JP4671660B2

JP4671660B2 - Zoom lens with 4 elements in 3 groups

Info

Publication number: JP4671660B2
Application number: JP2004310674A
Authority: JP
Inventors: 洋治久保田
Original assignee: Maxell Finetech Ltd
Current assignee: Maxell Finetech Ltd
Priority date: 2004-10-26
Filing date: 2004-10-26
Publication date: 2011-04-20
Anticipated expiration: 2024-10-26
Also published as: JP2006126254A

Description

本発明は、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の受光素子を用いた監視用カメラ、車載用カメラ、デジタルカメラ、特に携帯電話機搭載カメラに適したメガオーダの高画質に対応した小型軽量な３群４枚構成のズームレンズに関するものである。 The present invention is a compact and lightweight zoom lens with three groups and four elements corresponding to a mega-order high image quality suitable for a surveillance camera using a light receiving element such as a CCD or CMOS, a vehicle-mounted camera, a digital camera, particularly a camera equipped with a mobile phone. It relates to lenses.

デジタルスチルカメラ、ビデオカメラ、あるいは監視用カメラなどに適したズームレンズとして下記の文献に開示されたものが知られている。特許文献１に開示のズームレンズでは、ズーム比が２倍程度で、その全長が極めて長く、使用レンズ枚数も６枚にて構成されている。また、第２レンズ群は接合レンズとされており、材料費および工数アップの要因となっている。さらに、軽量コンパクトという観点からも改善の余地がある。 As zoom lenses suitable for digital still cameras, video cameras, surveillance cameras, and the like, those disclosed in the following documents are known. In the zoom lens disclosed in Patent Document 1, the zoom ratio is about 2 times, its total length is extremely long, and the number of used lenses is six. Further, the second lens group is a cemented lens, which is a factor in increasing material costs and man-hours. Furthermore, there is room for improvement from the viewpoint of lightweight and compact.

特許文献２に開示のズームレンズは、ズーム比が２．５倍程度で構成枚数の少ない簡易な構成でありながら、広角端におけるレンズ全長が、広角端での焦点距離の３〜４倍程度の小型ズームレンズである。しかし、レンズの全長が十分には短くないという点において改良の余地がある。
特開平１１−２１１９８４号公報特開２００３−１７７３１５号公報 Although the zoom lens disclosed in Patent Document 2 has a simple configuration with a zoom ratio of about 2.5 times and a small number of components, the total lens length at the wide angle end is about 3 to 4 times the focal length at the wide angle end. It is a small zoom lens. However, there is room for improvement in that the total length of the lens is not sufficiently short.
Japanese Patent Laid-Open No. 11-211984 JP 2003-177315 A

本発明の課題は、このような点に鑑みて、ズーム比を３倍程度とし、メガオーダの高画質に対応可能な４枚構成のズームレンズであって、第２レンズ群を構成する凸レンズと凹レンズによって形成される空気間隔に、アイリス、またはシャッタを配置可能な小型軽量なズームレンズを提供することにある。 In view of these points, an object of the present invention is a four-lens zoom lens that can handle a high image quality of mega order with a zoom ratio of about 3 times, and includes a convex lens and a concave lens that constitute a second lens group. It is an object of the present invention to provide a small and lightweight zoom lens in which an iris or a shutter can be disposed in the air interval formed by the above.

上記の課題を解決するため、本発明のズームレンズは、全光学系が４枚の単レンズからなる３群４枚構成のズームレンズであって、第１レンズ群と第２レンズ群の焦点距離の比率配分によってワイド端のときの光学全長とテレ端のときの光学全長をほぼ同じになるようにしてある。また、ワイド端からテレ端への変倍に際し、第１レンズ群は、物体側に対して凹面状の軌跡をなすように移動し、変倍に伴う像面位置の変動を補正する作用を有し、必要に応じて距離調節機能を持たせている。第２レンズ群は、固定された第３レンズ群に対し空気間隔を増大させることにより、ワイドからテレに倍率を変更可能となっている。さらに、第１レンズ群、第２レンズ群および第３レンズ群のそれぞれのレンズ群のレンズ面のうち、少なくとも一つのレンズ面を非球面とすることにより、光学性能を有利にしている。 In order to solve the above-described problem, the zoom lens of the present invention is a zoom lens having a three-group four-lens configuration in which the entire optical system is composed of four single lenses, and the focal length of the first lens group and the second lens group. Thus, the optical total length at the wide end and the optical total length at the tele end are made substantially the same. Further, when zooming from the wide end to the telephoto end, the first lens unit moves so as to form a concave locus with respect to the object side, and has an action of correcting fluctuations in the image plane position due to zooming. In addition, a distance adjustment function is provided as necessary. In the second lens group, the magnification can be changed from wide to telephoto by increasing the air gap with respect to the fixed third lens group. Furthermore, the optical performance is made advantageous by making at least one lens surface out of the lens surfaces of the first lens group, the second lens group, and the third lens group an aspherical surface.

