first lens group, a second lens group having a positive refractive power as a whole, and a third lens group having a positive refractive power as a whole, in order from the object side toward the image plane. A zoom lens that corrects image plane variation accompanying zooming and zooming from the wide-angle end to the telephoto end by moving the second lens group and the third lens group, and the first lens group has negative refraction. The second lens group includes an aperture stop having a predetermined aperture, a positive lens having a positive refractive power, and a negative lens having a negative refractive power. The third lens group is composed of a positive lens having a positive refractive power, and the distance on the optical axis in the lens system from the most object side surface to the image plane of the first lens group is TL, and the wide-angle end of the lens system When the focal length at is fw, Condition (1),
(1) 4 <TL / fw <10
It is characterized by satisfying.
According to this configuration, the light beam incident on the first lens group is bent at a substantially right angle by the prism, and the second lens group and the third lens group are moved to ensure a zoom ratio of about 3 times. The image is changed on the image plane of the solid-state imaging device by correcting the telephoto zoom and the image plane variation accompanying the zoom. Here, by adopting a lens configuration consisting of four lenses and one prism as a whole and satisfying the conditional expression (1), a wide-angle, bright, small, thin and light zoom lens can be obtained.
上記構成において、第1レンズ群のプリズムは、正の屈折力を有するように、物体側及び像面側の少なくとも一方の面が凸状に湾曲して形成されている、構成を採用することができる。
この構成によれば、プリズムに凸状に湾曲した面を形成して正の屈折力をもたせることにより、レンズの構成枚数を減らすことができ、軽量化、低コスト化を可能としている。
In the above configuration, the prism of the first lens group may employ a configuration in which at least one of the object side and the image plane side is formed to be convexly curved so as to have a positive refractive power. it can.
According to this configuration, by forming a convexly curved surface on the prism to have positive refractive power, the number of lenses can be reduced, and the weight and cost can be reduced.
上記構成において、第1レンズ群のプリズムは、樹脂材料により形成されている、構成を採用することができる。
この構成によれば、プリズムを樹脂材料により形成することにより、軽量化、低コスト化、光路長の短縮化を可能としている。
The said structure WHEREIN: The structure currently formed with the resin material can be employ | adopted for the prism of a 1st lens group.
According to this configuration, the prism is formed of a resin material, thereby reducing the weight, the cost, and the optical path length.
上記構成において、第2レンズ群の正レンズ及び負レンズのアッベ数をそれぞれνs、νfとしたとき、次の条件式(2)、
(2) |νf−νs|>40
を満足する構成を採用することができる。
この構成によれば、第2レンズ群を形成する正レンズ及び負レンズが、条件式(2)を満たすように設定することにより、高性能化に大きく影響する色収差を良好に補正することができる。
In the above configuration, when the Abbe numbers of the positive lens and the negative lens in the second lens group are νs and νf, respectively, the following conditional expression (2),
(2) | νf−νs |> 40
Can be adopted.
According to this configuration, by setting the positive lens and the negative lens forming the second lens group so as to satisfy the conditional expression (2), it is possible to satisfactorily correct chromatic aberration that greatly affects performance enhancement. .
上記構成において、第1レンズ群、第2レンズ群、及び第3レンズ群は、それぞれ少なくとも一つの非球面を有するレンズを含む、構成を採用することができる。
この構成によれば、レンズの枚数を減らしつつ、球面収差等の軸上収差、非点収差、歪曲収差等の軸外収差を良好に補正することができ、近年の高密度な固体撮像素子に好適な高性能のズームレンズが得られる。
In the above configuration, the first lens group, the second lens group, and the third lens group may each include a lens having at least one aspheric surface.
According to this configuration, it is possible to satisfactorily correct off-axis aberrations such as on-axis aberrations such as spherical aberration, astigmatism and distortion while reducing the number of lenses, and in recent high-density solid-state image sensors. A suitable high-performance zoom lens can be obtained.
上記構成において、第1レンズ群、第2レンズ群、及び第3レンズ群は、樹脂材料により形成されかつ正及び負の異なる屈折力を有する少なくとも2つの樹脂レンズを含み、樹脂レンズの焦点距離fpの逆数を加算した値をΣ(1/fp)とするとき、次の条件式(3)、
(3) |Σ(1/fp)|<0.03
を満足する構成を採用することができる。
この構成によれば、温度変化によるバックフォーカスへの影響を軽減でき、レンズのパワーを適度に大きく設定することができる。
In the above configuration, the first lens group, the second lens group, and the third lens group include at least two resin lenses that are formed of a resin material and have different positive and negative refractive powers, and the focal length fp of the resin lens. When the value obtained by adding the reciprocal of Σ is Σ (1 / fp), the following conditional expression (3):
(3) | Σ (1 / fp) | <0.03
Can be adopted.
According to this configuration, the influence on the back focus due to the temperature change can be reduced, and the power of the lens can be set to be appropriately large.
上記構成において、第2レンズ群の焦点距離をf2、レンズ系の広角端における焦点距離をfwとするとき、次の条件式(4)、
(4) 1.5<|f2/fw│<3.5
を満足する構成を採用することができる。
この構成によれば、3倍程度の変倍比を確保でき、高い光学性能を得ることができる。
In the above configuration, when the focal length of the second lens group is f2 and the focal length at the wide-angle end of the lens system is fw, the following conditional expression (4):
(4) 1.5 <| f2 / fw | <3.5
Can be adopted.
According to this configuration, a zoom ratio of about 3 times can be secured, and high optical performance can be obtained.
