JP2022065512A - Zoom lens and image capturing device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ビデオカメラ、デジタルスチルカメラ、監視用カメラ等の撮像装置に好適なズームレンズに関する。 The present invention relates to a zoom lens suitable for an image pickup device such as a video camera, a digital still camera, and a surveillance camera.
広角のズームレンズとして、最も物体側の第1レンズ群を移動させて変倍を行うズームレンズが特許文献1や特許文献2にて開示されている。 As a wide-angle zoom lens, Patent Document 1 and Patent Document 2 disclose a zoom lens that moves the first lens group on the most object side to perform scaling.
しかしながら、特許文献1、2に開示されたズームレンズでは、バックフォーカスが長いことにより第1レンズ群が大径化し、変倍時に移動させる第1レンズ群の重量が大きくなる。しかも広角レンズでは大口径レンズを複数枚用いて広角化と歪曲収差補正を行うため、第1レンズ群の重量が増加する傾向にある。この結果、第1レンズ群の移動時の偏心による収差の増加を抑制することが難しくなる。 However, in the zoom lenses disclosed in Patent Documents 1 and 2, the length of the back focus increases the diameter of the first lens group, and the weight of the first lens group to be moved at the time of scaling increases. Moreover, since a wide-angle lens uses a plurality of large-diameter lenses to widen the angle and correct distortion, the weight of the first lens group tends to increase. As a result, it becomes difficult to suppress an increase in aberration due to eccentricity during movement of the first lens group.
本発明は、広角でありながらも変倍時の収差変動を抑制できる小型のズームレンズを提供する。 The present invention provides a compact zoom lens that has a wide angle and can suppress aberration fluctuations during scaling.
本発明の一側面としてのズームレンズは、物体側から像側へ順に配置された、負の屈折力の第1レンズ群、複数のレンズ群を含み全体として正の屈折力の後群からなり、変倍に際して隣り合うレンズ群の間隔が変化する。第1レンズ群は、非球面レンズを含み、変倍に際して不動である。第1レンズ群における最も物体側のレンズ面から第1レンズ群における最も像側のレンズ面までの光軸上での距離をTD1、ズームレンズにおける広角端での最も像側のレンズ面から像面までの光軸上の距離をskw、広角端での最も物体側のレンズ面から像面までの光軸上の距離をTDw、第1レンズ群の焦点距離をf1とするとき、
0.10≦skw/TD1≦0.50
-0.17≦f1/TDw≦-0.05
なる条件を満足することを特徴とする。なお、上記ズームレンズを備えた撮像装置も、本発明の他の一側面を構成する。
The zoom lens as one aspect of the present invention is composed of a first lens group having a negative refractive power and a rear group having a positive refractive power as a whole, including a plurality of lens groups, arranged in order from the object side to the image side. The distance between adjacent lens groups changes when the magnification is changed. The first lens group includes an aspherical lens and is immobile upon scaling. The distance on the optical axis from the lens surface on the most object side in the first lens group to the lens surface on the image side in the first lens group is TD1, and the image plane from the lens surface on the image side at the wide-angle end of the zoom lens. When the distance on the optical axis to is skw, the distance on the optical axis from the lens surface on the most object side at the wide-angle end to the image surface is TDw, and the focal distance of the first lens group is f1.
0.10≤skw / TD1≤0.50
-0.17 ≤ f1 / TDw ≤ -0.05
It is characterized by satisfying the above conditions. An image pickup device provided with the zoom lens also constitutes another aspect of the present invention.
本発明によれば、広角でありながらも変倍時の収差変動を抑制できる小型のズームレンズを提供する。 According to the present invention, there is provided a compact zoom lens capable of suppressing aberration fluctuations at the time of scaling while having a wide angle.
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。図1、図5、図9および図13はそれぞれ、実施例1、実施例2、実施例3および実施例4のズームレンズの広角端での断面を示している。各実施例のズームレンズは、デジタルスチルカメラ、放送用カメラ、銀塩フィルムカメラ、監視用カメラ等の撮像装置に撮像レンズとして用いられる。 Hereinafter, examples of the present invention will be described with reference to the drawings. 1, FIG. 5, FIG. 9 and FIG. 13 show cross sections of the zoom lenses of Example 1, Example 2, Example 3 and Example 4 at the wide-angle end, respectively. The zoom lens of each embodiment is used as an image pickup lens in an image pickup device such as a digital still camera, a broadcast camera, a silver halide film camera, and a surveillance camera.
各断面図において、左側が物体側(拡大共役側)で、右側が像側(縮小共役側)である。以下の説明において、変倍(ズーミング)に際して又はフォーカシングに際して隣り合うレンズ面間の間隔が変化する1又は複数のレンズのまとまりをレンズ群として定義し、図中に物体側から順にBi(i=1、2、3,…)の符号を付している。また広角端と望遠端は、ズーミングにおいてレンズ群が機構上、光軸方向に移動可能な範囲の両端に位置したときのズーム状態(ズーム位置)をいう。各断面図には、広角端から望遠端へのズーミングに際して移動するレンズ群の移動軌跡を矢印で示すとともに、無限遠物体から至近距離物体へのフォーカシングにおいて移動するレンズ群の移動方向を矢印で示している。 In each cross-sectional view, the left side is the object side (enlarged conjugated side) and the right side is the image side (reduced conjugated side). In the following description, a group of one or a plurality of lenses whose spacing between adjacent lens surfaces changes during zooming or focusing is defined as a lens group, and Bi (i = 1) is sequentially shown in the figure from the object side. , 2, 3, ...). The wide-angle end and the telephoto end refer to the zoom state (zoom position) when the lens group is mechanically located at both ends of a range that can be moved in the optical axis direction in zooming. In each cross-sectional view, the movement trajectory of the lens group moving during zooming from the wide-angle end to the telephoto end is indicated by an arrow, and the moving direction of the lens group moving in focusing from an infinity object to a close-range object is indicated by an arrow. ing.
各実施例のズームレンズは、物体側から像側へ順に配置された、負の屈折力の第1レンズ群B1と、複数のレンズ群(B2~)を含み全体として正の屈折力の後群とにより構成され、隣り合うレンズ群間の間隔を変化させて変倍を行う。第1レンズ群B1は、非球面レンズを含み、変倍に際して不動である。第1レンズ群B1と第2レンズ群B2との間には、開口絞りSPが配置されている。なお、後群は全体として正の屈折力を有していればよく、例えば各実施例では第2レンズ群B2は正の屈折力を有するが、負の屈折力を有していてもよい。また、非球面レンズは、物体側および像側のレンズ面のうち少なくとも一方が非球面形状を有していればよい。 The zoom lens of each embodiment includes a first lens group B1 having a negative refractive power and a plurality of lens groups (B2 to) arranged in order from the object side to the image side, and is a rear group having a positive refractive power as a whole. The magnification is changed by changing the distance between adjacent lens groups. The first lens group B1 includes an aspherical lens and is immovable at magnification. An aperture diaphragm SP is arranged between the first lens group B1 and the second lens group B2. The rear group may have a positive refractive power as a whole. For example, in each embodiment, the second lens group B2 has a positive refractive power, but may have a negative refractive power. Further, the aspherical lens may have an aspherical shape at least one of the lens surfaces on the object side and the image side.
開口絞りSPは、開放Fナンバー(Fno)の光束を決定(制限)する。IPは像面(縮小共役面)である。像面IPには、CCDセンサやCMOSセンサ等の固体撮像素子(光電変換素子)の撮像面や銀塩フィルムの感光面が配置される。 The aperture throttle SP determines (limits) the light beam of the open F number (Fno). IP is an image plane (reduced conjugated plane). An image pickup surface of a solid-state image pickup element (photoelectric conversion element) such as a CCD sensor or a CMOS sensor and a photosensitive surface of a silver halide film are arranged on the image plane IP.
図1に示す実施例1のズームレンズは、物体側から像側へ順に配置された、負の屈折力の第1レンズ群B1、開口絞りSP、正の屈折力の第2レンズ群B2、正の屈折力の第3レンズ群B3および正の屈折力の第4レンズ群B4により構成されている。広角端から望遠端へのズーミングに際して第1レンズ群B1は不動であり、開口絞りSP、第2および第3レンズ群B2、B3が物体側に移動し、第4レンズ群B4が像側に移動した後に物体側に移動する。 The zoom lens of Example 1 shown in FIG. 1 has a first lens group B1 having a negative refractive power, an aperture aperture SP, a second lens group B2 having a positive refractive power, and a positive lens group B2 arranged in order from the object side to the image side. It is composed of a third lens group B3 having a refractive power of 1 and a fourth lens group B4 having a positive refractive power. The first lens group B1 is immovable during zooming from the wide-angle end to the telephoto end, the aperture stop SP, the second and third lens groups B2 and B3 move to the object side, and the fourth lens group B4 moves to the image side. Then move to the object side.