すなわち、本発明は、物体側より、負のパワーを有する第１レンズ群と、正のパワーを有する第２レンズ群と、正のパワーを有する第３レンズ群とがこの順序に配列されており、
ワイド端からテレ端への変倍に際し、前記第３レンズ群が固定され、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間隔が減少し、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との間隔が増大するように移動するズームレンズにおいて、
前記第１レンズ群は凸面を物体側に向けた１枚のメニスカスレンズであり、
前記第２レンズ群は、１枚の凸レンズからなる前側レンズと、凸面を物体側に向けた１枚の負のメニスカスレンズからなる後側レンズとが一定の間隔を保持した状態で配列された２枚の構成であり、
前記第３レンズ群は１枚の凸レンズであり、
前記第１レンズ群の第１面を非球面とし、この非球面の接平面からのズレ量(サグ量)が光軸から外径に向かって、一旦(＋)方向に向かった後(−)方向となるように設定されており、
前記第２レンズ群および前記第３レンズ群の各々は、少なくとも１面が非球面であり、
前記第２レンズ群の前側レンズと後側レンズの空気間隔には、絞りが配置されており、
以下の条件式を満たしていることを特徴とする。
０．５＜ｆ２／ＦII＜１．５（１）
１．５＜｜ＦＩ／ＦII｜＜２．５（２）
０．１５＜ｄ４／ΣｄII＜０．６５（３）
０．１＜ＩＨ／ΣｄＷ＜０．３０（４）
νｄ１＞５０（５）
但し、
νｄ１：前記第１レンズ群のアッベ数
ＦＩ：前記第１レンズ群の焦点距離
ＦII：前記第２レンズ群の焦点距離
ｆ２：前記前側レンズの焦点距離
ｄ４：前記前側レンズと前記後側レンズの空気間隔
ΣｄII：前記前側レンズの物体側の面から前記後側レンズの像面側の面までの軸上の距離
ΣｄＷ：ワイド端における第１レンズの物体側の第１面から結像面までの距離
ＩＨ：結像面の最大像高 That is, in the present invention, the first lens group having negative power, the second lens group having positive power, and the third lens group having positive power are arranged in this order from the object side. ,
Upon zooming from the wide end to the tele end, the third lens group is fixed, the distance between the first lens group and the second lens group is reduced, and the second lens group and the third lens group are In a zoom lens that moves so that the interval of
The first lens group is a single meniscus lens having a convex surface facing the object side,
The second lens group, arranged a front lens made of one convex lens, in a state where the side lens is held a predetermined distance after composed of one negative meniscus lens having a convex surface directed toward the object side 2 The composition of the sheet ,
The third lens group is a single convex lens,
After the first surface of the first lens group is an aspherical surface, the amount of deviation (sag amount) from the tangential plane of the aspherical surface is once directed to the (+) direction from the optical axis toward the outer diameter (−). Is set to be direction,
Each of the second lens group and the third lens group, at least one surface aspherical,
A diaphragm is disposed in the air space between the front lens and the rear lens of the second lens group,
The following conditional expression is satisfied .
0.5 <f2 / FII <1.5 (1)
1.5 <| FI / FII | <2.5 (2)
0.15 <d4 / ΣdII <0.65 (3)
0.1 <IH / ΣdW <0.30 (4)
νd1> 50 (5)
However,
νd1: Abbe number FI of the first lens group FI: Focal length FII of the first lens group F2: Focal length f2 of the second lens group d2 Focal length of the front lens d4 Air of the front lens and the rear lens Distance ΣdII: Distance on the axis from the object side surface of the front lens to the image side surface of the rear lens ΣdW: Distance from the first surface on the object side of the first lens to the imaging surface at the wide end IH: Maximum image height of the image plane

ここで、条件式(１)は、色収差および像面湾曲とワイド端における光学系の光軸上の全長に関するものである。下限0.5を下回ると軸上および軸外の色収差が基準波長に対して短波長は(＋)方向、すなわち、補正過剰の状態となるばかりでなく、像面湾曲も増大して良好な結像特性を得ることができない。さらに、後側焦点距離が短くなり、受光素子などのカバーガラスやＩＲカットフィルタなどの挿入物に対するスペース確保が難しくなる。次に、上限1.5を超えると、軸上および軸外での色収差が短波長側で(−)方向となり、補正不足の状態となる。加えて光学系の全長も長くなってしまい、本発明の狙いとする小型化・コンパクト化に合致しなくなる。 Here, the conditional expression (1) relates to chromatic aberration, field curvature, and the total length on the optical axis of the optical system at the wide end. Below the lower limit of 0.5, the on-axis and off-axis chromatic aberrations are shorter than the reference wavelength in the (+) direction, that is, overcorrected, and the field curvature also increases, resulting in good imaging characteristics. Can't get. Furthermore, the rear focal length is shortened, and it is difficult to secure a space for an insert such as a cover glass such as a light receiving element or an IR cut filter. Next, when the upper limit of 1.5 is exceeded, the on-axis and off-axis chromatic aberrations are in the (−) direction on the short wavelength side, resulting in an undercorrected state. In addition, the overall length of the optical system becomes long, and it does not meet the miniaturization and compactness targeted by the present invention.

条件式(２)は、ズームのワイドとテレの両端で全長を揃えるための条件である。上限2.5を超えるとΣｄＷ＞ΣｄＴ)ΣｄＴ：テレ端における第１レンズの物体側の第１面から結像面までの距離)となり、下限1.5を下回るとΣｄＷ＜ΣｄＴとなり、ズームの両端においてその全長を一定に保つことができなくなる。 Conditional expression (2) is a condition for aligning the entire length at both ends of the zoom wide and tele. When the upper limit of 2.5 is exceeded, ΣdW> ΣdT) ΣdT: the distance from the first surface on the object side of the first lens to the imaging surface at the telephoto end), and when the lower limit is 1.5, ΣdW <ΣdT, and the total length at both ends of the zoom. Cannot be kept constant.

条件式(３)は、ズーム全域における倍率の色収差と球面収差、コマ収差のバランスを良好に保つためのものであり、加えて、光学系の全長に係わるものでもある。上限0.65を超えると光学系の全長が長くなるばかりでなく、後側焦点距離の確保が難しくＩＲカットフィルタや受光素子などのカバーガラスの挿入が困難となるほか、ワイド側での軸外色収差が基準波長に対して短波長側が(＋)方向に補正過剰となり、球面収差とコマ収差のバランスがとりづらくなる。また、下限0.15を下回ると光学系の全長は短くできるが、ワイド側での倍率の色収差が発生し、基準波長に対し短波長が(−)方向となり補正不足となる。そして、ズーム全域において各光束がほぼ同一の有効輪帯を通過するようになるため、球面収差とコマ収差のバランスがとれなくなってしまう。さらに、近年において、この種のレンズに要求されるシャッタやアイリスなどの挿入物のスペースがとれなくなってしまう。 Conditional expression (3) is for maintaining a good balance between chromatic aberration of magnification, spherical aberration, and coma aberration over the entire zoom range, and also relates to the entire length of the optical system. Exceeding the upper limit of 0.65 not only increases the overall length of the optical system, but also makes it difficult to secure the rear focal length, making it difficult to insert a cover glass such as an IR cut filter or a light receiving element, and off-axis chromatic aberration on the wide side. The short wavelength side is excessively corrected in the (+) direction with respect to the reference wavelength, and it becomes difficult to balance spherical aberration and coma. If the lower limit is less than 0.15, the total length of the optical system can be shortened, but chromatic aberration of magnification on the wide side occurs, and the short wavelength with respect to the reference wavelength is in the (-) direction, resulting in insufficient correction. Then, since each light beam passes through substantially the same effective annular zone in the entire zoom range, the spherical aberration and the coma aberration cannot be balanced. Furthermore, in recent years, the space for inserts such as shutters and irises required for this type of lens cannot be taken.

