JP5592159B2 - Magnification optical system and imaging device - Google Patents
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Description
本発明は、変倍光学系および撮像装置に関し、より詳しくは、ビデオカメラや電子スチルカメラ等に使用可能で、特に監視カメラ用途として好適に使用可能な変倍光学系および該変倍光学系を備えた撮像装置に関するものである。 The present invention relates to a variable magnification optical system and an imaging apparatus, and more specifically, a variable magnification optical system that can be used for a video camera, an electronic still camera, and the like, and can be suitably used particularly for a surveillance camera application, and the variable magnification optical system. The present invention relates to an imaging apparatus provided.
従来、防犯や記録等の目的で監視カメラが用いられている。このような監視カメラ用の光学系としては、小型かつ安価に構成可能で、低照度の撮影条件下でも被写体を特定できるように大口径比であり、高い光学性能を有することが要求される。また、近年では変倍機能付きの監視カメラの需要が高まっていることから、変倍光学系が主流になりつつある。 Conventionally, surveillance cameras are used for crime prevention and recording purposes. Such an optical system for a surveillance camera is required to be small and inexpensive, to have a large aperture ratio and to have high optical performance so that a subject can be specified even under low illumination conditions. In recent years, the demand for surveillance cameras with a zooming function has increased, and zooming optical systems are becoming mainstream.
従来知られているカメラ用のズームレンズとしては、例えば、下記特許文献１、２に記載のものがある。特許文献１には、物体側から順に、３枚構成で負の屈折力をもつ第１レンズ群と、３枚構成で正の屈折力をもつ第２レンズ群とが配されてなり、第１レンズ群および第２レンズ群に正、負両方のプラスチックレンズを配置したズームレンズが記載されている。特許文献２には、物体側から順に、負の第１レンズ群と、正の第２レンズ群とが配されてなり、正、負両方のプラスチックレンズを第２レンズ群に、または第１レンズ群および第２レンズ群に配置したズームレンズが記載されている。
Conventionally known zoom lenses for cameras include those described in
また、従来提案されている監視カメラ用の変倍光学系としては、例えば、下記特許文献３に記載のものがある。特許文献３には、物体側から順に、負の第１レンズ群と、絞りと、正の第２レンズ群とが配されてなり、少なくとも１枚の正のプラスチックレンズと少なくとも１枚の負のプラスチックレンズを第２レンズ群に配置した変倍光学系が記載されている。 Further, as a conventionally proposed variable power optical system for a surveillance camera, for example, there is one described in Patent Document 3 below. In Patent Document 3, a negative first lens group, a stop, and a positive second lens group are arranged in order from the object side, and at least one positive plastic lens and at least one negative lens group are arranged. A variable power optical system in which a plastic lens is arranged in a second lens group is described.
現在、監視カメラ用レンズは、広角、大口径比で高性能なレンズが主流であり、さらに近年では低コスト化が強く要求されている。低コスト化を進める１つの方法としてはプラスチックレンズの使用が挙げられる。しかしながら、上記特許文献１、２に記載の光学系は、プラスチックレンズを多用した構成ではあるが、Ｆ値が大きい、画角が小さい、変倍比が小さい等の問題点がある。また、上記特許文献１〜３に記載の光学系は全て、最も像側にプラスチックレンズを配置している。最も像側のレンズを通過する光束は比較的細くなっており、プラスチックレンズはガラスレンズに比べて静電気によりゴミが付着しやすいため、このプラスチックレンズの光路上のレンズ面にゴミが付着した場合、画像への影響が大きいという問題点がある。
Currently, high-performance lenses with a wide angle and a large aperture ratio are the mainstream lenses for surveillance cameras, and in recent years, there has been a strong demand for cost reduction. One method for promoting cost reduction is the use of plastic lenses. However, although the optical systems described in
プラスチックレンズは、ガラスレンズより安価、軽量で、形状の自由度が高いといった長所があるが、温度変化による屈折率の変化や体積の変化が大きいという短所もある。そのため、温度変化の大きい屋外で使用される監視カメラ用レンズには、プラスチックレンズの採用は困難であると考えられてきた。 A plastic lens is advantageous in that it is cheaper and lighter than a glass lens and has a high degree of freedom in shape. For this reason, it has been considered difficult to adopt plastic lenses for surveillance camera lenses that are used outdoors with large temperature changes.
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、小型、広角、大口径比および高性能を維持しながら、温度変化による性能劣化を抑制し、低コスト化を実現可能な変倍光学系および該変倍光学系を備えた撮像装置を提供することを目的とするものである。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and a variable power optical system capable of suppressing cost deterioration and reducing costs while maintaining small size, wide angle, large aperture ratio and high performance, and cost reduction An object of the present invention is to provide an imaging apparatus provided with the variable magnification optical system.
本発明の変倍光学系は、物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群と、絞りと、正の屈折力を有する第２レンズ群とからなり、第１レンズ群と第２レンズ群の光軸方向の間隔を変化させることにより変倍を行う変倍光学系であって、第１レンズ群が、物体側から順に、負メニスカスレンズと、負レンズと、正レンズとからなり、第２レンズ群が、４枚のレンズからなり、正の屈折力を有する非球面プラスチックレンズが第２レンズ群の最も物体側に配置され、負の屈折力を有する非球面プラスチックレンズが第２レンズ群の物体側から２番目に配置され、第２レンズ群の最も物体側の正の屈折力を有する非球面プラスチックレンズの焦点距離をｆｐｐとし、第２レンズ群の物体側から２番目に配置された負の屈折力を有する非球面プラスチックレンズの焦点距離をｆｐｎとし、広角端における全系の焦点距離をｆｗとしたとき、下記条件式（１Ｂ）、（２Ｂ）を満たすことを特徴とするものである。
３．８＜ｆｐｐ／ｆｗ＜５．０ … （１Ｂ）
−１１．０＜ｆｐｎ／ｆｗ＜−９．０ … （２Ｂ）
The variable magnification optical system of the present invention includes, in order from the object side, a first lens group having a negative refractive power, a stop, and a second lens group having a positive refractive power, and the first lens group and the second lens group. A zooming optical system that zooms by changing an interval in the optical axis direction of a lens group, and the first lens group includes a negative meniscus lens, a negative lens, and a positive lens in order from the object side. The second lens group is composed of four lenses, and an aspheric plastic lens having a positive refractive power is disposed on the most object side of the second lens group, and an aspheric plastic lens having a negative refractive power is the second lens group. is arranged from the object side of the lens unit second, the focal length of the aspherical plastic lens having a positive refractive power on the most object side in the second lens group and fpp, second from the object side in the second lens group aspheric flop having a negative refractive power arranged to The focal length of the stick lens is fpn, when the focal length of the entire system at the wide angle end is set to fw, the following conditional expressions (1 B), is characterized in satisfying the (2 B).
3.8 <fpp / fw <5.0 (1 B )
−11.0 <fpn / fw < −9.0 (2 B )
低コスト化のためにプラスチックレンズを用いる場合、温度変化時のプラスチックレンズによる性能変化を抑制する１つの方法として、プラスチックレンズの屈折力を弱くすることが考えられる。しかし、この方法では本発明の目的とする小型、広角、大口径比、高性能の光学系を実現することは困難になる。そこで、本発明の変倍光学系では、正の屈折力をもつプラスチックレンズと負の屈折力をもつプラスチックレンズの両方を備えるように構成し、温度変化による影響を打ち消し合うようにしている。これにより、プラスチックレンズの屈折力を弱くする必要はなくなり、設計の自由度が高まり、少ないレンズ枚数で良好な収差補正が可能になる。さらに、本発明の変倍光学系は、正、負のプラスチックレンズの屈折力の好適な範囲を設定することで、小型、広角、大口径比を維持しながら高い光学性能を実現するものである。 In the case of using a plastic lens for cost reduction, it is conceivable to reduce the refractive power of the plastic lens as one method for suppressing the performance change due to the plastic lens when the temperature changes. However, with this method, it is difficult to realize a compact, wide angle, large aperture ratio, high performance optical system that is the object of the present invention. In view of this, the variable magnification optical system of the present invention is configured to include both a plastic lens having a positive refractive power and a plastic lens having a negative refractive power so as to cancel the influence of temperature changes. This eliminates the need to weaken the refractive power of the plastic lens, increases the degree of freedom in design, and enables favorable aberration correction with a small number of lenses. Furthermore, the variable magnification optical system of the present invention realizes high optical performance while maintaining a small size, wide angle, and large aperture ratio by setting a suitable range of refractive power of positive and negative plastic lenses. .