以下に、実施例1の具体的な数値例を数値実施例1として示す。面番号(m)は物体側から数えた光学面の順番を示し、曲率半径d(mm)は第m面と第(m+1)面との間の光軸上の間隔(距離)を示す。ndとνdはそれぞれ、第m面と第(m+1)面との間の光学材料のd線における屈折率とd線を基準としたアッベ数を示す。アッベ数νdは、フラウンホーファ線のd線(587.6nm)、F線(486.1nm)、C線(656.3nm)における屈折率をNd、NF、NCとするとき、
νd=(Nd-1)/(NF-NC)
で表される。なお、数値実施例において、曲率半径d、焦点距離(mm)、Fナンバーおよび半画角(°)は全てズームレンズが無限遠物体に合焦した状態での値である。
Hereinafter, a specific numerical example of Example 1 is shown as Numerical Example 1. The plane number (m) indicates the order of the optical planes counted from the object side, and the radius of curvature d (mm) indicates the distance (distance) on the optical axis between the m-th plane and the (m + 1) th plane. nd and νd indicate the refractive index in the d-line of the optical material between the m-th plane and the (m + 1) -th plane and the Abbe number with respect to the d-line, respectively. The Abbe number νd is when the refractive indexes of the Fraunhofer line d line (587.6 nm), F line (486.1 nm), and C line (656.3 nm) are Nd, NF, and NC.
νd = (Nd-1) / (NF-NC)
It is represented by. In the numerical embodiment, the radius of curvature d, the focal length (mm), the F number, and the half angle of view (°) are all values in a state where the zoom lens is in focus on an infinity object.
BFはバックフォーカス(mm)を表す。バックフォーカスは、ズームレンズの最終面(最も像側のレンズ面)から近軸像面までの光軸上の距離を空気換算長により表記したものとする。レンズ全長は、ズームレンズの最前レンズ面(最も物体側のレンズ面)から最終レンズ面までの光軸上の距離にバックフォーカスを加えた長さである。 BF represents the back focus (mm). For back focus, the distance on the optical axis from the final surface of the zoom lens (the lens surface on the most image side) to the paraxial image plane is expressed by the air conversion length. The total length of the lens is the length obtained by adding the back focus to the distance on the optical axis from the front lens surface (the lens surface on the most object side) of the zoom lens to the final lens surface.
レンズ面が非球面である場合は、面番号の右側に*の符号を付している。非球面形状は、xを光軸方向の面頂点からの変位量、hを光軸に直交する方向での光軸からの高さ、Rを近軸曲率半径、kを円錐定数、A4、A6、A8、A10、A12を各次数の非球面係数とするとき、
x=(h2/R)/[1+{1-(1+k)(h/R)2}1/2
+A4×h4+A6×h6+A8×h8+A10×h10
+A12×h12+A14×h14
で表される。なお、円錐定数と非球面係数における「e±XX」は「×10±XX」を意味する。以上の数値実施例1に関する説明は、後に記載する他の数値実施例についても同じである。
When the lens surface is aspherical, the sign * is attached to the right side of the surface number. In the aspherical shape, x is the amount of displacement from the surface apex in the optical axis direction, h is the height from the optical axis in the direction orthogonal to the optical axis, R is the radius of curvature of the near axis, k is the conical constant, A4, A6. , A8, A10, A12 are the aspherical coefficients of each order,
x = (h 2 / R) / [1 + {1- (1 + k) (h / R) 2 } 1/2
+ A4 x h 4 + A6 x h 6 + A8 x h 8 + A10 x h 10
+ A12 x h 12 + A14 x h 14
It is represented by. In addition, "e ± XX" in the conical constant and the aspherical coefficient means "× 10 ± XX ". The above description of Numerical Example 1 is the same for other Numerical Examples described later.
また、図2、図3および図4はそれぞれ、実施例1(数値実施例1)のズームレンズの広角端、中間ズーム位置および望遠端における無限遠物体に合焦した状態での縦収差(球面収差、非点収差、歪曲、色収差)を示している。球面収差図において、FnoはFナンバーであり、実線はd線(波長587.56nm)における球面収差を、二点鎖線はg線(波長435.8nm)における球面収差を示している。非点収差図において、Sはサジタル像面における非点収差を、Mはメリディオナル像面における非点収差を示している。歪曲図は、d線における歪曲を示している。色収差図は、g線における倍率色収差を示している。ωは近軸計算による半画角(°)である。これら縦収差図に関する説明は、他の数値実施例でも同じである。
[数値実施例1]
単位mm
面番号 r d nd νd
1* 32.281 3.200 1.58313 59.4
2* 10.895 11.867
3 216.443 1.500 1.72916 54.7
4 16.149 5.587
5* 28.079 2.200 1.58313 59.4
6 27.754 4.647
7 -48.42 1.300 1.43875 94.7
8 22.216 0.149
9 22.682 5.319 1.8061 40.9
10 -260.356 (可変)
11(絞り) ∞ (可変)
12 13.959 1.200 1.98612 16.5
13 10.571 8.714 1.51742 52.4
14 -15.912 0.150
15 -16.913 1.000 2.001 29.1
16 13.222 5.105 1.92286 18.9
17 -44.663 (可変)
18 21.182 1.200 2.0509 26.9
19 13.872 9.195 1.497 81.5
20 -81.685 0.150
21 27.775 1.200 1.874 35.3
22 17.112 13.905 1.497 81.5
23 -18.318 0.023
24* -20.347 1.750 1.854 40.4
25* 1715.285 (可変)
26 58.567 5.895 1.497 81.5
27 -118.782 (可変)
像面 ∞
K A4 A6 S8
第1面 9.646440E-03 -2.459300E-05 2.684610E-08 -7.279870E-12
第2面 -9.726320E-01 -1.742970E-05 -1.186640E-07 -3.100590E-10
第5面 2.587180E+00 -3.131390E-05 -1.693380E-07 3.708740E-10
第24面 0.000000E+00 1.174230E-04 -1.713920E-06 1.443100E-08
第25面 0.000000E+00 1.349530E-04 -1.595560E-06 1.344000E-08
A10 A12 A14
第1面 -2.763590E-14 3.565180E-17 -1.635890E-20
第2面 3.389220E-12 -8.158310E-15 6.484920E-18
第5面 1.008230E-12 -1.666670E-14 0.000000E+00
第24面 -6.625540E-11 1.356740E-13 0.000000E+00
第25面 -6.864650E-11 1.928800E-13 -2.218970E-16
広角 中間 望遠
d10 22.688 12.499 2.310
d11 2.192 2.649 3.106
d17 3.198 2.741 2.283
d25 0.732 12.943 13.900
d27 16.865 14.843 24.075
広角 中間 望遠
焦点距離 9.28 13.05 17.45
Fナンバー 4.12 4.12 4.12
半画角(°) 64.01 58.13 51.11
像高 19.04 20.99 21.64
レンズ全長 130.93 130.93 130.93
BF 16.86 14.84 24.07
Further, FIGS. 2, 3 and 4 show longitudinal aberrations (spherical surfaces) in a state of being focused on an infinite object at the wide-angle end, the intermediate zoom position and the telephoto end of the zoom lens of Example 1 (numerical value Example 1), respectively. Aberration, astigmatism, distortion, chromatic aberration) are shown. In the spherical aberration diagram, Fno is an F number, the solid line shows the spherical aberration at the d line (wavelength 587.56 nm), and the two-point chain line shows the spherical aberration at the g line (wavelength 435.8 nm). In the astigmatism diagram, S indicates astigmatism in the sagittal image plane, and M indicates astigmatism in the meridional image plane. The distortion diagram shows the distortion on the d-line. The chromatic aberration diagram shows the chromatic aberration of magnification in the g-line. ω is the half angle of view (°) calculated by paraxial calculation. The description of these longitudinal aberration diagrams is the same for other numerical examples.
[Numerical Example 1]
Unit mm
Surface number rd nd νd
1 * 32.281 3.200 1.58313 59.4
2 * 10.895 11.867
3 216.443 1.500 1.72916 54.7
4 16.149 5.587
5 * 28.079 2.200 1.58313 59.4
6 27.754 4.647
7 -48.42 1.300 1.43875 94.7
8 22.216 0.149
9 22.682 5.319 1.8061 40.9
10 -260.356 (variable)
11 (Aperture) ∞ (Variable)
12 13.959 1.200 1.98612 16.5
13 10.571 8.714 1.51742 52.4
14 -15.912 0.150
15 -16.913 1.000 2.001 29.1
16 13.222 5.105 1.92286 18.9
17 -44.663 (variable)
18 21.182 1.200 2.0509 26.9
19 13.872 9.195 1.497 81.5
20 -81.685 0.150
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23 -18.318 0.023
24 * -20.347 1.750 1.854 40.4
25 * 1715.285 (variable)
26 58.567 5.895 1.497 81.5
27 -118.782 (variable)
Image plane ∞
K A4 A6 S8
First side 9.646440E-03 -2.459300E-05 2.684610E-08 -7.279870E-12
Side 2 -9.726320E-01 -1.742970E-05 -1.186640E-07 -3.100590E-10
Side 5 2.587180E + 00 -3.131390E-05 -1.693380E-07 3.708740E-10
Side 25 0.000000E + 00 1.349530E-04 -1.595560E-06 1.344000E-08
A10 A12 A14
First side -2.763590E-14 3.565180E-17 -1.635890E-20
Side 2 3.389220E-12 -8.158310E-15 6.484920E-18
Side 5 1.008230E-12 -1.666670E-14 0.000000E + 00
Side 24 -6.625540E-11 1.356740E-13 0.000000E + 00
Side 25 -6.864650E-11 1.928800E-13 -2.218970E-16
Wide-angle intermediate telephoto
d10 22.688 12.499 2.310
d11 2.192 2.649 3.106
d17 3.198 2.741 2.283
d25 0.732 12.943 13.900
d27 16.865 14.843 24.075
Wide-angle medium telephoto focal length 9.28 13.05 17.45
F number 4.12 4.12 4.12
Half angle of view (°) 64.01 58.13 51.11
Image height 19.04 20.99 21.64
Lens total length 130.93 130.93 130.93
BF 16.86 14.84 24.07
図5に示す実施例2のズームレンズは、物体側から像側へ順に配置された、負の屈折力の第1レンズ群B1、開口絞りSP、正の屈折力の第2レンズ群B2、正の屈折力の第3レンズ群B3、負の屈折力の第4レンズ群B4および正の屈折力の第5レンズ群B5により構成されている。広角端から望遠端へのズーミングに際して第1レンズ群B1は不動であり、開口絞りSP、第2から第4レンズ群B2~B4が物体側に移動し、第5レンズ群B5が像側に移動した後に物体側に移動する。本実施例では、実施例1に対して変倍比を大きくして、広角端の焦点距離を長くしている。 The zoom lens of Example 2 shown in FIG. 5 has a negative refractive power first lens group B1, an aperture aperture SP, a positive refractive power second lens group B2, and positive lenses arranged in order from the object side to the image side. It is composed of a third lens group B3 having an optical power, a fourth lens group B4 having a negative optical power, and a fifth lens group B5 having a positive optical power. The first lens group B1 is immovable during zooming from the wide-angle end to the telephoto end, the aperture stop SP, the second to fourth lens groups B2 to B4 move to the object side, and the fifth lens group B5 moves to the image side. Then move to the object side. In this embodiment, the scaling ratio is increased as compared with Example 1 to lengthen the focal length at the wide-angle end.
