JP4883266B2 - Zoom lens and imaging apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、ズームレンズ及びこれを搭載した撮像装置に関する。 The present invention relates to a zoom lens and an imaging apparatus equipped with the zoom lens.
近年、CCD(Charge Coupled Devices)型イメージセンサあるいはCMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)型イメージセンサ等の固体撮像素子を備えた小型撮像ユニットを搭載した小型のデジタルスチルカメラ、ビデオカメラ等の撮像装置においては、固体撮像素子の高画素化に伴い、より高い結像性能を有するズームレンズの要望が高まってきている。また、小型撮像装置のズームレンズには、より一層の小型化が求められている。 In recent years, in image pickup apparatuses such as small digital still cameras and video cameras equipped with small image pickup units equipped with solid-state image pickup devices such as CCD (Charge Coupled Devices) type image sensors or CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor) type image sensors. As the number of pixels of a solid-state image sensor increases, there is an increasing demand for a zoom lens having higher imaging performance. Further, further miniaturization is demanded for the zoom lens of the small imaging device.
小型撮像装置用の小型のズームレンズとしては、正の屈折力の第1レンズ群と、負の屈折力の第2レンズ群と、正の屈折力の第3レンズ群と、正の屈折力の第4レンズ群からなり、第1レンズ群中に光路を折り曲げるプリズムを配置することによってズームレンズの厚さ方向の薄型化を図ったものがある(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、特許文献1に開示されているような従来のズームレンズは、その焦点距離に比して全長が長く、小型の撮像装置に用いるには不適切であった。
However, the conventional zoom lens as disclosed in
本発明は上記の課題に鑑みてなされたもので、高画素固体撮像素子を用いたデジタルスチルカメラ、ビデオカメラ等の機器に用いるのに適した、高い結像性能を有し、変倍比3倍程度の小型のズームレンズと、このズームレンズを搭載した撮像装置とを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and has a high imaging performance suitable for use in devices such as a digital still camera and a video camera using a high-pixel solid-state imaging device, and has a zoom ratio of 3 An object of the present invention is to provide a zoom lens that is about twice as small and an image pickup apparatus equipped with this zoom lens.
上記課題を解決するために、請求項1に記載の発明のズームレンズは、
光軸に沿って物体側より順に、
正の屈折力を有し光軸上の位置が変倍及び合焦に際して常に固定とされた第1レンズ群と、
負の屈折力を有する第2レンズ群と、
正の屈折力を有する第3レンズ群と、
正の屈折力を有する第4レンズ群と、
第5レンズ群と、からなり、
前記第2レンズ群及び前記第4レンズ群を少なくとも移動させて変倍を行うとともに、前記第4レンズ群を少なくとも移動させて合焦を行い、
前記第1レンズ群は、光路を折り曲げる為の反射光学素子を含み、
前記第2レンズ群は、光軸に沿って物体側から順に負レンズと、負レンズ及び正レンズの接合レンズとにより構成され、
前記第4レンズ群は、少なくとも2枚の正レンズを含んで構成され、光軸に沿って物体側から順に正レンズと、正レンズ及び負レンズの接合レンズと、光軸上の像側に凹面を向けたメニスカスレンズと、により構成されることを特徴とする。
In order to solve the above problem, the zoom lens according to
In order from the object side along the optical axis,
A first lens group having a positive refractive power and whose position on the optical axis is always fixed during zooming and focusing;
A second lens group having negative refractive power;
A third lens group having positive refractive power;
A fourth lens group having a positive refractive power;
A fifth lens group,
While performing zooming by moving at least the second lens group and the fourth lens group, focusing is performed by moving at least the fourth lens group,
The first lens group includes a reflective optical element for bending the optical path,
The second lens group includes a negative lens and a cemented lens of a negative lens and a positive lens in order from the object side along the optical axis.
The fourth lens group includes at least two positive lenses, and is arranged in order from the object side along the optical axis, a cemented lens of a positive lens and a negative lens, and a concave surface on the image side on the optical axis. And a meniscus lens facing the head .
請求項2に記載の発明のズームレンズは、
光軸に沿って物体側より順に、
正の屈折力を有し光軸上の位置が変倍及び合焦に際して常に固定とされた第1レンズ群と、
負の屈折力を有する第2レンズ群と、
正の屈折力を有する第3レンズ群と、
正の屈折力を有する第4レンズ群と、
第5レンズ群と、からなり、
前記第2レンズ群及び前記第4レンズ群を少なくとも移動させて変倍を行うとともに、前記第4レンズ群を少なくとも移動させて合焦を行い、
前記第2レンズ群は、光軸に沿って物体側から順に負レンズと、負レンズ及び正レンズの接合レンズとにより構成され、
前記第4レンズ群は、少なくとも2枚の正レンズを含んで構成され、
前記第1レンズ群は、光軸に沿って物体側より順に負の屈折力を有する第1レンズと、光路を折り曲げるための反射光学素子と、正の屈折力を有する第2レンズと、により構成され、
2.0<f1/fw<4.5 …(1)
1.0<|f11|/fw<5.0 …(2)
1.0<f12/fw<4.0 …(3)
(但し、f1:前記第1レンズ群の焦点距離、f11:前記第1レンズの焦点距離、f12:前記第2レンズの焦点距離、fw:ズームレンズの広角端での焦点距離)
を満たすことを特徴とする。
The zoom lens of the invention according to
In order from the object side along the optical axis,
A first lens group having a positive refractive power and whose position on the optical axis is always fixed during zooming and focusing;
A second lens group having negative refractive power;
A third lens group having positive refractive power;
A fourth lens group having a positive refractive power;
A fifth lens group,
While performing zooming by moving at least the second lens group and the fourth lens group, focusing is performed by moving at least the fourth lens group,
The second lens group includes a negative lens and a cemented lens of a negative lens and a positive lens in order from the object side along the optical axis.
The fourth lens group includes at least two positive lenses,
The first lens group includes a first lens having negative refractive power in order from the object side along the optical axis, a reflective optical element for bending the optical path, and a second lens having positive refractive power. And
2.0 <f1 / fw <4.5 (1)
1.0 <| f11 | / fw <5.0 (2)
1.0 <f12 / fw <4.0 (3)
(Where f1: focal length of the first lens group, f11: focal length of the first lens, f12: focal length of the second lens, fw: focal length at the wide angle end of the zoom lens)
It is characterized by satisfying .
請求項3に記載の発明は、請求項1または2に記載のズームレンズにおいて、
前記第5レンズ群は、少なくとも1面の非球面形状を有する1枚の正レンズのみからなることを特徴とする。
The invention according to
The fifth lens group comprises only one positive lens having at least one aspherical shape.
請求項4に記載の発明のズームレンズは、
光軸に沿って物体側より順に、
正の屈折力を有し光軸上の位置が変倍及び合焦に際して常に固定とされた第1レンズ群と、
負の屈折力を有する第2レンズ群と、
正の屈折力を有する第3レンズ群と、
正の屈折力を有する第4レンズ群と、
第5レンズ群と、からなり、
前記第2レンズ群及び前記第4レンズ群を少なくとも移動させて変倍を行うとともに、前記第4レンズ群を少なくとも移動させて合焦を行い、
前記第2レンズ群は、負レンズ及び正レンズの接合レンズを含み、
前記第4レンズ群は、少なくとも2枚の正レンズを含み、
前記第5レンズ群は、少なくとも1面の非球面形状を有する1枚の正レンズのみからなり、
前記第1レンズ群は、光軸に沿って物体側より順に負の屈折力を有する第1レンズと、光路を折り曲げるための反射光学素子と、正の屈折力を有する第2レンズと、により構成され、
2.0<f1/fw<4.5 …(1)
1.0<|f11|/fw<5.0 …(2)
1.0<f12/fw<4.0 …(3)
(但し、f1:前記第1レンズ群の焦点距離、f11:前記第1レンズの焦点距離、f12:前記第2レンズの焦点距離、fw:ズームレンズの広角端での焦点距離)
を満たすことを特徴とする。
The zoom lens of the invention according to
In order from the object side along the optical axis,
A first lens group having a positive refractive power and whose position on the optical axis is always fixed during zooming and focusing;
A second lens group having negative refractive power;
A third lens group having positive refractive power;
A fourth lens group having a positive refractive power;
A fifth lens group,
While performing zooming by moving at least the second lens group and the fourth lens group, focusing is performed by moving at least the fourth lens group,
The second lens group includes a cemented lens of a negative lens and a positive lens,
The fourth lens group includes at least two positive lenses,
The fifth lens group, Ri Do because only one positive lens having an aspherical shape of at least one surface,
The first lens group includes a first lens having negative refractive power in order from the object side along the optical axis, a reflective optical element for bending the optical path, and a second lens having positive refractive power. And
2.0 <f1 / fw <4.5 (1)
1.0 <| f11 | / fw <5.0 (2)
1.0 <f12 / fw <4.0 (3)
(Where f1: focal length of the first lens group, f11: focal length of the first lens, f12: focal length of the second lens, fw: focal length at the wide angle end of the zoom lens)
It is characterized by satisfying .
請求項5に記載の発明は、請求項1から4のいずれか一項に記載のズームレンズにおいて、
前記第3レンズ群は、変倍及び合焦に際し光軸上の位置が常に固定であることを特徴とする。
The invention according to
The third lens group is characterized in that its position on the optical axis is always fixed during zooming and focusing.
請求項6に記載の発明は、請求項1から5のいずれか一項に記載のズームレンズにおいて、
前記第3レンズ群の光軸上の物体側に開口絞りを有し、
前記第3レンズ群は、少なくとも1面の非球面形状を有する1枚の正レンズのみにより構成されることを特徴とする。
A sixth aspect of the present invention is the zoom lens according to any one of the first to fifth aspects,
An aperture stop on the object side on the optical axis of the third lens group;
The third lens group is composed of only one positive lens having at least one aspherical shape.
請求項7に記載の発明は、請求項2または4に記載のズームレンズにおいて、
前記第1レンズ群は、
2.7<f1/fw<4.0 …(1’)
1.9<|f11|/fw<3.1 …(2’)
1.9<f12/fw<2.3 …(3’)
を満たすことを特徴とする。
The invention according to
The first lens group includes:
2.7 <f1 / fw <4.0 (1 ')
1.9 <| f11 | / fw <3.1 (2 ')
1.9 <f12 / fw <2.3 (3 ')
It is characterized by satisfying.
請求項8に記載の発明は、請求項1から7のいずれか一項に記載のズームレンズにおいて、
前記反射光学素子は、光路を折り曲げるプリズムからなり、
ndp>1.6 …(4)
(但し、ndp:前記プリズムのd線での屈折率)
を満たすことを特徴とする。
The invention according to claim 8 is the zoom lens according to any one of
The reflective optical element comprises a prism that bends the optical path,
ndp> 1.6 (4)
(Where ndp is the refractive index of the prism at the d-line)
It is characterized by satisfying.
請求項9に記載の発明は、請求項8に記載のズームレンズにおいて、
前記反射光学素子は、
ndp>1.84 …(4’)
を満たすことを特徴とする。
The invention according to claim 9 is the zoom lens according to claim 8 ,
The reflective optical element is
ndp> 1.84 (4 ')
It is characterized by satisfying.
請求項10に記載の発明の撮像装置は、
請求項1から9のいずれか一項に記載のズームレンズと、
前記ズームレンズを介して入射される光を撮像する撮像素子と、を搭載することを特徴とする。
The imaging device of the invention according to
The zoom lens according to any one of
And an image pickup device for picking up an image of light incident through the zoom lens.