本発明の変倍光学系においては、第２レンズ群の最も物体側の正の屈折力を有する非球面プラスチックレンズのｄ線におけるアッベ数をνｄｐｐとしたとき、下記条件式（３）を満たすものであることが好ましい。
νｄｐｐ＞５４．０ … （３）
In the variable power optical system of the present invention, when the νdpp an Abbe number at the d-line of the aspherical plastic lens having a positive refractive power on the most object side in the second lens group satisfies the following conditional expression (3) It is preferable.
νdpp> 54.0 (3)
本発明の変倍光学系においては、第２レンズ群の物体側から２番目に配置された負の屈折力を有する非球面プラスチックレンズのｄ線におけるアッベ数をνｄｐｎとしたとき、下記条件式（４）を満たすことが好ましい。
νｄｐｎ＜２９．０ … （４）
In the variable power optical system of the present invention, when an Abbe number at the d-line of the aspherical plastic lens having a negative refractive power arranged from the object side in the second lens unit to the second and Nyudpn, the following conditional expression It is preferable to satisfy (4).
νdpn <29.0 (4)
本発明の変倍光学系においては、第２レンズ群の物体側から２番目に配置された負の屈折力を有する非球面プラスチックレンズの物体側の面が、光軸近傍で凹面であり、有効径内において変曲点を有することが好ましい。なお、ここでいう「有効径」とは、仕様に基づいて最大径まで軸上光束および軸外光束を入射させたとき、これら光束に含まれる光線の中で最も外側（光軸から離れる方向の側）の光線の光線高で決まる径である。仕様としては、Ｆ値、画角、像高、所定の光線を遮光する絞りの径等を考えることができる。 In the variable power optical system of the present invention, the object-side surface of the aspherical plastic lens having a negative refractive power arranged from the object side in the second lens unit to the second is a concave in the vicinity of the optical axis, It is preferable to have an inflection point within the effective diameter. The “effective diameter” referred to here is the outermost (in the direction away from the optical axis) of the light beams included in these light beams when an axial light beam and an off-axis light beam are incident to the maximum diameter based on the specifications. This is the diameter determined by the ray height of the side) rays. As specifications, the F value, the angle of view, the image height, the diameter of a stop that blocks a predetermined light beam, and the like can be considered.
なお、本発明における「非球面プラスチックレンズ」とは、プラスチック材質からなり、物体側の面、像側の面の少なくとも一方が非球面形状のレンズである。また、上述した本発明におけるレンズの屈折力の符号は、非球面レンズについては近軸領域で考えるものとする。条件式（１Ｂ）、（２Ｂ）の焦点距離は近軸領域におけるものである。 The “aspheric plastic lens” in the present invention is a lens made of a plastic material, and at least one of the object side surface and the image side surface is an aspherical lens. The sign of the refractive power of the lens in the present invention described above is considered in the paraxial region for an aspheric lens. The focal lengths of conditional expressions ( 1B) and (2B) are in the paraxial region.
なお、上述したレンズの枚数は、構成要素となるレンズの枚数である。例えば、材質の異なる複数の単レンズが接合された接合レンズにおけるレンズの枚数は、この接合レンズを構成する単レンズの枚数で表すことにする。 Note that the number of lenses described above is the number of lenses that are constituent elements. For example, the number of lenses in a cemented lens in which a plurality of single lenses of different materials are cemented is represented by the number of single lenses constituting the cemented lens.
本発明の撮像装置は、上記記載の本発明の変倍光学系を備えたことを特徴とするものである。 An image pickup apparatus according to the present invention includes the variable magnification optical system according to the present invention described above.
本発明の変倍光学系は、物体側から順に、負の第１レンズ群と、絞りと、正の第２レンズ群とを備え、第１レンズ群と第２レンズ群の光軸方向の間隔を変化させることにより変倍を行うように構成した変倍光学系において、第１レンズ群のレンズ形状とパワー配置を好適に設定し、第２レンズ群が正、負の非球面プラスチックレンズを有するように構成し、これら正、負の非球面プラスチックレンズを効果的に配置し、この状態における正、負の非球面プラスチックレンズのパワーを好適に設定しているため、小型、広角、大口径比および高性能を維持しながら、温度変化による性能劣化を抑制し、低コスト化を実現することができる。 The zoom optical system of the present invention includes, in order from the object side, a negative first lens group, a stop, and a positive second lens group, and an interval between the first lens group and the second lens group in the optical axis direction. In the variable magnification optical system configured to change the magnification by changing the first lens group, the lens shape and power arrangement of the first lens group are suitably set, and the second lens group has positive and negative aspheric plastic lenses. These positive and negative aspheric plastic lenses are effectively arranged, and the power of the positive and negative aspheric plastic lenses in this state is suitably set, so the small, wide angle, large aperture ratio In addition, while maintaining high performance, performance degradation due to temperature change can be suppressed, and cost reduction can be realized.
本発明の撮像装置は、本発明の変倍光学系を備えているため、小型で安価に構成でき、広い画角での撮像が可能であり、低照度や温度度変化が大きい環境でも高画質の映像を得ることができる。 Since the imaging device of the present invention includes the variable magnification optical system of the present invention, it can be configured to be small and inexpensive, can capture images with a wide angle of view, and can achieve high image quality even in environments with low illuminance and large temperature changes. Can be obtained.
以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。まず、図１（Ａ）および図１（Ｂ）を参照しながら、本発明の第１の実施形態にかかる変倍光学系について説明する。図１（Ａ）および図１（Ｂ）は本発明の第１の実施形態にかかる変倍光学系の一構成例を示す断面図であり、後述の実施例１の変倍光学系に対応している。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. First, a variable magnification optical system according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 (A) and 1 (B). FIGS. 1A and 1B are cross-sectional views showing a configuration example of a variable magnification optical system according to the first embodiment of the present invention, and correspond to a variable magnification optical system of Example 1 described later. ing.
本発明の第１の実施形態の変倍光学系は、光軸Ｚに沿って、物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、開口絞りＳｔと、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２とを備え、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の光軸方向の間隔を変化させることにより変倍を行い、第１レンズ群Ｇ１が、物体側から順に、負メニスカスレンズ、負レンズ、正レンズを備え、第２レンズ群Ｇ２が、１枚の正の屈折力を有する非球面プラスチックレンズと１枚の負の屈折力を有する非球面プラスチックレンズとを含むように構成されたものである。 The variable magnification optical system according to the first embodiment of the present invention has a first lens group G1 having a negative refractive power, an aperture stop St, and a positive refractive power in order from the object side along the optical axis Z. The second lens group G2 is provided, and zooming is performed by changing the distance in the optical axis direction between the first lens group G1 and the second lens group G2, and the first lens group G1 is negative in order from the object side. The second lens group G2 includes a meniscus lens, a negative lens, and a positive lens, and includes a single aspheric plastic lens having a positive refractive power and a single aspheric plastic lens having a negative refractive power. It is configured.