以下に、実施例2の具体的な数値例を数値実施例2として示す。図6、図7および図8はそれぞれ、実施例2(数値実施例2)のズームレンズの広角端、中間ズーム位置および望遠端における無限遠物体に合焦した状態での縦収差(球面収差、非点収差、歪曲、色収差)を示している。
[数値実施例2]
単位mm
面番号 r d nd νd
1 50 3.000 1.854 40.4
2 39.83 10.000
3* 41.15 3.500 1.854 40.4
4* 16.556 15.911
5* -16336.1 2.300 1.854 40.4
6* 35.734 7.432
7 -84.771 1.200 1.497 81.5
8 32.858 5.939 1.85025 30.1
9 -327.525 (可変)
10(絞り) ∞ (可変)
11 24.363 1.000 1.92286 18.9
12 14.242 5.076 1.673 38.1
13 -248.151 1.489
14 -44.713 1.000 2.001 29.1
15 20.881 6.128 1.92286 18.9
16 -66.998 (可変)
17 73.451 2.500 1.72 46
18 -115.01 0.500 2.001 29.1
19 -358.744 0.100
20 26.905 4.729 1.43875 94.7
21 -39.813 (可変)
22 184.892 1.000 1.95375 32.3
23 20.618 0.100
24 18.329 4.735 1.43875 94.7
25 78.232 1.000
26 20.034 5.830 1.497 81.5
27 209.719 1.000 2.00069 25.5
28 45.787 3.248
29* -34.602 1.500 1.854 40.4
30* -62.553 (可変)
31 96.633 6.020 1.6968 55.5
32 -223.073 (可変)
像面 ∞
K A4 A6 S8
第3面 0.000000E+00 -5.474450E-06 2.174360E-09 -2.320770E-13
第4面 -7.532190E-01 -7.061300E-06 -2.706320E-08 9.359870E-12
第5面 0.000000E+00 1.151910E-06 0.000000E+00 0.000000E+00
第6面 -3.190850E-01 1.536690E-05 4.108790E-08 -6.551010E-11
第29面 0.000000E+00 -3.572950E-06 3.807150E-07 -1.689380E-09
第30面 0.000000E+00 3.585550E-05 4.066510E-07 -1.301500E-09
A10 A12 A14
第3面 0.000000E+00 0.000000E+00 0.000000E+00
第4面 0.000000E+00 0.000000E+00 0.000000E+00
第5面 0.000000E+00 0.000000E+00 0.000000E+00
第6面 3.179170E-13 0.000000E+00 0.000000E+00
第29面 0.000000E+00 0.000000E+00 0.000000E+00
第30面 0.000000E+00 0.000000E+00 0.000000E+00
広角 中間 望遠
d 9 29.495 19.486 6.825
d10 1.722 1.000 1.000
d16 4.777 3.859 3.027
d21 0.100 0.294 1.093
d30 0.524 16.433 21.353
d32 22.000 17.546 25.321
広角 中間 望遠
焦点距離 11.33 16.1 23.42
Fナンバー 4.12 4.12 4.12
半画角(°) 59.84 52.13 42.73
像高 19.5 20.7 21.64
レンズ全長 154.86 154.86 154.86
BF 22 17.55 25.32
Hereinafter, a specific numerical example of Example 2 is shown as Numerical Example 2. FIGS. 6, 7 and 8 show longitudinal aberrations (spherical aberrations) in a state of being focused on an infinite object at the wide-angle end, intermediate zoom position and telephoto end of the zoom lens of Example 2 (numerical value Example 2), respectively. Astigmatism, distortion, chromatic aberration) are shown.
[Numerical Example 2]
Unit mm
Surface number rd nd νd
1 50 3.000 1.854 40.4
2 39.83 10.000
3 * 41.15 3.500 1.854 40.4
4 * 16.556 15.911
5 * -16336.1 2.300 1.854 40.4
6 * 35.734 7.432
7 -84.771 1.200 1.497 81.5
8 32.858 5.939 1.85025 30.1
9 -327.525 (variable)
10 (Aperture) ∞ (Variable)
11 24.363 1.000 1.92286 18.9
12 14.242 5.076 1.673 38.1
13 -248.151 1.489
14 -44.713 1.000 2.001 29.1
15 20.881 6.128 1.92286 18.9
16 -66.998 (variable)
17 73.451 2.500 1.72 46
18 -115.01 0.500 2.001 29.1
19 -358.744 0.100
20 26.905 4.729 1.43875 94.7
21 -39.813 (variable)
22 184.892 1.000 1.95375 32.3
23 20.618 0.100
24 18.329 4.735 1.43875 94.7
25 78.232 1.000
26 20.034 5.830 1.497 81.5
27 209.719 1.000 2.00069 25.5
28 45.787 3.248
29 * -34.602 1.500 1.854 40.4
30 * -62.553 (variable)
31 96.633 6.020 1.6968 55.5
32 -223.073 (variable)
Image plane ∞
K A4 A6 S8
Side 3 0.000000E + 00 -5.474450E-06 2.174360E-09 -2.320770E-13
Side 4 -7.532190E-01 -7.061300E-06 -2.706320E-08 9.359870E-12
Side 5 0.000000E + 00 1.151910E-06 0.000000E + 00 0.000000E + 00
Side 6 -3.190850E-01 1.536690E-05 4.108790E-08 -6.551010E-11
Side 29 0.000000E + 00 -3.572950E-06 3.807150E-07 -1.689380E-09
Side 30 0.000000E + 00 3.585550E-05 4.066510E-07 -1.301500E-09
A10 A12 A14
Side 3 0.000000E + 00 0.000000E + 00 0.000000E + 00
Side 4 0.000000E + 00 0.000000E + 00 0.000000E + 00
Side 5 0.000000E + 00 0.000000E + 00 0.000000E + 00
Side 6 3.179170E-13 0.000000E + 00 0.000000E + 00
Side 29 0.000000E + 00 0.000000E + 00 0.000000E + 00
Side 30 0.000000E + 00 0.000000E + 00 0.000000E + 00
Wide-angle intermediate telephoto
d 9 29.495 19.486 6.825
d10 1.722 1.000 1.000
d16 4.777 3.859 3.027
d21 0.100 0.294 1.093
d30 0.524 16.433 21.353
d32 22.000 17.546 25.321
Wide-angle medium telephoto focal length 11.33 16.1 23.42
F number 4.12 4.12 4.12
Half angle of view (°) 59.84 52.13 42.73
Image height 19.5 20.7 21.64
Lens total length 154.86 154.86 154.86
図9に示す実施例3のズームレンズは、物体側から像側へ順に配置された、負の屈折力の第1レンズ群B1、開口絞りSP、正の屈折力の第2レンズ群B2、正の屈折力の第3レンズ群B3、負の屈折力の第4レンズ群B4および正の屈折力の第5レンズ群B5により構成されている。広角端から望遠端へのズーミングに際して第1レンズ群B1は不動であり、開口絞りSP、第2から第4レンズ群B2~B4が物体側に移動し、第5レンズ群B5が像側に移動した後に物体側に移動する。本実施例では、実施例1に対して同じ変倍比で広角端と望遠端での焦点距離を長くしている。 The zoom lens of Example 3 shown in FIG. 9 has a negative refractive power first lens group B1, an aperture aperture SP, a positive refractive power second lens group B2, and positive lenses arranged in order from the object side to the image side. It is composed of a third lens group B3 having an optical power, a fourth lens group B4 having a negative optical power, and a fifth lens group B5 having a positive optical power. The first lens group B1 is immovable during zooming from the wide-angle end to the telephoto end, the aperture stop SP, the second to fourth lens groups B2 to B4 move to the object side, and the fifth lens group B5 moves to the image side. Then move to the object side. In this embodiment, the focal lengths at the wide-angle end and the telephoto end are lengthened at the same magnification ratio as in Example 1.