請求項1に記載の発明によれば、第2レンズ群の構成により、変倍全域における軸外の色収差を効果的に補正できる。また、少なくとも2枚の正レンズを含み、レンズ群の中で比較的屈折力の大きい第4レンズ群の構成により、球面収差、コマ収差、像面湾曲の発生を抑えることができる。さらに、第4レンズ群の構成により、球面収差、コマ収差、非点収差、像面湾曲及び色収差の発生を抑えることができ、尚且つ歪曲収差を補正することができる。 According to the first aspect of the invention, the configuration of the second lens group can effectively correct off-axis chromatic aberration in the entire zooming range. In addition, the configuration of the fourth lens group including at least two positive lenses and having a relatively large refractive power in the lens group can suppress the occurrence of spherical aberration, coma aberration, and field curvature. Furthermore, the configuration of the fourth lens group can suppress the occurrence of spherical aberration, coma aberration, astigmatism, field curvature, and chromatic aberration, and can correct distortion.
請求項2に記載の発明によれば、第2レンズ群の構成により、変倍全域における軸外の色収差を効果的に補正できる。また、レンズ群の中で比較的屈折力の大きい第4レンズ群の構成により、球面収差、コマ収差、像面湾曲の発生を抑えることができる。 According to the second aspect of the present invention, the configuration of the second lens group can effectively correct off-axis chromatic aberration in the entire zooming range. In addition, the configuration of the fourth lens group having a relatively large refractive power in the lens group can suppress the occurrence of spherical aberration, coma aberration, and field curvature.
請求項3に記載の発明によれば、像面湾曲及び歪曲収差を効果的に補正することができ、尚且つ良好な像側テレセントリック特性を得ることができる。ここで、第5レンズ群を構成する1枚の正レンズは、像側により強い正の屈折力を有したレンズとすることが望ましい。このような形状にすることにより、球面収差やコマ収差に対する影響力を極力小さくしながら、像側テレセントリック特性を特に良好にすることができる。 According to the third aspect of the present invention, it is possible to effectively correct curvature of field and distortion, and to obtain good image side telecentric characteristics. Here, it is desirable that one positive lens constituting the fifth lens group is a lens having a stronger positive refractive power on the image side. By adopting such a shape, the image side telecentric characteristics can be made particularly good while minimizing the influence on spherical aberration and coma.
請求項4に記載の発明によれば、第2レンズ群の構成により、色収差の発生を抑えながらも、第2レンズ群の移動量を効率的に確保することができ、ズームレンズの変倍比を確保しやすい。また、レンズ群の中で比較的屈折力の強い第4レンズ群の構成により、球面収差、コマ収差、像面湾曲の発生を抑えることができる。 According to the fourth aspect of the present invention, the configuration of the second lens group makes it possible to efficiently secure the amount of movement of the second lens group while suppressing the occurrence of chromatic aberration, and the zoom ratio of the zoom lens. Easy to secure. In addition, the configuration of the fourth lens group having a relatively strong refractive power in the lens group can suppress the occurrence of spherical aberration, coma aberration, and field curvature.
また、第5レンズ群の構成により、像面湾曲及び歪曲収差を効果的に補正することができ、尚且つ良好な像側テレセントリック特性を得ることができる。ここで、第5レンズ群を構成する1枚の正レンズは、像側により強い正の屈折力を有したレンズとすることが望ましい。このような形状にすることにより、球面収差やコマ収差に対する影響力を極力小さくしながら、像側テレセントリック特性を特に良好にすることができる。 In addition, the configuration of the fifth lens group can effectively correct curvature of field and distortion, and can provide good image-side telecentric characteristics. Here, it is desirable that one positive lens constituting the fifth lens group is a lens having a stronger positive refractive power on the image side. By adopting such a shape, the image side telecentric characteristics can be made particularly good while minimizing the influence on spherical aberration and coma.
請求項5に記載の発明によれば、ズームレンズを搭載した撮像装置のレンズ駆動機構を簡略化することができ、撮像装置の厚み方向の厚さを薄くすることができる。 According to the fifth aspect of the present invention, it is possible to simplify the lens driving mechanism of the imaging apparatus equipped with the zoom lens, and to reduce the thickness of the imaging apparatus in the thickness direction.
請求項6に記載の発明によれば、開口絞りの配置により、入射瞳位置を光軸上の物体側に近づけることができ、第1レンズ群の光軸上の最も物体側のレンズの直径と反射光学素子とを小さくすることができ、従って撮像装置の厚み方向の厚さを薄くすることができる。また、第3レンズ群及び開口絞りの構成により、第2レンズ群及び第4レンズ群の移動スペースを確保しつつ、球面収差、コマ収差、及び像面湾曲を効果的に補正することができる。 According to the sixth aspect of the present invention, the entrance pupil position can be brought closer to the object side on the optical axis by the arrangement of the aperture stop, and the diameter of the lens closest to the object side on the optical axis of the first lens group The reflective optical element can be made smaller, and therefore the thickness of the imaging device in the thickness direction can be reduced. In addition, with the configuration of the third lens group and the aperture stop, it is possible to effectively correct spherical aberration, coma aberration, and field curvature while securing a moving space for the second lens group and the fourth lens group.
請求項2,4に記載の発明によれば、反射光学素子に入射する光束の径が小さくなり、よって反射光学素子を小型にでき、かかるズームレンズを搭載した撮像装置の厚み方向の厚さを薄くすることができる。 According to the second and fourth aspects of the present invention, the diameter of the light beam incident on the reflecting optical element is reduced, so that the reflecting optical element can be reduced in size, and the thickness in the thickness direction of the imaging apparatus equipped with such a zoom lens can be reduced. Can be thinned.
また、式(1)において、f1/fwが下限を上回ることで、第1レンズ群の屈折力が強くなり過ぎず、第1レンズ群で発生する収差の発生を抑えることができる。また、f1/fwが上限を下回ることで、第1レンズ群の屈折力が強くなり、それにより変倍群である第2レンズ群の移動量を少なくでき、従ってズームレンズの全長を短くすることができる。 In Formula (1), when f1 / fw exceeds the lower limit, the refractive power of the first lens group does not become too strong, and the occurrence of aberrations occurring in the first lens group can be suppressed. Further, when f1 / fw is less than the upper limit, the refractive power of the first lens group becomes strong, and thereby the amount of movement of the second lens group, which is a variable power group, can be reduced, and therefore the overall length of the zoom lens can be shortened. Can do.
また、式(2)において、|f11|/fwが下限を上回ることで、第1レンズで発生する歪曲収差の発生を抑えることができる。また、|f11|/fwが上限を下回ることで反射光学素子に入射する光束径を小さくでき、それにより、光路を折り曲げるための反射光学素子の大きさも小さくでき、従って、かかるズームレンズの搭載された撮像装置の厚み方向の厚さを薄くできる。 In Expression (2), when | f11 | / fw exceeds the lower limit, it is possible to suppress the occurrence of distortion aberration that occurs in the first lens. Also, if | f11 | / fw is below the upper limit, the diameter of the light beam incident on the reflective optical element can be reduced, thereby reducing the size of the reflective optical element for bending the optical path. The thickness in the thickness direction of the imaging device can be reduced.
また、式(3)において、f12/fwが下限を上回ることで、第2レンズの屈折力が強くなり過ぎず、第2レンズで発生する球面収差等の発生を抑えることができる。また、f12/fwが上限を下回ることで、第2レンズの屈折力が強くなり、それにより変倍群である第2レンズ群の移動量を少なくでき、従ってズームレンズの全長を短くすることができる。また、第1レンズで発生する歪曲収差を補正することができる。 Further, in Formula (3), when f12 / fw exceeds the lower limit, the refractive power of the second lens does not become too strong, and generation of spherical aberration or the like that occurs in the second lens can be suppressed. Further, when f12 / fw is lower than the upper limit, the refractive power of the second lens is increased, and thereby the amount of movement of the second lens group which is a variable power group can be reduced, and thus the overall length of the zoom lens can be shortened. it can. In addition, it is possible to correct distortion occurring in the first lens.
請求項7に記載の発明によれば、式(1’)、(2’)、(3’)を満たすことで、請求項2,4に記載の発明の効果を高めることができる。
According to invention of
請求項8に記載の発明によれば、プリズムの入射面での屈折によりプリズム内を通過する光束の径が小さくなり、よってプリズムを小型にでき、かかるズームレンズを搭載した撮像装置の厚み方向の厚さを薄くすることができる。 According to the eighth aspect of the present invention, the diameter of the light beam passing through the prism is reduced by refraction at the incident surface of the prism, so that the prism can be reduced in size, and the thickness direction of the imaging device equipped with such a zoom lens can be reduced. The thickness can be reduced.
また、式(4)において、下限を上回ることでプリズム内を通過する光束径が小さくなり、よってプリズムを小型にでき、撮像装置の厚み方向の厚さを薄くすることができる。 In Expression (4), when the lower limit is exceeded, the diameter of the light beam passing through the prism is reduced, so that the prism can be reduced in size and the thickness in the thickness direction of the imaging device can be reduced.
請求項9に記載の発明によれば、式(4’)を満たすことで、請求項8に記載の発明の効果を高めることができる。 According to invention of Claim 9 , the effect of the invention of Claim 8 can be heightened by satisfy | filling Formula (4 ').
請求項10に記載の発明によれば、小型の撮像装置を得ることができる。 According to the tenth aspect of the present invention, a small imaging device can be obtained.
以下、添付図を参照して本発明に係る第1の実施の形態及び第2の実施の形態を順に詳細に説明する。ただし、発明の範囲は、説明する例に限定されるものではない。 Hereinafter, a first embodiment and a second embodiment according to the present invention will be described in detail in order with reference to the accompanying drawings. However, the scope of the invention is not limited to the examples described.
なお、本明細書中における「厚み方向」とは、第1レンズ群の反射光学素子における入射面の光軸方向と同一方向をいうものとする。 In the present specification, the “thickness direction” refers to the same direction as the optical axis direction of the incident surface in the reflective optical element of the first lens group.
また、本明細書中における「像側テレセントリック特性」について説明する。固体撮像素子を備えた撮像装置に用いられるズームレンズには、画面全域において良好な受光感度を得るために像側テレセントリックであることが要求される。この、像側テレセントリックとは、各像高において主光線が光軸と平行な角度で固体撮像素子の撮像面に入射することを言う。近年では、固体撮像素子の結像面上にマイクロレンズアレイを適当に配置することによって、像側テレセントリックの不満足量を補正することが可能であるため、実際には主光線が撮像面周辺部で5°〜30°程度の角度をもって入射するような、略像側テレセントリックな撮像レンズを用いることが一般的となっている。また、このとき、画面全域で良好な受光感度及び像質を得るためには、像高に対して撮像面への主光線入射角度が一律に増加するような略像側テレセントリック特性を持つことが望ましい。そこで、本明細書中で、「良好な像側テレセントリック特性」というときは、撮像面最周辺部での主光線の入射角度が20°以下程度であることをいうものとする。 Further, “image side telecentric characteristics” in this specification will be described. A zoom lens used in an image pickup apparatus including a solid-state image pickup device is required to be image side telecentric in order to obtain good light receiving sensitivity over the entire screen. The image side telecentric means that the principal ray is incident on the imaging surface of the solid-state imaging device at an angle parallel to the optical axis at each image height. In recent years, it is possible to correct the image-side telecentric dissatisfaction amount by appropriately arranging the microlens array on the imaging surface of the solid-state imaging device. It is common to use a substantially image side telecentric imaging lens that is incident at an angle of about 5 ° to 30 °. At this time, in order to obtain good light receiving sensitivity and image quality over the entire screen, it has a substantially image side telecentric characteristic that the chief ray incident angle on the imaging surface uniformly increases with respect to the image height. desirable. Therefore, in this specification, “good image side telecentric characteristics” means that the incident angle of the principal ray at the outermost periphery of the imaging surface is about 20 ° or less.
また、本明細書中における「プラスチックのレンズ」とは、プラスチック材料を母材とし、プラスチック材料中に小径の粒子を分散させた素材から成形され、かつプラスチックの体積比が半分以上のレンズを含むものとし、さらにその表面に反射防止や表面硬度の向上を目的としてコーティング処理を行った場合も含むものとする。 In addition, the term “plastic lens” in the present specification includes a lens made of a plastic material as a base material, in which small particles are dispersed in the plastic material, and having a plastic volume ratio of more than half. In addition, the case where the surface is subjected to coating treatment for the purpose of preventing reflection and improving surface hardness is also included.