条件式(４)は、ズームレンズ全体のサイズを小型化するためのものであり、下限の0.25を下回るとレンズ系の全長が長くなり、本来の目的である小型コンパクト化の妨げとなる。また、上限の0.35を超えると光学系全体のサイズは小さくできるが、各レンズ群のパワーが強くなり過ぎ、このためズーム全域において良好な収差補正が困難となる。 Conditional expression (4) is for reducing the size of the entire zoom lens. If the lower limit of 0.25 is not reached, the total length of the lens system becomes long, which hinders the original objective of downsizing and compacting. If the upper limit of 0.35 is exceeded, the size of the entire optical system can be reduced, but the power of each lens group becomes too strong, and this makes it difficult to correct aberrations over the entire zoom range.

条件式(５)は、色収差を良好に補正するためのものである。この条件を超えると、ズーム全域での色収差のバランスが取れなくなり、特に、ワイド端での色収差が基準波長に対して短波長が(−)方向となり補正不足となる。 Conditional expression (5) is for favorably correcting chromatic aberration. Exceeding this condition makes it impossible to balance the chromatic aberration over the entire zoom range, and in particular, the chromatic aberration at the wide end becomes short in the (−) direction with respect to the reference wavelength, resulting in insufficient correction.

次に、第２レンズ群の後側に配置された負レンズは、第１面が光束に対して正の屈折力を有し、第２面は負の屈折力を有する負のメニスカスレンズとすることにより、色収差の補正が容易であり、また、ズーム全域での非点収差を安定的に保ちながら、各波長に対する像面位置のズレおよび球面収差、コマ収差を良好に保つことが可能となる。 Next, the negative lens disposed on the rear side of the second lens group is a negative meniscus lens in which the first surface has a positive refractive power with respect to the light beam and the second surface has a negative refractive power. As a result, it is easy to correct chromatic aberration, and it is possible to maintain good image plane position deviation, spherical aberration, and coma aberration with respect to each wavelength while stably maintaining astigmatism over the entire zoom range. .

ここで、上記条件式に関連して、第２レンズ群の前側レンズの物体側レンズ面から後側レンズの像面側のレンズ面までの軸上の距離をΣｄIIとし、ワイド端の焦点距離をＦＷとしたとき、ズーム全域における軸上および軸外の色収差および球面収差、コマ収差のバランスを良好に補正するためには、次の条件を満たすことが望ましい。
０．５＜ΣｄII／ＦＷ＜１．１ Here, in relation to the above conditional expression, the axial distance from the object side lens surface of the front lens in the second lens group to the lens surface on the image side of the rear lens is ΣdII, and the focal length at the wide end is In order to satisfactorily correct the balance of on-axis and off-axis chromatic aberration, spherical aberration, and coma aberration in the entire zoom range when FW is set, it is desirable that the following condition is satisfied.
0.5 <ΣdII / FW <1.1

下限0.5を下回ると、第２レンズ群を構成する正のパワーを有する第２レンズと負のパワーを有する第３レンズの間の空気レンズの間隔が小さくなり、ズーム全域での軸上および軸外の色収差を良好に補正する事が難しく、加えて、ワイド側でのコマ収差が増大してしまう。上限1.1を超えると、ワイド端における光軸上の全長が長くなり、さらに、第１レンズ群と第２レンズ群の有効口径も増大して、本来の小型コンパクト化に合致しない。加えて、ワイド端における主光線の最大射出角が大きくなり、ＣＭＯＳなどの受光素子に対する周辺光量の不足を招くことになる。 Below the lower limit of 0.5, the distance between the air lens between the second lens having the positive power and the third lens having the negative power constituting the second lens group becomes small, and on-axis and off-axis in the entire zoom range. It is difficult to correct the chromatic aberration well, and in addition, coma aberration on the wide side increases. If the upper limit of 1.1 is exceeded, the total length on the optical axis at the wide end becomes longer, and the effective apertures of the first lens group and the second lens group also increase, which does not match the original size reduction. In addition, the maximum emission angle of the chief ray at the wide end is increased, leading to a shortage of the peripheral light amount with respect to a light receiving element such as a CMOS.

また、第３レンズ群のパワーを定めるためには、次の条件を満たすことが好ましい。
０．１＜ＦＷ／ＦIII＜０．７
但し、
ＦIII：前記第３レンズ群の焦点距離 In order to determine the power of the third lens group, it is preferable that the following condition is satisfied.
0.1 <FW / FIII <0.7
However,
FIII: Focal length of the third lens group

この条件式において、その上限の0.7を超えると第３レンズ群のパワーが強くなり、ズーム系全体の焦点距離が広角側にシフトし過ぎてしまい、このため、ワイド側での軸外有効最大径が増大すると共に、後側焦点距離が短くなり、カバーガラスやＩＲカットフィルタなどの挿入物のスペースが確保できなくなる。さらには、倍率の色収差およびコマ収差などを良好に補正することが難しくなる。下限の0.1を下回るとズーム系全体の焦点距離が長い方向にシフトしてしまい、例えば、携帯用のズームレンズには不向きとなる。また、ワイド端における光軸上の全長が長くなって、小型コンパクト化に合致しない。 In this conditional expression, if the upper limit of 0.7 is exceeded, the power of the third lens group becomes strong, and the focal length of the entire zoom system is shifted too far to the wide angle side. And the rear focal length is shortened, making it impossible to secure a space for an insert such as a cover glass or an IR cut filter. Furthermore, it becomes difficult to satisfactorily correct the lateral chromatic aberration and coma aberration. If the lower limit of 0.1 is not reached, the focal length of the entire zoom system will shift in the longer direction, making it unsuitable for portable zoom lenses, for example. In addition, the total length on the optical axis at the wide end becomes long, and it does not match the miniaturization.