上記構成をなすズームレンズによれば、4つのレンズ及び1つのプリズムという非常に簡単なレンズ構成を採用したにも拘わらず、レンズの形状、非球面を施す位置、ガラス材料等を適切に設定することにより、近年の高密度な撮像素子にも対応した光学性能を有し、広画角で、明るく、より安価で、デジタルスチルカメラ、モバイルカメラ等に好適な小型のズームレンズを得ることができる。 According to the zoom lens having the above-described configuration, the lens shape, the position where the aspherical surface is applied, the glass material, and the like are appropriately set even though a very simple lens configuration including four lenses and one prism is employed. As a result, it is possible to obtain a small zoom lens that has optical performance compatible with recent high-density image sensors, has a wide angle of view, is bright, is cheaper, and is suitable for digital still cameras, mobile cameras, and the like. .
以下、本発明の最良の実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。
図1は本発明に係るズームレンズの一実施形態を示す構成図であり、図2(a),(b),(c)は広角端、中間位置、望遠端における光路図である。
このズームレンズは、図1に示すように、物体側から像面順に向けて順に、第1レンズ群(I)、全体として正の屈折力を有する第2レンズ群(II)、全体として正の屈折力を有する第3レンズ群(III)を備えている。そして、第3レンズ群(III)の後方には、ガラスフィルタ6,7が配置され、その後方に固体撮像素子の像面Pが配置される。
この構成において、図2に示すように、第2レンズ群(II)及び第3レンズ群(III)が、光軸L方向に移動して、広角端〜望遠端への変倍及び変倍に伴う像面変動の補正を行うようになっている。
DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, exemplary embodiments of the invention will be described with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a configuration diagram showing an embodiment of a zoom lens according to the present invention, and FIGS. 2A, 2B, and 2C are optical path diagrams at a wide-angle end, an intermediate position, and a telephoto end.
As shown in FIG. 1, the zoom lens includes a first lens group (I), a second lens group (II) having a positive refractive power as a whole, and a positive overall. A third lens group (III) having refractive power is provided. The
In this configuration, as shown in FIG. 2, the second lens group (II) and the third lens group (III) move in the direction of the optical axis L to change the magnification from the wide-angle end to the telephoto end. The accompanying image plane variation is corrected.
第1レンズ群(I)は、負の屈折力を有する負レンズ1、光路を折り曲げるプリズム2により形成されている。
第2レンズ群(II)は、所定の口径をなす開口絞りSD、正の屈折力を有する正レンズ3、負の屈折力を有する負レンズ4により形成されている。尚、開口絞りSDは、正レンズ3の物体側の面よりも光軸L方向において後退した位置に配置されている。
第3レンズ群(III)は、正の屈折力を有する正レンズ5により形成されている。
The first lens group (I) is formed by a
The second lens group (II) is formed by an aperture stop SD having a predetermined aperture, a
The third lens group (III) is formed by a
ここでは、負レンズ1、プリズム2、正レンズ3、負レンズ4、正レンズ5、ガラスフィルタ6,7及び像面Pが、光軸Lに沿って物体側から像面側に向けて順に配列される構成において、図1に示すように、それぞれの面をSi(i=1〜14)、それぞれの面Siの曲率半径をRi(i=1〜14)、d線に対する屈折率をNi(i=1〜7)及びアッベ数をνi(i=1〜7)、負レンズ1〜像面Pまでのそれぞれの光軸L上における間隔(厚さ、空気間隔)をDi(i=1〜14)で表す。
Here, the
また、第1レンズ群(I)の最も物体側の面(負レンズ1の物体側の面)S1〜像面Pまでをレンズ系とし、このレンズ系の広角端、中間、望遠端における焦点距離をfw,fm,ft、第2レンズ群(II)の焦点距離をf2、レンズ系の光軸L上の距離(レンズ系全長)をTL、第2レンズ群(II)の正レンズ3及び負レンズ4のそれぞれのアッベ数をνs(=ν3),νf(=ν4)、樹脂材料により形成されたレンズの焦点距離をfpで表す。
Further, the lens system includes the first object group (I) closest to the object side surface (object side surface of the negative lens 1) S1 to image plane P, and the focal lengths at the wide-angle end, the intermediate end, and the telephoto end of the lens system. Fw, fm, ft, the focal length of the second lens group (II) is f2, the distance on the optical axis L of the lens system (lens system total length) is TL, the
<第1レンズ群(I)>
負レンズ1は、ガラス材料又は樹脂材料により形成され、負の屈折力を有するように、物体側の面S1が平面でかつ像面側の面S2が凹状をなす平凹形状のレンズである。
プリズム2は、ガラス材料又は樹脂材料により形成され、物体側の面S3が平面でかつ像面側の面S4が平面に形成され、又は、正の屈折力を有するように物体側の面S3又は像面側の面S4が凸状に湾曲して形成されている。
ここでは、プリズム2が正の屈折力を有するように物体側及び像面側の少なくとも一方の面S3,S4が凸状に湾曲して形成されることにより、レンズの構成枚数を減らすことができ、軽量化、低コスト化を可能としている。
さらに、プリズム2は、好ましくは樹脂材料により形成される。これにより、軽量化、低コスト化、光路長の短縮化が可能となる。
<First lens group (I)>
The
The
Here, since the
Furthermore, the
<第2レンズ群(II)>
正レンズ3は、ガラス材料又は樹脂材料により形成され、正の屈折力を有するように、物体側の面S5が凸状でかつ像面側の面S6が凸状をなす両凸形状のレンズである。