さらに、本発明の第１の実施形態の変倍光学系は、第２レンズ群Ｇ２の最も物体側に正の屈折力を有する非球面プラスチックレンズが配置され、第２レンズ群Ｇ２の上記正の屈折力を有する非球面プラスチックレンズの焦点距離をｆｐｐとし、第２レンズ群Ｇ２の上記負の屈折力を有する非球面プラスチックレンズの焦点距離をｆｐｎとし、広角端における全系の焦点距離をｆｗとしたとき、下記条件式（１Ａ）、（２Ａ）を満たすように構成される。
３．５＜ｆｐｐ／ｆｗ＜５．０ … （１Ａ）
−１１．０＜ｆｐｎ／ｆｗ＜−３．０ … （２Ａ）
Further, in the variable magnification optical system according to the first embodiment of the present invention, an aspheric plastic lens having a positive refractive power is disposed on the most object side of the second lens group G2, and the positive lens of the second lens group G2 is arranged as described above. The focal length of the aspheric plastic lens having refractive power is denoted by fpp, the focal length of the aspheric plastic lens having negative refractive power of the second lens group G2 is denoted by fpn, and the focal length of the entire system at the wide angle end is denoted by fw. When configured, the following conditional expressions (1A) and (2A) are satisfied.
3.5 <fpp / fw <5.0 (1A)
−11.0 <fpn / fw <−3.0 (2A)
図１（Ａ）および図１（Ｂ）に示す例の第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、レンズＬ１１と、レンズＬ１２と、レンズＬ１３とが配されてなり、第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、レンズＬ２１と、レンズＬ２２と、レンズＬ２３と、レンズＬ２４とが配されてなる。 The first lens group G1 in the example shown in FIGS. 1A and 1B includes a lens L11, a lens L12, and a lens L13 arranged in order from the object side, and the second lens group G2 includes: A lens L21, a lens L22, a lens L23, and a lens L24 are arranged in this order from the object side.
図１（Ａ）および図１（Ｂ）では、左側が物体側、右側が像側であり、図１（Ａ）が広角端における無限遠合焦時のレンズ配置を示したものであり、図１（Ｂ）が望遠端における無限遠合焦時のレンズ配置を示したものである。図１（Ａ）と図１（Ｂ）の間の矢印は、広角端から望遠端へ変倍するときの各レンズ群の移動軌跡を模式的に示すものである。また、図１（Ａ）、図１（Ｂ）に示す開口絞りＳｔは必ずしも大きさや形状を表すものではなく、光軸Ｚ上の位置を示すものである。 1A and 1B, the left side is the object side, the right side is the image side, and FIG. 1A shows the lens arrangement at the infinite focus at the wide angle end. Reference numeral 1 (B) shows the lens arrangement at the infinite focus at the telephoto end. The arrows between FIG. 1 (A) and FIG. 1 (B) schematically show the movement locus of each lens group when zooming from the wide-angle end to the telephoto end. Further, the aperture stop St shown in FIGS. 1 (A) and 1 (B) does not necessarily indicate the size or shape, but indicates the position on the optical axis Z.
なお、変倍光学系を撮像装置に適用する際には、レンズを装着するカメラ側の構成に応じて、光学系と像面Ｓｉｍの間にカバーガラス、プリズム、赤外線カットフィルタやローパスフィルタなどの各種フィルタ等を配置することが好ましく、図１（Ａ）、図１（Ｂ）では、これらを想定した平行平板状の光学部材ＰＰを第２レンズ群Ｇ２と像面Ｓｉｍとの間に配置した例を示している。 When applying the variable magnification optical system to the image pickup apparatus, a cover glass, a prism, an infrared cut filter, a low-pass filter, etc. are provided between the optical system and the image plane Sim depending on the configuration of the camera side where the lens is mounted. Various filters and the like are preferably arranged. In FIGS. 1A and 1B, a parallel plate-like optical member PP that assumes these is arranged between the second lens group G2 and the image plane Sim. An example is shown.
本発明の第１の実施形態の変倍光学系の作用効果について以下に述べる。物体側から順に、負レンズ群、正レンズ群を配置したレトロフォーカスタイプの構成は、広角化に適し、バックフォーカスの確保も比較的容易であるという特長を有している。第１レンズ群Ｇ１の最も物体側のレンズを負メニスカスレンズとすることで、広角化を図ることが容易になる。第１レンズ群Ｇ１の物体側の２枚のレンズを負レンズとすることで、第１レンズ群Ｇ１に必要な負のパワーをこれら２枚に分散することができ、収差補正が容易になる。 The operational effects of the variable magnification optical system according to the first embodiment of the present invention will be described below. A retrofocus type configuration in which a negative lens group and a positive lens group are arranged in order from the object side has characteristics that it is suitable for widening the angle and that it is relatively easy to secure a back focus. By making the most object side lens of the first lens group G1 a negative meniscus lens, it becomes easy to widen the angle. By using the two lenses on the object side of the first lens group G1 as negative lenses, the negative power necessary for the first lens group G1 can be dispersed to these two lenses, and aberration correction becomes easy.
第２レンズ群Ｇ２は、１枚の正の屈折力を有する非球面プラスチックレンズと１枚の負の屈折力を有する非球面プラスチックレンズを含むように構成されている。プラスチックレンズは、ガラスレンズより安価、軽量で、形状の自由度が高いが、温度変化による性能変化がガラスレンズに比べ大きい。温度変化による性能変化の中でも屈折力の変化が顕著であるため、本変倍光学系では、正、負両方の屈折力を有するプラスチックレンズを含むように構成して、温度変化時の正、負のプラスチックレンズによる影響を打ち消し合うようにしている。 The second lens group G2 is configured to include one aspheric plastic lens having a positive refractive power and one aspheric plastic lens having a negative refractive power. Plastic lenses are cheaper and lighter than glass lenses and have a high degree of freedom in shape, but performance changes due to temperature changes are larger than glass lenses. Since the change in refractive power is remarkable among the performance changes due to temperature changes, this variable magnification optical system is configured to include a plastic lens having both positive and negative refractive powers, so that positive and negative during temperature changes Counteract the effects of plastic lenses.
また、正、負両方のプラスチックレンズを第２レンズ群Ｇ２中に配置することで、温度が変化したときのレンズ群単位での性能確保が容易になる。第２レンズ群Ｇ２は像側のレンズ群であり、外界に接する最も物体側のレンズから比較的遠くに位置するものであるため、第１レンズ群Ｇ１にプラスチックレンズを配置する場合よりも環境変化による光学性能の変化を抑制することができる。 In addition, by arranging both positive and negative plastic lenses in the second lens group G2, it is easy to ensure performance in units of lens groups when the temperature changes. The second lens group G2 is an image side lens group, and is positioned relatively far from the most object side lens in contact with the outside world. Therefore, the environment changes more than when a plastic lens is disposed in the first lens group G1. It is possible to suppress changes in optical performance due to.
さらに、これら正、負のプラスチックレンズを非球面レンズとすることで、良好に収差を補正することができる上に、ガラスレンズを非球面レンズとする場合に比べて安価に構成できる。 Further, by using these positive and negative plastic lenses as aspherical lenses, it is possible to correct aberrations satisfactorily, and at the same time, it is possible to configure the glass lens at a lower cost than when aspherical lenses are used.
第２レンズ群Ｇ２の最も物体側に正の非球面プラスチックレンズを配置することで、負の第１レンズ群Ｇ１を透過した後の発散光束を第２レンズ群Ｇ２で集束させる際の球面収差の補正が容易となり、大口径比を実現しやすくなる。 By arranging the positive aspheric plastic lens on the most object side of the second lens group G2, spherical aberration when the divergent light beam after passing through the negative first lens group G1 is converged by the second lens group G2 is reduced. Correction is facilitated and a large aperture ratio is easily realized.