次に、本発明において、第２レンズ群を構成している凸の前側レンズと凹の後側レンズの間を、アイリスまたはシャッタを配置可能なスペースとし、このスペースを確保することにより、いわゆる、空気レンズとしての作用を得ることが可能となり、ズーム全域でのコマ収差を良好に維持させることができる。 Next, in the present invention, the space between the convex front lens and the concave rear lens constituting the second lens group is a space in which an iris or shutter can be disposed, and by securing this space, so-called An action as an air lens can be obtained, and coma aberration can be maintained well over the entire zoom range.

また、第１レンズ群の第１面を非球面とし、この非球面を、接平面からのズレ量(サグ量)が光軸から外径に向かって、一旦(＋)方向に向かった後(−)方向となるようにすることが望ましい。このようにすると、テレ側での球面収差とコマ収差を良好に保つことができると共に、ワイド側でのディストーションを良好に補正することができる。 Further, the first surface of the first lens group is made an aspherical surface, and after this aspherical surface, the amount of deviation (sag amount) from the tangential plane is once directed in the (+) direction from the optical axis toward the outer diameter ( It is desirable to be in the −) direction. In this way, the spherical aberration and coma aberration on the tele side can be kept good, and the distortion on the wide side can be corrected well.

以上説明したように、本発明のズームレンズは３群４枚構成のレンズであり、３倍程度の高いズーム比を保持し、メガオーダ相当の高画素に対応することが可能である。よって、本発明によれば、第２レンズ群にアイリスおよびシャッタを内蔵可能な、小型でコンパクトなメガオーダの高画素に対応した高倍率のズームレンズを実現できる。 As described above, the zoom lens according to the present invention is a three-group four-lens configuration lens that can maintain a zoom ratio as high as about three times and can correspond to a high pixel equivalent to a mega-order. Therefore, according to the present invention, it is possible to realize a zoom lens having a high magnification corresponding to a small and compact mega-order high pixel in which an iris and a shutter can be incorporated in the second lens group.

以下に、図面を参照して、本発明を適用した３群４枚構成のズームレンズの各実施例について説明する。 Embodiments of a zoom lens having a three-group, four-element configuration to which the present invention is applied will be described below with reference to the drawings.

図１は実施例１に係る３群４枚構成のズームレンズを示す構成図である。 FIG. 1 is a configuration diagram illustrating a zoom lens having a configuration of four elements in three groups according to the first embodiment.

ズームレンズ１００は、物体側より結像面６に向かって、負のパワーを有する第１レンズ群Ｉ、正のパワーを有する第２レンズ群II、および正のパワーを有する第３レンズ群IIIがこの順に配列された４枚のレンズからなる３群構成のズームレンズである。ワイドからテレへの変倍にあたっては、第３レンズ群IIIが固定され、第１レンズ群Ｉが物体側より像面側６に光軸上を移動し、途中より像面側６から物体側に移動し、物体側に凹面をなすような軌跡で移動する。これに対して、第２レンズ群IIは像面側６から順次物体側に光軸上を移動することによって変倍する。 The zoom lens 100 includes a first lens group I having negative power, a second lens group II having positive power, and a third lens group III having positive power from the object side toward the image plane 6. This is a zoom lens having a three-group configuration including four lenses arranged in this order. In zooming from wide to tele, the third lens group III is fixed, the first lens group I moves on the optical axis from the object side to the image plane side 6, and from the middle to the object side from the image plane side 6 It moves along a trajectory that forms a concave surface on the object side. On the other hand, the second lens group II is zoomed by moving on the optical axis sequentially from the image plane side 6 to the object side.

第１レンズ群Ｉは、物体側に凸面を向けた負のパワーを有するメニスカスの第１レンズ１であり、第２レンズ群IIは、物体側より順に配列された両凸からなる正の前側レンズ２（第２レンズ）と物体側に凸面を向けた負のパワーを有するメニスカスの後側レンズ３（第３レンズ）からなっている。一方、第３レンズ群IIIは、正のパワーを有する両凸の第４レンズ４からなっている。なお、各レンズに付した符号は以下の実施例についても対応部位に用いることとする。 The first lens group I is a first meniscus lens 1 having negative power with a convex surface facing the object side, and the second lens group II is a positive front lens composed of biconvex elements arranged in order from the object side. 2 (second lens) and a meniscus rear lens 3 (third lens) having a negative power with the convex surface facing the object side. On the other hand, the third lens group III includes a biconvex fourth lens 4 having positive power. In addition, the code | symbol attached | subjected to each lens shall be used for a corresponding part also about the following Example.

本例では第１レンズ１と第３レンズ３が樹脂レンズであり、第１レンズ１の両面、第２レンズ２の両面、第３レンズ３の結像面６側のレンズ面、および第４レンズ４の両面が非球面となっている。また、第４レンズ４と結像面６との間にはカバーガラス５が配置され、第２レンズ群IIの第２レンズ２と第３レンズ３の間に絞り７が配置されている。 In this example, the first lens 1 and the third lens 3 are resin lenses, both surfaces of the first lens 1, both surfaces of the second lens 2, the lens surface of the third lens 3 on the imaging surface 6 side, and the fourth lens. Both surfaces of 4 are aspherical surfaces. Further, a cover glass 5 is disposed between the fourth lens 4 and the imaging surface 6, and a diaphragm 7 is disposed between the second lens 2 and the third lens 3 of the second lens group II.

ズームレンズ１００の全光学系のレンズデータは、次の通りである。
（ワイド）（ノーマル）（テレ）
Ｆナンバー：３．０５４．５３６．２０
焦点距離：５．００９．４３１４．３９mm

第１レンズ群の焦点距離ＦＩ： −１０．３４mm
第２レンズ群の焦点距離ＦII ：５．４４mm
第３レンズ群の焦点距離ＦIII : １２．１５４mm
前側レンズの焦点距離ｆ２：４．８４mm
ワイド端における第レンズの物体側の第１面から結像面までの距離
ΣｄＷ：１６．８９５mm
前側レンズの物体側の面から後側レンズの像面側の面ｍでの軸上の距離
ΣｄII：４．２mm The lens data of the entire optical system of the zoom lens 100 is as follows.
(Wide) (Normal) (Tele)
F number: 3.05 4.53 6.20
Focal length: 5.00 9.43 14.39mm

Focal length of first lens group FI: 10.34 mm
Focal length of second lens group FII: 5.44 mm
Focal length of the third lens group FIII: 12.154mm
Focal length of front lens f2: 4.84mm
Distance from the first surface on the object side of the first lens to the imaging plane at the wide end
ΣdW: 16.895mm
The axial distance from the object side surface of the front lens to the image surface side surface m of the rear lens
ΣdII: 4.2 mm

表１Ａには、ズームレンズ１００の各レンズのレンズデータを示し、表１Ｂには、非球面とされたレンズ面の非球面形状を規定するための非球面係数を示してある。また、表１Ｃには、第１レンズ１の第１面の非球面に対するサグ量を示してある。 Table 1A shows lens data of each lens of the zoom lens 100, and Table 1B shows aspheric coefficients for defining the aspherical shape of the aspherical lens surface. Table 1C shows the amount of sag for the aspherical surface of the first surface of the first lens 1.