(第1の実施の形態)
図1及び図2を参照して、本発明に係る第1の実施の形態を説明する。図1に、本実施の形態のデジタルスチルカメラ100の内部構成を示す。
(First embodiment)
A first embodiment according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. 1 shows an internal configuration of the digital
図1に示すように、撮像装置としてのデジタルスチルカメラ100は、光学系101と、固体撮像素子102と、A/D変換部103と、制御部104と、光学系駆動部105と、タイミング発生部106と、撮像素子駆動部107と、画像メモリ108と、画像処理部109と、画像圧縮部110と、画像記録部111と、表示部112と、操作部113とを備えて構成される。
As shown in FIG. 1, a digital
光学系101は、後述するズームレンズ1を含む光学系であり、被写体からの光が入射される。固体撮像素子102は、CCDやCMOS等の撮像素子であり、入射光をR,G,B毎に光電変換してそのアナログ信号を出力する。A/D変換部103は、アナログ信号をデジタルの画像データに変換する。
The
制御部104は、デジタルスチルカメラ100の各部を制御する。制御部104は、CPU(Central Processing Unit)、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)を含み、ROMから読み出されてRAMに展開された各種プログラムと、CPUとの協働で各種処理を実行する。
The
光学系駆動部105は、制御部104の制御により、変倍、合焦(後述する第2レンズ群20及び第4レンズ群40の移動)、露出等において、光学系101を駆動制御する。タイミング発生部106は、アナログ信号出力用のタイミング信号を出力する。撮像素子駆動部107は、固体撮像素子102を走査駆動制御する。
The optical
画像メモリ108は、画像データを読み出し及び書き込み可能に記憶する。画像処理部109は、画像データに各種画像処理を施す。画像圧縮部110は、JPEG(Joint Photographic Experts Group)等の圧縮方式により、撮像画像データを圧縮する。画像記録部111は、図示しないスロットにセットされた、SD(Secure Digital)メモリカード、メモリスティック、xDピクチャカード等の記録メディアに画像データを記録する。
The
表示部112は、カラー液晶パネル等であり、撮影後の画像データ、撮影前のスルー画像、各種操作画面等を表示する。操作部113は、レリーズボタン、各種モード、値を設定するための各種操作キーを含み、ユーザにより操作入力された情報を制御部104に出力する。
The
ここで、デジタルスチルカメラ100における動作を説明する。被写体撮影では、被写体のモニタリング(スルー画像表示)と、画像撮影実行とが行われる。モニタリングにおいては、光学系101を介して得られた被写体の像が、固体撮像素子102の受光面に結像される。光学系101の撮影光軸後方に配置された固体撮像素子102が、タイミング発生部106、撮像素子駆動部107によって走査駆動され、一定周期毎に結像した光像に対応する光電変換出力としてのアナログ信号を1画面分出力する。
Here, the operation of the digital
このアナログ信号は、RGBの各原色成分毎に適宜ゲイン調整された後に、A/D変換部103でデジタルデータに変換される。そのデジタルデータは、画像処理部109により、画素補間処理及びγ補正処理を含むカラープロセス処理が行なわれて、デジタル値の輝度信号Y及び色差信号Cb,Cr(画像データ)が生成されて画像メモリ108に格納され、定期的にその信号が読み出されてそのビデオ信号が生成されて、表示部112に出力される。
The analog signal is appropriately gain-adjusted for each primary color component of RGB, and then converted into digital data by the A /
この表示部112は、モニタリングにおいては電子ファインダとして機能し、撮像画像をリアルタイムに表示することとなる。この状態で、随時、ユーザの操作部113を介する操作入力に基づいて、光学系101の変倍、合焦、露出等が設定される。
The
このようなモニタリング状態において、静止画撮影を行ないたいタイミングで、ユーザが操作部113のレリーズボタンを押下することにより、静止画像データが撮影される。レリーズボタンの押下のタイミングで、画像メモリ108に格納された1コマの画像データが読み出されて、画像圧縮部110により圧縮される。その圧縮された画像データが、画像記録部111により記録メディアに記録される。
In such a monitoring state, when the user depresses the release button of the
図2に、光学系101に含まれるズームレンズ1の構成を示す。ズームレンズ1は、物体側(被写体側)から像面IMG側へ光軸O1に沿って順に、正の屈折力の第1レンズ群10と、負の屈折力の第2レンズ群20と、開口絞りD1と、正の屈折力の第3レンズ群30と、正の屈折力の第4レンズ群40と、正の屈折力の第5レンズ群50と、ローパスフィルタ61と、カバーガラス62と、を備えて構成される。像面IMGは、固体撮像素子102の受光面とする。なお、ローパスフィルタ61に代えて、赤外線カットフィルタを備える構成としてもよい。
FIG. 2 shows a configuration of the
ズームレンズ1は、広角端から望遠端への変倍及び合焦に際し、第1レンズ群10、第3レンズ群30、第5レンズ群50及び開口絞りD1は光軸O1上の位置が不変であり、第2レンズ群20、第4レンズ群40は、光軸O1上の位置を移動する。具体的には、広角端から望遠端への変倍において、第1レンズ群10と第2レンズ群20との間隔が広がるように第2レンズ群20が移動し、第3レンズ群30と第4レンズ群40との間隔が狭まるように第4レンズ群40が移動し、合焦において、少なくとも第4レンズ群40が光軸O1に沿って移動する。
When the
第1レンズ群10は、物体側から像面IMG側へ光軸O1に沿って順に、負の屈折力を有する負レンズ11と、光線を反射することで光路を90°折り曲げる作用を持つ反射光学素子としてのプリズム13と、正の屈折力を有する正レンズ12とを備えて構成される。物体側から像面IMG側へ光軸O1に沿って順に、負レンズ11が面S1,S2を有し、プリズム13が面S3,(反射)面S4,面S5を有し、正レンズ12が面S6,S7を有する。
The
第2レンズ群20は、物体側から像面IMG側へ光軸O1に沿って順に、負レンズ21と、負レンズ22及び正レンズ23の接合レンズと、を備えて構成される。物体側から像面IMG側へ光軸O1に沿って順に、負レンズ21が面S8,S9を有し、負レンズ22及び正レンズ23が面S10〜S12を有する。
The
第3レンズ群30は、開口絞りD1の光軸O1上像側近傍に位置し、非球面状の正レンズ31のみを備えて構成される。物体側から像面IMG側へ光軸O1に沿って順に、開口絞りD1が面S13を有し、正レンズ31が面S14,S15を有する。
The
第4レンズ群40は、物体側から像面IMG側へ光軸O1に沿って順に、正レンズ41と、正レンズ42及び負レンズ43の接合された接合レンズと、光軸O1方向の像側に凹面(面S22)を向けたプラスチックのメニスカスレンズ44と、を備えて構成される。物体側から像面IMG側へ光軸O1に沿って順に、正レンズ41が面S16,S17を有し、正レンズ42及び負レンズ43が面S18〜S20を有し、メニスカスレンズ44が面S21、S22を有する。
The
第5レンズ群50は、少なくとも1面の非球面状の正レンズ51のみを備えて構成される。物体側から像面IMG側へ光軸O1に沿って順に、正レンズ51が面S23,S24を有する。ローパスフィルタ61は、物体側から像面IMG側へ光軸O1に沿って順に、面S25,S26を有する。カバーガラス62は、物体側から像面IMG側へ光軸O1に沿って順に、面S27,S28を有する。
The
レンズの各非球面の形状は、面の頂点を原点とし、光軸方向をX軸とした直交座標系において、頂点曲率をC、円錐定数をK、非球面係数をA4,A6,A8,A10,A12として、次式(5)で表す。
また、第1レンズ群10は、次式(1)、(2)、(3)を満たす。
2.0<f1/fw<4.5 …(1)
1.0<|f11|/fw<5.0 …(2)
1.0<f12/fw<4.0 …(3)
但し、f1:第1レンズ群10の焦点距離、f11:負レンズ11の焦点距離、f12:正レンズ12の焦点距離、fw:ズームレンズ1の広角端での焦点距離、である。
The
2.0 <f1 / fw <4.5 (1)
1.0 <| f11 | / fw <5.0 (2)
1.0 <f12 / fw <4.0 (3)
Where f1 is the focal length of the
式(1)は、第1レンズ群10の焦点距離とズームレンズ1の広角端での焦点距離との比率の範囲を規定する式である。式(2)は、負レンズ11の焦点距離とズームレンズの広角端での焦点距離との比率の範囲を規定する式である。式(3)は、正レンズ12の焦点距離とズームレンズの広角端での焦点距離との比率の範囲を規定する式である。
Expression (1) is an expression that defines the range of the ratio between the focal length of the
また、プリズム13は、次式(4)を満たす。
ndp>1.6 …(4)
但し、ndp:プリズム13のd線での屈折率である。式(4)は、プリズム13材料の屈折率の範囲を規定する式である。
The
ndp> 1.6 (4)
Where ndp is the refractive index of the
本実施の形態によれば、第2レンズ群20を、負レンズ21と、負レンズ22及び正レンズ23の接合レンズとにより構成することで、変倍全域における軸外の色収差を効果的に補正できる。また、レンズ群の中で比較的屈折力の大きい第4レンズ群40を2枚の正レンズ41,42を含めた構成にすることで、球面収差、コマ収差、像面湾曲の発生を抑えることができる。
According to the present embodiment, the
また、第4レンズ群40を光軸O1に沿って物体側から順に正レンズ41と、正レンズ42及び負レンズ43の接合レンズと、光軸O1上を像側に凹面を向けたメニスカスレンズ44とにより構成することで、球面収差、コマ収差、非点収差、像面湾曲及び色収差の発生を抑えることができ、尚且つ歪曲収差を補正することができる。
Further, the
また、変倍及び合焦に際して第3レンズ群30の光軸O1方向の位置を常に固定とすることで、デジタルスチルカメラ100の光学系駆動部105を簡略化することができ、デジタルスチルカメラ100の厚み方向の厚さを薄くすることができる。
In addition, by always fixing the position of the
また、第3レンズ群30の物体側に開口絞りD1を配置することで、入射瞳位置を光軸O1上の物体側に近づけることができ、第1レンズ群10の光軸O1上の最も物体側の正レンズ12の直径とプリズム13とを小さくすることができ、従ってデジタルスチルカメラ100の厚み方向の厚さを薄くすることができる。また、第3レンズ群30を、開口絞りD1に近接させ、少なくとも1面の非球面形状を有する単レンズとしての正レンズ31により構成することで、第2レンズ群20及び第4レンズ群40の移動スペースを確保しつつ、球面収差、コマ収差及び像面湾曲を効果的に補正することができる。
Further, by arranging the aperture stop D1 on the object side of the
また、第1レンズ群10を光軸O1に沿って物体側より順に負レンズ11と、プリズム13と、正レンズ12とにより構成することで、プリズム13に入射する光束の径が小さくなり、よってプリズム13を小型にでき、かかるズームレンズ1を搭載したデジタルスチルカメラ100の厚み方向の厚さを薄くすることができる。
In addition, since the
また、上記式(1)において、f1/fwが下限(2.0)を上回ることで、第1レンズ群10の屈折力が強くなり過ぎず、第1レンズ群10で発生する収差の発生を抑えることができる。また、f1/fwが上限(4.5)を下回ることで、第1レンズ群10の屈折力が強くなり、それにより変倍群である第2レンズ群20の移動量を少なくでき、従ってズームレンズの全長を短くすることができる。また、次式(1’)の範囲を満たすと、上記効果がより高まるので望ましい。
2.7<f1/fw<4.0 …(1’)
Further, in the above formula (1), when f1 / fw exceeds the lower limit (2.0), the refractive power of the
2.7 <f1 / fw <4.0 (1 ')
また、上記式(2)において、|f11|/fwが下限(1.0)を上回ることで、負レンズ11で発生する歪曲収差の発生を抑えることができる。また、|f11|/fwが上限(5.0)を下回ることでプリズム13に入射する光束径を小さくでき、それにより、光路を折り曲げるためのプリズム13の大きさも小さくでき、従って、かかるズームレンズ1の搭載されたデジタルスチルカメラ100の厚み方向の厚さを薄くできる。また、次式(2’)の範囲を満たすと、上記効果がより高まるので望ましい。
1.9<|f11|/fw<3.1 …(2’)
Further, in the above formula (2), when | f11 | / fw exceeds the lower limit (1.0), it is possible to suppress the occurrence of distortion occurring in the
1.9 <| f11 | / fw <3.1 (2 ')
また、上記式(3)において、f12/fwが下限(1.0)を上回ることで、正レンズ12の屈折力が強くなり過ぎず、正レンズ12で発生する球面収差等の発生を抑えることができる。また、f12/fwが上限(4.0)を下回ることで、正レンズ12の屈折力が強くなり、それにより変倍群である第2レンズ群20の移動量を少なくでき、従ってズームレンズ1の全長を短くすることができる。また、負レンズ11で発生する歪曲収差を補正することができる。また、次式(3’)の範囲を満たすと、上記効果がより高まるので望ましい。