負レンズ4は、ガラス材料又は樹脂材料により形成され、負の屈折率を有するように、物体側の面S7が凸状でかつ像面側の面S8が凹状をなすメニスカス形状のレンズである。
<Second lens group (II)>
The
The
<第3レンズ群(III)>
正レンズ5は、ガラス材料又は樹脂材料により形成され、正の屈折力を有するように、物体側の面S9が凸状又は凹状でかつ像面側の面S10が凸状をなす両凸形状又はメニスカス形状のレンズである。
<Third lens group (III)>
The
上記構成においては、第1レンズ群(I)に入射した光線は、図1に示すように、プリズム2により略直角に折り曲げられ、第2レンズ群(II)及び第3レンズ群(III)が移動することにより、3倍程度の変倍比を確保しつつ広角〜望遠の変倍及び変倍に伴う像面変動の補正を行って固体撮像素子の像面Pに結像させる。
In the above configuration, the light rays incident on the first lens group (I) are bent at a substantially right angle by the
また、上記構成に加えて、第1レンズ群(I)の最も物体側の面S1から像面Pまでのレンズ系における光軸L上の距離TL、レンズ系の広角端における焦点距離fwが、次の条件式(1)、
(1) 4<TL/fw<10
を満足するように形成されている。
すなわち、全体として4つのレンズ1,3,4,5と1つのプリズム2からなり、かつ、条件式(1)を満足するレンズ構成を採用したことにより、広角で明るく、小型、薄型で軽量のズームレンズが得られる。
In addition to the above configuration, the distance TL on the optical axis L in the lens system from the most object-side surface S1 to the image plane P of the first lens group (I), and the focal length fw at the wide-angle end of the lens system are: The following conditional expression (1),
(1) 4 <TL / fw <10
It is formed to satisfy.
In other words, the lens structure consisting of four
また、上記構成においては、第2レンズ群(II)の正レンズ3及び負レンズ4のアッベ数νs、νfが、好ましくは次の条件式(2)、
(2) |νf−νs|>40
を満足するように形成される。
条件式(2)は、第2レンズ群(II)のガラス材料の選定を規定したものである。この条件式(2)を満たさない場合は、色収差を良好に補正するのが困難になり、レンズの構成枚数の増加あるいは変倍比(倍率)の低下を招くが、この条件式(2)を満たすことにより、高性能化に大きく影響する色収差を良好に補正することができる。
In the above configuration, the Abbe numbers νs and νf of the
(2) | νf−νs |> 40
It is formed so as to satisfy.
Conditional expression (2) defines the selection of the glass material of the second lens group (II). If this conditional expression (2) is not satisfied, it will be difficult to correct chromatic aberration satisfactorily, resulting in an increase in the number of lenses or a reduction in zoom ratio (magnification). By satisfying this, it is possible to satisfactorily correct chromatic aberration that greatly affects the performance enhancement.
また、上記構成においては、第1レンズ群(I)、第2レンズ群(II)、及び第3レンズ群(III)が、好ましくは、それぞれ少なくとも一つの非球面を有するレンズを含むように形成される。
ここで、非球面を表す式は、次式で規定される。
Z=Cy2/[1+(1−εC2y2)1/2]+Dy4+Ey6+Fy8+Gy10
ただし、Z:非球面の頂点における接平面から,光軸Lからの高さがyの非球面上の点までの距離、y:光軸からの高さ、C:非球面の頂点における曲率(1/R)、ε:円錐定数、D,E,F,G:非球面係数である。
In the above configuration, the first lens group (I), the second lens group (II), and the third lens group (III) preferably each include at least one aspherical lens. Is done.
Here, the expression representing the aspheric surface is defined by the following expression.
Z = Cy 2 / [1+ (1-εC 2 y 2 ) 1/2 ] + Dy 4 + Ey 6 + Fy 8 + Gy 10
Where Z: distance from the tangent plane at the apex of the aspheric surface to a point on the aspheric surface whose height from the optical axis L is y, y: height from the optical axis, C: curvature at the apex of the aspheric surface ( 1 / R), ε: conic constant, D, E, F, G: aspheric coefficient.
このように非球面を設けることにより、レンズの枚数を減らしつつ、球面収差等の軸上収差、非点収差、歪曲収差等の軸外収差を良好に補正することができ、近年の高密度な固体撮像素子に好適な高性能のズームレンズが得られる。
すなわち、一般に開口絞りSDの近くでは球面収差等の軸上収差が発生し易く、開口絞りSDから離れた位置にあるレンズでは非点収差、歪曲収差等の軸外収差が発生し易い。球面レンズでそれらを補正するとなると構成枚数の増加等が考えられ目的に沿わない。そこで、各レンズ群に非球面を設けることにより、球面収差等の軸上収差と、非点収差、歪曲収差等の軸外収差を良好に補正でき、近年の高密度な撮像素子に対応したレンズを得ることができる。
例えば、少なくとも負レンズ1及び正レンズ5に非球面を設けることにより、特に広角端、望遠端にて発生する歪曲収差を効果的に補正することができる。また、開口絞りSDの近くのレンズ3に非球面を設けることにより、広角端〜望遠端までの全範囲で、球面収差等の軸上収差を良好に補正することができる。
より具体的には、負レンズ1の像面側の面S2、凸状に形成されたプリズム2の像面側の面S4、正レンズ3の物体側の面S5、負レンズ4の像面側の面S8、正レンズ5の物体側及び像面側の両面S9,S10等が非球面に形成される。
By providing an aspherical surface in this way, it is possible to satisfactorily correct off-axis aberrations such as on-axis aberrations such as spherical aberration, astigmatism, and distortion, while reducing the number of lenses. A high-performance zoom lens suitable for a solid-state image sensor can be obtained.