表１Ａにおいて、ｉは物体側より数えたレンズ面の順番を表し、Ｒはレンズ面の曲率半径を表し、ｄはレンズ面間の距離を表し、Ｎｄは各レンズの屈折率を表し、νｄは各レンズのアッベ数を表す。また、番号ｉに星印がついているレンズ面が非球面である。 In Table 1A, i represents the order of the lens surfaces counted from the object side, R represents the radius of curvature of the lens surfaces, d represents the distance between the lens surfaces, Nd represents the refractive index of each lens, and νd represents Represents the Abbe number of each lens. In addition, the lens surface with a star on the number i is an aspherical surface.

なお、レンズ面に採用する非球面形状は、光軸方向の軸をＸ、光軸に直交する方向の高さをＨ、円錐係数をＫ、非球面係数をＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄとすると、次式により表すことができる。 Note that the aspherical shape adopted for the lens surface is that the axis in the optical axis direction is X, the height in the direction orthogonal to the optical axis is H, the conic coefficient is K, and the aspherical coefficients are A, B, C, and D. Can be expressed by the following equation.

これらの各記号の意味、および非球面係数を表す式は、後述の実施例２〜５においても同様である。 The meanings of these symbols and the expressions representing the aspheric coefficients are the same in Examples 2 to 5 described later.

本実施例１に係るズームレンズ１００は、次の条件式（１）〜（５）を満足している。
０．５＜ｆ２Ｆ／II＜１．５（１）
１．５＜｜ＦＩ／ＦII｜＜２．５（２）
０．１５＜ｄ４／ΣｄII＜０．６５（３）
０．１＜ＩＨ／ΣｄＷ＜０．３０（４）
νｄ１＞５０（５）
ただし、ＩＨ：結像面における最大像高
ｆ２：第２レンズ群の前側レンズの焦点距離
ｄ４：第２レンズ群の前側レンズと後側レンズによる空気間隔
ＦＩ：第１レンズ群の焦点距離（第１レンズの焦点距離）
ＦII ：第２レンズ群の焦点距離
ΣｄII：第２レンズ群における前側レンズの物体側レンズ面より後側レンズの
像面側レンズ面までの距離
ΣｄＷ：ワイド端における第１レンズ群の物体側レンズ面より結像面までの距離
νｄ１：第１レンズのアッベ数 The zoom lens 100 according to the first embodiment satisfies the following conditional expressions (1) to (5).
0.5 <f2F / II <1.5 (1)
1.5 <| FI / FII | <2.5 (2)
0.15 <d4 / ΣdII <0.65 (3)
0.1 <IH / ΣdW <0.30 (4)
νd1> 50 (5)
Where IH: Maximum image height on the imaging plane f2: Focal length of the front lens of the second lens group d4: Air spacing between the front lens and the rear lens of the second lens group FI: Focal length of the first lens group (first Focal length of one lens)
FII: focal length of the second lens group ΣdII: of the rear lens from the object side lens surface of the front lens in the second lens group
Distance to the image-side lens surface ΣdW: Distance from the object-side lens surface of the first lens unit to the imaging surface at the wide end νd1: Abbe number of the first lens

すなわち、ｆ２／ＦII＝0.89、｜ＦＩ／ＦII｜＝1.9、ｄ４／ΣｄII＝0.37、ＩＨ／ΣｄＷ＝0.18、νｄ１＝56.2であり、条件式を満足している。 That is, f2 / FII = 0.89, | FI / FII | = 1.9, d4 / ΣdII = 0.37, IH / ΣdW = 0.18, and νd1 = 56.2, which satisfy the conditional expression.

図３は、実施例１に係るズームレンズ１００における諸収差を示す収差図である。図の(Ｗ)はワイド、(Ｎ)はノーマル、(Ｔ)はテレにおける収差図である。また、ＳＡは球面収差、ＯＳＣは正弦条件、ＡＳは非点収差、ＤＩＳＴはディストーションを表す。非点収差のうち、Ｔはタンジェンシャル、Ｓはサジタルの像面を表している。これらの記号の意味は、後述の実施例２〜５の諸収差を表す収差図においても同様である。 FIG. 3 is an aberration diagram illustrating various aberrations in the zoom lens 100 according to the first example. In the figure, (W) is an aberration diagram for wide, (N) is normal, and (T) is an aberration diagram for tele. SA represents spherical aberration, OSC represents sine conditions, AS represents astigmatism, and DIST represents distortion. Of the astigmatism, T represents a tangential image and S represents a sagittal image surface. The meaning of these symbols is the same in the aberration diagrams showing various aberrations in Examples 2 to 5 described later.

図２Ａは、実施例２に係るズームレンズ２００を示す構成図である。ズームレンズ２００は物体側より順に配列された、負のパワーを有する第１レンズ群Ｉ、正のパワーを有する第２レンズ群II、正のパワーを有する第３レンズ群IIIからなる３群構成で、このパワー配分と変倍方式は実施例１と同様である。 FIG. 2A is a configuration diagram illustrating the zoom lens 200 according to the second embodiment. The zoom lens 200 has a three-group configuration including a first lens group I having negative power, a second lens group II having positive power, and a third lens group III having positive power, which are arranged in order from the object side. The power distribution and scaling method are the same as in the first embodiment.