1.9<f12/fw<2.3 …(3’)
Further, in the above formula (3), when f12 / fw exceeds the lower limit (1.0), the refractive power of the
1.9 <f12 / fw <2.3 (3 ')
また、第5レンズ群50を少なくとも1面の非球面形状を有する1枚の正レンズ51で構成することにより、像面湾曲及び歪曲収差を効果的に補正することができ、尚且つ良好な像側テレセントリック特性を得ることができる。ここで、第5レンズ群50を構成する1枚の正レンズ51は、像側により強い正の屈折力を有したレンズとすることが望ましい。このような形状にすることにより、球面収差やコマ収差に対する影響力を極力小さくしながら、像側テレセントリック特性を特に良好にすることができる。
Further, by forming the
また、反射光学素子をプリズム13により構成することで、プリズム13の入射面での屈折によりプリズム13内を通過する光束の径が小さくなり、よってプリズム13を小型にでき、かかるズームレンズ1を搭載したデジタルスチルカメラ100の厚み方向の厚さを薄くすることができる。
In addition, since the reflecting optical element is constituted by the
上記式(4)において、ndpが下限(1.6)を上回ることでプリズム13内を通過する光束径が小さくなり、よってプリズム13を小型にでき、デジタルスチルカメラ100の厚み方向の厚さを薄くすることができる。また、次式(4’)の範囲を満たすと、上記効果がより高まるので望ましい。
ndp>1.84 …(4’)
In the above formula (4), when ndp exceeds the lower limit (1.6), the diameter of the light beam passing through the
ndp> 1.84 (4 ')
また、ズームレンズ1を搭載する小型のデジタルスチルカメラ100を得ることができる。
In addition, a small digital
(第2の実施の形態)
図3を参照して、本発明に係る第2の実施の形態を説明する。本実施の形態の装置構成は、デジタルスチルカメラ100の光学系101を、後述するズームレンズ2を含む光学系に代えたものであり、ズームレンズ2を主として説明する。
(Second Embodiment)
A second embodiment according to the present invention will be described with reference to FIG. The apparatus configuration of this embodiment is obtained by replacing the
図3に、ズームレンズ2の構成を示す。ズームレンズ2は、物体側から像面IMG側へ光軸O2に沿って順に、正の屈折力の第1レンズ群210と、負の屈折力の第2レンズ群220と、開口絞りD2と、正の屈折力の第3レンズ群230と、正の屈折力の第4レンズ群240と、正の屈折力の第5レンズ群250と、ローパスフィルタ261と、カバーガラス262と、を備えて構成される。なお、ローパスフィルタ261に代えて、赤外線カットフィルタを備える構成としてもよい。
FIG. 3 shows the configuration of the
ズームレンズ2は、広角端から望遠端への変倍及び合焦に際し、第1レンズ群210、第3レンズ群230、第5レンズ群250及び開口絞りD2は光軸O2上の位置が不変であり、第2レンズ群220、第4レンズ群240は、光軸O2上の位置を移動する。具体的には、広角端から望遠端への変倍において、第1レンズ群210と第2レンズ群220との間隔が広がるように第2レンズ群220が移動し、第3レンズ群230と第4レンズ群240との間隔が狭まるように第4レンズ群240が移動し、合焦において、少なくとも第4レンズ群240が光軸O2に沿って移動する。
When the
第1レンズ群210は、物体側から像面IMG側へ光軸O2に沿って順に、負レンズ211と、光線を反射することで光路を90°折り曲げる作用を持つプリズム213と、正レンズ212とを備えて構成される。物体側から像面IMG側へ光軸O2に沿って順に、負レンズ211が面T1,T2を有し、プリズム213が面T3,(反射)面T4,面T5を有し、正レンズ212が面T6,T7を有する。
The
第2レンズ群220は、物体側から像面IMG側へ光軸O2に沿って順に、負レンズ221及び正レンズ222の接合レンズのみを備えて構成される。物体側から像面IMG側へ光軸O2に沿って順に、負レンズ221及び正レンズ222が面T8〜T10を有する。
The
第3レンズ群230は、開口絞りD2の光軸O2上像側近傍に位置し、非球面状の正レンズ231のみを備えて構成される。物体側から像面IMG側へ光軸O2に沿って順に、開口絞りD2が面T11を有し、正レンズ231が面T12,T13を有する。
The
第4レンズ群240は、物体側から像面IMG側へ光軸O2に沿って順に、正レンズ241と、正レンズ242及び光軸O2上像側に凹面(面T18)を向けた負レンズ243の接合された接合レンズと、を備えて構成される。物体側から像面IMG側へ光軸O2に沿って順に、正レンズ241が面T14,T15を有し、正レンズ242及び負レンズ243が面T16〜T18を有する。
The
第5レンズ群250は、少なくとも1面の非球面状のプラスチックの正レンズ251のみを備えて構成される。物体側から像面IMG側へ光軸O2に沿って順に、正レンズ251が面T19,T20を有する。ローパスフィルタ261は、物体側から像面IMG側へ光軸O2に沿って順に、面T21,T22を有する。カバーガラス262は、物体側から像面IMG側へ光軸O2に沿って順に、面T23,T24を有する。
The
レンズの各非球面の形状は、上記式(5)を満たす。また、f1:第1レンズ群210の焦点距離、f11:負レンズ211の焦点距離、f12:正レンズ212の焦点距離、fw:ズームレンズ1の広角端での焦点距離、とした場合に、第1レンズ群210は、上記式(1)、(2)、(3)を満たす。また、ndp:プリズム213のd線での屈折率、とした場合に、プリズム213は、上記式(4)を満たす。
The shape of each aspheric surface of the lens satisfies the above formula (5). Further, when f1 is the focal length of the
本実施の形態によれば、第2レンズ群220を負レンズ221及び正レンズ222の接合レンズのみにより構成することで、色収差の発生を抑えながらも、第2レンズ群220の移動量を効率的に確保することができ、ズームレンズ2の変倍比を確保しやすい。また、レンズ群の中で比較的屈折力の強い第4レンズ群240を光軸O2上を物体側から順に、正レンズ241と、正レンズ242及び負レンズ243の接合レンズとを含んで構成することにより、球面収差、コマ収差及び色収差の発生を抑えることができる。
According to the present embodiment, the
また、変倍及び合焦に際して第3レンズ群230の光軸O2方向の位置を常に固定とすることで、デジタルスチルカメラ100の光学系駆動部105を簡略化することができ、デジタルスチルカメラ100の厚み方向の厚さを薄くすることができる。
In addition, by constantly fixing the position of the
また、第3レンズ群230の物体側に開口絞りD2を配置することで、入射瞳位置を光軸O2上の物体側に近づけることができ、第1レンズ群210の光軸O2上の最も物体側の正レンズ212の直径とプリズム213とを小さくすることができ、従ってデジタルスチルカメラ100の厚み方向の厚さを薄くすることができる。また、第3レンズ群230を、開口絞りD2に近接させ、少なくとも1面の非球面形状を有する単レンズとしての正レンズ231により構成することで、第2レンズ群220及び第4レンズ群240の移動スペースを確保しつつ、球面収差、コマ収差及び像面湾曲を効果的に補正することができる。
Also, by arranging the aperture stop D2 on the object side of the
また、第1レンズ群210を光軸O2に沿って物体側より順に負レンズ211と、プリズム213と、正レンズ212とにより構成することで、プリズム213に入射する光束の径が小さくなり、よってプリズム213を小型にでき、かかるズームレンズ2を搭載したデジタルスチルカメラ100の厚み方向の厚さを薄くすることができる。
Further, by configuring the
また、上記式(1)において、f1/fwが下限(2.0)を上回ることで、第1レンズ群210の屈折力が強くなり過ぎず、第1レンズ群210で発生する収差の発生を抑えることができる。また、f1/fwが上限(4.5)を下回ることで、第1レンズ群210の屈折力が強くなり、それにより変倍群である第2レンズ群220の移動量を少なくでき、従ってズームレンズ2の全長を短くすることができる。また、上記式(1’)の範囲を満たすと、上記効果がより高まるので望ましい。
Further, in the above formula (1), when f1 / fw exceeds the lower limit (2.0), the refractive power of the
また、上記式(2)において、|f11|/fwが下限(1.0)を上回ることで、負レンズ211で発生する歪曲収差の発生を抑えることができる。また、|f11|/fwが上限(5.0)を下回ることでプリズム213に入射する光束径を小さくでき、それにより、光路を折り曲げるためのプリズム213の大きさも小さくでき、従って、かかるズームレンズ2の搭載されたデジタルスチルカメラ100の厚み方向の厚さを薄くできる。また、上記式(2’)の範囲を満たすと、上記効果がより高まるので望ましい。
In the above formula (2), when | f11 | / fw exceeds the lower limit (1.0), it is possible to suppress the occurrence of distortion occurring in the
また、上記式(3)において、f12/fwが下限(1.0)を上回ることで、正レンズ212の屈折力が強くなり過ぎず、正レンズ212で発生する球面収差等の発生を抑えることができる。また、f12/fwが上限(4.0)を下回ることで、正レンズ212の屈折力が強くなり、それにより変倍群である第2レンズ群220の移動量を少なくでき、従ってズームレンズ2の全長を短くすることができる。また、負レンズ211で発生する歪曲収差を補正することができる。また、上記式(3’)の範囲を満たすと、上記効果がより高まるので望ましい。
In the above formula (3), when f12 / fw exceeds the lower limit (1.0), the refractive power of the
また、第5レンズ群250を少なくとも1面の非球面形状を有する1枚の正レンズ251で構成することにより、像面湾曲及び歪曲収差を効果的に補正することができ、尚且つ良好な像側テレセントリック特性を得ることができる。ここで、第5レンズ群250を構成する1枚の正レンズ251は、像側により強い正の屈折力を有したレンズとすることが望ましい。このような形状にすることにより、球面収差やコマ収差に対する影響力を極力小さくしながら、像側テレセントリック特性を特に良好にすることができる。
In addition, by forming the
また、反射光学素子をプリズム213により構成することで、プリズム213の入射面での屈折によりプリズム213内を通過する光束の径が小さくなり、よってプリズム213を小型にでき、かかるズームレンズ2を搭載したデジタルスチルカメラ100の厚み方向の厚さを薄くすることができる。
In addition, since the reflecting optical element is constituted by the
上記式(4)において、ndpが下限(1.6)を上回ることでプリズム213内を通過する光束径が小さくなり、よってプリズム213を小型にでき、デジタルスチルカメラ100の厚み方向の厚さを薄くすることができる。また、上記式(4’)の範囲を満たすと、上記効果がより高まるので望ましい。
In the above formula (4), when ndp exceeds the lower limit (1.6), the diameter of the light beam passing through the
また、ズームレンズ2を搭載する小型のデジタルスチルカメラ100を得ることができる。
In addition, a small digital
(第3の実施の形態)
図4を参照して、本発明に係る第3の実施の形態を説明する。本実施の形態の装置構成は、第1の実施の形態に記載したズームレンズ1のうち、第4レンズ群の構成を後述する第4レンズ群340に代えたものであり、以下、第1の実施の形態と異なる構成を主として説明する。
(Third embodiment)
A third embodiment according to the present invention will be described with reference to FIG. The apparatus configuration of the present embodiment is obtained by replacing the configuration of the fourth lens group with a later-described
図4に、光学系101に含まれるズームレンズ3の構成を示す。ズームレンズ3は、物体側から像面IMG側へ光軸O3に沿って順に、正の屈折力の第1レンズ群310と、負の屈折力の第2レンズ群320と、開口絞りD3と、正の屈折力の第3レンズ群330と、正の屈折力の第4レンズ群340と、正の屈折力の第5レンズ群350と、ローパスフィルタ361と、カバーガラス362と、を備えて構成される。なお、ローパスフィルタ361に代えて、赤外線カットフィルタを備える構成としてもよい。
FIG. 4 shows a configuration of the
