JP2004226691A

JP2004226691A - 変倍レンズ

Info

Publication number: JP2004226691A
Application number: JP2003014436A
Authority: JP
Inventors: Tetsuya Iwamoto; 哲也岩本; Akihiro Ito; 彰浩伊藤; Mitsuharu Shishido; 満春宍戸; Satoru Tada; 悟多田; Toshihiko Nakagawara; 寿彦中川原
Original assignee: Seiko Precision Inc
Current assignee: Seiko Precision Inc
Priority date: 2003-01-23
Filing date: 2003-01-23
Publication date: 2004-08-12

Abstract

【課題】シンプルで低コストな変倍レンズを提供する。
【解決手段】少なくとも３つのレンズ群からなり、物体側から順に、後面が物体側に凸の負の屈折力を有する第１レンズ群１と、前面が物体側に凸で正の屈折力を有する第２レンズ群２と、その後方に第３レンズ群３とを有し、各レンズ群１〜３の間隔を変えることによって変倍させるレンズ系であって、少なくとも第２レンズ群２と第３レンズ群３を移動させ、以下の条件式を満足することを特徴とする変倍レンズ。
０．８＜ｆ２／ｆｗ＜１．３
但し、ｆ２は第２レンズ群の焦点距離、ｆｗは広角端での全系の焦点距離である。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は携帯電話、情報携帯端末などに内蔵される撮像装置等に用いられる極めてコンパクトな変倍レンズに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
最近、特に携帯電話に撮像素子（ＣＣＤやＣＭＯＳ）を使ったカメラモジュールが内蔵されたものが急増している。そして、変倍レンズ（ズームレンズ）を搭載するニーズは高まっているが、例えば携帯電話は製品の厚さが１０ｍｍ程度と薄く、これに内蔵できるような極めてコンパクトな変倍レンズを提供することは非常に困難である。
【０００３】
変倍レンズの各レンズ群のレンズ枚数をできるだけ少なくし、比較的コンパクトな変倍レンズ構成として、例えば特許文献１に、３群３枚構成で第１レンズ群が負の屈折力、第２レンズ群が正の屈折力を有し、第２レンズ群で全レンズ系の変倍機能をもたせているものがある。基本的にこの構成にすると全レンズ系をよりコンパクトにできることは知られている。
【０００４】
【特許文献１】
米国特許第５７４５３０１号明細書
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１で提案されている変倍レンズでは第２レンズ群の屈折力が比較的小さく、全レンズ系を極端にコンパクトにできない。また、Ｆ２．６、水平画角が５０度以上の広角なレンズ系を構成するのは非常に困難である。
【０００６】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、極めてコンパクトで大口径（Ｆ２．６）、かつ水平画角が５０度以上の広角焦点距離からズーム比が２倍以上の変倍レンズを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、第１の発明の変倍レンズは、少なくとも３つのレンズ群からなり、物体側から順に、後面が物体側に凸の負の屈折力を有する第１レンズ群と、前面が物体側に凸で正の屈折力を有する第２レンズ群と、その後方に第３レンズ群を有し、各レンズ群の間隔を変えることによって変倍させるレンズであって、少なくとも第２レンズ群と第３レンズ群を移動させ、以下の条件式（１）を満足することを特徴とする。