第１レンズ群Ｉは、物体側に凸面を向けた負のパワーを有するメニスカスの第１レンズ１で、第２レンズ群IIは、物体側より順に配列された第２レンズ２(前側レンズ)と、絞りを介して、物体側に凸面を向けた負のパワーを有するメニスカスの第３レンズ３(後側レンズ)からなり、第３レンズ群IIIは、凸面を像面側に向けた正のパワーを有するメニスカスの第４レンズ４によって構成されている。 The first lens group I is a meniscus first lens 1 having a negative power with its convex surface facing the object side, and the second lens group II is a second lens 2 (front lens) arranged in order from the object side. The third lens group III (rear lens) having a negative power with the convex surface facing the object side through the stop has a positive power with the convex surface facing the image surface side. It is comprised by the 4th lens 4 of the meniscus which has.

実施例１と同様に、第１レンズ１と第３レンズ３は樹脂製レンズであり、第１レンズ１、第２レンズ２、第４レンズ４の両面と第３レンズ３の片面が非球面となっている。また、第４レンズ４と結像面６の間にはカバーガラス５が配置されている。 Similar to the first embodiment, the first lens 1 and the third lens 3 are resin lenses, and both surfaces of the first lens 1, the second lens 2, and the fourth lens 4 and one surface of the third lens 3 are aspherical surfaces. It has become. A cover glass 5 is disposed between the fourth lens 4 and the image plane 6.

ズームレンズ２００の全光学系のレンズデータは、次の通りである。
Ｆナンバー：３．０８４．６９６．４９
焦点距離：４．２０７．９１１２．０５mm
ＦＩ： −８．３５mm
ＦII ：４．５１mm
ＦIII ：１０．５１mm
ｆ２：４．１１mm
ΣｄII ：４．０mm
ΣｄＷ：１５．０６mm The lens data of the entire optical system of the zoom lens 200 is as follows.
F number: 3.08 4.69 6.49
Focal length: 4.20 7.91 12.05 mm
FI: −8.35 mm
FII: 4.51mm
FIII: 10.51mm
f2: 4.11 mm
ΣdII: 4.0 mm
ΣdW: 15.06 mm

表２Ａには、ズームレンズ２００の各レンズ面のレンズデータを示し、表２Ｂには、非球面とされたレンズ面の非球面形状を規定するための非球面係数を示し、表２Ｃには、第１レンズ第１面の非球面に対するサグ量を示してある。また、図４は実施例２に係るズームレンズ２００の諸収差を示す収差図である。 Table 2A shows the lens data of each lens surface of the zoom lens 200, Table 2B shows the aspheric coefficient for defining the aspherical shape of the aspheric lens surface, and Table 2C shows The sag amount with respect to the aspherical surface of the first surface of the first lens is shown. FIG. 4 is an aberration diagram illustrating various aberrations of the zoom lens 200 according to the second example.

本実施例２に係るズームレンズ２００は、条件式(１)〜(５)を満足している。すなわち、ｆ２／ＦII＝0.91、｜ＦＩ／ＦII｜＝1.85、ｄ４／ΣｄII＝0.33、ＩＨ／ΣｄＷ＝0.166、νｄ１＝56.2であり、条件式を満足している。 The zoom lens 200 according to Example 2 satisfies the conditional expressions (1) to (5). That is, f2 / FII = 0.91, | FI / FII | = 1.85, d4 / ΣdII = 0.33, IH / ΣdW = 0.166, and νd1 = 56.2, which satisfy the conditional expression.

図２Ｂは、実施例３に係るズームレンズ３００を示す構成図である。ズームレンズ３００は、実施例２と同様に第４レンズが像面側に凸面を向けた正のメニスカスレンズとなっている。また、各群のパワー配分と変倍のための移動方向は前記二つの実施例と同様である。 FIG. 2B is a configuration diagram illustrating the zoom lens 300 according to the third embodiment. As in the second embodiment, the zoom lens 300 is a positive meniscus lens in which the fourth lens has a convex surface facing the image surface side. Further, the power distribution of each group and the moving direction for zooming are the same as those in the two embodiments.

第１レンズ群Ｉは、物体側に凸面を向けた負のパワーを有するメニスカスの第１レンズ１で、第２レンズ群IIは、物体側より順に配列された正のパワーを有する第２レンズ２の前側レンズで、絞りを介して、物体側に凸面を向けたメニスカスの負の第３レンズ３からなる後側レンズであり、第３レンズ群IIIは、像面側に凸面を向けた正のメニスカスの第４レンズ４によって構成されている。 The first lens group I is a first meniscus lens 1 having negative power with a convex surface facing the object side, and the second lens group II is a second lens 2 having positive power arranged in order from the object side. Is a rear lens composed of a negative third meniscus lens 3 having a convex surface facing the object side through a stop. The third lens group III is a positive lens having a convex surface facing the image surface side. The fourth lens 4 is a meniscus.

第１レンズ１と第３レンズ３は、前記実施例と同様に樹脂製レンズで、第１レンズ１、第２レンズ２、第４レンズ４の両面と第３レンズ３の片面が非球面となっている。また、第４レンズ４と結像面６との間には、カバーガラス５が配置されている。 The first lens 1 and the third lens 3 are resin lenses as in the above embodiment, and both surfaces of the first lens 1, the second lens 2, and the fourth lens 4 and one surface of the third lens 3 are aspherical surfaces. ing. A cover glass 5 is disposed between the fourth lens 4 and the image plane 6.

ズームレンズ３００の全光学系のレンズデータは、次の通りである。
Ｆナンバー：２．８６４．１８５．７７
焦点距離：５．０９．４３１４．３９mm
ＦＩ： −１０．６５mm
ＦII ：５．６７mm
ＦIII ：９．５４mm
ｆ２：５．１４mm
ΣｄII ：５．０mm
ΣｄＷ：１８．６１mm The lens data of the entire optical system of the zoom lens 300 is as follows.
F number: 2.86 4.18 5.77
Focal length: 5.0 9.43 14.39mm
FI: -10.65 mm
FII: 5.67mm
FIII: 9.54mm
f2: 5.14 mm
ΣdII: 5.0mm
ΣdW: 18.61 mm

表３Ａには、ズームレンズ３００の各レンズ面のレンズデータを示し、表３Ｂには、非球面とされたレンズ面の非球面形状を規定するための非球面係数を示し、表３Ｃには、第１レンズ第１面の非球面に対するサグ量を示してある。また、図５は実施例３に係るズームレンズ３００の諸収差を示す収差図である。 Table 3A shows lens data of each lens surface of the zoom lens 300, Table 3B shows aspheric coefficients for defining the aspherical shape of the aspheric lens surface, and Table 3C shows The sag amount with respect to the aspherical surface of the first surface of the first lens is shown. FIG. 5 is an aberration diagram illustrating various aberrations of the zoom lens 300 according to the third example.