ズームレンズ3は、広角端から望遠端への変倍及び合焦に際し、第1レンズ群310、第3レンズ群330、第5レンズ群350及び開口絞りD3の光軸O3上の位置が不変であり、第2レンズ群320、第4レンズ群340は、光軸O3上の位置を移動する。第1レンズ群310は、ズームレンズ1の第1レンズ群10と同様に、物体側から像面IMG側へ光軸O3に沿って順に、負レンズ211と、プリズム313と、正レンズ312とを備え、面U1〜U7を有する。第2レンズ群320は、物体側から像面IMG側へ光軸O3に沿って順に、第2レンズ群20と同様に、負レンズ321と、負レンズ322及び正レンズ323の接合レンズとを備え、面U8〜U12を有する。第3レンズ群330は、第3レンズ群30と同様に、物体側から像面IMG側へ光軸O3に沿って順に、開口絞りD3の光軸O3上像側近傍に位置する正レンズ331を備え、開口絞りD3の面U13とともに面U14,U15を有する。
The
第4レンズ群340は、物体側から像面IMG側へ光軸O3に沿って順に、正レンズ341及び光軸O3上像側に凹面(面U20)を向けた負レンズ342の接合された接合レンズと、光軸O3上像側に凹面(面U20)を向けた正レンズであるプラスチックのメニスカスレンズ343と、を備えて構成される。物体側から像面IMG側へ光軸O3に沿って順に、正レンズ341及び負レンズ342が面U16〜U18を有し、メニスカスレンズ343が面U19,U20を有する。
The
第5レンズ群250は、少なくとも1面の非球面状の正レンズ351のみを備えて構成される。物体側から像面IMG側へ光軸O3に沿って順に、正レンズ351が面U21,U22を有する。ローパスフィルタ361は、物体側から像面IMG側へ光軸O3に沿って順に、面U23,U24を有する。カバーガラス362は、物体側から像面IMG側へ光軸O3に沿って順に、面U25,U26を有する。
The
レンズの各非球面の形状は、上記式(5)を満たす。また、f1:第1レンズ群310の焦点距離、f11:負レンズ311の焦点距離、f12:正レンズ312の焦点距離、fw:ズームレンズ3の広角端での焦点距離、とした場合に、第1レンズ群210は、上記式(1)、(2)、(3)を満たす。また、ndp:プリズム313のd線での屈折率、とした場合に、プリズム313は、上記式(4)を満たす。
The shape of each aspheric surface of the lens satisfies the above formula (5). Further, when f1 is the focal length of the
本実施の形態によれば、第2レンズ群320を、負レンズ321と、負レンズ322及び正レンズ323の接合レンズとにより構成することで、変倍全域における軸外の色収差を効果的に補正できる。また、レンズ群の中で比較的屈折力の大きい第4レンズ群340を2枚の正レンズ341,343を含めた構成にすることで、球面収差、コマ収差、像面湾曲の発生を抑えることができる。
According to the present embodiment, the
また、変倍及び合焦に際して第3レンズ群330の光軸O3方向の位置を常に固定とすることで、デジタルスチルカメラ100の光学系駆動部105を簡略化することができ、デジタルスチルカメラ100の厚み方向の厚さを薄くすることができる。
In addition, by always fixing the position of the
また、第3レンズ群330の物体側に開口絞りD3を配置することで、入射瞳位置を光軸O3上の物体側に近づけることができ、第1レンズ群310の光軸O3上の最も物体側の正レンズ312の直径とプリズム313とを小さくすることができ、従ってデジタルスチルカメラ100の厚み方向の厚さを薄くすることができる。また、第3レンズ群330を、開口絞りD3に近接させ、単レンズとしての正レンズ331により構成することで、第2レンズ群320及び第4レンズ群340の移動スペースを確保しつつ、球面収差、コマ収差及び像面湾曲を効果的に補正することができる。
In addition, by arranging the aperture stop D3 on the object side of the
また、第1レンズ群310を光軸O3に沿って物体側より順に負レンズ311と、プリズム313と、正レンズ312とにより構成することで、プリズム313に入射する光束の径が小さくなり、よってプリズム313を小型にでき、かかるズームレンズ3を搭載したデジタルスチルカメラ100の厚み方向の厚さを薄くすることができる。
Further, by configuring the
また、上記式(1)において、f1/fwが下限(2.0)を上回ることで、第1レンズ群310の屈折力が強くなり過ぎず、第1レンズ群310で発生する収差の発生を抑えることができる。また、f1/fwが上限(4.5)を下回ることで、第1レンズ群310の屈折力が強くなり、それにより変倍群である第2レンズ群320の移動量を少なくでき、従ってズームレンズ3の全長を短くすることができる。また、上記式(1’)の範囲を満たすと、上記効果がより高まるので望ましい。
Further, in the above formula (1), when f1 / fw exceeds the lower limit (2.0), the refractive power of the
また、上記式(2)において、|f11|/fwが下限(1.0)を上回ることで、負レンズ311で発生する歪曲収差の発生を抑えることができる。また、|f11|/fwが上限(5.0)を下回ることでプリズム313に入射する光束径を小さくでき、それにより、光路を折り曲げるためのプリズム313の大きさも小さくでき、従って、かかるズームレンズ3の搭載されたデジタルスチルカメラ100の厚み方向の厚さを薄くできる。また、上記式(2’)の範囲を満たすと、上記効果がより高まるので望ましい。
In the above formula (2), when | f11 | / fw exceeds the lower limit (1.0), it is possible to suppress the occurrence of distortion occurring in the
また、上記式(3)において、f12/fwが下限(1.0)を上回ることで、正レンズ312の屈折力が強くなり過ぎず、正レンズ312で発生する球面収差等の発生を抑えることができる。また、f12/fwが上限(4.0)を下回ることで、正レンズ312の屈折力が強くなり、それにより変倍群である第2レンズ群320の移動量を少なくでき、従ってズームレンズ3の全長を短くすることができる。また、負レンズ311で発生する歪曲収差を補正することができる。また、上記式(3’)の範囲を満たすと、上記効果がより高まるので望ましい。
Further, in the above formula (3), when f12 / fw exceeds the lower limit (1.0), the refractive power of the
また、第5レンズ群350を少なくとも1面の非球面形状を有する1枚の正レンズ351で構成することにより、像面湾曲及び歪曲収差を効果的に補正することができ、尚且つ良好な像側テレセントリック特性を得ることができる。ここで、第5レンズ群350を構成する1枚の正レンズ351は、像側により強い正の屈折力を有したレンズとすることが望ましい。このような形状にすることにより、球面収差やコマ収差に対する影響力を極力小さくしながら、像側テレセントリック特性を特に良好にすることができる。
Further, by forming the
また、反射光学素子をプリズム313により構成することで、プリズム313の入射面での屈折によりプリズム313内を通過する光束の径が小さくなり、よってプリズム313を小型にでき、かかるズームレンズ3を搭載したデジタルスチルカメラ100の厚み方向の厚さを薄くすることができる。
Further, by configuring the reflecting optical element with the prism 313, the diameter of the light beam passing through the prism 313 is reduced by refraction at the incident surface of the prism 313, so that the prism 313 can be reduced in size and the
上記式(4)において、ndpが下限(1.6)を上回ることでプリズム313内を通過する光束径が小さくなり、よってプリズム313を小型にでき、デジタルスチルカメラ100の厚み方向の厚さを薄くすることができる。また、上記式(4’)の範囲を満たすと、上記効果がより高まるので望ましい。
In the above formula (4), when ndp exceeds the lower limit (1.6), the diameter of the light beam passing through the prism 313 is reduced, so that the prism 313 can be reduced in size, and the thickness in the thickness direction of the digital
また、ズームレンズ3を搭載する小型のデジタルスチルカメラ100を得ることができる。
In addition, a small digital
(第4の実施の形態)
図5を参照して、本発明に係る第4の実施の形態を説明する。本実施の形態の装置構成は、第2の実施の形態に記載したズームレンズ2のうち、第4レンズ群の構成を後述する第4レンズ群440に代えたものであり、以下、第1の実施の形態と異なる構成を主として説明する。
(Fourth embodiment)
A fourth embodiment according to the present invention will be described with reference to FIG. The device configuration of the present embodiment is obtained by replacing the configuration of the fourth lens group in the
図5に、光学系101に含まれるズームレンズ4の構成を示す。ズームレンズ4は、物体側から像面IMG側へ光軸O4に沿って順に、正の屈折力の第1レンズ群410と、負の屈折力の第2レンズ群420と、開口絞りD4と、正の屈折力の第3レンズ群430と、正の屈折力の第4レンズ群440と、正の屈折力の第5レンズ群450と、ローパスフィルタ461と、カバーガラス462と、を備えて構成される。なお、ローパスフィルタ461に代えて、赤外線カットフィルタを備える構成としてもよい。
FIG. 5 shows a configuration of the
ズームレンズ4は、広角端から望遠端への変倍及び合焦に際し、第1レンズ群410、第3レンズ群430、第5レンズ群450及び開口絞りD4の光軸O4上の位置が不変であり、第2レンズ群420、第4レンズ群440は、光軸O4上の位置を移動する。第1レンズ群410は、ズームレンズ2の第2レンズ群210と同様に、物体側から像面IMG側へ光軸O4に沿って順に、負レンズ411と、プリズム413と、正レンズ412とを備え、面V1〜V7を有する。第2レンズ群420は、物体側から像面IMG側へ光軸O4に沿って順に、第2レンズ群220と同様に、負レンズ421及び正レンズ422の接合レンズとを備え、面V8〜V10を有する。第3レンズ群430は、第3レンズ群230と同様に、物体側から像面IMG側へ光軸O4に沿って順に、開口絞りD4の光軸O4上像側近傍に位置する正レンズ431を備え、開口絞りD4の面V11とともに面V12,V13を有する。
When the
第4レンズ群440は、物体側から像面IMG側へ光軸O4に沿って順に、正レンズ441と、正レンズ442及び負レンズ443の接合された接合レンズと、光軸O4方向の像側に凹面(面V20)を向けたプラスチックのメニスカスレンズ444と、を備えて構成される。物体側から像面IMG側へ光軸O4に沿って順に、正レンズ441が面V14,V15を有し、正レンズ442及び負レンズ443が面V16〜V18を有し、メニスカスレンズ444が面V19、V20を有する。
The
第5レンズ群450は、少なくとも1面の非球面状の正レンズ451のみを備えて構成される。物体側から像面IMG側へ光軸O4に沿って順に、正レンズ451が面V21,V22を有する。ローパスフィルタ461は、物体側から像面IMG側へ光軸O4に沿って順に、面V22、V23を有する。カバーガラス462は、物体側から像面IMG側へ光軸O4に沿って順に、面V25,V26を有する。
The
レンズの各非球面の形状は、上記式(5)を満たす。また、f1:第1レンズ群410の焦点距離、f11:負レンズ411の焦点距離、f12:正レンズ412の焦点距離、fw:ズームレンズ4の広角端での焦点距離、とした場合に、第1レンズ群410は、上記式(1)、(2)、(3)を満たす。また、ndp:プリズム413のd線での屈折率、とした場合に、プリズム413は、上記式(4)を満たす。
The shape of each aspheric surface of the lens satisfies the above formula (5). Further, when f1 is the focal length of the
本実施の形態によれば、第2レンズ群420を負レンズ421及び正レンズ422の接合レンズのみにより構成することで、色収差の発生を抑えながらも、第2レンズ群420の移動量を効率的に確保することができ、ズームレンズ4の変倍比を確保しやすい。また、レンズ群の中で比較的屈折力の大きい第4レンズ群440を2枚の正レンズ441,442を含めた構成にすることで、球面収差、コマ収差、像面湾曲の発生を抑えることができる。
According to the present embodiment, the
また、変倍及び合焦に際して第3レンズ群430の光軸O4方向の位置を常に固定とすることで、デジタルスチルカメラ100の光学系駆動部105を簡略化することができ、デジタルスチルカメラ100の厚み方向の厚さを薄くすることができる。
In addition, by always fixing the position of the