０．８＜ｆ２／ｆｗ＜１．３．．．（１）
但し、ｆ２は第２レンズ群の焦点距離、ｆｗは広角端での全系の焦点距離である。
【０００８】
第２の発明の変倍レンズは、更に以下の条件式（２）を満足することを特徴とする。
０．２５＜ｔ３＜０．５．．．（２）
但し、ｔ３は第２レンズ群の最物体側レンズ面から最像側レンズ面までの心厚である。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を実施した変倍レンズを図面を参照して説明する。
【００１０】
図１〜図３は第１〜第３の実施の形態を構成する変倍レンズ系にそれぞれ対応するレンズ構成図で、それぞれ広角端（ｗ）でのレンズ配置（断面図）を示す。
【００１１】
各図のｒｉ（ｉ＝１〜８）は物体側からｉ番目の面を示し、ｄｉ（ｉ＝１〜８）は物体側からｉ番目の軸上面間隔を示す。なお空気間隔は変倍において可変である。第２レンズ群２と第３レンズ群３は図１〜図３に矢印で示したように移動して変倍を行う。
【００１２】
第１〜第３の実施の形態はいずれも、物体側から順に負の屈折力を有する第１レンズ群１と、正の屈折力を有する第２レンズ群２と、第２レンズ群２の変倍移動にともなう像点移動を主として補正する第３レンズ群３と、フィルタ４（光学的ローパスフィルタや赤外光カットフィルタなど）とからなる。また、不図示のガラス平行平板はフィルタ４と不図示の撮像素子との間に配設する。各レンズ群１〜３の間隔を変化させることにより変倍を行う３群構成の変倍レンズである。本実施の形態ではいずれも第２レンズ群２と第３レンズ群３の位置を可変としている。また、各実施の形態１〜３のいずれも各レンズ群１〜３は、１枚のレンズからなっている。また、第１、第２の実施の形態では第２レンズ群２と共に変倍移動する絞り５が第２レンズ群２の最像側に配置されている。
【００１３】
上述の構成のようにレンズ枚数を極力少なくすること及び以下の条件式（１）を満足させることにより、極めてコンパクトで低コストの高性能な変倍レンズを実現することができる。
０．８＜ｆ２／ｆｗ＜１．３．．．（１）
但し、ｆ２は第２レンズ群２の焦点距離、ｆｗは広角端での全系焦点距離である。
【００１４】
条件式（１）の下限を下回ると第１レンズ群１の負の屈折力が強くなり収差補正が困難になる。また、第２レンズ群２の曲率半径が小さくなり誤差感度がきびしくレンズの製造が困難となる。
【００１５】
一方、上限を上回ると、光学全長が長くなり所望の極めてコンパクトな変倍レンズ系を実現することは困難となる。
【００１６】
次に以下の条件式（２）を更に満足させることにより、更にコンパクトな変倍レンズを実現できる。
０．２５＜ｔ３／ｆｗ＜０．５．．．（２）
但し、ｔ３は第２レンズ群２の最物体側レンズ面から最像側レンズ面までの心厚である。
【００１７】
条件式（２）の下限を下回ると、レンズのコバ厚が必要量とれなくなり、レンズの製造及びレンズの鏡筒への取り付けが困難になる。上限を上回ると第２レンズ群の心厚が必要以上に厚くなりコスト的にも不利になる。
【００１８】
また、各レンズ群１〜３は、１枚のレンズからなるようにしたが、１枚に限るものではなく、複数のレンズが重なった接合レンズにしてもよいし、複数のレンズを組み合わせたレンズ群としてもよい。
【００１９】
【実施例】
以下、本発明を実施した変倍レンズ系の構成等を、レンズ構成データ、収差図等をあげて具体的に説明する。
【００２０】
各実施例１〜３のレンズ系の構成をそれぞれ図１〜図３に対応して示し、そのレンズ構成データをそれぞれ以下の表に示す。なお、各実施例とも撮像素子の像高対角長（２ｙ’）は２．０ｍｍである。
【００２１】
〔実施例１〕
ｆ＝１．５４（Ｗ）〜２．１４（Ｍ）〜２．９４（Ｔ）
ＦＮｏ．＝２．６（Ｗ）〜３．６（Ｔ）
ｙ’＝１．０
【００２２】
【表１】