That is, generally, axial aberrations such as spherical aberration are likely to occur near the aperture stop SD, and off-axis aberrations such as astigmatism and distortion are likely to occur in a lens located away from the aperture stop SD. If they are corrected with a spherical lens, an increase in the number of components can be considered, which does not meet the purpose. Therefore, by providing an aspheric surface in each lens group, axial aberrations such as spherical aberration and off-axis aberrations such as astigmatism and distortion can be corrected well, and lenses corresponding to recent high-density image sensors. Can be obtained.
For example, by providing aspherical surfaces at least on the
More specifically, the surface S2 on the image plane side of the
また、上記構成においては、好ましくは、第1レンズ群(I)、第2レンズ群(II)、及び第3レンズ群(III)が樹脂材料により形成されかつ正及び負の異なる屈折力を有する少なくとも2つの樹脂レンズを含み、樹脂レンズの焦点距離fpの逆数を加算した値Σ(1/fp)が、次の条件式(3)、
(3) |Σ(1/fp)|<0.03
を満足するように形成される。
条件式(3)は、温度変化の影響に対する対策を規定したものであり、樹脂材料により形成されたレンズが正又は負の一方の屈折力をもつものに偏った場合、温度変化によるバックフォーカスへの影響が生じるため、レンズのパワーを小さく抑えなければならず自由度が小さくなる。また、バックフォーカスのずれを補正するのが難しくなる。
そこで、条件式(3)を満たすように設定することにより、温度変化によるバックフォーカスへの影響を打ち消し合って、その影響を軽減でき、レンズのパワーを適度に大きく設定することができる。
In the above configuration, the first lens group (I), the second lens group (II), and the third lens group (III) are preferably made of a resin material and have different positive and negative refractive powers. A value Σ (1 / fp) including at least two resin lenses and adding the reciprocal of the focal length fp of the resin lens is expressed by the following conditional expression (3):
(3) | Σ (1 / fp) | <0.03
It is formed so as to satisfy.
Conditional expression (3) prescribes measures against the influence of temperature change. When a lens formed of a resin material is biased to one having positive or negative refractive power, back focus due to temperature change is caused. Therefore, the power of the lens must be kept small, and the degree of freedom is reduced. In addition, it becomes difficult to correct the back focus shift.
Therefore, by setting so as to satisfy the conditional expression (3), the influence on the back focus due to the temperature change can be canceled out, the influence can be reduced, and the power of the lens can be set to be appropriately large.
さらに、上記構成においては、第2レンズ群(II)の焦点距離f2、レンズ系の広角端における焦点距離fwの関係が、好ましくは、次の条件式(4)、
(4) 1.5<|f2/fw│<3.5
を満足するように形成される。
条件式(2)は、第2レンズ群(II)のパワーを規定したものであり、この条件式(4)を満たすことにより、3倍程度の変倍比を確保でき、高い光学性能を得ることができる。
Furthermore, in the above configuration, the relationship between the focal length f2 of the second lens group (II) and the focal length fw at the wide angle end of the lens system is preferably the following conditional expression (4):
(4) 1.5 <| f2 / fw | <3.5
It is formed so as to satisfy.
Conditional expression (2) defines the power of the second lens group (II). By satisfying this conditional expression (4), a zoom ratio of about 3 times can be secured and high optical performance is obtained. be able to.
次に、上記ズームレンズの具体的な数値による実施例を、実施例1、実施例2として以下に示す。 Next, specific numerical examples of the zoom lens will be described below as Example 1 and Example 2.
実施例1における条件式(1)〜(4)の数値データ、負レンズ1〜正レンズ5、ガラスフィルタ6,7の主な仕様諸元、種々の数値データ(設定値)は以下の通りである。また、実施例1においては、負レンズ1、プリズム2、正レンズ3、負レンズ4、正レンズ5のうち、正レンズ3,負レンズ4がガラス材料により形成され、負レンズ1,プリズム2,正レンズ5が樹脂材料により形成されている。
<条件式>
(1)TL/fw=36.37/4.84=7.514
(2)|νs−νf│=70.3−20.6=49.7
(3)|Σ(1/fp)|=|(−0.1223+0.03067+0.07325)|=0.0184
(4)|f2/fw│=|12.1176/4.84|=2.503
Numerical data of conditional expressions (1) to (4) in Example 1, main specifications of the