以下に、実施例3の具体的な数値例を数値実施例3として示す。図10、図11および図12はそれぞれ、実施例3(数値実施例3)のズームレンズの広角端、中間ズーム位置および望遠端における無限遠物体に合焦した状態での縦収差(球面収差、非点収差、歪曲、色収差)を示している。
[数値実施例3]
単位mm
面番号 r d nd νd
1* 34.361 3.500 1.58313 59.4
2* 15.668 12.466
3 64.307 2.000 1.79017 47.9
4 21.301 8.000
5* -378.564 2.300 1.854 40.4
6* 44.343 5.121
7 -121.54 1.200 1.497 81.5
8 17.608 6.174 1.738 32.3
9 147.845 (可変)
10(絞り) ∞ (可変)
11 23.145 1.000 1.92286 18.9
12 15.429 4.630 1.58267 46.4
13 -31.499 0.931
14 -26.608 1.000 2.001 29.1
15 25.087 3.161 1.92286 18.9
16 -60.338 (可変)
17 41.651 7.064 1.53775 74.7
18 -22.08 1.000 2.001 29.1
19 -31.132 0.500
20 23.145 5.013 1.43875 94.7
21 96.359 (可変)
22 40.19 1.000 1.95375 32.3
23 17.301 8.507 1.43875 94.7
24 -9789.11 3.234
25* -46.294 1.500 1.854 40.4
26* -104.92 (可変)
27 58.489 3.591 1.48749 70.2
28 328.174 (可変)
像面 ∞
K A4 A6 S8
第1面 0.000000E+00 -7.519290E-06 3.759650E-09 -8.975440E-13
第2面 -7.372740E-01 -6.074870E-06 -3.042300E-08 2.258740E-12
第5面 0.000000E+00 9.035100E-06 0.000000E+00 0.000000E+00
第6面 9.940200E+00 2.236370E-05 6.653020E-09 5.642050E-10
第25面 0.000000E+00 5.879050E-05 -3.272030E-07 2.915710E-10
第26面 0.000000E+00 8.543210E-05 -2.663570E-07 4.261750E-10
A10 A12 A14
第1面 0.000000E+00 0.000000E+00 0.000000E+00
第2面 0.000000E+00 0.000000E+00 0.000000E+00
第5面 0.000000E+00 0.000000E+00 0.000000E+00
第6面 -2.290530E-12 0.000000E+00 0.000000E+00
第25面 0.000000E+00 0.000000E+00 0.000000E+00
第26面 0.000000E+00 0.000000E+00 0.000000E+00
広角 中間 望遠
d 9 15.923 8.142 1.748
d10 1.000 1.000 1.000
d16 6.162 3.831 1.990
d21 0.100 0.473 1.326
d26 0.524 12.263 5.295
d28 20.241 18.241 32.589
広角 中間 望遠
焦点距離 10.3 14.81 20
Fナンバー 4.12 4.12 4.12
半画角(°) 62.16 54.43 47.25
像高 19.5 20.7 21.64
レンズ全長 126.84 126.84 126.84
BF 20.24 18.24 32.59
Hereinafter, a specific numerical example of Example 3 is shown as Numerical Example 3. FIGS. 10, 11 and 12 show longitudinal aberrations (spherical aberrations) in a state of being focused on an infinite object at the wide-angle end, intermediate zoom position and telephoto end of the zoom lens of Example 3 (numerical value Example 3), respectively. Astigmatism, distortion, chromatic aberration) are shown.
[Numerical Example 3]
Unit mm
Surface number rd nd νd
1 * 34.361 3.500 1.58313 59.4
2 * 15.668 12.466
3 64.307 2.000 1.79017 47.9
4 21.301 8.000
5 * -378.564 2.300 1.854 40.4
6 * 44.343 5.121
7 -121.54 1.200 1.497 81.5
8 17.608 6.174 1.738 32.3
9 147.845 (variable)
10 (Aperture) ∞ (Variable)
11 23.145 1.000 1.92286 18.9
12 15.429 4.630 1.58267 46.4
13 -31.499 0.931
14 -26.608 1.000 2.001 29.1
15 25.087 3.161 1.92286 18.9
16 -60.338 (variable)
17 41.651 7.064 1.53775 74.7
18 -22.08 1.000 2.001 29.1
19 -31.132 0.500
20 23.145 5.013 1.43875 94.7
21 96.359 (variable)
22 40.19 1.000 1.95375 32.3
23 17.301 8.507 1.43875 94.7
24 -9789.11 3.234
25 * -46.294 1.500 1.854 40.4
26 * -104.92 (variable)
27 58.489 3.591 1.48749 70.2
28 328.174 (variable)
Image plane ∞
K A4 A6 S8
First side 0.000000E + 00 -7.519290E-06 3.759650E-09 -8.975440E-13
Side 2 -7.372740E-01 -6.074870E-06 -3.042300E-08 2.258740E-12
Side 5 0.000000E + 00 9.035100E-06 0.000000E + 00 0.000000E + 00
Side 6 9.940200E + 00 2.236370E-05 6.653020E-09 5.642050E-10
Side 25 0.000000E + 00 5.879050E-05 -3.272030E-07 2.915710E-10
Side 26 0.000000E + 00 8.543210E-05 -2.663570E-07 4.261750E-10
A10 A12 A14
First side 0.000000E + 00 0.000000E + 00 0.000000E + 00
Second side 0.000000E + 00 0.000000E + 00 0.000000E + 00
Side 5 0.000000E + 00 0.000000E + 00 0.000000E + 00
Side 6 -2.290530E-12 0.000000E + 00 0.000000E + 00
Side 25 0.000000E + 00 0.000000E + 00 0.000000E + 00
Side 26 0.000000E + 00 0.000000E + 00 0.000000E + 00
Wide-angle intermediate telephoto
d 9 15.923 8.142 1.748
d10 1.000 1.000 1.000
d16 6.162 3.831 1.990
d21 0.100 0.473 1.326
d26 0.524 12.263 5.295
d28 20.241 18.241 32.589
Wide-angle medium telephoto focal length 10.3 14.81 20
F number 4.12 4.12 4.12
Half angle of view (°) 62.16 54.43 47.25
Image height 19.5 20.7 21.64
Lens total length 126.84 126.84 126.84
BF 20.24 18.24 32.59
図13に示す実施例4のズームレンズは、物体側から像側へ順に配置された、負の屈折力の第1レンズ群B1、開口絞りSP、正の屈折力の第2レンズ群B2、正の屈折力の第3レンズ群B3、負の屈折力の第4レンズ群B4および正の屈折力の第5レンズ群B5により構成されている。広角端から望遠端へのズーミングに際して第1レンズ群B1は不動であり、開口絞りSP、第2から第4レンズ群B2~B4が物体側に移動し、第5レンズ群B5が像側に移動した後に物体側に移動する。本実施例では、実施例3に対して非球面レンズの位置を変えており、より物体側に非球面レンズを配置することで、非球面上において各像高における光束が良好に分離されることとなり、より非球面効果が得られる。 The zoom lens of Example 4 shown in FIG. 13 has a negative refractive power first lens group B1, an aperture aperture SP, a positive refractive power second lens group B2, and positive lenses arranged in order from the object side to the image side. It is composed of a third lens group B3 having an optical power, a fourth lens group B4 having a negative optical power, and a fifth lens group B5 having a positive optical power. The first lens group B1 is immovable during zooming from the wide-angle end to the telephoto end, the aperture stop SP, the second to fourth lens groups B2 to B4 move to the object side, and the fifth lens group B5 moves to the image side. Then move to the object side. In this embodiment, the position of the aspherical lens is changed with respect to the third embodiment, and by arranging the aspherical lens closer to the object side, the light beam at each image height is satisfactorily separated on the aspherical surface. Therefore, a more aspherical effect can be obtained.