本実施例３に係るズームレンズ３００は、条件式(１)〜(５)を満足している。すなわち、ｆ２／ＦII＝0.91、｜ＦＩ／ＦII｜＝1.88、ｄ４／ΣｄII＝0.33、ＩＨ／ΣｄＷ＝0.134、νｄ１＝56.2であり、条件式を満足している。 The zoom lens 300 according to Example 3 satisfies the conditional expressions (1) to (5). That is, f2 / FII = 0.91, | FI / FII | = 1.88, d4 / ΣdII = 0.33, IH / ΣdW = 0.134, and νd1 = 56.2, which satisfy the conditional expression.

図２Ｃは、実施例４に係るズームレンズ４００を示す構成図である。ズームレンズ４００は、前記実施例１〜３と同じ３群構成のズームレンズであり、各群のパワー配分と変倍のための移動方式も、また、レンズ構成も前記の実施例１〜３と同様であるので説明を省略する。 FIG. 2C is a configuration diagram illustrating the zoom lens 400 according to the fourth embodiment. The zoom lens 400 is a zoom lens having the same three-group configuration as in the first to third embodiments. The zoom lens 400 has a moving system for power distribution and zooming in each group, and the lens configuration is the same as those in the first to third embodiments. Since it is the same, description is abbreviate | omitted.

ズームレンズ４００の全光学系のレンズデータは、次の通りである。
Ｆナンバー：３．１６４．７０６．４３
焦点距離：５．１６９．７３１４．８４mm
ＦＩ： −１０．５２mm
ＦII ：５．４５mm
ＦIII ：１２．９３mm
ｆ２：４．８１mm
ΣｄII ：４．２mm
ΣｄＷ：１６．９８mm The lens data of the entire optical system of the zoom lens 400 is as follows.
F number: 3.16 4.70 6.43
Focal length: 5.16 9.73 14.84mm
FI: -10.52 mm
FII: 5.45mm
FIII: 12.93mm
f2: 4.81 mm
ΣdII: 4.2 mm
ΣdW: 16.98 mm

表４Ａには、ズームレンズ４００の各レンズ面のレンズデータを示し、表４Ｂには、非球面とされたレンズ面の非球面形状を規定するための非球面係数を示し、表４Ｃには、第１レンズ第１面の非球面に対するサグ量を示してある。また、図６には実施例４に係るズームレンズ４００の諸収差を示してある。 Table 4A shows lens data of each lens surface of the zoom lens 400, Table 4B shows aspheric coefficients for defining the aspherical shape of the aspheric lens surface, and Table 4C shows The sag amount with respect to the aspherical surface of the first surface of the first lens is shown. FIG. 6 shows various aberrations of the zoom lens 400 according to Example 4.

本実施例４に係るズームレンズ４００は、条件式を満足している。すなわち、ｆ２／ＦII＝0.88、｜ＦＩ／ＦII｜＝1.88、ｄ４／ΣｄII＝0.37、ＩＨ／ΣｄＷ＝0.166、νｄ１＝56.2であり、条件式を満足している。 The zoom lens 400 according to the fourth embodiment satisfies the conditional expression. That is, f2 / FII = 0.88, | FI / FII | = 1.88, d4 / ΣdII = 0.37, IH / ΣdW = 0.166, and νd1 = 56.2, which satisfy the conditional expression.

実施例５に係るズームレンズ５００の構成は、ズームレンズ１００と基本的に同一である。ズームレンズ５００も前記各実施例と同じ３群構成のズームレンズであり、各群のパワー配分と変倍のための移動方式も、また、レンズ構成も同様であるので説明を省略する。 The configuration of the zoom lens 500 according to the fifth embodiment is basically the same as that of the zoom lens 100. The zoom lens 500 is also a zoom lens having the same three-group configuration as in each of the above-described embodiments, and the movement method for power distribution and zooming of each group and the lens configuration are the same, and thus the description thereof is omitted.

ズームレンズ５００の全光学系のレンズデータは、次の通りである。
Ｆナンバー：３．０８４．５８６．２７
焦点距離：５．０９．４３１４．３９mm
ＦＩ： −１０．４４mm
ＦII ：５．４４mm
ＦIII ：１２．０４mm
ｆ２：４．８４mm
ΣｄII：４．２mm
ΣｄＷ : １６．９mm The lens data of the entire optical system of the zoom lens 500 is as follows.
F-number: 3.08 4.58 6.27
Focal length: 5.0 9.43 14.39mm
FI: -10.44 mm
FII: 5.44mm
FIII: 12.04mm
f2: 4.84 mm
ΣdII: 4.2 mm
ΣdW: 16.9mm

表５Ａには、ズームレンズ５００の各レンズ面のレンズデータを示し、表５Ｂには、非球面とされたレンズ面の非球面形状を規定するための非球面係数を示し、表５Ｃには、第１レンズ第１面の非球面に対するサグ量を示してある。また、図７には実施例５に係るズームレンズ５００の諸収差を示してある。 Table 5A shows the lens data of each lens surface of the zoom lens 500, Table 5B shows the aspheric coefficient for defining the aspherical shape of the aspheric lens surface, and Table 5C shows The sag amount with respect to the aspherical surface of the first surface of the first lens is shown. FIG. 7 shows various aberrations of the zoom lens 500 according to Example 5.

本実施例５に係るズームレンズ５００は、条件式(１)〜(５)を満足している。すなわち、ｆ２／ＦII＝0.89、｜ＦＩ／ＦII｜＝1.92、ｄ４／ΣｄII＝0.37、ＩＨ／ΣｄＷ＝0.167、νｄ１＝56.2であり、条件式を満足している。 The zoom lens 500 according to Example 5 satisfies the conditional expressions (1) to (5). That is, f2 / FII = 0.89, | FI / FII | = 1.92, d4 / ΣdII = 0.37, IH / ΣdW = 0.167, and νd1 = 56.2, which satisfy the conditional expression.