<Conditional expression>
(1) TL / fw = 36.37 / 4.84 = 7.514
(2) | νs−νf | = 70.3−20.6 = 49.7
(3) | Σ (1 / fp) | = | (−0.1223 + 0.03067 + 0.07325) | = 0.0184
(4) | f2 / fw | = | 12.1176 / 4.84 | = 2.503
<仕様諸元>
物体距離=∞(広角端)〜∞(中間)〜∞(望遠端)、レンズ系の焦点距離(fw,fm,ft)=4.84mm(広角端)〜8.50mm(中間)〜14.16mm(望遠端)、変倍比(倍率)=2.93、Fナンバー=2.88(広角端)〜4.32(中間)〜6.09(望遠端)、画角(2ω)=58.40°(広角端)〜36.20°(中間)〜22.34°(望遠端)、射出角度(H=3.6mm)=−7.76°(広角端)〜−0.1°(中間)〜3.97°(望遠端)、レンズ全長(空気換算)=30.30mm(広角端)〜32.64mm(中間)〜33.87mm(望遠端)、レンズ系全長(空気換算)=36.09mm(広角端)〜36.10mm(中間)〜36.10mm(望遠端)、バックフォーカス(空気換算)=5.79mm(広角端)〜3.46mm(中間)〜2.23mm(望遠端)
<Specification specifications>
Object distance = ∞ (wide angle end) to ∞ (middle) to ∞ (telephoto end), focal length of lens system (fw, fm, ft) = 4.84 mm (wide angle end) to 8.50 mm (middle) to 14. 16 mm (telephoto end), zoom ratio (magnification) = 2.93, F number = 2.88 (wide angle end) to 4.32 (middle) to 6.09 (telephoto end), field angle (2ω) = 58 .40 ° (wide angle end) to 36.20 ° (middle) to 22.34 ° (telephoto end), emission angle (H = 3.6 mm) = − 7.76 ° (wide angle end) to −0.1 ° (Medium) to 3.97 ° (Telephoto end), lens total length (Air conversion) = 30.30 mm (Wide-angle end) to 32.64 mm (Medium) to 33.87 mm (Telephoto end), lens system total length (Air conversion) = 36.09 mm (wide angle end) to 36.10 mm (middle) to 36.10 mm (telephoto end), back focus (air conversion) = 5 79mm (wide angle end) ~3.46mm (intermediate) ~2.23mm (telephoto end)
<非球面>
負レンズ1の像面側の面S2、プリズム2の像面側の面S4、正レンズ3の物体側の面S5、負レンズ4の像面側の面S8、正レンズ5の両面S9,S10
<曲率半径>
R1=∞、R2=4.292mm(非球面)、R3=∞、R4=−19.034mm(非球面)、R5=4.386mm(非球面)、R6=−32.276mm、R7=5.327mm、R8=3.231mm(非球面)、R9=−262.368mm(非球面)、R10=−7.000mm(非球面)、R11=∞、R12=∞、R13=∞、R14=∞
<光軸上の間隔>
D1=1.00mm、D2=2.00mm、D3=6.95mm、D4=可変、D5=2.00mm、D6=1.56mm、D7=0.73mm、D8=可変、D9=2.33mm、D10=可変、D11=0.30mm、D12=0.15mm、D13=0.50mm、D14=0.50mm
<屈折率(Nd)>
N1=1.525120、N2=1.583850、N3=1.518348、N4=1.996701、N5=1.525120、N6=1.516798、N7=1.516798
<アッベ数(νd)>
ν1=56.3、ν2=30.3、ν3=70.3、ν4=20.6、ν5=56.3、ν6=64.2、ν7=64.2
<Aspherical surface>
Image surface side surface S2 of
<Curvature radius>
R1 = ∞, R2 = 4.292 mm (aspherical surface), R3 = ∞, R4 = −19.034 mm (aspherical surface), R5 = 4.386 mm (aspherical surface), R6 = −32.276 mm, R7 = 5. 327 mm, R8 = 3.231 mm (aspherical surface), R9 = −262.368 mm (aspherical surface), R10 = −7.0000 mm (aspherical surface), R11 = ∞, R12 = ∞, R13 = ∞, R14 = ∞
<Spacing on the optical axis>
D1 = 1.00 mm, D2 = 2.00 mm, D3 = 6.95 mm, D4 = variable, D5 = 2.00 mm, D6 = 1.56 mm, D7 = 0.73 mm, D8 = variable, D9 = 2.33 mm, D10 = variable, D11 = 0.30 mm, D12 = 0.15 mm, D13 = 0.50 mm, D14 = 0.50 mm
<Refractive index (Nd)>
N1 = 1.525120, N2 = 1.583850, N3 = 1.518348, N4 = 1.9970701, N5 = 1.525120, N6 = 1.516798, N7 = 1.516798
<Abbe number (νd)>
ν1 = 56.3, ν2 = 30.3, ν3 = 70.3, ν4 = 20.6, ν5 = 56.3, ν6 = 64.2, ν7 = 64.2
<ズーム間隔(D4,D8,D10)>
D4=11.75mm(広角端)〜6.22mm(中間)〜1.00mm(望遠端)、
D8=1.98mm(広角端)〜9.85mm(中間)〜16.30mm(望遠端)、
D10=4.62mm(広角端)〜2.27mm(中間)〜1.05mm(望遠端)
<Zoom interval (D4, D8, D10)>
D4 = 11.75 mm (wide angle end) to 6.22 mm (middle) to 1.00 mm (telephoto end),
D8 = 1.98 mm (wide angle end) to 9.85 mm (middle) to 16.30 mm (telephoto end),
D10 = 4.62 mm (wide-angle end) to 2.27 mm (intermediate) to 1.05 mm (telephoto end)
<非球面係数の数値データ>
<S2>
ε=−0.831755、D=2.221970×10−4、E=6.078420×10−6、F=4.042240×10−8、G=−3.171650×10−10
<S4>
ε=9.770438、D=−9.688560×10−5、E=2.364710×10−6、F=7.564930×10−8、G=0.000000、
<S5>
ε=−1.155600、D=5.621040×10−4、E=8.713730×10−6、F=−9.429230×10−7、G=0.000000、