以下に、実施例4の具体的な数値例を数値実施例4として示す。図14、図15および図16はそれぞれ、実施例4(数値実施例4)のズームレンズの広角端、中間ズーム位置および望遠端における無限遠物体に合焦した状態での縦収差(球面収差、非点収差、歪曲、色収差)を示している。
[数値実施例4]
単位mm
面番号 r d nd νd
1* 41.065 3.500 1.58313 59.4
2* 17.01 16.000
3* 37.732 2.500 1.854 40.4
4* 20.085 5.316
5 31.559 2.500 1.7725 49.6
6 21.056 6.627
7 618.895 1.200 1.43875 94.7
8 20.522 7.357 1.85478 24.8
9 37.088 (可変)
10(絞り) ∞ (可変)
11 25.136 3.285 1.48749 70.2
12 -66.08 1.395
13 -19.039 1.000 2.00069 25.5
14 23.427 5.377 1.89286 20.4
15 -23.066 (可変)
16 52.275 5.856 1.53775 74.7
17 -19.024 1.000 1.85478 24.8
18 -35.889 0.500
19 31.983 6.270 1.43875 94.7
20 -41.66 (可変)
21 65.837 1.000 1.95375 32.3
22 21.349 7.044 1.43875 94.7
23 -98.48 3.077
24* -144.615 1.500 1.854 40.4
25* 70.128 (可変)
26 63.634 5.467 1.85896 22.7
27 250.761 (可変)
像面 ∞
K A4 A6 S8
第1面 0.000000E+00 -6.189500E-06 3.040060E-09 -8.745770E-13
第2面 -9.872120E-01 4.221470E-06 -1.940650E-08 1.104740E-11
第3面 0.000000E+00 -9.958810E-06 2.359090E-09 4.605520E-13
第4面 0.000000E+00 -9.788770E-06 1.206740E-08 -9.955650E-12
第24面 0.000000E+00 -3.299340E-05 -4.474840E-08 -4.026380E-10
第25面 0.000000E+00 -5.570740E-06 -3.066370E-08 1.700400E-11
A10 A12 A14
第1面 0.000000E+00 0.000000E+00 0.000000E+00
第2面 0.000000E+00 0.000000E+00 0.000000E+00
第3面 0.000000E+00 0.000000E+00 0.000000E+00
第4面 0.000000E+00 0.000000E+00 0.000000E+00
第24面 0.000000E+00 0.000000E+00 0.000000E+00
第25面 0.000000E+00 0.000000E+00 0.000000E+00
広角 中間 望遠
d 9 15.918 6.750 1.000
d10 1.000 2.000 1.000
d15 4.261 2.750 2.057
d20 0.100 1.046 3.341
d25 0.524 12.368 16.027
d27 20.000 16.889 18.378
広角 中間 望遠
焦点距離 10.3 14.8 20
Fナンバー 4.12 4.12 4.12
半画角(°) 62.16 54.44 47.25
像高 19.5 20.7 21.64
レンズ全長 129.57 129.57 129.57
BF 20 16.89 18.38
次に、各実施例のズームレンズについてより詳細に説明する。各実施例における第1レンズ群B1は、強い負の屈折力を有しており、ズームレンズ全体の広角化に寄与している。第2レンズ群B2から第4レンズ群B4または第5レンズ群B5により構成される後群は、全体で正の屈折力を有して第1レンズ群B1で発散された光束を集光させる。第1レンズ群B1が広角化のために強い屈折力を有すると、軸外入射光線の高さが高い位置で歪曲収差が大きく発生する。このため、各実施例では、この歪曲収差を抑制するために第1レンズ群B1内に歪曲収差の補正効果が大きい非球面レンズを配置されている。具体的には、実施例1、3、4では非球面レンズを最も物体側の第1レンズとして配置し、実施例2では第1レンズより像側の第2レンズとして配置している。これら非球面レンズは、光軸が通る中心部で強い負の屈折力を有し、中心部から周辺部に向かって負の屈折力が弱くなり、周辺部において屈折力が負から正に反転する非球面形状を有する。
Hereinafter, a specific numerical example of Example 4 is shown as Numerical Example 4. 14, 15 and 16, respectively, show longitudinal aberrations (spherical aberrations) in a state of being in focus on an infinite object at the wide-angle end, intermediate zoom position, and telephoto end of the zoom lens of Example 4 (numerical value Example 4). Astigmatism, distortion, chromatic aberration) are shown.
[Numerical Example 4]
Unit mm
Surface number rd nd νd
1 * 41.065 3.500 1.58313 59.4
2 * 17.01 16.000
3 * 37.732 2.500 1.854 40.4
4 * 20.085 5.316
5 31.559 2.500 1.7725 49.6
6 21.056 6.627
7 618.895 1.200 1.43875 94.7
8 20.522 7.357 1.85478 24.8
9 37.088 (variable)
10 (Aperture) ∞ (Variable)
11 25.136 3.285 1.48749 70.2
12 -66.08 1.395
13 -19.039 1.000 2.00069 25.5
14 23.427 5.377 1.89286 20.4
15 -23.066 (variable)
16 52.275 5.856 1.53775 74.7
17 -19.024 1.000 1.85478 24.8
18 -35.889 0.500
19 31.983 6.270 1.43875 94.7
20 -41.66 (variable)
21 65.837 1.000 1.95375 32.3
22 21.349 7.044 1.43875 94.7
23 -98.48 3.077
24 * -144.615 1.500 1.854 40.4
25 * 70.128 (variable)
26 63.634 5.467 1.85896 22.7
27 250.761 (variable)
Image plane ∞
K A4 A6 S8
First side 0.000000E + 00 -6.189500E-06 3.040060E-09 -8.745770E-13
Side 2 -9.872120E-01 4.221470E-06 -1.940650E-08 1.104740E-11
Side 3 0.000000E + 00 -9.958810E-06 2.359090E-09 4.605520E-13
Side 4 0.000000E + 00 -9.788770E-06 1.206740E-08 -9.955650E-12
Side 25 0.000000E + 00 -5.570740E-06 -3.066370E-08 1.700400E-11
A10 A12 A14
First side 0.000000E + 00 0.000000E + 00 0.000000E + 00
Second side 0.000000E + 00 0.000000E + 00 0.000000E + 00
Side 3 0.000000E + 00 0.000000E + 00 0.000000E + 00
Side 4 0.000000E + 00 0.000000E + 00 0.000000E + 00
Side 25 0.000000E + 00 0.000000E + 00 0.000000E + 00
Wide-angle intermediate telephoto
d 9 15.918 6.750 1.000
d10 1.000 2.000 1.000
d15 4.261 2.750 2.057
d20 0.100 1.046 3.341
d25 0.524 12.368 16.027
d27 20.000 16.889 18.378
Wide-angle medium telephoto focal length 10.3 14.8 20
F number 4.12 4.12 4.12
Half angle of view (°) 62.16 54.44 47.25
Image height 19.5 20.7 21.64
Lens total length 129.57 129.57 129.57
Next, the zoom lens of each embodiment will be described in more detail. The first lens group B1 in each embodiment has a strong negative refractive power and contributes to widening the angle of the entire zoom lens. The rear group composed of the second lens group B2 to the fourth lens group B4 or the fifth lens group B5 has a positive refractive power as a whole and collects the light flux emitted by the first lens group B1. When the first lens group B1 has a strong refractive power due to the wide-angle lens, a large amount of distortion occurs at a position where the height of the off-axis incident light beam is high. Therefore, in each embodiment, in order to suppress this distortion, an aspherical lens having a large effect of correcting the distortion is arranged in the first lens group B1. Specifically, in Examples 1, 3 and 4, the aspherical lens is arranged as the first lens on the object side most, and in Example 2, it is arranged as the second lens on the image side from the first lens. These aspherical lenses have a strong negative refractive power at the central portion through which the optical axis passes, the negative refractive power becomes weaker from the central portion toward the peripheral portion, and the refractive power reverses from negative to positive at the peripheral portion. It has an aspherical shape.
第1レンズ群B1は、以下の条件式(1)を満足する。
0.10≦skw/TD1≦0.50 (1)
条件式(1)において、TD1は第1レンズ群B1の厚み(第1レンズ群B1における最前面から最も像側の面までの光軸上の距離)、skwは広角端における最終レンズ面から像面までの空気換算長(バックフォーカスBF)を示す。skw/TD1が条件式(1)の数値範囲外になると、第1レンズ群B1の厚みが大きくなりすぎるか小さくなりすぎることとなる。厚みが大きくすぎると、広画角であることから第1レンズの径が増大し、ズームレンズの小型化および軽量化を達成できなくなるため、好ましくない。一方、厚みが小さすぎると、小型の広角レンズにおいて強い屈折力が必要となる第1レンズ群B1を構成するレンズに要求される屈折力(焦点距離の逆数)が強くなりすぎて、歪曲収差が補正困難な量にまで増加するため、好ましくない。
The first lens group B1 satisfies the following conditional expression (1).
0.10≤skw / TD1≤0.50 (1)
In the conditional equation (1), TD1 is the thickness of the first lens group B1 (distance on the optical axis from the foremost surface to the surface on the image side in the first lens group B1), and skw is the image from the final lens surface at the wide-angle end. The air conversion length (back focus BF) to the surface is shown. When skiw / TD1 is out of the numerical range of the conditional expression (1), the thickness of the first lens group B1 becomes too large or too small. If the thickness is too large, the diameter of the first lens increases due to the wide angle of view, and it becomes impossible to achieve miniaturization and weight reduction of the zoom lens, which is not preferable. On the other hand, if the thickness is too small, the refractive power (inverse number of the focal length) required for the lens constituting the first lens group B1 that requires a strong refractive power in a small wide-angle lens becomes too strong, and distortion occurs. It is not preferable because it increases to an amount that is difficult to correct.
また、第1レンズ群B1は、以下の条件式(2)を満足する。
-0.17≦f1/TDw≦-0.05 (2)
条件式(2)において、TDwはズームレンズの広角端での全長(レンズ全長)、f1は第1レンズ群B1の焦点距離を示す。条件式(2)は、ズームレンズの広角化のために第1レンズ群B1が満足すべき条件を示す。f1/TDwが条件式(2)の下限値を下回るようにTDwが大きくなると、光線を緩やかに曲げることになるので歪曲収差の抑制という観点では好ましいが、レンズ全長が長くなり、さらに第1レンズの径が増大するので、好ましくない。f1/TDwが条件式(2)の上限値を上回ると、第1レンズ群B1の屈折力が強くなりすぎて、広角端での収差発生の抑制とズーミング時の収差変動の抑制が両立しにくいため、好ましくない。
Further, the first lens group B1 satisfies the following conditional expression (2).