【００２３】
【表２】

実施例１においては変倍によって変化する軸上面間隔をｄ４、ｄ６、ｄ８に広角端（短焦点距離端、Ｗ）〜中間（中間焦点距離、Ｍ）〜望遠端（長焦点距離端、Ｔ）に示した。
【００２４】
そして、水平画角（２ω）は２ｔａｎ^−１（ｙ’／ｆ）で求められる。実施例１の場合は、２ω＝約６６度となる。
【００２５】
〔実施例２〕
ｆ＝１．５３５（Ｗ）〜２．２（Ｍ）〜２．９２６（Ｔ）
ＦＮｏ．＝２．６（Ｗ）〜３．９（Ｔ）
ｙ’＝１．０
【００２６】
【表３】

【００２７】
【表４】

実施例２においては変倍によって変化する軸上面間隔をｄ４、ｄ６、ｄ８に広角端（短焦点距離端、Ｗ）〜中間（中間焦点距離、Ｍ）〜望遠端（長焦点距離端、Ｔ）に示した。
【００２８】
そして、水平画角（２ω）は２ｔａｎ^−１（ｙ’／ｆ）で求められる。実施例２の場合は、２ω＝約６６度となる。
【００２９】
〔実施例３〕
ｆ＝１．５３５（Ｗ）〜２（Ｍ）〜２．９３（Ｔ）
ＦＮｏ．＝２．６（Ｗ）〜３．９（Ｔ）
ｙ’＝１．０
【００３０】
【表５】

【００３１】
【表６】

実施例３においては変倍によって変化する軸上面間隔をｄ４、ｄ６、ｄ８に広角端（短焦点距離端、Ｗ）〜中間（中間焦点距離、Ｍ）〜望遠端（長焦点距離端、Ｔ）に示した。
【００３２】
そして、水平画角（２ω）は２ｔａｎ^−１（ｙ’／ｆ）で求められる。実施例３の場合は、２ω＝約６６度となる。
【００３３】
各実施例１〜３とも極めてコンパクトで大口径（Ｆ２．６）とすることができ、さらに各実施例とも水平画角は約６６度となり、水平画角が５０度以上の広角焦点距離からズーム比が２倍以上の変倍レンズとすることができた。
【００３４】
各実施例１〜３の各レンズ群の面は全て非球面にした。各実施例の非球面データは非球面の面形状を示す以下の式（３）で定義する。
【００３５】
【数１】

但し、Ｘ（Ｈ）：高さＨの位置での光軸方向の変位量（面頂点基準）、Ｈ：光軸に対して垂直な方向の高さ、ＣＯ：近軸曲率、ε：２次曲面パラメータ、Ａｉ：ｉ次の非球面係数である。
【００３６】
各実施例では、各レンズ群の面は全て非球面としたが、これに限らず、一部の面が球面の面となっていてもよい。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば極めてコンパクトで大口径かつ広角な変倍レンズを実現することができる。また各レンズ群をそれぞれ全て１枚で構成した場合には、非常にシンプルで低コストな変倍レンズを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態（実施例１）のレンズ構成図
【図２】第２の実施の形態（実施例２）のレンズ構成図
【図３】第３の実施の形態（実施例３）のレンズ構成図
【図４】実施例１の収差図
【図５】実施例２の収差図
【図６】実施例３の収差図
【符号の説明】
１第１レンズ群
２第２レンズ群
３第３レンズ群
４フィルタ
５絞り

Claims

少なくとも３つのレンズ群からなり、物体側から順に、後面が物体側に凸の負の屈折力を有する第１レンズ群と、前面が物体側に凸で正の屈折力を有する第２レンズ群と、その後方に第３レンズ群とを有し、各レンズ群の間隔を変えることによって変倍させるレンズ系であって、少なくとも前記第２レンズ群と前記第３レンズ群を移動させ、条件式０．８＜ｆ２／ｆｗ＜１．３を満足することを特徴とする変倍レンズ。
但し、ｆ２は第２レンズ群の焦点距離、
ｆｗは広角端での全系の焦点距離である。
請求項１において、更に条件式０．２５＜ｔ３／ｆｗ＜０．５を満足することを特徴とする変倍レンズ。
但し、ｔ３は第２レンズ群の最物体側レンズ面から最像側レンズ面までの心厚である。