<S8>
ε=0.137403、D=1.767310×10−4、E=−3.912070×10−5、F=0.000000、G=0.000000、
<S9>
ε=−2.698632、D=−9.677000×10−4、E=−1.103880×10−4、F=−5.309120×10−6、G=0.000000、
<S10>
ε=0.000000、D=−9.586520×10−4、E=−1.234780×10−4、F=0.000000、G=0.000000
<Numerical data of aspheric coefficient>
<S2>
ε = −0.831755, D = 2.221970 × 10 −4 , E = 6.078420 × 10 −6 , F = 4.042240 × 10 −8 , G = −3.1171650 × 10 −10
<S4>
ε = 9.7070438, D = −9.668860 × 10 −5 , E = 2.364710 × 10 −6 , F = 7.564930 × 10 −8 , G = 0.0000,
<S5>
ε = −1.155600, D = 5.621040 × 10 −4 , E = 8.771330 × 10 −6 , F = −9.429230 × 10 −7 , G = 0.0000,
<S8>
ε = 0.137403, D = 1.767710 × 10 −4 , E = −3.912070 × 10 −5 , F = 0.000000, G = 0.000000,
<S9>
ε = −2.698632, D = −9.6677000 × 10 −4 , E = −1.103880 × 10 −4 , F = −5.309120 × 10 −6 , G = 0.0000,
<S10>
ε = 0.000000, D = −9.586520 × 10 −4 , E = −1.2234780 × 10 −4 , F = 0.000000, G = 0.000000
この実施例1における広角端、中間位置、望遠端でのそれぞれの球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差に関する収差線図は、図3、図4、図5に示すような結果となる。尚、図3、図4、図5において、Sはサジタル平面での収差、Mはメリジオナル平面での収差を示す。
この実施例1によるレンズ仕様によれば、変倍比が2.93、広角端でのFナンバーが2.88程度と明るく、諸収差が良好に補正された光学性能の高い、小型のズームレンズが得られる。
The aberration diagrams regarding the spherical aberration, astigmatism, distortion, and lateral chromatic aberration at the wide-angle end, the intermediate position, and the telephoto end in Example 1 are as shown in FIG. 3, FIG. 4, and FIG. . 3, 4, and 5, S represents an aberration on the sagittal plane, and M represents an aberration on the meridional plane.
According to the lens specifications according to the first embodiment, the zoom ratio is as high as 2.93, the F-number at the wide-angle end is about 2.88, and a small zoom lens with high optical performance in which various aberrations are well corrected. Is obtained.
実施例2における条件式(1)〜(4)の数値データ、負レンズ1〜正レンズ5、ガラスフィルタ6,7の主な仕様諸元、種々の数値データ(設定値)は以下の通りである。また、実施例1においては、負レンズ1、プリズム2、正レンズ3、負レンズ4、正レンズ5のうち、正レンズ3,負レンズ4がガラス材料により形成され、負レンズ1,プリズム2,正レンズ5が樹脂材料により形成されている。
<条件式>
(1)TL/fw=35.255/4.84=7.284
(2)|νs−νf│=70.3−20.6=49.7
(3)|Σ(1/fp)|=|(−0.1222+0.02585+0.07197)|=0.024
(4)|f2/fw│=|10.708/4.84|=2.212
Numerical data of conditional expressions (1) to (4) in Example 2, main specifications of the
<Conditional expression>
(1) TL / fw = 35.255 / 4.84 = 7.284
(2) | νs−νf | = 70.3−20.6 = 49.7
(3) | Σ (1 / fp) | = | (−0.1222 + 0.02585 + 0.07197) | = 0.024
(4) | f2 / fw | = | 10.708 / 4.84 | = 2.212
<仕様諸元>
物体距離=∞(広角端)〜∞(中間)〜∞(望遠端)、レンズ系の焦点距離(fw,fm,ft)=4.84mm(広角端)〜8.50mm(中間)〜14.20mm(望遠端)、変倍比(倍率)=2.93、Fナンバー=2.90(広角端)〜4.40(中間)〜6.07(望遠端)、画角(2ω)=59.94°(広角端)〜36.44°(中間)〜22.48°(望遠端)、射出角度(H=3.6mm)=9.4°(広角端)〜0.76°(中間)〜−3.24°(望遠端)、レンズ全長(空気換算)=30.07mm(広角端)〜32.8mm(中間)〜33.0mm(望遠端)、レンズ系全長(空気換算)=34.98mm〜34.97mm(中間)〜34.98mm(望遠端)、バックフォーカス(空気換算)=4.91mm(広角端)〜2.17mm(中間)〜1.98mm(望遠端)
<Specification specifications>
Object distance = ∞ (wide angle end) to ∞ (middle) to ∞ (telephoto end), focal length of lens system (fw, fm, ft) = 4.84 mm (wide angle end) to 8.50 mm (middle) to 14. 20 mm (telephoto end), zoom ratio (magnification) = 2.93, F-number = 2.90 (wide-angle end) to 4.40 (middle) to 6.07 (telephoto end), field angle (2ω) = 59 .94 ° (wide angle end) to 36.44 ° (middle) to 22.48 ° (telephoto end), emission angle (H = 3.6 mm) = 9.4 ° (wide angle end) to 0.76 ° (middle) ) To -3.24 ° (telephoto end), lens total length (air conversion) = 30.07 mm (wide angle end) to 32.8 mm (intermediate) to 33.0 mm (telephoto end), lens system total length (air conversion) = 34.98 mm to 34.97 mm (intermediate) to 34.98 mm (telephoto end), back focus (air conversion) = 4.91 mm (wide angle) ) ~2.17Mm (Intermediate) ~1.98Mm (telephoto end)