-0.17 ≤ f1 / TDw ≤ -0.05 (2)
In the conditional equation (2), TDw indicates the total length (lens total length) at the wide-angle end of the zoom lens, and f1 indicates the focal length of the first lens group B1. The conditional expression (2) shows the conditions under which the first lens group B1 should be satisfied in order to widen the angle of the zoom lens. When the TDw becomes large so that f1 / TDw falls below the lower limit of the conditional expression (2), the light beam is gently bent, which is preferable from the viewpoint of suppressing distortion. It is not preferable because the diameter of the lens increases. When f1 / TDw exceeds the upper limit of the conditional equation (2), the refractive power of the first lens group B1 becomes too strong, and it is difficult to suppress aberration generation at the wide-angle end and aberration fluctuation during zooming at the same time. Therefore, it is not preferable.
また、各実施例において、第1レンズ群B1は、実質的に屈折力を有する4つ以上のレンズにより構成されている。ここにいう「レンズ」は、屈折力を有する光学素子であり、平行平板のように屈折力を持たないものは含まれない。第1レンズ群B1が3つ以下のレンズにより構成される場合は、広角化を担う負レンズの屈折力が強くなりすぎるため、非球面を用いても歪曲収差の抑制が困難となり、この結果、第1レンズを大径化する必要が生じてズームレンズの小型化に適さない。さらに望遠端において第1レンズ群B1における光束径が大きくなることから、3つ以下とレンズ数が少ないと、望遠端において球面収差やコマ収差の変動を抑制することが困難となる。 Further, in each embodiment, the first lens group B1 is composed of four or more lenses having substantially refractive power. The "lens" referred to here is an optical element having a refractive power, and does not include an optical element having no refractive power such as a parallel flat plate. When the first lens group B1 is composed of three or less lenses, the refractive power of the negative lens responsible for widening the angle becomes too strong, and it becomes difficult to suppress distortion even if an aspherical surface is used. As a result, as a result, It is not suitable for miniaturization of the zoom lens because it is necessary to increase the diameter of the first lens. Further, since the light beam diameter in the first lens group B1 becomes large at the telephoto end, if the number of lenses is as small as 3 or less, it becomes difficult to suppress fluctuations in spherical aberration and coma aberration at the telephoto end.
これに対して、各実施例では、前述したように第1レンズ(実施例1、3、4)または第2レンズ(実施例2)に周辺部が凸形状である非球面レンズを用いて、ズームレンズを広角化しつつ周辺部で歪曲収差を抑制している。実施例1、3、4の第2レンズおよび実施例2の第1レンズは非球面形状を有しておらず、ズームレンズの広角化が主な役割となっている。 On the other hand, in each embodiment, as described above, the first lens (Examples 1, 3, 4) or the second lens (Example 2) uses an aspherical lens having a convex peripheral portion. While widening the zoom lens, distortion is suppressed in the peripheral area. The second lens of Examples 1, 3 and 4 and the first lens of Example 2 do not have an aspherical shape, and the main role is to widen the angle of the zoom lens.
第1レンズ群B1が周辺部が凸形状の非球面を有することで、ズームレンズ全体として歪曲収差をキャンセル方向に発生させている。このため、第2レンズ群B2は、球面レンズにより構成されているが屈折力を強くすることが可能となっている。 Since the first lens group B1 has a convex aspherical surface at the peripheral portion, distortion is generated in the canceling direction of the entire zoom lens. Therefore, although the second lens group B2 is composed of a spherical lens, it is possible to increase the refractive power.
実施例1~3において、第1レンズ群B1内における第2レンズより像側の第3レンズは非球面形状を有しており、広角端においては像面を平面にする役割を、望遠端においてはコマ収差を抑制する役割を持つ。広角端において第1レンズ(実施例1、2)または第2レンズ(実施例2)が高像高における歪曲収差を抑制しているが、その代わりに像面がアンダー方向に移動する。この像面を平面にするために、第3レンズは周辺部が負の屈折力を有する非球面レンズとなっている。 In Examples 1 to 3, the third lens on the image side of the second lens in the first lens group B1 has an aspherical shape, and at the wide-angle end, it plays a role of making the image plane flat at the telephoto end. Has a role of suppressing coma. At the wide-angle end, the first lens (Examples 1 and 2) or the second lens (Example 2) suppresses distortion at high image height, but instead the image plane moves in the under direction. In order to make this image plane flat, the third lens is an aspherical lens whose peripheral portion has a negative refractive power.
第1レンズ群B1内における第3レンズより像側の負の第4レンズと正の第5レンズは、それらの合成焦点距離が正であり、第1レンズ群B1で発生する歪曲収差を打ち消す効果と、第1レンズから第3レンズにかけて発生した倍率色収差を打ち消す効果とを有する。また、第4レンズは像側のレンズ面が凹面形状を有している。これは、この第4レンズが軸上光束のマージナル光線が高い位置に配置されるために球面収差が発生しやすいので、該球面収差の発生を抑制する必要があるからである。第4レンズには低分散負レンズが用いられ、第5レンズには高分散正レンズが用いられている。これは、倍率色収差の補正効果を高めるためである。 The negative fourth lens and the positive fifth lens on the image side of the third lens in the first lens group B1 have a positive combined focal length, and have the effect of canceling the distortion generated in the first lens group B1. It has the effect of canceling the chromatic aberration of magnification generated from the first lens to the third lens. Further, the fourth lens has a concave lens surface on the image side. This is because spherical aberration is likely to occur in the fourth lens because the marginal ray of the axial luminous flux is arranged at a high position, and it is necessary to suppress the occurrence of the spherical aberration. A low-dispersion negative lens is used for the fourth lens, and a high-dispersion positive lens is used for the fifth lens. This is to enhance the correction effect of chromatic aberration of magnification.
上述したように構成された各実施例のズームレンズは、条件式(1)、(2)を満足することにより、小型で広角でありながらもズーミング時の収差変動を抑制することができる。 By satisfying the conditional expressions (1) and (2), the zoom lens of each embodiment configured as described above can suppress aberration fluctuations during zooming while being compact and wide-angle.
各実施例のズームレンズは、上記条件式(1)、(2)を満足することに加えて、以下の条件式(3)~(6)のうち少なくとも1つを満足することが好ましい。
まず、ズーミングに際して移動する複数のレンズ群(以下、移動群という)のうち少なくとも1つ(以下、特定移動群という)は以下の条件式(5)を満足することが好ましい。
01≦|fw/fc|<1.00 (3)
条件式(3)において、fcは特定移動群の焦点距離を示す。ズーミングに際して第1レンズ群が移動するタイプのズームレンズでは、第1レンズ群の移動によりズーミング時の像面位置の変動(以下、像面変動という)を補正(補償)することができる。しかし、各実施例のようにズーミングに際して第1レンズ群B1を不動とする場合は、像面変動の補正機能を他の移動群に持たせる必要があり、これを条件式(3)を満足する特定移動群に持たせる。
|fw/fc|が条件式(3)の上限を上回ると、特定移動群の屈折力が強くなりすぎて、像面変動を補正する際に収差変動が大きくなりすぎるため、好ましくない。また、特定移動群が配置される位置が軸上光束のマージナル光線が高い位置であると、球面収差の変動量が大きくなる。さらに特定移動群が軸外主光線が高い位置に配置されると、像面変動や倍率色収差の変動が大きくなる。これらを抑制するためには、複数のレンズにより特定移動群内の収差が良好に補正された状態にする必要がある。この場合、特定移動群の厚みが大きくなってレンズ全長が長くなったり、ガラスレンズを複数用いることによるコストが増加したりする。
|fw/fc|が条件式(3)の下限を下回ると、特定移動群の屈折力が弱すぎて、像面変動を補正するための特定移動群の移動量が大きくなるため、レンズ群間隔を広げる必要が生じ、この結果、レンズ全長が長くなるため、好ましくない。
In addition to satisfying the above conditional expressions (1) and (2), the zoom lens of each embodiment preferably satisfies at least one of the following conditional expressions (3) to (6).
First, it is preferable that at least one (hereinafter, referred to as a specific moving group) of the plurality of lens groups (hereinafter, referred to as a moving group) that moves during zooming satisfies the following conditional expression (5).
01≤ | fw / fc | <1.00 (3)
In the conditional expression (3), fc indicates the focal length of the specific moving group. In a type of zoom lens in which the first lens group moves during zooming, fluctuations in the image plane position during zooming (hereinafter referred to as image plane fluctuations) can be corrected (compensated) by moving the first lens group. However, when the first lens group B1 is immovable during zooming as in each embodiment, it is necessary to provide another moving group with an image plane fluctuation correction function, which satisfies the conditional expression (3). Give it to a specific movement group.
If | fw / fc | exceeds the upper limit of the conditional expression (3), the refractive power of the specific moving group becomes too strong, and the aberration fluctuation becomes too large when correcting the image plane fluctuation, which is not preferable. Further, when the position where the specific moving group is arranged is the position where the marginal light beam of the axial luminous flux is high, the fluctuation amount of the spherical aberration becomes large. Further, when the specific moving group is arranged at a position where the off-axis main ray is high, the fluctuation of the image plane and the fluctuation of the chromatic aberration of magnification become large. In order to suppress these, it is necessary to make the aberration in the specific movement group satisfactorily corrected by a plurality of lenses. In this case, the thickness of the specific moving group becomes large and the total length of the lens becomes long, or the cost due to the use of a plurality of glass lenses increases.