第１の実施形態の構成において、第２レンズ群Ｇ２の最も物体側に非球面プラスチックレンズを配置し、さらに第２レンズ群Ｇ２の正、負の非球面プラスチックレンズを条件式（１Ａ）および条件式（２Ａ）を満たすように構成することで、球面収差、像面湾曲、倍率色収差を良好に補正することができる。 In the configuration of the first embodiment, an aspheric plastic lens is disposed closest to the object side of the second lens group G2, and the positive and negative aspheric plastic lenses of the second lens group G2 are further defined by the conditional expression (1A) and the condition. By configuring so as to satisfy Expression (2A), it is possible to satisfactorily correct spherical aberration, curvature of field, and lateral chromatic aberration.
具体的には、条件式（１Ａ）の下限を下回ると、広角端で球面収差、像面湾曲が補正過剰になり、望遠端で球面収差、像面湾曲が補正不足になる。条件式（１Ａ）の上限を上回ると、高次の球面収差が発生し、良好に補正できなくなる。また、条件式（２Ａ）の下限を下回ると、望遠端で球面収差が補正過剰になる。条件式（２Ａ）の上限を上回ると、望遠端で球面収差、像面湾曲が補正不足になる。 Specifically, if the lower limit of conditional expression (1A) is not reached, spherical aberration and field curvature will be overcorrected at the wide angle end, and spherical aberration and field curvature will be undercorrected at the telephoto end. If the upper limit of conditional expression (1A) is exceeded, high-order spherical aberration will occur and correction will not be possible. If the lower limit of conditional expression (2A) is not reached, spherical aberration will be overcorrected at the telephoto end. If the upper limit of conditional expression (2A) is exceeded, spherical aberration and curvature of field become insufficiently corrected at the telephoto end.
より好ましくは、下記条件式（１Ａ−１）、（２Ａ−１）のいずれか一方または両方を満たすことである。
３．６＜ｆｐｐ／ｆｗ＜４．７ … （１Ａ−１）
−１０．９＜ｆｐｎ／ｆｗ＜−３．３ … （２Ａ−１）
More preferably, one or both of the following conditional expressions (1A-1) and (2A-1) are satisfied.
3.6 <fpp / fw <4.7 (1A-1)
−10.9 <fpn / fw <−3.3 (2A-1)
なおここでは、第２レンズ群Ｇ２中における負の屈折力を有する非球面プラスチックレンズの位置は規定していないが、第２レンズ群Ｇ２が４枚構成の場合は、第２レンズ群Ｇ２の物体側から２番目もしくは３番目に負の屈折力を有する非球面プラスチックレンズを配置することが好ましい。 Here, the position of the aspheric plastic lens having negative refractive power in the second lens group G2 is not defined, but when the second lens group G2 has four lenses, the object of the second lens group G2 It is preferable to arrange an aspheric plastic lens having a negative refractive power second or third from the side.
負の屈折力を有する非球面プラスチックレンズを第２レンズ群Ｇ２の物体側から２番目に配置する場合は、第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、正レンズ、負レンズ、正レンズ、負レンズを配列した構成とすることが好ましい。この場合は例えば、第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、両凸レンズ、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズ、両凸レンズ、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズが配列された４枚構成とすることができる。 When an aspheric plastic lens having a negative refractive power is disposed second from the object side of the second lens group G2, the second lens group G2 is arranged in order from the object side, a positive lens, a negative lens, a positive lens, and a negative lens. A configuration in which lenses are arranged is preferable. In this case, for example, the second lens group G2 includes, in order from the object side, four lenses in which biconvex lenses, a negative meniscus lens having a convex surface facing the image side, a biconvex lens, and a negative meniscus lens having a convex surface facing the object side are arranged. It can be configured.
あるいは、負の屈折力を有する非球面プラスチックレンズを第２レンズ群Ｇ２の物体側から３番目に配置する場合は、第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、正レンズ、正レンズ、負レンズ、正レンズを配列した構成とすることが好ましい。この場合は例えば、第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、両凸レンズ、両凸レンズ、両凹レンズ、両凸レンズが配列された４枚構成とすることができる。なお、上述したレンズの屈折力の符号と形状は、非球面レンズについては近軸領域で考えるものとする。 Alternatively, when an aspheric plastic lens having a negative refractive power is arranged third from the object side of the second lens group G2, the second lens group G2 includes, in order from the object side, a positive lens, a positive lens, and a negative lens. A configuration in which positive lenses are arranged is preferable. In this case, for example, the second lens group G2 may have a four-lens configuration in which a biconvex lens, a biconvex lens, a biconcave lens, and a biconvex lens are arranged in this order from the object side. The sign and shape of the refractive power of the lens described above are considered in the paraxial region for an aspheric lens.
次に、本発明の第２の実施形態の変倍光学系について説明する。図１（Ａ）および図１（Ｂ）に示す例は、以下に述べる本発明の第２の実施形態の変倍光学系の構成も兼備するものである。 Next, a variable magnification optical system according to the second embodiment of the present invention will be described. The example shown in FIGS. 1A and 1B also has the configuration of the variable magnification optical system according to the second embodiment of the present invention described below.
本発明の第２の実施形態の変倍光学系は、光軸Ｚに沿って、物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、開口絞りＳｔと、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２とを備え、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の光軸方向の間隔を変化させることにより変倍を行い、第１レンズ群Ｇ１が、物体側から順に、負メニスカスレンズ、負レンズ、正レンズを備え、第２レンズ群Ｇ２が、１枚の正の屈折力を有する非球面プラスチックレンズと１枚の負の屈折力を有する非球面プラスチックレンズとを含むように構成されたものである。 The variable magnification optical system according to the second embodiment of the present invention has a first lens group G1 having a negative refractive power, an aperture stop St, and a positive refractive power in order from the object side along the optical axis Z. The second lens group G2 is provided, and zooming is performed by changing the distance in the optical axis direction between the first lens group G1 and the second lens group G2, and the first lens group G1 is negative in order from the object side. The second lens group G2 includes a meniscus lens, a negative lens, and a positive lens, and includes a single aspheric plastic lens having a positive refractive power and a single aspheric plastic lens having a negative refractive power. It is configured.
さらに、本発明の第２の実施形態の変倍光学系は、第２レンズ群Ｇ２の上記正の屈折力を有する非球面プラスチックレンズの焦点距離をｆｐｐとし、第２レンズ群Ｇ２の上記負の屈折力を有する非球面プラスチックレンズの焦点距離をｆｐｎとし、広角端における全系の焦点距離をｆｗとしたとき、下記条件式（１Ｂ）、（２Ｂ）を満たすように構成される。
３．８＜ｆｐｐ／ｆｗ＜５．０ … （１Ｂ）
−１１．０＜ｆｐｎ／ｆｗ＜−９．０ … （２Ｂ）
Further, in the variable magnification optical system according to the second embodiment of the present invention, the focal length of the aspheric plastic lens having the positive refractive power of the second lens group G2 is set to fpp, and the negative of the second lens group G2 is set. When the focal length of the aspheric plastic lens having refractive power is fpn and the focal length of the entire system at the wide angle end is fw, the following conditional expressions (1B) and (2B) are satisfied.