本発明の実施例１および実施例５に係るズームレンズの構成図である。It is a block diagram of the zoom lens according to Example 1 and Example 5 of the present invention. 本発明の実施例２に係るズームレンズの構成図である。It is a block diagram of the zoom lens which concerns on Example 2 of this invention. 本発明の実施例３に係るズームレンズの構成図である。It is a block diagram of the zoom lens which concerns on Example 3 of this invention. 本発明の実施例４に係るズームレンズの構成図である。FIG. 6 is a configuration diagram of a zoom lens according to Example 4 of the present invention. 実施例１のズームレンズの収差図である。FIG. 6 is an aberration diagram of the zoom lens according to Example 1; 実施例２のズームレンズの収差図である。FIG. 6 is an aberration diagram of the zoom lens according to Example 2; 実施例３のズームレンズの収差図である。FIG. 6 is an aberration diagram of the zoom lens according to Example 3; 実施例４のズームレンズ収差図である。FIG. 6 is an aberration diagram of a zoom lens of Example 4. 実施例５のズームレンズの収差図である。FIG. 10 is an aberration diagram of the zoom lens according to Example 5;

符号の説明Explanation of symbols

Ｉ第１レンズ群
II 第２レンズ群
III 第３レンズ群
１第１レンズ
２第２レンズ（前側レンズ）
３第３レンズ（後側レンズ）
４第４レンズ
５カバーガラス
６結像面
７絞り
ｄ４第２レンズと第３レンズによって形成される空気間隔 I First lens group
II Second lens group
III Third lens group 1 First lens 2 Second lens (front lens)
3 Third lens (rear lens)
4 Fourth lens 5 Cover glass 6 Imaging surface 7 Aperture d4 Air interval formed by the second and third lenses

Claims

物体側より、負のパワーを有する第１レンズ群と、正のパワーを有する第２レンズ群と、正のパワーを有する第３レンズ群とがこの順序に配列されており、ワイド端からテレ端への変倍に際し、前記第３レンズ群が固定され、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間隔が減少し、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との間隔が増大するように移動するズームレンズにおいて、
前記第１レンズ群は凸面を物体側に向けた１枚のメニスカスレンズであり、
前記第２レンズ群は、１枚の凸レンズからなる前側レンズと、凸面を物体側に向けた１枚の負のメニスカスレンズからなる後側レンズとが一定の間隔を保持した状態で配列された２枚の構成であり、
前記第３レンズ群は１枚の凸レンズであり、
前記第１レンズ群の第１面を非球面とし、この非球面の接平面からのズレ量(サグ量)が光軸から外径に向かって、一旦(＋)方向に向かった後(−)方向となるように設定されており、
前記第２レンズ群および前記第３レンズ群の各々は、少なくとも１面が非球面であり、
前記第２レンズ群の前側レンズと後側レンズの空気間隔には、絞りが配置されており、
以下の条件式を満たしていることを特徴とする３群４枚構成のズームレンズ。
０．１５＜ｄ４／ΣｄII＜０．６５
但し、
ｄ４：前記前側レンズと前記後側レンズの空気間隔
ΣｄII：前記前側レンズの物体側の面から前記後側レンズの像面側の面までの軸上の距離 From the object side, a first lens group having negative power, a second lens group having positive power, and a third lens group having positive power are arranged in this order, from the wide end to the tele end. During zooming, the third lens group is fixed, the distance between the first lens group and the second lens group is decreased, and the distance between the second lens group and the third lens group is increased. In a zoom lens that moves like
The first lens group is a single meniscus lens having a convex surface facing the object side,
The second lens group, arranged a front lens made of one convex lens, in a state where the side lens is held a predetermined distance after composed of one negative meniscus lens having a convex surface directed toward the object side 2 The composition of the sheet ,
The third lens group is a single convex lens,
After the first surface of the first lens group is an aspherical surface, the amount of deviation (sag amount) from the tangential plane of the aspherical surface is once directed to the (+) direction from the optical axis toward the outer diameter (−). Is set to be direction,
Each of the second lens group and the third lens group, at least one surface aspherical,
A diaphragm is disposed in the air space between the front lens and the rear lens of the second lens group,
A zoom lens having a three-group, four-element configuration, characterized by satisfying the following conditional expression :
0.15 <d4 / ΣdII <0.65
However,
d4: an air space between the front lens and the rear lens
ΣdII: the axial distance from the object-side surface of the front lens to the image-side surface of the rear lens

請求項１において、
以下の条件式を満たしていることを特徴とする３群４枚構成のズームレンズ。
０．５＜ｆ２／ＦII＜１．５
１．５＜｜ＦＩ／ＦII｜＜２．５
０．１＜ＩＨ／ΣｄＷ＜０．３０
νｄ１＞５０
但し、
νｄ１：前記第１レンズ群のアッベ数
ＦＩ：前記第１レンズ群の焦点距離
ＦII：前記第２レンズ群の焦点距離
ｆ２：前記前側レンズの焦点距離
ΣｄＷ：ワイド端における第１レンズの物体側の第１面から結像面までの距離
ＩＨ：結像面の最大像高 In claim 1,
A zoom lens having a three-group, four-element configuration, characterized by satisfying the following conditional expression:
0.5 <f2 / FII <1.5
1.5 <| FI / FII | <2.5
0.1 <IH / ΣdW <0.30
νd1> 50
However,
νd1: Abbe number FI of the first lens group: Focal length FII of the first lens group: Focal length f2 of the second lens group: Focal length ΣdW of the front lens on the object side of the first lens at the wide end Distance IH from first surface to imaging surface: maximum image height of imaging surface

請求項２において、
以下の条件式を満たしていることを特徴とする３群４枚構成のズームレンズ。
０．５＜ΣｄII／ＦＷ＜１．１
但し、
ＦＷ：ワイド端の焦点距離 In claim 2,
A zoom lens having a three-group, four-element configuration, characterized by satisfying the following conditional expression:
0.5 <ΣdII / FW <1.1
However,
FW: Focal length at wide end

請求項２または３において、
以下の条件式を満たしていることを特徴とする３群４枚構成のズームレンズ。
０．１＜ＦＷ／ＦIII＜０．７
但し、
ＦIII：前記第３レンズ群の焦点距離 In claim 2 or 3,
A zoom lens having a three-group, four-element configuration, characterized by satisfying the following conditional expression:
0.1 <FW / FIII <0.7
However,
FIII: Focal length of the third lens group