When | fw / fc | is below the lower limit of the conditional expression (3), the refractive power of the specific moving group is too weak, and the amount of movement of the specific moving group for correcting the image plane fluctuation becomes large. It becomes necessary to widen the lens, and as a result, the total length of the lens becomes long, which is not preferable.
また、ズーミングに際して、複数の移動群のうち少なくとも1つ(以下、往復移動群という)は、物体側に凸もしくは像側に凸の往復軌跡を描くように移動することが好ましい。高い変倍比を有する広角ズームレンズでは、正の屈折力を有する複数の移動群がほぼ一体となって物体側に移動して広角端から望遠端へのズーミングを行う。その際、複数の移動群のそれぞれ移動量に対する像面変動量が一定ではないことから、第1レンズ群を往復軌跡を描くように移動させることで像面変動を補正している。 Further, at the time of zooming, it is preferable that at least one of the plurality of moving groups (hereinafter referred to as a reciprocating moving group) moves so as to draw a reciprocating locus convex on the object side or convex on the image side. In a wide-angle zoom lens having a high magnification ratio, a plurality of moving groups having a positive refractive force move to the object side as one and perform zooming from the wide-angle end to the telescopic end. At that time, since the amount of image plane fluctuation with respect to the amount of movement of each of the plurality of moving groups is not constant, the image plane fluctuation is corrected by moving the first lens group so as to draw a reciprocating locus.
これに対して、各実施例のようにズーミングに際して第1レンズ群B1を不動とする場合に、他のレンズ群を細かく分けていずれのレンズ群にも往復軌跡を描かせずに像面変動を補正することもできる。しかし、この場合は、狭いスペースにこれらレンズ群を駆動するカムを多く設ける必要があるため、カムのレイアウトが難しい。 On the other hand, when the first lens group B1 is immovable during zooming as in each embodiment, the other lens groups are subdivided and the image plane fluctuation is not drawn in any lens group. It can also be corrected. However, in this case, it is difficult to lay out the cams because it is necessary to provide many cams for driving these lens groups in a narrow space.
このため、各実施例では、第1レンズ群B1の代わりに往復軌跡を描くように移動する最終レンズ群(最も像側の第4レンズ群B4または第5レンズ群B5)を設けている。そして各実施例では、ズーミングに際して最終レンズ群が像側に凸の往復軌跡を描くように移動して像面変動を補正する。仮に、開口絞りの近傍に配置されるレンズ群を移動させて像面変動を補正する場合には、望遠端に向かって開口絞りの近傍における光軸上の光束径が拡大するため、レンズ群間隔の変化による球面収差の変動が大きくなる。この結果、移動群の数を多くする必要が生ずるが、小型のズームレンズにおいて多数のカムを設けることは難しい。したがって、往復移動群は、最終レンズ群が好ましい。 Therefore, in each embodiment, a final lens group (fourth lens group B4 or fifth lens group B5 on the image side) that moves so as to draw a reciprocating locus is provided instead of the first lens group B1. Then, in each embodiment, during zooming, the final lens group moves so as to draw a reciprocating locus convex toward the image side to correct the image plane fluctuation. If the lens group arranged in the vicinity of the aperture diaphragm is moved to correct the image plane fluctuation, the lens group spacing increases on the optical axis in the vicinity of the aperture diaphragm toward the telephoto end. The fluctuation of spherical aberration becomes large due to the change of. As a result, it is necessary to increase the number of moving groups, but it is difficult to provide a large number of cams in a small zoom lens. Therefore, the reciprocating movement group is preferably the final lens group.
しかも、超広角レンズでは、ズーミングに際して開口絞りより像側の複数の移動群がほぼ一体となって移動する構成が一般的であるが、小型の超広角レンズを実現するためにはこれらの移動群の間隔を狭くする必要がある。このため、往復軌跡を描く移動量を確保し易い最終レンズ群を往復移動群とすることが好ましい。 Moreover, in an ultra-wide-angle lens, it is common that a plurality of moving groups on the image side of the aperture stop move almost as one during zooming, but in order to realize a compact ultra-wide-angle lens, these moving groups are used. It is necessary to narrow the interval between. Therefore, it is preferable to use the final lens group as the reciprocating movement group, which makes it easy to secure the amount of movement for drawing the reciprocating locus.
第1レンズ群B1は、以下の条件式(4)を満足することが好ましい。 The first lens group B1 preferably satisfies the following conditional expression (4).
0.01≦|f1/fa1|<1.00 (4)
条件式(4)において、fa1は第1レンズ群B1に含まれる1または複数の非球面レンズのうち最も物体側の非球面レンズの焦点距離を示す。|f1/fa1|が条件式(4)の下限を下回ると、第1レンズ群B1内の非球面レンズの屈折力が小さくなりすぎて、非球面レンズの広角化効果を十分に得られないため、好ましくない。この場合、他のレンズに屈折力を持たせて広角化を行うことは可能であるが、他のレンズに球面レンズを用いると歪曲収差が大きく発生する。また、他の非球面レンズにより広角化する場合には、ズームレンズ内の非球面レンズの数が増えるため、コストが増加する。
|f1/fa1|が条件式(4)の上限を上回ると、第1レンズ群B1内の非球面レンズの屈折力が大きくなりすぎて、非球面効果による歪曲収差の補正が困難になるため、好ましくない。
0.01 ≦ | f1 / fa1 | <1.00 (4)
In the conditional equation (4), fa1 indicates the focal length of the aspherical lens on the most object side among one or a plurality of aspherical lenses included in the first lens group B1. When | f1 / fa1 | is below the lower limit of the conditional equation (4), the refractive power of the aspherical lens in the first lens group B1 becomes too small, and the wide-angle effect of the aspherical lens cannot be sufficiently obtained. , Not desirable. In this case, it is possible to give the other lens a refractive power to widen the angle, but if a spherical lens is used for the other lens, a large amount of distortion occurs. Further, when the angle is widened by another aspherical lens, the number of aspherical lenses in the zoom lens increases, so that the cost increases.
If | f1 / fa1 | exceeds the upper limit of the conditional equation (4), the refractive power of the aspherical lens in the first lens group B1 becomes too large, and it becomes difficult to correct the distortion due to the aspherical effect. Not preferred.
各実施例のズームレンズでは、開口絞りSTより像側に少なくとも1つの非球面レンズが配置されている。具体的には、像側から数えて2番目のレンズ群(実施例1では第3レンズ群B3、実施例2~4では第4レンズ群B4)における最も像側のレンズが非球面レンズであり、ズームレンズに含まれる複数の非球面レンズのうち最も像側に配置された非球面レンズである。 In the zoom lens of each embodiment, at least one aspherical lens is arranged on the image side of the aperture stop ST. Specifically, the lens on the image side in the second lens group (third lens group B3 in Example 1 and fourth lens group B4 in Examples 2 to 4) counting from the image side is an aspherical lens. , It is an aspherical lens arranged on the image side most among a plurality of aspherical lenses included in the zoom lens.
この非球面レンズは、広角端において像面を平面にする機能と、望遠端において中間像高のマージナル光線のフレアを抑制する機能とを有する。第1レンズ群B1は広角端において歪曲収差を抑制する機能と像面を平面にする機能とを有するが、望遠端では光束径が太くなることから中間像高でフレアが発生する。この望遠端でのフレアを打ち消すために、各実施例では、開口絞りSTより像側に負の屈折力の非球面レンズを配置している。また、この非球面レンズは、広角端において第1レンズ群B1で発生した歪曲収差を打ち消す機能と、望遠端において中間像高の上光線に対して大きな跳ね上げ効果を与えるレンズとしても機能する。 This aspherical lens has a function of making the image plane flat at the wide-angle end and a function of suppressing flare of a marginal ray having an intermediate image height at the telephoto end. The first lens group B1 has a function of suppressing distortion at the wide-angle end and a function of flattening the image plane, but flare occurs at an intermediate image height because the luminous flux diameter becomes large at the telephoto end. In order to cancel the flare at the telephoto end, in each embodiment, an aspherical lens having a negative refractive power is arranged on the image side of the aperture stop ST. Further, this aspherical lens also functions as a function of canceling the distortion generated in the first lens group B1 at the wide-angle end and also as a lens that gives a large flip-up effect to the upper light beam of the intermediate image height at the telephoto end.
開口絞りSTより像側(最も像側)に配置された上記非球面レンズは、以下の条件式(5)を満足することが好ましい。
0.01≦|fw/fa2|<1.00 (5)
条件式(5)において、fa2は最も像側に配置された非球面レンズの焦点距離である。|fw/fa2|が条件式(5)の上限を上回ると、非球面レンズの屈折力が強くなりすぎて倍率色収差が大きく発生するため、好ましくない。|fw/fa2|が条件式(5)の下限を下回ると、非球面レンズの屈折力が弱くなりすぎて、望遠端において第1レンズ群B1でアンダー方向に発生した上光線のフレアを補正できないため、好ましくない。
It is preferable that the aspherical lens arranged on the image side (most image side) of the aperture stop ST satisfies the following conditional expression (5).