3.8 <fpp / fw <5.0 (1B)
−11.0 <fpn / fw <−9.0 (2B)
上述した第２の実施形態の変倍光学系の構成のうち、第１の実施形態と同じものについては同様の作用効果が得られるため、以下では重複説明を省略する。第１の実施形態の変倍光学系と比べると、第２の実施形態の変倍光学系は、第２レンズ群Ｇ２の正の非球面プラスチックレンズの位置を規定する代わりに、第２レンズ群Ｇ２の正、負の非球面プラスチックレンズの屈折力をより好適に設定することにより、良好な光学性能を得るものである。 Of the configuration of the variable magnification optical system of the second embodiment described above, the same effect as that of the first embodiment can be obtained. Compared to the variable magnification optical system of the first embodiment, the variable magnification optical system of the second embodiment is not limited to defining the position of the positive aspheric plastic lens of the second lens group G2, but the second lens group. By setting the refractive powers of the positive and negative aspherical plastic lenses of G2 more suitably, good optical performance can be obtained.
条件式（１Ｂ）の下限を下回ると、広角端で球面収差、像面湾曲が補正過剰になり、望遠端で球面収差、像面湾曲が補正不足になる。条件式（１Ｂ）の上限を上回ると、高次の球面収差が発生し、良好に補正できなくなる。また、条件式（２Ｂ）の下限を下回ると、望遠端で球面収差が補正過剰になる。条件式（２Ｂ）の上限を上回ると、望遠端で球面収差、像面湾曲が補正不足になる。 Below the lower limit of conditional expression (1B), spherical aberration and field curvature are overcorrected at the wide-angle end, and spherical aberration and field curvature are undercorrected at the telephoto end. If the upper limit of conditional expression (1B) is exceeded, high-order spherical aberration will occur and correction will not be possible. If the lower limit of conditional expression (2B) is not reached, spherical aberration will be overcorrected at the telephoto end. If the upper limit of conditional expression (2B) is exceeded, spherical aberration and curvature of field become insufficiently corrected at the telephoto end.
より好ましくは、下記条件式（１Ｂ−１）、（２Ｂ−１）のいずれか一方または両方を満たすことである。
３．９８＜ｆｐｐ／ｆｗ＜４．７ … （１Ｂ−１）
−１０．９＜ｆｐｎ／ｆｗ＜−９．０ … （２Ｂ−１）
More preferably, it satisfies either or both of the following conditional expressions (1B-1) and (2B-1).
3.98 <fpp / fw <4.7 (1B-1)
−10.9 <fpn / fw <−9.0 (2B-1)
なお、第２の実施形態の変倍光学系において、第２レンズ群Ｇ２の正の屈折力を有する非球面プラスチックレンズは、第２レンズ群Ｇ２の最も物体側に配置してもよい。このように配置した場合は、球面収差の補正が容易となり、大口径比を実現しやすくなる。 In the variable power optical system of the second embodiment, the aspheric plastic lens having the positive refractive power of the second lens group G2 may be disposed closest to the object side of the second lens group G2. In such an arrangement, it becomes easy to correct spherical aberration, and a large aperture ratio can be easily realized.
第２レンズ群Ｇ２中における負の屈折力を有する非球面プラスチックレンズについては、第２レンズ群Ｇ２が４枚構成の場合は、第２レンズ群Ｇ２の物体側から２番目に配置してもよい。 The aspheric plastic lens having negative refractive power in the second lens group G2 may be arranged second from the object side of the second lens group G2 when the second lens group G2 has four lenses. .
負の屈折力を有する非球面プラスチックレンズを第２レンズ群Ｇ２の物体側から２番目に配置する場合は、第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、正レンズ、負レンズ、正レンズ、負レンズを配列した構成とすることが好ましい。この場合は例えば、第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、両凸レンズ、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズ、両凸レンズ、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズが配列された４枚構成とすることができる。 When an aspheric plastic lens having a negative refractive power is disposed second from the object side of the second lens group G2, the second lens group G2 is arranged in order from the object side, a positive lens, a negative lens, a positive lens, and a negative lens. A configuration in which lenses are arranged is preferable. In this case, for example, the second lens group G2 includes, in order from the object side, four lenses in which biconvex lenses, a negative meniscus lens having a convex surface facing the image side, a biconvex lens, and a negative meniscus lens having a convex surface facing the object side are arranged. It can be configured.
さらに、上記第１および第２の実施形態の変倍光学系は以下に述べる構成を有することが好ましい。なお、好ましい態様としては、以下の構成のいずれか１つを有するものでもよく、あるいは任意の組合せを有するものでもよい。 Furthermore, it is preferable that the variable magnification optical system of the first and second embodiments has the configuration described below. In addition, as a preferable aspect, you may have any one of the following structures, or you may have arbitrary combinations.
第２レンズ群Ｇ２の正の屈折力を有する非球面プラスチックレンズのｄ線におけるアッベ数をνｄｐｐとしたとき、下記条件式（３）を満たすことが好ましい。特に、第２レンズ群Ｇ２の最も物体側に正の屈折力を有する非球面プラスチックレンズが配置されており、該非球面プラスチックレンズが下記条件式（３）を満たす場合には、より有効である。条件式（３）の下限を下回ると、広角端で軸上色収差と倍率色収差が悪化し、良好に補正することが困難となる。
νｄｐｐ＞５４．０ … （３）
When the Abbe number at the d-line of the aspheric plastic lens having positive refractive power of the second lens group G2 is νdpp, the following conditional expression (3) is preferably satisfied. In particular, it is more effective when an aspheric plastic lens having a positive refractive power is disposed closest to the object side of the second lens group G2, and the aspheric plastic lens satisfies the following conditional expression (3). If the lower limit of conditional expression (3) is not reached, axial chromatic aberration and lateral chromatic aberration will deteriorate at the wide-angle end, making it difficult to correct well.
νdpp> 54.0 (3)
より好ましくは、下記条件式（３−１）を満たすことである。条件式（３−１）の上限を上回ると、望遠端で軸上色収差が悪化する。
５５．０＜νｄｐｐ＜５８．０ … （３−１）
More preferably, the following conditional expression (3-1) is satisfied. If the upper limit of conditional expression (3-1) is exceeded, axial chromatic aberration will deteriorate at the telephoto end.
55.0 <νdpp <58.0 (3-1)
第２レンズ群Ｇ２の負の屈折力を有する非球面プラスチックレンズのｄ線におけるアッベ数をνｄｐｎとしたとき、下記条件式（４）を満たすことが好ましい。条件式（４）の上限を上回ると、広角端で軸上色収差と倍率色収差が悪化し、望遠端で軸上色収差が悪化し、良好に補正することが困難となる。
νｄｐｎ＜２９．０ … （４）
When the Abbe number in the d-line of the aspheric plastic lens having negative refractive power of the second lens group G2 is νdpn, it is preferable that the following conditional expression (4) is satisfied. If the upper limit of conditional expression (4) is exceeded, axial chromatic aberration and lateral chromatic aberration will deteriorate at the wide-angle end, and axial chromatic aberration will deteriorate at the telephoto end, making it difficult to correct well.
νdpn <29.0 (4)
より好ましくは、下記条件式（４−１）を満たすことである。条件式（４−１）の下限を下回ると、広角端、望遠端のそれぞれで軸上色収差と倍率色収差が悪化する。
２２．０＜νｄｐｎ＜２７．０ … （４−１）
More preferably, the following conditional expression (4-1) is satisfied. If the lower limit of conditional expression (4-1) is not reached, axial chromatic aberration and lateral chromatic aberration will deteriorate at each of the wide-angle end and the telephoto end.
22.0 <νdpn <27.0 (4-1)
第２レンズ群Ｇ２の負の屈折力を有する非球面プラスチックレンズの物体側の面は、光軸近傍で凹面であり、有効径内において変曲点を有することが好ましい。このような形状にすることで、像面湾曲の補正が容易となる。 The object side surface of the aspherical plastic lens having negative refractive power of the second lens group G2 is preferably a concave surface in the vicinity of the optical axis and has an inflection point within the effective diameter. By adopting such a shape, it becomes easy to correct curvature of field.