<非球面>
負レンズ1の像面側の面S2、プリズム2の像面側の面S4、正レンズ3の物体側の面S5、負レンズ4の像面側の面S8、正レンズ5の両面S9,S10
<曲率半径>
R1=∞、R2=4.296mm(非球面)、R3=∞、R4=−22.586mm(非球面)、R5=4.465mm(非球面)、R6=−19.468mm、R7=7.473mm、R8=3.626mm(非球面)、R9=65.474mm(非球面)、R10=−8.118mm(非球面)、R11=∞、R12=∞、R13=∞、R14=∞
<光軸上の間隔>
D1=1.00mm、D2=2.00mm、D3=6.89mm、D4=可変、D5=2.02mm、D6=1.60mm、D7=1.41mm、D8=可変、D9=2.16mm、D10=可変、D11=0.30mm、D12=0.15mm、D13=0.50mm、D14=0.50mm
<屈折率(Nd)>
N1=1.525120、N2=1.583850、N3=1.518348、N4=1.996701、N5=1.525120、N6=1.516798、N7=1.516798
<アッベ数(νd)>
ν1=56.3、ν2=30.3、ν3=70.3、ν4=20.6、ν5=56.3、ν6=64.2、ν7=64.2
<Aspherical surface>
Image surface side surface S2 of
<Curvature radius>
R1 = ∞, R2 = 4.296 mm (aspheric), R3 = ∞, R4 = −22.586 mm (aspheric), R5 = 4.465 mm (aspheric), R6 = −19.468 mm, R7 = 7. 473 mm, R8 = 3.626 mm (aspherical), R9 = 65.474 mm (aspherical), R10 = −8.118 mm (aspherical), R11 = ∞, R12 = ∞, R13 = ∞, R14 = ∞
<Spacing on the optical axis>
D1 = 1.00 mm, D2 = 2.00 mm, D3 = 6.89 mm, D4 = variable, D5 = 2.02 mm, D6 = 1.60 mm, D7 = 1.41 mm, D8 = variable, D9 = 2.16 mm, D10 = variable, D11 = 0.30 mm, D12 = 0.15 mm, D13 = 0.50 mm, D14 = 0.50 mm
<Refractive index (Nd)>
N1 = 1.525120, N2 = 1.583850, N3 = 1.518348, N4 = 1.9970701, N5 = 1.525120, N6 = 1.516798, N7 = 1.516798
<Abbe number (νd)>
ν1 = 56.3, ν2 = 30.3, ν3 = 70.3, ν4 = 20.6, ν5 = 56.3, ν6 = 64.2, ν7 = 64.2
<ズーム間隔(D4,D8,D10)>
D4=11.02mm(広角端)〜6.41mm(中間)〜1.00mm(望遠端)、
D8=1.97mm(広角端)〜9.31mm(中間)〜14.92mm(望遠端)、
D10=3.74mm(広角端)〜1.00mm(中間)〜0.80mm(望遠端)
<Zoom interval (D4, D8, D10)>
D4 = 11.02 mm (wide angle end) to 6.41 mm (middle) to 1.00 mm (telephoto end),
D8 = 1.97 mm (wide angle end) to 9.31 mm (middle) to 14.92 mm (telephoto end),
D10 = 3.74 mm (wide angle end) to 1.00 mm (middle) to 0.80 mm (telephoto end)
<非球面係数の数値データ>
<S2>
ε=0.278928、D=2.538260×10−4、E=1.924420×10−5、F=−1.794750×10−6、G=4.814660×10−8
<S4>
ε=27.393960、D=6.593390×10−7、E=2.333820×10−6、F=9.370910×10−7、G=0.000000
<S5>
ε=−0.196466、D=5.270810×10−4、E=−3.341370×10−6、F=−2.195800×10−7、G=0.000000
<S8>
ε=1.301132、D=8.696290×10−4、E=6.816820×10−5、F=2.404530×10−6、G=0.000000
<S9>
ε=1.000000、D=−1.343740×10−3、E=0.000000、F=0.000000、G=0.000000
<S10>
ε=−17.932650、D=−4.700900×10−3、E=1.947960×10−4、F=−4.584930×10−6、G=0.000000
<Numerical data of aspheric coefficient>
<S2>
ε = 0.2798928, D = 2.538260 × 10 −4 , E = 1.924420 × 10 −5 , F = −1.794750 × 10 −6 , G = 4.814660 × 10 −8
<S4>
ε = 27.393960, D = 6.593390 × 10 -7, E = 2.333820 × 10 -6, F = 9.370910 × 10 -7, G = 0.000000
<S5>
ε = −0.196466, D = 5.270810 × 10 −4 , E = −3.3341370 × 10 −6 , F = −2.195800 × 10 −7 , G = 0.000000
<S8>
ε = 1.301132, D = 8.669290 × 10 −4 , E = 6.881620 × 10 −5 , F = 2.404530 × 10 −6 , G = 0.0000
<S9>
ε = 1.00000, D = −1.43740 × 10 −3 , E = 0.0000, F = 0.0000, G = 0.0000
<S10>
ε = -17.932650, D = -4.700900 × 10 −3 , E = 1.947960 × 10 −4 , F = −4.584930 × 10 −6 , G = 0.0000
この実施例2における広角端、中間位置、望遠端でのそれぞれの球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差に関する収差線図は、図6、図7、図8に示すような結果となる。尚、図6、図7、図8において、Sはサジタル平面での収差、Mはメリジオナル平面での収差を示す。
この実施例2によるレンズ仕様によれば、変倍比が2.93、広角端でのFナンバーが2.90程度と明るく、諸収差が良好に補正された光学性能の高い、小型のズームレンズが得られる。
The aberration diagrams regarding the spherical aberration, astigmatism, distortion, and lateral chromatic aberration at the wide-angle end, the intermediate position, and the telephoto end in Example 2 are as shown in FIG. 6, FIG. 7, and FIG. . 6, 7, and 8, S represents an aberration on the sagittal plane, and M represents an aberration on the meridional plane.