0.01 ≦ | fw / fa2 | <1.00 (5)
In the conditional expression (5), fa2 is the focal length of the aspherical lens arranged on the image side most. If | fw / fa2 | exceeds the upper limit of the conditional expression (5), the refractive power of the aspherical lens becomes too strong and large chromatic aberration of magnification occurs, which is not preferable. When | fw / fa2 | is below the lower limit of the conditional expression (5), the refractive power of the aspherical lens becomes too weak, and the flare of the upper light ray generated in the under direction in the first lens group B1 at the telephoto end cannot be corrected. Therefore, it is not preferable.
また、第2レンズ群B2は、以下の条件式(6)を満足することが好ましい。
0.01≦|fw/f2|<1.00 (6)
条件式(6)において、f2は第2レンズ群B2の焦点距離である。第2レンズ群B2は主として第1レンズ群B1で発散した光束を集束させる機能を有する。|fw/f2|が条件式(6)の上限を上回ると、第2レンズ群B2の屈折力が弱すぎて、第1レンズ群B1で発散した光束を十分に集束させられないため、好ましくない。|fw/f2|が条件式(6)の下限を下回ると、光軸上の光束が広がる位置に配置された第2レンズ群B2の屈折力が強すぎて、球面収差と軸上色収差の補正が困難となるため、好ましくない。
Further, it is preferable that the second lens group B2 satisfies the following conditional expression (6).
0.01 ≦ | fw / f2 | <1.00 (6)
In the conditional expression (6), f2 is the focal length of the second lens group B2. The second lens group B2 mainly has a function of focusing the light flux emitted by the first lens group B1. If | fw / f2 | exceeds the upper limit of the conditional expression (6), the refractive power of the second lens group B2 is too weak and the luminous flux emitted by the first lens group B1 cannot be sufficiently focused, which is not preferable. .. When | fw / f2 | is below the lower limit of the conditional equation (6), the refractive power of the second lens group B2 arranged at the position where the luminous flux on the optical axis spreads is too strong, and the spherical aberration and the axial chromatic aberration are corrected. Is not preferable because it becomes difficult.
なお、条件式(1)~(6)の数値範囲を、以下のようにするとより好ましい。
0.15≦TD1/skw≦0.48 (1a)
-0.16≦TTDw/f1≦-0.06 (2a)
0.03≦|fw/fc|≦0.50 (3a)
0.10≦|fa1/f1|≦0.50 (4a)
0.05≦|fa2/fw|≦0.50 (5a)
0.05≦|f2/fw|≦0.50 (6a)
また、条件式(1)~(6)の数値範囲を、以下のようにするとさらに好ましい。
0.28≦TD1/skw≦0.46 (1b)
-0.15≦TTDw/f1≦-0.08 (2b)
0.06≦|fw/fc|≦0.15 (3b)
0.20≦|fa1/f1|≦0.65 (4b)
0.08≦|fa2/fw|≦0.47 (5b)
0.10≦|f2/fw|≦0.21 (6b)
以下に、数値実施例1~4の条件式(1)~(6)の値をまとめて示す。
It is more preferable that the numerical range of the conditional expressions (1) to (6) is as follows.
0.15 ≤ TD1 / skw ≤ 0.48 (1a)
-0.16 ≤ TTDw / f1 ≤ -0.06 (2a)
0.03 ≦ | fw / fc | ≦ 0.50 (3a)
0.10 ≦ | fa1 / f1 | ≦ 0.50 (4a)
0.05 ≦ | fa2 / fw | ≦ 0.50 (5a)
0.05 ≦ | f2 / fw | ≦ 0.50 (6a)
Further, it is more preferable that the numerical range of the conditional expressions (1) to (6) is as follows.
0.28 ≤ TD1 / skw ≤ 0.46 (1b)
-0.15 ≤ TTDw / f1 ≤ -0.08 (2b)
0.06 ≦ | fw / fc | ≦ 0.15 (3b)
0.20 ≦ | fa1 / f1 | ≦ 0.65 (4b)
0.08 ≦ | fa2 / fw | ≦ 0.47 (5b)
0.10 ≦ | f2 / fw | ≦ 0.21 (6b)
The values of the conditional expressions (1) to (6) of the numerical examples 1 to 4 are collectively shown below.
図17は、上記各実施例のズームレンズを撮像光学系として用いた撮像装置としてのデジタルスチルカメラを示している。20はカメラ本体、21は実施例1~4のいずれかのズームレンズによって構成された撮像光学系である。22はカメラ本体20に内蔵され、撮像光学系21により形成された光学像(被写体像)を撮像するCCDセンサやCMOSセンサ等の固体撮像素子である。23は撮像素子22からの撮像信号を処理することで生成された画像データを記録する記録部であり、24は画像データを表示する背面ディスプレイである。
FIG. 17 shows a digital still camera as an image pickup apparatus using the zoom lens of each of the above embodiments as an image pickup optical system.
各実施例のズームレンズを用いることで、小型で高い高額性能を有するカメラを得ることができる。 By using the zoom lens of each embodiment, it is possible to obtain a camera having a small size and high cost performance.
なお、カメラは、クイックターンミラーを有する一眼レフカメラであってもよいし、クイックターンミラーを有さないミラーレスカメラであってもよい。 The camera may be a single-lens reflex camera having a quick turn mirror, or a mirrorless camera not having a quick turn mirror.
以上説明した各実施例は代表的な例にすぎず、本発明の実施に際しては、各実施例に対して種々の変形や変更が可能である。 Each of the above-described embodiments is only a representative example, and various modifications and changes can be made to each embodiment when the present invention is implemented.
B1 第1レンズ群
B2 第2レンズ群
B3 第3レンズ群
B4 第4レンズ群
B5 第5レンズ群
IP 像面
B1 1st lens group B2 2nd lens group B3 3rd lens group B4 4th lens group B5 5th lens group IP image plane
Claims (13)
前記第1レンズ群は、非球面レンズを含み、変倍に際して不動であり、
前記第1レンズ群における最も物体側のレンズ面から該第1レンズ群における最も像側のレンズ面までの光軸上での距離をTD1、前記ズームレンズにおける広角端での最も像側のレンズ面から像面までの光軸上での距離をskw、広角端での前記最も物体側のレンズ面から像面までの光軸上での距離をTDw、前記第1レンズ群の焦点距離をf1とするとき、
0.10≦skw/TD1≦0.50
-0.17≦f1/TDw≦-0.05
なる条件を満足することを特徴とするズームレンズ。 It consists of a first lens group with negative refractive power and a rear group with positive refractive power as a whole, which are arranged in order from the object side to the image side, and the distance between adjacent lens groups changes during scaling. It is a zoom lens that
The first lens group includes an aspherical lens, is immovable at magnification change, and is immobile.
The distance on the optical axis from the lens surface on the most object side in the first lens group to the lens surface on the image side in the first lens group is TD1, and the lens surface on the image side at the wide-angle end of the zoom lens. The distance on the optical axis from to the image plane is skiw, the distance on the optical axis from the lens surface on the most object side to the image plane at the wide-angle end is TDw, and the focal distance of the first lens group is f1. and when,
0.10≤skw / TD1≤0.50
-0.17 ≤ f1 / TDw ≤ -0.05
A zoom lens characterized by satisfying the above conditions.
0.01≦|fw/fc|<1.00
なる条件を満足することを特徴とする請求項1から5のいずれか一項に記載のズームレンズ。 When the focal length of the moving lens group that moves at the time of scaling in the rear group is fc,
0.01 ≦ | fw / fc | <1.00
The zoom lens according to any one of claims 1 to 5, wherein the zoom lens satisfies the above-mentioned condition.
0.01≦|f1/fa1|<1.00
なる条件を満足することを特徴とする請求項1から8のいずれか一項に記載のズームレンズ。 When the focal length of the aspherical lens on the object side of the aspherical lenses included in the zoom lens is fa1
0.01 ≦ | f1 / fa1 | <1.00
The zoom lens according to any one of claims 1 to 8, wherein the zoom lens satisfies the above-mentioned condition.
0.01≦|fw/fa2|<1.00
なる条件を満足することを特徴とする請求項1から10のいずれか一項に記載のズームレンズ。 When the focal length of the aspherical lens arranged on the image side among the aspherical lenses included in the zoom lens is fa2,
0.01 ≦ | fw / fa2 | <1.00
The zoom lens according to any one of claims 1 to 10, wherein the zoom lens satisfies the above-mentioned condition.
0.01≦|fw/f2|<1.00
なる条件を満足することを特徴とする請求項1から11のいずれか一項に記載のズームレンズ。 When the focal length of the lens group arranged on the object side in the rear group is f2,
0.01 ≦ | fw / f2 | <1.00
The zoom lens according to any one of claims 1 to 11, wherein the zoom lens satisfies the above-mentioned condition.
該ズームレンズを介して物体を撮像する撮像素子とを有することを特徴とする撮像装置。 The zoom lens according to any one of claims 1 to 12, and the zoom lens.
An image pickup device comprising an image pickup element that images an object through the zoom lens.
Priority Applications (1)
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JP2020174139A JP2022065512A (en) | 2020-10-15 | 2020-10-15 | Zoom lens and image capturing device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2020174139A JP2022065512A (en) | 2020-10-15 | 2020-10-15 | Zoom lens and image capturing device |
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