第１レンズ群Ｇ１が３枚のレンズからなり、第２レンズ群Ｇ２が４枚のレンズからなることが好ましい。これにより、良好な光学性能を確保しながら小型かつ安価に構成することが可能となる。 It is preferable that the first lens group G1 is composed of three lenses and the second lens group G2 is composed of four lenses. As a result, it is possible to achieve a small size and low cost while ensuring good optical performance.
広角端から望遠端への変倍において、図１（Ａ）と図１（Ｂ）の間の矢印で示すように、第１レンズ群Ｇ１が、物体側から像側へ移動した後、像側から物体側へ移動するように構成されていることが好ましい。これにより、変倍時も考慮した全系の光軸方向の長さを短くでき、全体をコンパクトにまとめることができる。 In zooming from the wide-angle end to the telephoto end, as indicated by an arrow between FIGS. 1A and 1B, the first lens group G1 moves from the object side to the image side, and then the image side. It is preferable to be configured to move from the object side to the object side. Thereby, the length in the optical axis direction of the entire system in consideration of zooming can be shortened, and the whole can be made compact.
本変倍光学系に耐環境性が求められる場合には、全系の最も物体側のレンズおよび全系の最も像側のレンズが、プラスチック以外の材質で構成されていることが好ましい。最も物体側に配置されるレンズは、監視カメラの用途等で屋外で使用される場合は、常に太陽光に晒されるため、プラスチックレンズで構成すると、劣化や変質が懸念される。また、プラスチックは、ガラスに比べ静電気等によりゴミが付着しやすいことから、最も像側に配置されるレンズをプラスチックレンズとすると、ゴミの付着による画像の劣化が懸念される。 When the zoom lens system is required to have environment resistance, it is preferable that the most object side lens and the most image side lens of the entire system are made of a material other than plastic. Since the lens arranged closest to the object side is always exposed to sunlight when used outdoors for surveillance camera applications or the like, if it is composed of a plastic lens, there is a concern about deterioration or deterioration. In addition, since plastics are more likely to adhere dust due to static electricity or the like than glass, if the lens arranged closest to the image side is a plastic lens, there is a concern about image deterioration due to dust adhesion.
本変倍光学系が、監視カメラ用途等の厳しい環境で使用され、温度変化による性能変化を極力低減したい場合には、本変倍光学系に含まれるプラスチックレンズは、第２レンズ群Ｇ２の正、負の非球面プラスチックレンズの２枚のみとしてもよい。あるいは、低コスト化や軽量化を重視する場合には、本変倍光学系に含まれるプラスチックレンズは３枚以上としてもよい。 When this variable magnification optical system is used in severe environments such as surveillance camera applications and it is desired to reduce performance changes due to temperature changes as much as possible, the plastic lens included in this variable magnification optical system is a positive lens of the second lens group G2. Only two negative aspheric plastic lenses may be used. Alternatively, when importance is attached to cost reduction and weight reduction, the plastic lens included in the zoom optical system may be three or more.
本変倍光学系が厳しい環境において使用される場合には、保護用の多層膜コートが施されることが好ましい。さらに、保護用コート以外にも、使用時のゴースト光低減等のための反射防止コートを施すようにしてもよい。 When the variable magnification optical system is used in a harsh environment, a protective multilayer coating is preferably applied. Further, in addition to the protective coat, an antireflection coat for reducing ghost light during use may be applied.
図１（Ａ）および図１（Ｂ）に示す例では、レンズ系と結像面との間に光学部材ＰＰを配置した例を示したが、ローパスフィルタや特定の波長域をカットするような各種フィルタ等を配置する代わりに、各レンズの間にこれらの各種フィルタを配置してもよく、あるいは、いずれかのレンズのレンズ面に、各種フィルタと同様の作用を有するコートを施してもよい。 In the example shown in FIG. 1A and FIG. 1B, an example in which the optical member PP is disposed between the lens system and the image plane is shown. However, a low-pass filter or a specific wavelength region is cut. Instead of arranging various filters or the like, these various filters may be arranged between the lenses, or the lens surface of any lens may be coated with the same action as the various filters. .
次に、本発明の変倍光学系の数値実施例について説明する。なお、以下に述べる実施例１〜４のうち、実施例３は本発明の参考例として示す。実施例１の変倍光学系のレンズ断面図は図１（Ａ）、図１（Ｂ）に示したものである。実施例２のレンズ断面図を図２（Ａ）、図２（Ｂ）に、実施例３のレンズ断面図を図３（Ａ）、図３（Ｂ）に、実施例４のレンズ断面図を図４（Ａ）、図４（Ｂ）に示す。これら実施例２〜４のレンズ断面図の図示方法は前述した実施例１のレンズ断面図のものと同様である。 Next, numerical examples of the variable magnification optical system of the present invention will be described. Of Examples 1 to 4 described below, Example 3 is shown as a reference example of the present invention. The lens cross-sectional views of the variable magnification optical system of Example 1 are those shown in FIGS. 1 (A) and 1 (B). 2A and 2B are sectional views of the lens of the second embodiment, FIG. 3A and FIG. 3B are sectional views of the lens of the third embodiment, and FIG. 3B is a sectional view of the lens of the fourth embodiment. This is shown in FIGS. 4 (A) and 4 (B). The method for illustrating the lens cross-sectional views of Examples 2 to 4 is the same as that of the lens cross-sectional view of Example 1 described above.
実施例１の変倍光学系のレンズデータを表１に、ズームに関するデータを表２に、非球面データを表３に示す。同様に、実施例２〜４の変倍光学系のレンズデータ、ズームに関するデータ、非球面データをそれぞれ表４〜表１２に示す。以下では、表中の記号の意味について、実施例１のものを例にとり説明するが、実施例２〜４のものについても基本的に同様である。 Table 1 shows lens data of the variable magnification optical system of Example 1, Table 2 shows data relating to zooming, and Table 3 shows aspherical data. Similarly, lens data, zoom data, and aspherical data of the variable magnification optical systems of Examples 2 to 4 are shown in Tables 4 to 12, respectively. In the following, the meaning of the symbols in the table will be described using the example 1 as an example, but the same applies to the examples 2 to 4.
表１のレンズデータにおいて、Ｓｉの欄には最も物体側の構成要素の面を１番目として像側に向かうに従い順次増加するｉ番目（ｉ＝１、２、３、…）の面番号を示し、Ｒｉの欄にはｉ番目の面の曲率半径を示し、Ｄｉの欄にはｉ番目の面とｉ＋１番目の面との光軸Ｚ上の面間隔を示している。また、Ｎｄｊの欄には最も物体側の光学要素を１番目として像側に向かうに従い順次増加するｊ番目（ｊ＝１、２、３、…）の光学要素のｄ線（波長５８７．６ｎｍ）に対する屈折率を示し、νｄｊの欄にはｊ番目の光学要素のｄ線に対するアッベ数を示している。なお、曲率半径の符号は、物体側に凸の場合を正、像側に凸の場合を負としている。レンズデータには、開口絞りＳｔ、光学部材ＰＰ、像面も含めて示している。開口絞りＳｔ、像面Ｓｉｍに相当する面の面番号の欄には面番号とともにそれぞれ（開口絞り）、（像面）という語句を記載している。 In the lens data of Table 1, the column of Si indicates the i-th (i = 1, 2, 3,...) Surface number that sequentially increases toward the image side with the surface of the component closest to the object side as the first. The Ri column shows the radius of curvature of the i-th surface, and the Di column shows the surface spacing on the optical axis Z between the i-th surface and the i + 1-th surface. In the column of Ndj, the d-line (wavelength: 587.6 nm) of the j-th (j = 1, 2, 3,...) Optical element that sequentially increases toward the image side with the most optical element on the object side as the first. The refractive index with respect to is shown, and the νdj column shows the Abbe number of the j-th optical element with respect to the d-line. The sign of the radius of curvature is positive when convex on the object side and negative when convex on the image side. The lens data includes the aperture stop St, the optical member PP, and the image plane. In the surface number column of the surface corresponding to the aperture stop St and the image surface Sim, the words (aperture stop) and (image surface) are described together with the surface number.