また、第3レンズ群430の物体側に開口絞りD4を配置することで、入射瞳位置を光軸O4上の物体側に近づけることができ、第1レンズ群410の光軸O4上の最も物体側の正レンズ412の直径とプリズム413とを小さくすることができ、従ってデジタルスチルカメラ100の厚み方向の厚さを薄くすることができる。また、第3レンズ群430を、開口絞りD4に近接させ、単レンズとしての正レンズ431により構成することで、第2レンズ群420及び第4レンズ群440の移動スペースを確保しつつ、球面収差、コマ収差及び像面湾曲を効果的に補正することができる。
Further, by arranging the aperture stop D4 on the object side of the
また、第1レンズ群410を光軸O4に沿って物体側より順に負レンズ411と、プリズム413と、正レンズ412とにより構成することで、プリズム413に入射する光束の径が小さくなり、よってプリズム413を小型にでき、かかるズームレンズ4を搭載したデジタルスチルカメラ100の厚み方向の厚さを薄くすることができる。
Further, by configuring the
また、上記式(1)において、f1/fwが下限(2.0)を上回ることで、第1レンズ群410の屈折力が強くなり過ぎず、第1レンズ群410で発生する収差の発生を抑えることができる。また、f1/fwが上限(4.5)を下回ることで、第1レンズ群410の屈折力が強くなり、それにより変倍群である第2レンズ群420の移動量を少なくでき、従ってズームレンズ4の全長を短くすることができる。また、上記式(1’)の範囲を満たすと、上記効果がより高まるので望ましい。
Further, in the above formula (1), when f1 / fw exceeds the lower limit (2.0), the refractive power of the
また、上記式(2)において、|f11|/fwが下限(1.0)を上回ることで、負レンズ411で発生する歪曲収差の発生を抑えることができる。また、|f11|/fwが上限(5.0)を下回ることでプリズム413に入射する光束径を小さくでき、それにより、光路を折り曲げるためのプリズム413の大きさも小さくでき、従って、かかるズームレンズ4の搭載されたデジタルスチルカメラ100の厚み方向の厚さを薄くできる。また、上記式(2’)の範囲を満たすと、上記効果がより高まるので望ましい。
Further, in the above formula (2), when | f11 | / fw exceeds the lower limit (1.0), it is possible to suppress the occurrence of distortion occurring in the
また、上記式(3)において、f12/fwが下限(1.0)を上回ることで、正レンズ412の屈折力が強くなり過ぎず、正レンズ412で発生する球面収差等の発生を抑えることができる。また、f12/fwが上限(4.0)を下回ることで、正レンズ412の屈折力が強くなり、それにより変倍群である第2レンズ群420の移動量を少なくでき、従ってズームレンズ4の全長を短くすることができる。また、負レンズ411で発生する歪曲収差を補正することができる。また、上記式(3’)の範囲を満たすと、上記効果がより高まるので望ましい。
Further, in the above formula (3), when f12 / fw exceeds the lower limit (1.0), the refractive power of the
また、第5レンズ群450を非球面形状を有する1枚の正レンズ451で構成することにより、像面湾曲及び歪曲収差を効果的に補正することができ、尚且つ良好な像側テレセントリック特性を得ることができる。ここで、第5レンズ群450を構成する1枚の正レンズ451は、像側により強い正の屈折力を有したレンズとすることが望ましい。このような形状にすることにより、球面収差やコマ収差に対する影響力を極力小さくしながら、像側テレセントリック特性を特に良好にすることができる。
Further, by configuring the
また、反射光学素子をプリズム413により構成することで、プリズム413の入射面での屈折によりプリズム413内を通過する光束の径が小さくなり、よってプリズム413を小型にでき、かかるズームレンズ4を搭載したデジタルスチルカメラ100の厚み方向の厚さを薄くすることができる。
In addition, since the reflecting optical element is constituted by the
上記式(4)において、ndpが下限(1.6)を上回ることでプリズム413内を通過する光束径が小さくなり、よってプリズム413を小型にでき、デジタルスチルカメラ100の厚み方向の厚さを薄くすることができる。また、上記式(4’)の範囲を満たすと、上記効果がより高まるので望ましい。
In the above formula (4), when ndp exceeds the lower limit (1.6), the diameter of the light beam passing through the
また、ズームレンズ4を搭載する小型のデジタルスチルカメラ100を得ることができる。
In addition, a small digital
上記第1の実施の形態に係る具体的な実施例1を説明する。本実施例のズームレンズ1は、次表1を満たす。
上記表1(a)において、ri:光学素子の面Si(i:番号)における曲率半径、di:間隔[mm](光軸O1上の光学素子の厚さ又はそのgap長)、ndi:di部分の屈折率、νdi:di部分のアッベ数、である。また、光軸O1上において、面SjとS(j+1)との間隔をdjとする(但し、jはiのうちの任意の数)。 In Table 1 (a) above, ri: radius of curvature at the surface Si (i: number) of the optical element, di: distance [mm] (the thickness of the optical element on the optical axis O1 or its gap length), ndi: di The refractive index of the part, νdi: Abbe number of the di part. On the optical axis O1, the distance between the surfaces Sj and S (j + 1) is dj (where j is an arbitrary number of i).
また、上記表1(b)において、第14面S14、第21面S21、第22面S22、第23面S23、第24面S24の各非球面係数は、上記式(5)の各係数を示す。また、上記表1(c)において、ズームレンズ1の焦点距離f=6.49mm,10.93mm,18.50mm に変化させた場合の、長さd7、d12、d15、d22の値を示す。また、焦点距離f=6.49mm,10.93mm,18.50mm に対応するズームレンズ1の画角は、順に、画角2ω=61.8°、36.6°、21.8°である。
In Table 1 (b), the aspheric coefficients of the fourteenth surface S14, the twenty-first surface S21, the twenty-second surface S22, the twenty-third surface S23, and the twenty-fourth surface S24 are the coefficients of the above equation (5). Show. In Table 1 (c), the values of the lengths d7, d12, d15, and d22 when the focal length f of the
また、本実施例のズームレンズ1におけるf1/fw、|f11|/fw、f12/fw、ndpの各値を次表2に示す。
表2に示すように、本実施例のズームレンズ1におけるf1/fw、|f11|/fw、f12/fw、ndpの各値は、順に、上記式(1’)、式(2’)、式(3’)、式(4’)を満たす。
As shown in Table 2, the values of f1 / fw, | f11 | / fw, f12 / fw, and ndp in the
図6(a)に、焦点距離f=6.49mmにおける本実施例のズームレンズ1の球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す。図6(b)に、焦点距離f=10.93mmにおける本実施例のズームレンズ1の球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す。図6(c)に、焦点距離f=18.50mmにおける本実施例のズームレンズ1の球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す。図6(a),(b),(c)に示すように、本実施例のズームレンズ1によれば、焦点距離fを変化させても、球面収差、非点収差及び歪曲収差を良好に補正できる。
FIG. 6A shows the spherical aberration, astigmatism, and distortion of the
上記第2の実施の形態に係る具体的な実施例2を説明する。本実施例のズームレンズ2は、次表3を満たす。
上記表3(a)において、ri:光学素子の面Ti(i:番号)における曲率半径、di:間隔[mm](光軸O2上の光学素子の厚さ又はそのgap長)、ndi:di部分の屈折率、νdi:di部分のアッベ数、である。また、光軸O2上において、面TjとT(j+1)との間隔をdjとする(但し、jはiのうちの任意の数)。 In Table 3 (a) above, ri: radius of curvature at the surface Ti (i: number) of the optical element, di: distance [mm] (the thickness of the optical element on the optical axis O2 or its gap length), ndi: di The refractive index of the part, νdi: Abbe number of the di part. On the optical axis O2, the distance between the surfaces Tj and T (j + 1) is dj (where j is an arbitrary number of i).
また、上記表3(b)において、第7面T7、第8面T8、第12面T12、第13面T13の各非球面係数は、上記式(5)の各係数を示す。また、上記表2(c)において、ズームレンズ2の焦点距離f=6.30mm、10.60mm、17.90mmに変化させた場合の、長さd7、d10、d13、d18の値を示す。また、焦点距離f=6.30mm、10.60mm、17.90mmに対応するズームレンズ2の画角は、順に、画角2ω=63.4°、37.8°、22.8°となる。
In Table 3 (b), the aspheric coefficients of the seventh surface T7, the eighth surface T8, the twelfth surface T12, and the thirteenth surface T13 indicate the coefficients of the above equation (5). In Table 2 (c), the values of the lengths d7, d10, d13, and d18 when the focal length f of the
また、本実施例のズームレンズ2におけるf1/fw、|f11|/fw、f12/fw、ndpの各値を次表4に示す。
表4に示すように、本実施例のズームレンズ2におけるf1/fw、|f11|/fw、f12/fw、ndpの各値は、順に、上記式(1’)、式(2’)、式(3’)、式(4’)を満たす。
As shown in Table 4, the values of f1 / fw, | f11 | / fw, f12 / fw, and ndp in the
図7(a)に、焦点距離f=6.30mmにおける本実施例のズームレンズ2の球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す。図7(b)に、焦点距離f=10.60mmにおける本実施例のズームレンズ2の球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す。図7(c)に、焦点距離f=17.90mmにおける本実施例のズームレンズ2の球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す。図7(a),(b),(c)に示すように、本実施例のズームレンズ2によれば、焦点距離fを変化させても、球面収差、非点収差及び歪曲収差を良好に補正できる。
FIG. 7A shows the spherical aberration, astigmatism, and distortion of the
上記第3の実施の形態に係る具体的な実施例3を説明する。本実施例のズームレンズ3は、次表5を満たす。
上記表5(a)において、ri:光学素子の面Ui(i:番号)における曲率半径、di:間隔[mm](光軸O3上の光学素子の厚さ又はそのgap長)、ndi:di部分の屈折率、νdi:di部分のアッベ数、である。また、光軸O3上において、面UjとU(j+1)との間隔をdjとする(但し、jはiのうちの任意の数)。 In Table 5 (a) above, ri: radius of curvature at the surface Ui (i: number) of the optical element, di: distance [mm] (the thickness of the optical element on the optical axis O3 or its gap length), ndi: di The refractive index of the part, νdi: Abbe number of the di part. On the optical axis O3, the distance between the surface Uj and U (j + 1) is dj (where j is an arbitrary number of i).