According to the lens specifications according to the second embodiment, the zoom ratio is as high as 2.93, the F-number at the wide-angle end is about 2.90, and a small zoom lens with high optical performance in which various aberrations are well corrected. Is obtained.
以上述べたように、本発明のズームレンズは、4つのレンズ及び1つのプリズムという非常に簡単なレンズ構成を採用し、レンズの形状、非球面を施す位置、ガラス材料等を適切に設定することにより、近年の高密度な撮像素子にも対応した光学性能を有し、広画角で、明るく、より安価かつ小型であるため、デジタルスチルカメラ、携帯電話機等に搭載のモバイルカメラ等に適用できるのは勿論のこと、その他の用途に用いられるカメラのズームレンズとしても有用である。 As described above, the zoom lens of the present invention adopts a very simple lens configuration of four lenses and one prism, and appropriately sets the shape of the lens, the position where the aspheric surface is applied, the glass material, and the like. Therefore, it has optical performance compatible with recent high-density image sensors, has a wide angle of view, is bright, is cheaper, and is compact, so it can be applied to digital still cameras, mobile cameras mounted on mobile phones, etc. Of course, it is also useful as a zoom lens of a camera used for other purposes.
L 光軸
I 第1レンズ群
II 第2レンズ群
III 第3レンズ群
1 負レンズ
2 プリズム
3 正レンズ
4 負レンズ
5 正レンズ
6,7 ガラスフィルタ
SD 開口絞り
TL 第1レンズ群の最も物体側の面から像面までのレンズ系における光軸上の距離
fw レンズ系の広角端における焦点距離
νs 第2レンズ群の正レンズのアッベ数
νf 第2レンズ群の負レンズのアッベ数
f2 第2レンズ群の焦点距離
fp 樹脂材料により形成されたレンズの焦点距離
L Optical axis I First lens group II Second lens group III
Claims (7)
前記第1レンズ群は、負の屈折力を有する負レンズ、及び光路を折り曲げるプリズムからなり、
前記第2レンズ群は、所定の口径をなす開口絞り、正の屈折力を有する正レンズ、及び負の屈折力を有する負レンズからなり、
前記第3レンズ群は、正の屈折力を有する正レンズからなり、
前記第1レンズ群の最も物体側の面から像面までのレンズ系における光軸上の距離をTL、前記レンズ系の広角端における焦点距離をfwとするとき、下記条件式(1)を満たすことを特徴とするズームレンズ。
(1) 4<TL/fw<10 A first lens group, a second lens group having a positive refractive power as a whole, and a third lens group having a positive refractive power as a whole, in order from the object side toward the image plane, the second lens group and the second lens group A zoom lens that corrects image plane variation accompanying zooming and zooming from the wide-angle end to the telephoto end by moving three lens groups,
The first lens group includes a negative lens having negative refractive power and a prism that bends the optical path.
The second lens group includes an aperture stop having a predetermined aperture, a positive lens having a positive refractive power, and a negative lens having a negative refractive power,
The third lens group includes a positive lens having a positive refractive power,
When the distance on the optical axis in the lens system from the most object side surface of the first lens group to the image plane is TL and the focal length at the wide-angle end of the lens system is fw, the following conditional expression (1) is satisfied. A zoom lens characterized by that.
(1) 4 <TL / fw <10
ことを特徴とする請求項1記載のズームレンズ。 The prism of the first lens group is formed such that at least one of the object side and the image plane side is curved in a convex shape so as to have a positive refractive power.
The zoom lens according to claim 1.
ことを特徴とする請求項1又は2に記載のズームレンズ。 The prism of the first lens group is formed of a resin material.
The zoom lens according to claim 1, wherein the zoom lens is a zoom lens.
(2) |νf−νs|>40 4. The zoom lens according to claim 1, wherein the following conditional expression (2) is satisfied when the Abbe numbers of the positive lens and the negative lens of the second lens group are νs and νf, respectively.
(2) | νf−νs |> 40
ことを特徴とする請求項1ないし4いずれかに記載のズームレンズ。 Each of the first lens group, the second lens group, and the third lens group includes a lens having at least one aspheric surface;
The zoom lens according to claim 1, wherein the zoom lens is a zoom lens.
前記樹脂レンズの焦点距離fpの逆数を加算した値をΣ(1/fp)とするとき、
下記条件式(3)を満たすことを特徴とする請求項1ないし5いずれかに記載のズームレンズ。
(3) |Σ(1/fp)|<0.03 The first lens group, the second lens group, and the third lens group include at least two resin lenses that are formed of a resin material and have different positive and negative refractive powers,
When a value obtained by adding the reciprocal of the focal length fp of the resin lens is Σ (1 / fp),
The zoom lens according to claim 1, wherein the following conditional expression (3) is satisfied.
(3) | Σ (1 / fp) | <0.03
(4) 1.5<|f2/fw│<3.5
The following conditional expression (4) is satisfied, where f2 is a focal length of the second lens group and fw is a focal length at the wide angle end of the lens system. Zoom lens.
(4) 1.5 <| f2 / fw | <3.5
Priority Applications (1)
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