表１のレンズデータにおいて、変倍時に間隔が変化する面間隔の欄にはそれぞれ可変１、可変２、可変３と記載している。可変１は第１レンズ群Ｇ１と開口絞りＳｔとの間隔であり、可変２は開口絞りＳｔと第２レンズ群Ｇ２との間隔であり、可変３は第２レンズ群Ｇ２と光学部材ＰＰとの間隔である。
In the lens data of Table 1, the variable distance, variable 2, and variable 3 are described in the column of the surface interval in which the interval changes at the time of zooming.
表２のズームに関するデータに、広角端と望遠端における、ｄ線に対する全系の焦点距離、Ｆ値、全画角、可変１、可変２、可変３の値を示す。レンズデータおよびズームに関するデータにおいて、角度の単位としては度を用い、長さの単位としてはｍｍを用いているが、光学系は比例拡大又は比例縮小して使用することが可能なため、他の適当な単位を用いることもできる。
The zoom-related data in Table 2 shows the focal length, F value, total angle of view,
表１のレンズデータでは、非球面は面番号に＊印を付しており、非球面の曲率半径として近軸の曲率半径の数値を示している。表３の非球面データは、これら非球面に関する非球面係数を示すものである。表３の非球面データの数値の「Ｅ−ｎ」（ｎ：整数）は「×１０−ｎ」を意味し、「Ｅ＋ｎ」は「×１０ｎ」を意味する。非球面係数は、以下の式で表される非球面式における各係数Ｋ、Ａｍ（ｍ＝２、３、４、…２０）の値である。
Ｚｄ＝Ｃ・ｈ２／｛１＋（１−Ｋ・Ｃ２・ｈ２）１/２｝＋ΣＡｍ・ｈｍ
ただし、
Ｚｄ：非球面深さ（高さｈの非球面上の点から、非球面頂点が接する光軸に垂直な平面に下ろした垂線の長さ）
ｈ：高さ（光軸からのレンズ面までの距離）
Ｃ：近軸曲率
Ｋ、Ａｍ：非球面係数（ｍ＝２、３、４、…２０）
In the lens data in Table 1, the surface number of the aspheric surface is marked with *, and the paraxial curvature radius is shown as the curvature radius of the aspheric surface. The aspheric data in Table 3 shows the aspheric coefficients related to these aspheric surfaces. The numerical value “E−n” (n: integer) of the aspheric data in Table 3 means “× 10 −n ”, and “E + n” means “× 10 n ”. The aspheric coefficient is a value of each coefficient K, Am (m = 2, 3, 4,... 20) in the aspheric expression expressed by the following expression.
Zd = C · h 2 / {1+ (1−K · C 2 · h 2 ) 1/2 } + ΣAm · h m
However,
Zd: Depth of aspheric surface (length of a perpendicular line drawn from a point on the aspherical surface at height h to a plane perpendicular to the optical axis where the aspherical vertex contacts)
h: Height (distance from the optical axis to the lens surface)
C: Paraxial curvature K, Am: Aspheric coefficient (m = 2, 3, 4,... 20)
実施例１の変倍光学系の概略構成は以下のとおりである。実施例１の変倍光学系は、物体側から順に、第１レンズ群Ｇ１が、物体側に凸面を向けた負メニスカス形状のレンズＬ１１、両凹形状のレンズＬ１２、物体側に凸面を向けた正メニスカス形状のレンズＬ１３の３枚構成であり、第２レンズ群Ｇ２が、近軸領域で両凸形状のレンズＬ２１、近軸領域で像側に凸面を向けた負メニスカス形状のレンズＬ２２、両凸形状のレンズＬ２３、物体側に凸面を向けた負メニスカス形状のレンズＬ２４の４枚構成である。非球面はレンズＬ２１の両側の面およびレンズＬ２２の両側の面に施されている。レンズＬ２１およびレンズＬ２２はプラスチックレンズである。開口絞りＳｔは変倍時に固定されている。 The schematic configuration of the variable magnification optical system of Example 1 is as follows. In the variable magnification optical system of Example 1, in order from the object side, the first lens group G1 has a negative meniscus lens L11 having a convex surface facing the object side, a biconcave lens L12, and a convex surface facing the object side. It has a three-lens configuration including a positive meniscus lens L13. The second lens group G2 includes a biconvex lens L21 in the paraxial region, a negative meniscus lens L22 having a convex surface facing the image side in the paraxial region, and both The four-lens configuration includes a convex lens L23 and a negative meniscus lens L24 having a convex surface facing the object side. The aspheric surfaces are provided on both surfaces of the lens L21 and both surfaces of the lens L22. The lens L21 and the lens L22 are plastic lenses. The aperture stop St is fixed at the time of zooming.
実施例２、４の変倍光学系の概略構成は、上述した実施例１のものと同様である。実施例３の変倍光学系の概略構成は、第１レンズ群Ｇ１については実施例１のものと同様であるが、第２レンズ群Ｇ２は、近軸領域で両凸形状のレンズＬ２１、両凸形状のレンズＬ２２、近軸領域で両凹形状のレンズＬ２３、両凸形状のレンズＬ２４の４枚構成であり、非球面はレンズＬ２１の両側の面およびレンズＬ２３の両側の面に施されており、レンズＬ２１およびレンズＬ２３がプラスチックレンズである。実施例３の変倍光学系の開口絞りＳｔは変倍時に固定されている。 The schematic configuration of the variable magnification optical system of Examples 2 and 4 is the same as that of Example 1 described above. The schematic configuration of the variable magnification optical system of Example 3 is the same as that of Example 1 for the first lens group G1, but the second lens group G2 includes a biconvex lens L21, both lenses in the paraxial region. The lens is composed of a convex lens L22, a biconcave lens L23 in the paraxial region, and a biconvex lens L24. The aspheric surfaces are applied to both surfaces of the lens L21 and both surfaces of the lens L23. The lens L21 and the lens L23 are plastic lenses. The aperture stop St of the zoom optical system of Example 3 is fixed at the time of zooming.
実施例１の変倍光学系の広角端における球面収差、非点収差、ディストーション（歪曲収差）、倍率色収差（倍率の色収差）をそれぞれ図５（Ａ）〜図５（Ｄ）に示し、望遠端における球面収差、非点収差、ディストーション（歪曲収差）、倍率色収差（倍率の色収差）をそれぞれ図５（Ｅ）〜図５（Ｈ）に示す。各収差図はｄ線を基準としたものであるが、球面収差図ではｇ線（波長４３５．８ｎｍ）とＣ線（波長６５６．３ｎｍ）に関する収差も示し、倍率色収差図ではｇ線とＣ線に関する収差を示す。非点収差図では、サジタル方向については実線で、タンジェンシャル方向については点線で示している。球面収差図のＦｎｏ．はＦ値を意味し、その他の収差図のωは半画角を意味する。 The spherical aberration, astigmatism, distortion (distortion aberration), and lateral chromatic aberration (chromatic aberration of magnification) at the wide angle end of the variable magnification optical system of Example 1 are shown in FIGS. 5 (A) to 5 (D), respectively. 5E to 5H show spherical aberration, astigmatism, distortion (distortion aberration), and chromatic aberration of magnification (chromatic aberration of magnification), respectively. Each aberration diagram is based on the d-line, but the spherical aberration diagram also shows aberrations related to the g-line (wavelength 435.8 nm) and the C-line (wavelength 656.3 nm), and the lateral chromatic aberration diagram shows the g-line and C-line. The aberration about is shown. In the astigmatism diagram, the sagittal direction is indicated by a solid line, and the tangential direction is indicated by a dotted line. Fno. Of spherical aberration diagram. Means F value, and ω in other aberration diagrams means half angle of view.