また、上記表5(b)において、第7面U7、第19面U19、第20面U20、第21面U21、第22面U22の各非球面係数は、上記式(5)の各係数を示す。また、上記表5(c)において、ズームレンズ3の焦点距離f=6.25mm、11.17mm、17.94mmに変化させた場合の、長さd7、d12、d15、d20の値を示す。また、焦点距離f=6.25mm、11.17mm、17.94mmに対応するズームレンズ3の画角は、順に、画角2ω=62.6°、35.0°、22.0°となる。
In Table 5 (b), the aspheric coefficients of the seventh surface U7, the nineteenth surface U19, the twentieth surface U20, the twenty-first surface U21, and the twenty-second surface U22 are the coefficients of the above equation (5). Show. Table 5 (c) shows the values of the lengths d7, d12, d15, and d20 when the focal length f of the
また、本実施例のズームレンズ3におけるf1/fw、|f11|/fw、f12/fw、ndpの各値を次表6に示す。
表6に示すように、本実施例のズームレンズ3におけるf1/fw、|f11|/fw、f12/fw、ndpの各値は、順に、上記式(1’)、式(2’)、式(3’)、式(4’)を満たす。
As shown in Table 6, the values of f1 / fw, | f11 | / fw, f12 / fw, and ndp in the
図8(a)に、焦点距離f=6.25mmにおける本実施例のズームレンズ3の球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す。図8(b)に、焦点距離f=11.17mmにおける本実施例のズームレンズ3の球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す。図8(c)に、焦点距離f=17.94mmにおける本実施例のズームレンズ3の球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す。図8(a),(b),(c)に示すように、本実施例のズームレンズ3によれば、焦点距離fを変化させても、球面収差、非点収差及び歪曲収差を良好に補正できる。
FIG. 8A shows the spherical aberration, astigmatism and distortion of the
上記第1の実施の形態に係る具体的な実施例4を説明する。本実施例のズームレンズ1は、次表7を満たす。
上記表7(a)において、実施例1と同様に、曲率半径ri、間隔di、屈折率ndi、アッベ数νdi、を示す。 In Table 7 (a), the radius of curvature ri, the distance di, the refractive index ndi, and the Abbe number νdi are shown as in the first embodiment.
また、上記表7(b)において、第6面S6、第14面S14、第22面S22、第23面S23、第24面S24の各非球面係数は、上記式(5)の各係数を示す。また、上記表7(c)において、ズームレンズ1の焦点距離f=6.49mm、11.17mm、17.94mmに変化させた場合の、長さd7、d12、d15、d22の値を示す。また、焦点距離f=6.49mm、11.17mm、17.94mmに対応するズームレンズ1の画角は、順に、画角2ω=60.4°、35.8°、21.4°となる。
In Table 7 (b), the aspheric coefficients of the sixth surface S6, the fourteenth surface S14, the twenty-second surface S22, the twenty-third surface S23, and the twenty-fourth surface S24 are the coefficients of the above equation (5). Show. In Table 7 (c), the values of the lengths d7, d12, d15, and d22 when the focal length f of the
また、本実施例のズームレンズ1におけるf1/fw、|f11|/fw、f12/fw、ndpの各値を次表8に示す。
表8に示すように、本実施例のズームレンズ1におけるf1/fw、|f11|/fw、f12/fw、ndpの各値は、順に、上記式(1’)、式(2’)、式(3’)、式(4’)を満たす。
As shown in Table 8, the values of f1 / fw, | f11 | / fw, f12 / fw, and ndp in the
図9(a)に、焦点距離f=6.49mmにおける本実施例のズームレンズ1の球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す。図9(b)に、焦点距離f=11.17mmにおける本実施例のズームレンズ1の球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す。図9(c)に、焦点距離f=17.94mmにおける本実施例のズームレンズ1の球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す。図9(a),(b),(c)に示すように、本実施例のズームレンズ1によれば、焦点距離fを変化させても、球面収差、非点収差及び歪曲収差を良好に補正できる。
FIG. 9A shows the spherical aberration, astigmatism, and distortion of the
上記第3の実施の形態に係る具体的な実施例5を説明する。本実施例のズームレンズ3は、次表9を満たす。
上記表9(a)において、実施例1と同様に、曲率半径ri、間隔di、屈折率ndi、アッベ数νdi、を示す。 In Table 9 (a), similarly to Example 1, the radius of curvature ri, the distance di, the refractive index ndi, and the Abbe number νdi are shown.
また、上記表9(b)において、第14面U14、第19面U19、第20面U20、第21面U21、第22面U22の各非球面係数は、上記式(5)の各係数を示す。また、上記表9(c)において、ズームレンズ3の焦点距離f=6.49mm、14.33mm、18.52mmに変化させた場合の、長さd7、d12、d15、d20の値を示す。また、焦点距離f=6.49mm、14.33mm、18.52mmに対応するズームレンズ3の画角は、順に、画角2ω=60.6°、27.4°、21.4°となる。
In Table 9 (b), the aspheric coefficients of the fourteenth surface U14, the nineteenth surface U19, the twentieth surface U20, the twenty-first surface U21, and the twenty-second surface U22 are the coefficients of the above equation (5). Show. In Table 9 (c), the values of lengths d7, d12, d15, and d20 when the focal length f of the
また、本実施例のズームレンズ3におけるf1/fw、|f11|/fw、f12/fw、ndpの各値を次表10に示す。
表10に示すように、本実施例のズームレンズ3におけるf1/fw、|f11|/fw、f12/fw、ndpの各値は、順に、上記式(1’)、式(2’)、式(3’)、式(4’)を満たす。
As shown in Table 10, the values of f1 / fw, | f11 | / fw, f12 / fw, and ndp in the
図10(a)に、焦点距離f=6.49mmにおける本実施例のズームレンズ3の球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す。図10(b)に、焦点距離f=14.33mmにおける本実施例のズームレンズ3の球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す。図11(c)に、焦点距離f=18.52mmにおける本実施例のズームレンズ3の球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す。図10(a),(b),(c)に示すように、本実施例のズームレンズ3によれば、焦点距離fを変化させても、球面収差、非点収差及び歪曲収差を良好に補正できる。
FIG. 10A shows the spherical aberration, astigmatism and distortion of the
上記第4の実施の形態に係る具体的な実施例6を説明する。本実施例のズームレンズ4は、次表11を満たす。
上記表11(a)において、ri:光学素子の面Vi(i:番号)における曲率半径、di:間隔[mm](光軸O4上の光学素子の厚さ又はそのgap長)、ndi:di部分の屈折率、νdi:di部分のアッベ数、である。また、光軸O4上において、面VjとV(j+1)との間隔をdjとする(但し、jはiのうちの任意の数)。 In Table 11 (a) above, ri: radius of curvature at the surface Vi (i: number) of the optical element, di: distance [mm] (the thickness of the optical element on the optical axis O4 or its gap length), ndi: di The refractive index of the part, νdi: Abbe number of the di part. On the optical axis O4, the distance between the surfaces Vj and V (j + 1) is dj (where j is an arbitrary number of i).
また、上記表11(b)において、第19面V19、第20面V20、第21面V21、第22面V22の各非球面係数は、上記式(5)の各係数を示す。また、上記表11(c)において、ズームレンズ4の焦点距離f=6.49mm、10.95mm、18.49mmに変化させた場合の、長さd7、d10、d13、d20の値を示す。また、焦点距離f=6.49mm、10.95mm、18.49mmに対応するズームレンズ4の画角は、順に、画角2ω=60.4°、35.4°、21.2°となる。
In Table 11 (b), the aspheric coefficients of the nineteenth surface V19, the twentieth surface V20, the twenty-first surface V21, and the twenty-second surface V22 indicate the coefficients of the above equation (5). In Table 11 (c), the values of the lengths d7, d10, d13, and d20 when the focal length f of the
また、本実施例のズームレンズ4におけるf1/fw、|f11|/fw、f12/fw、ndpの各値を次表12に示す。
表12に示すように、本実施例のズームレンズ4におけるf1/fw、|f11|/fw、f12/fw、ndpの各値は、順に、上記式(1’)、式(2’)、式(3’)、式(4’)を満たす。
As shown in Table 12, the values of f1 / fw, | f11 | / fw, f12 / fw, and ndp in the
図11(a)に、焦点距離f=6.49mmにおける本実施例のズームレンズ4の球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す。図11(b)に、焦点距離f=10.95mmにおける本実施例のズームレンズ4の球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す。図11(c)に、焦点距離f=18.49mmにおける本実施例のズームレンズ4の球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す。図11(a),(b),(c)に示すように、本実施例のズームレンズ4によれば、焦点距離fを変化させても、球面収差、非点収差及び歪曲収差を良好に補正できる。
FIG. 11A shows the spherical aberration, astigmatism and distortion of the
上記第1の実施の形態に係る具体的な実施例7を説明する。本実施例のズームレンズ1は、次表13を満たす。
上記表13(a)において、実施例1と同様に、曲率半径ri、間隔di、屈折率ndi、アッベ数νdi、を示す。 In Table 13 (a), as in Example 1, the radius of curvature ri, the distance di, the refractive index ndi, and the Abbe number νdi are shown.
また、上記表13(b)において、第14面S14、第21面S21、第22面S22、第23面S23、第24面S24の各非球面係数は、上記式(5)の各係数を示す。また、上記表13(c)において、ズームレンズ1の焦点距離f=6.49mm、14.28mm、18.5mmに変化させた場合の、長さd7、d12、d15、d22の値を示す。また、焦点距離f=6.49mm、14.28mm、18.5mmに対応するズームレンズ1の画角は、順に、画角2ω=60.6°、27.6°、21.4°となる。
In Table 13 (b), the aspheric coefficients of the fourteenth surface S14, the twenty-first surface S21, the twenty-second surface S22, the twenty-third surface S23, and the twenty-fourth surface S24 are the coefficients of the above equation (5). Show. Table 13 (c) shows the values of lengths d7, d12, d15, and d22 when the focal length f of the
また、本実施例のズームレンズ1におけるf1/fw、|f11|/fw、f12/fw、ndpの各値を次表14に示す。
表14に示すように、本実施例のズームレンズ1におけるf1/fw、|f11|/fw、f12/fw、ndpの各値は、順に、上記式(1’)、式(2’)、式(3’)、式(4)を満たす。
As shown in Table 14, the values of f1 / fw, | f11 | / fw, f12 / fw, and ndp in the
図12(a)に、焦点距離f=6.49mmにおける本実施例のズームレンズ1の球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す。図12(b)に、焦点距離f=14.28mmにおける本実施例のズームレンズ1の球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す。図12(c)に、焦点距離f=18.5mmにおける本実施例のズームレンズ1の球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す。図12(a),(b),(c)に示すように、本実施例のズームレンズ1によれば、焦点距離fを変化させても、球面収差、非点収差及び歪曲収差を良好に補正できる。
FIG. 12A shows the spherical aberration, astigmatism and distortion of the
なお、上記各実施の形態及び各実施例における記述は、本発明に係る好適なズームレンズ及び撮像装置の一例であり、これに限定されるものではない。 Note that the description in each of the above embodiments and examples is an example of a preferable zoom lens and imaging apparatus according to the present invention, and the present invention is not limited to this.
例えば、上記各実施の形態及び各実施例において、ズームレンズを搭載した撮像装置として、デジタルスチルカメラの例を説明したがこれに限定されるものではなく、ビデオカメラや、撮像機能付の携帯電話機、PHS(Personal Handyphone System)、PDA(Personal Digital Assistant)等の少なくとも撮像機能を有する携帯端末等の機器としてもよい。 For example, in each of the above embodiments and examples, an example of a digital still camera has been described as an image pickup apparatus equipped with a zoom lens. However, the present invention is not limited to this, and a video camera or a mobile phone with an image pickup function is described. It may be a device such as a portable terminal having at least an imaging function, such as PHS (Personal Handyphone System) and PDA (Personal Digital Assistant).
また、ズームレンズを搭載した撮像装置を、上記機器に搭載される撮像ユニットとしてもよい。ここで、図13を参照して、撮像装置としての撮像ユニット550を搭載した携帯電話機500の例を説明する。図13に、携帯電話機500の内部構成を示す。
In addition, an imaging device equipped with a zoom lens may be used as an imaging unit installed in the device. Here, with reference to FIG. 13, an example of a
図13に示すように、携帯電話機500は、各部を統括的に制御すると共に各処理に応じたプログラムを実行する制御部(CPU)510と、番号等をキーにより操作入力するための操作部520と、所定のデータの他に撮像した映像等を表示する表示部530と、アンテナ541を介して外部サーバ等との間の各種情報通信を実現するための無線通信部540と、撮像装置としての撮像ユニット550と、携帯電話機500のシステムプログラムや各種処理プログラム及び端末ID等の必要な諸データを記憶している記憶部(ROM)560と、制御部510によって実行される各種処理プログラムやデータ、若しくは処理データ、或いは撮像ユニット550により撮像データ等を一時的に格納する作業領域として用いられる及び一時記憶部(RAM)570とを備えている。
As shown in FIG. 13, the
撮像ユニット550は、第1の実施の形態におけるズームレンズ1、第2の実施の形態におけるズームレンズ2、第3の実施の形態におけるズームレンズ3又は第4の実施の形態におけるズームレンズ4と、(固体)撮像素子と、鏡筒と、ズームレンズ1、2、3又は4の駆動機構等と、により構成され、撮像ユニット550自体は、制御部や画像処理部を有せず、コネクタ等により制御部、操作部、表示部等に結合されることを前提としたレンズユニットとする。具体的には、撮像ユニット550は、例えば、撮像光学系における筐体の物体側端面が携帯電話機500の背面(表示部530のメイン表示部を正面とする)に設けられ、メイン表示部の下方に相当する位置に配設される。また、撮像ユニット550の外部接続端子は、携帯電話機500の制御部510と接続され、輝度信号や色差信号等の画像信号を制御部510側に出力する。また、撮像ユニット550から入力された画像信号は、携帯電話機500の制御系により、記憶部560に記憶されたり、或いは表示部530で表示され、さらには、無線通信部540を介して映像情報として外部に送信される。
The
また、ズームレンズを搭載した撮像装置としての撮像ユニットは、上記レンズユニットと、基板上に配置された制御部及び画像処理部等と、を有し、コネクタ等により表示部及び操作部等を有する別体に結合され用いられることを前提とするカメラモジュールとして構成してもよい。 An imaging unit as an imaging device equipped with a zoom lens includes the lens unit, a control unit, an image processing unit, and the like disposed on a substrate, and includes a display unit, an operation unit, and the like using connectors. You may comprise as a camera module on the assumption that it is couple | bonded and used separately.
また、上記各実施の形態及び各実施例において、反射光学素子としてプリズムを用いる構成を説明したが、これに限定されるものではなく、ミラー等の、その他の反射光学素子を用いる構成としてもよい。 Further, in each of the above embodiments and examples, the configuration using the prism as the reflective optical element has been described. However, the present invention is not limited to this, and a configuration using another reflective optical element such as a mirror may be used. .
また、上記各実施の形態及び各実施例を適宜組み合わせることとしてもよい。 Moreover, it is good also as combining said each embodiment and each Example suitably.
O1,O2,O3,O4 光軸
100 デジタルスチルカメラ
101 光学系
1,2,3,4 ズームレンズ
D1,D2,D3,D4 開口絞り
10,210,310,410 第1レンズ群
11,211,311,411 負レンズ
13,213,313,413 プリズム
12,212,312,412 正レンズ
20,220,320,420 第2レンズ群
21,321 負レンズ
22,221,322,421 負レンズ
23,222,323,422 正レンズ
30,230,330,430 第3レンズ群
31,231,331,431 正レンズ
40,240,340,440 第4レンズ群
41,241,441 正レンズ
42,242,341,442 正レンズ
43,243,342,443 負レンズ
44,343,444 メニスカスレンズ
50,250,350,450 第5レンズ群
51,251,351,451 正レンズ
61,261,361,461 ローパスフィルタ
62,262,362,462 カバーガラス
102 固体撮像素子
103 A/D変換部
104 制御部
105 光学系駆動部
106 撮像素子駆動部
107 タイミング発生部
108 画像メモリ
109 画像処理部
110 画像圧縮部
111 画像記録部
112 表示部
113 操作部
500 携帯電話機
510 制御部
520 入力部
530 表示部
540 無線通信部
541 アンテナ
550 撮像ユニット
560 記憶部
570 一時記憶部
O1, O2, O3,
Claims (10)
正の屈折力を有し光軸上の位置が変倍及び合焦に際して常に固定とされた第1レンズ群と、
負の屈折力を有する第2レンズ群と、
正の屈折力を有する第3レンズ群と、
正の屈折力を有する第4レンズ群と、
第5レンズ群と、からなり、
前記第2レンズ群及び前記第4レンズ群を少なくとも移動させて変倍を行うとともに、前記第4レンズ群を少なくとも移動させて合焦を行い、
前記第1レンズ群は、光路を折り曲げる為の反射光学素子を含み、
前記第2レンズ群は、光軸に沿って物体側から順に負レンズと、負レンズ及び正レンズの接合レンズとにより構成され、
前記第4レンズ群は、少なくとも2枚の正レンズを含んで構成され、光軸に沿って物体側から順に正レンズと、正レンズ及び負レンズの接合レンズと、光軸上の像側に凹面を向けたメニスカスレンズと、により構成されることを特徴とするズームレンズ。 In order from the object side along the optical axis,
A first lens group having a positive refractive power and whose position on the optical axis is always fixed during zooming and focusing;
A second lens group having negative refractive power;
A third lens group having positive refractive power;
A fourth lens group having a positive refractive power;
A fifth lens group,
While performing zooming by moving at least the second lens group and the fourth lens group, focusing is performed by moving at least the fourth lens group,
The first lens group includes a reflective optical element for bending the optical path,
The second lens group includes a negative lens and a cemented lens of a negative lens and a positive lens in order from the object side along the optical axis.
The fourth lens group includes at least two positive lenses, and is arranged in order from the object side along the optical axis, a cemented lens of a positive lens and a negative lens, and a concave surface on the image side on the optical axis. And a meniscus lens facing the zoom lens.
正の屈折力を有し光軸上の位置が変倍及び合焦に際して常に固定とされた第1レンズ群と、
負の屈折力を有する第2レンズ群と、
正の屈折力を有する第3レンズ群と、
正の屈折力を有する第4レンズ群と、
第5レンズ群と、からなり、
前記第2レンズ群及び前記第4レンズ群を少なくとも移動させて変倍を行うとともに、前記第4レンズ群を少なくとも移動させて合焦を行い、
前記第2レンズ群は、光軸に沿って物体側から順に負レンズと、負レンズ及び正レンズの接合レンズとにより構成され、
前記第4レンズ群は、少なくとも2枚の正レンズを含んで構成され、
前記第1レンズ群は、光軸に沿って物体側より順に負の屈折力を有する第1レンズと、光路を折り曲げるための反射光学素子と、正の屈折力を有する第2レンズと、により構成され、
2.0<f1/fw<4.5 …(1)
1.0<|f11|/fw<5.0 …(2)
1.0<f12/fw<4.0 …(3)
(但し、f1:前記第1レンズ群の焦点距離、f11:前記第1レンズの焦点距離、f12:前記第2レンズの焦点距離、fw:ズームレンズの広角端での焦点距離)
を満たすことを特徴とするズームレンズ。 In order from the object side along the optical axis,
A first lens group having a positive refractive power and whose position on the optical axis is always fixed during zooming and focusing;
A second lens group having negative refractive power;
A third lens group having positive refractive power;
A fourth lens group having a positive refractive power;
A fifth lens group,
While performing zooming by moving at least the second lens group and the fourth lens group, focusing is performed by moving at least the fourth lens group,
The second lens group includes a negative lens and a cemented lens of a negative lens and a positive lens in order from the object side along the optical axis.
The fourth lens group includes at least two positive lenses,
The first lens group includes a first lens having negative refractive power in order from the object side along the optical axis, a reflective optical element for bending the optical path, and a second lens having positive refractive power. And
2.0 <f1 / fw <4.5 (1)
1.0 <| f11 | / fw <5.0 (2)
1.0 <f12 / fw <4.0 (3)
(Where f1: focal length of the first lens group, f11: focal length of the first lens, f12: focal length of the second lens, fw: focal length at the wide angle end of the zoom lens)
A zoom lens characterized by satisfying
正の屈折力を有し光軸上の位置が変倍及び合焦に際して常に固定とされた第1レンズ群と、
負の屈折力を有する第2レンズ群と、
正の屈折力を有する第3レンズ群と、
正の屈折力を有する第4レンズ群と、
第5レンズ群と、からなり、
前記第2レンズ群及び前記第4レンズ群を少なくとも移動させて変倍を行うとともに、前記第4レンズ群を少なくとも移動させて合焦を行い、
前記第2レンズ群は、負レンズ及び正レンズの接合レンズを含み、
前記第4レンズ群は、少なくとも2枚の正レンズを含み、
前記第5レンズ群は、少なくとも1面の非球面形状を有する1枚の正レンズのみからなり、
前記第1レンズ群は、光軸に沿って物体側より順に負の屈折力を有する第1レンズと、光路を折り曲げるための反射光学素子と、正の屈折力を有する第2レンズと、により構成され、
2.0<f1/fw<4.5 …(1)
1.0<|f11|/fw<5.0 …(2)
1.0<f12/fw<4.0 …(3)
(但し、f1:前記第1レンズ群の焦点距離、f11:前記第1レンズの焦点距離、f12:前記第2レンズの焦点距離、fw:ズームレンズの広角端での焦点距離)
を満たすことを特徴とするズームレンズ。 In order from the object side along the optical axis,
A first lens group having a positive refractive power and whose position on the optical axis is always fixed during zooming and focusing;
A second lens group having negative refractive power;
A third lens group having positive refractive power;
A fourth lens group having a positive refractive power;
A fifth lens group,
While performing zooming by moving at least the second lens group and the fourth lens group, focusing is performed by moving at least the fourth lens group,
The second lens group includes a cemented lens of a negative lens and a positive lens,
The fourth lens group includes at least two positive lenses,
The fifth lens group, Ri Do because only one positive lens having an aspherical shape of at least one surface,
The first lens group includes a first lens having negative refractive power in order from the object side along the optical axis, a reflective optical element for bending the optical path, and a second lens having positive refractive power. And
2.0 <f1 / fw <4.5 (1)
1.0 <| f11 | / fw <5.0 (2)
1.0 <f12 / fw <4.0 (3)
(Where f1: focal length of the first lens group, f11: focal length of the first lens, f12: focal length of the second lens, fw: focal length at the wide angle end of the zoom lens)
A zoom lens characterized by satisfying
前記第3レンズ群は、少なくとも1面の非球面形状を有する1枚の正レンズのみにより構成され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。 An aperture stop on the object side on the optical axis of the third lens group;
The zoom lens according to any one of claims 1 to 5 , wherein the third lens group includes only one positive lens having at least one aspherical shape.
2.7<f1/fw<4.0 …(1’)
1.9<|f11|/fw<3.1 …(2’)
1.9<f12/fw<2.3 …(3’)
を満たすことを特徴とする請求項2または4に記載のズームレンズ。 The first lens group includes:
2.7 <f1 / fw <4.0 (1 ')
1.9 <| f11 | / fw <3.1 (2 ')
1.9 <f12 / fw <2.3 (3 ')
The zoom lens according to claim 2, wherein:
ndp>1.6 …(4)
(但し、ndp:前記プリズムのd線での屈折率)
を満たすことを特徴とする請求項1から7のいずれか一項に記載のズームレンズ。 The reflective optical element comprises a prism that bends the optical path,
ndp> 1.6 (4)
(Where ndp is the refractive index of the prism at the d-line)
The zoom lens according to any one of claims 1 to 7, characterized in that meet.
ndp>1.84 …(4’)
を満たすことを特徴とする請求項8に記載のズームレンズ。 The reflective optical element is
ndp> 1.84 (4 ')
The zoom lens according to claim 8 , wherein:
前記ズームレンズを介して入射される光を撮像する撮像素子と、を搭載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 9 ,
An image pickup apparatus comprising: an image pickup device that picks up light incident through the zoom lens.
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