同様に、実施例２の変倍光学系の広角端、望遠端における各収差図を図６（Ａ）〜図６（Ｈ）に示し、実施例３の変倍光学系の広角端、望遠端における各収差図を図７（Ａ）〜図７（Ｈ）に示し、実施例４の変倍光学系の広角端、望遠端における各収差図を図８（Ａ）〜図８（Ｈ）に示す。 Similarly, aberration diagrams at the wide-angle end and the telephoto end of the zoom optical system of Example 2 are shown in FIGS. 6A to 6H, and the wide-angle end and the telephoto end of the zoom optical system of Example 3 are shown. FIGS. 7A to 7H show aberration diagrams at the zoom lens, and FIGS. 8A to 8H show aberration diagrams at the wide angle end and the telephoto end of the variable magnification optical system of Example 4. FIGS. Show.
実施例１〜４の変倍光学系の条件式（１Ａ）、（１Ｂ）、（２Ａ）、（２Ｂ）、（３）、（４）に対応する値を表１３に示す。なお、表１３の値はｄ線に対するものである。 Table 13 shows values corresponding to the conditional expressions (1A), (1B), (2A), (2B), (3), and (4) of the variable magnification optical systems of Examples 1 to 4. The values in Table 13 are for the d line.
実施例１〜４の変倍光学系は全て、２枚のプラスチックレンズを含む７枚構成のレンズ系であり、小型で安価に作製可能である。また、実施例１〜４の変倍光学系は、広角端でのＦ値が１．３程度の大口径比を維持しつつ、広角端での全画角が１３０°程度と広角であり、各収差が良好に補正されて高い光学性能を有する。 The variable power optical systems of Examples 1 to 4 are all 7-lens lens systems including two plastic lenses, and can be made small and inexpensive. In addition, the variable magnification optical systems of Examples 1 to 4 have a wide angle of about 130 ° at the wide angle end while maintaining a large aperture ratio where the F value at the wide angle end is about 1.3. Each aberration is corrected well and has high optical performance.
図９に、本発明の実施形態の撮像装置の一例として、本発明の実施形態の変倍光学系を用いた撮像装置の概略構成図を示す。撮像装置としては、例えば、監視カメラ、ビデオカメラ、電子スチルカメラ等を挙げることができる。 FIG. 9 shows a schematic configuration diagram of an imaging apparatus using the variable magnification optical system of the embodiment of the present invention as an example of the imaging apparatus of the embodiment of the present invention. Examples of the imaging device include a surveillance camera, a video camera, and an electronic still camera.
図９に示す撮像装置１０は、変倍光学系１と、変倍光学系１の像側に配置されたフィルタ２と、変倍光学系によって結像される被写体の像を撮像する撮像素子３と、撮像素子３からの出力信号を演算処理する信号処理部４を備える。変倍光学系１は、負の第１レンズ群Ｇ１と、開口絞りＳｔと、正の第２レンズ群Ｇ２を有するものであり、図９では各レンズ群を概念的に示している。撮像素子３は、変倍光学系１により形成される光学像を電気信号に変換するものであり、その撮像面は変倍光学系の像面に一致するように配置される。撮像素子３としては例えばＣＣＤやＣＭＯＳ等を用いることができる。
An
また、撮像装置１０は、変倍光学系１の変倍を行うためのズーム制御部５と、変倍光学系１のフォーカスを調整するためのフォーカス制御部６と、開口絞りＳｔの絞り径を変更するための絞り制御部７を備える。なお、図９では、第１レンズ群Ｇ１を移動させることによりフォーカス調整する場合の構成を示しているが、本発明のフォーカス調整方法は必ずしもこの例に限定されない。
In addition, the
以上、実施形態および実施例を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施形態および実施例に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、各レンズ成分の曲率半径、面間隔、屈折率、アッベ数、非球面係数等の値は、上記各数値実施例で示した値に限定されず、他の値をとり得るものである。 The present invention has been described with reference to the embodiments and examples. However, the present invention is not limited to the above embodiments and examples, and various modifications can be made. For example, the values of the radius of curvature, the surface interval, the refractive index, the Abbe number, the aspherical coefficient, etc. of each lens component are not limited to the values shown in the above numerical examples, and can take other values.
１ 変倍光学系
２ フィルタ
３ 撮像素子
４ 信号処理部
５ ズーム制御部
６ フォーカス制御部
７ 絞り制御部
１０ 撮像装置
Ｇ１ 第１レンズ群
Ｇ２ 第２レンズ群
Ｌ１１、Ｌ１２、Ｌ１３、Ｌ２１、Ｌ２２、Ｌ２３、Ｌ２４ レンズ
ＰＰ 光学部材
Ｓｉｍ 像面
Ｓｔ 開口絞り
Ｚ 光軸
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記第１レンズ群が、物体側から順に、負メニスカスレンズと、負レンズと、正レンズとからなり、
前記第２レンズ群が、４枚のレンズからなり、正の屈折力を有する非球面プラスチックレンズが前記第２レンズ群の最も物体側に配置され、負の屈折力を有する非球面プラスチックレンズが前記第２レンズ群の物体側から２番目に配置され、
前記正の屈折力を有する非球面プラスチックレンズの焦点距離をｆｐｐとし、前記負の屈折力を有する非球面プラスチックレンズの焦点距離をｆｐｎとし、広角端における全系の焦点距離をｆｗとしたとき、下記条件式（１Ｂ）、（２Ｂ）を満たすことを特徴とする変倍光学系。
３．８＜ｆｐｐ／ｆｗ＜５．０ … （１Ｂ）
−１１．０＜ｆｐｎ／ｆｗ＜−９．０ … （２Ｂ） In order from the object side, the lens unit includes a first lens group having a negative refractive power, a stop, and a second lens group having a positive refractive power. The first lens group and the second lens group are arranged in the optical axis direction. A zooming optical system that zooms by changing the interval,
The first lens group includes, in order from the object side, a negative meniscus lens, a negative lens, and a positive lens.
The second lens group includes four lenses, an aspheric plastic lens having a positive refractive power is disposed closest to the object side of the second lens group, and the aspheric plastic lens having a negative refractive power is is arranged from the object side in the second lens unit to the second,
When the focal length of the aspheric plastic lens having the positive refractive power is fpp, the focal length of the aspheric plastic lens having the negative refractive power is fpn, and the focal length of the entire system at the wide angle end is fw, A variable magnification optical system characterized by satisfying the following conditional expressions (1 B ) and (2 B ).
3.8 <fpp / fw <5.0 (1 B )
−11.0 <fpn / fw < −9.0 (2 B )
νｄｐｐ＞５４．０ … （３） When the νdpp an Abbe number at the d-line of the aspherical plastic lens having a positive refractive power, according to claim 1 Symbol placement of the variable magnification optical system is characterized in that satisfies the following conditional expression (3).
νdpp> 54.0 (3)
νｄｐｎ＜２９．０ … （４） When the νdpn an Abbe number at the d-line of the aspherical plastic lens having negative refractive power, according to claim 1 or 2 variable magnification optical system according to and satisfies the following conditional expression (4).
νdpn <29.0 (4)
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