JP5335352B2 - Zoom lens and imaging device - Google Patents
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Description
本発明は、ズームレンズ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、監視カメラ等に好適に使用可能なズームレンズおよび該ズームレンズを備えた撮像装置に関するものである。 The present invention relates to a zoom lens and an imaging apparatus, and more particularly to a zoom lens that can be suitably used for a video camera, an electronic still camera, a surveillance camera, and the like, and an imaging apparatus including the zoom lens.
近年、ビデオカメラ用レンズにおいて、高画質でありながら、コンパクトなズームレンズへの要求が高まっている。例えば、撮影した光を色分解プリズムでR(レッド)、G(グリーン)、B(ブルー)の各色に分け、各色に対応する3つのCCD(Charge Coupled Device)で撮像した画像を重ね合わせて高画質を得る3CCD方式に対応可能な小型のズームレンズが求められている。レンズ枚数が少なく、コンパクトでありながら、10倍程度の高変倍比と1.8程度のFナンバーを有するズームレンズとしては、4つのレンズ群からなる下記特許文献1、2に記載のものが挙げられる。特許文献1、2に記載されたズームレンズの第4レンズ群は、像面位置の補正を行うように移動するものであり、良好な収差補正のために正のパワーを有する非球面レンズを含んで構成されている。
ところで、近年では、上記分野のズームレンズにおいて、高画質、小型化の要求に加えて、低コスト化への要求も高まってきている。低コスト化への1つの方法として、非球面レンズをプラスチックで構成することが考えられる。しかしながら、特許文献1、2に記載された構成のようなズームレンズにおいて、第4レンズ群の非球面レンズをプラスチックで構成することは難しい。というのは、プラスチックは温度による屈折率の変化や曲率の変化が大きく、また、上記構成の第4レンズ群の正レンズは強いパワーを有するため、この非球面レンズをプラスチックで構成すると、温度変化による影響が非常に大きくなってしまうからである。したがって、この非球面レンズは一般に、ガラスを材料としてモールド成型により非球面形状が形成されたレンズ(ガラスモールドレンズ)を用いることになり、非常に高価になっていた。
Incidentally, in recent years, in the zoom lens in the above field, in addition to the demand for high image quality and miniaturization, the demand for cost reduction has also increased. As one method for reducing the cost, it is conceivable that the aspheric lens is made of plastic. However, in the zoom lens having the configuration described in
また、第4レンズ群は全体で強い正のパワーを有するため、第4レンズ群に含まれる個々のレンズが担うパワーも大きくなり、その曲率も大きくなりやすい。曲率の増大に伴い、必要なコバ(縁肉)を確保するためにレンズ厚も大きくさせる必要があるため、第4レンズ群をコンパクトにまとめながら、良好な収差補正を行うのは困難であった。 In addition, since the fourth lens group as a whole has a strong positive power, the power carried by each lens included in the fourth lens group also increases, and the curvature thereof tends to increase. As the curvature increases, it is necessary to increase the lens thickness in order to secure the necessary edge (border), so it is difficult to correct aberrations while making the fourth lens group compact. .
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、良好な光学性能を保持して高画質化に対応可能であるとともに、低コスト化および小型化が図られたズームレンズおよび該ズームレンズ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 includes a zoom lens capable of supporting high image quality while maintaining good optical performance, and a low-cost and miniaturized zoom lens, and the zoom lens. It is an object of the present invention to provide an image pickup apparatus.
本発明のズームレンズは、物体側から順に、正の屈折力を有し、変倍時に固定されている第1レンズ群と、負の屈折力を有し、光軸に沿って移動することにより変倍を行う第2レンズ群と、絞りと、正の屈折力を有し、変倍時に固定されている第3レンズ群と、正の屈折力を有し、変倍に伴う像面位置の補正および合焦を行う第4レンズ群とからなり、第4レンズ群が、物体側から順に、少なくとも1面が非球面で材料がプラスチックの第41レンズと、正の第42レンズと、負の第43レンズと、正の第44レンズとからなり、第41レンズの焦点距離をf41とし、第4レンズ群の焦点距離をf4とし、第3レンズ群の焦点距離をf3としたとき、下記条件式(1)、(2)を満たすことを特徴とするものである。
|f41|/f4>4.2 … (1)
2.2<f3/f4<4.2 … (2)
The zoom lens of the present invention has, in order from the object side, a first lens group having a positive refractive power and fixed at the time of zooming, a negative refractive power, and moving along the optical axis. A second lens group that performs zooming, a stop, a third lens group that has positive refractive power and is fixed at the time of zooming, and has a positive refractive power, and the position of the image plane associated with zooming consists of a fourth lens group for correcting and focusing, the fourth lens unit, in order from the object side, the material at least one surface aspherical surface and the 41 lens plastic, a positive second lens, a negative When the focal length of the forty-first lens is f41, the focal length of the fourth lens group is f4, and the focal length of the third lens group is f3. It is characterized by satisfying the expressions (1) and (2).
| F41 | / f4> 4.2 (1)
2.2 <f3 / f4 <4.2 (2)
なお、本発明において、各「レンズ群」は、複数のレンズから構成されるものだけでなく、1枚のレンズのみで構成されるものも含むものとする。 In the present invention, each “lens group” includes not only a plurality of lenses but also a lens group.
なお、第41レンズの近軸領域におけるパワーの符号は、本発明においては、正、負のいずれでもよいものとする。 In the present invention, the sign of the power in the paraxial region of the 41st lens may be either positive or negative.
本発明のズームレンズでは、第4レンズ群の最も物体側に、非球面を有するプラスチックレンズを配置することで、良好な収差補正と低コスト化を図っている。そして、このプラスチックレンズのパワーを条件式(1)で規定されるような弱いパワーとすることで、温度変化による性能劣化を抑制し、良好な性能を保持するようにしている。また、高画質化のためには3CCD方式で用いられる色分解プリズムを挿入できるだけの長いバックフォーカスが必要であり、本発明のズームレンズでは、条件式(2)を満たすことで、コンパクト化を図りつつ、長いバックフォーカスの確保も図るようにしている。 In the zoom lens according to the present invention, a plastic lens having an aspheric surface is arranged on the most object side of the fourth lens group, thereby achieving good aberration correction and cost reduction. The power of the plastic lens is set to a weak power as defined by the conditional expression (1), so that the performance deterioration due to the temperature change is suppressed and the good performance is maintained. In addition, in order to achieve high image quality, a back focus that is long enough to insert a color separation prism used in the 3CCD system is necessary. In the zoom lens according to the present invention, the conditional expression (2) is satisfied to achieve compactness. However, long back focus is ensured.
ここで、本発明のズームレンズにおいては、第43レンズおよび第44レンズが貼り合わされて接合レンズを構成しているようにしてもよい。 Here, in the zoom lens of the present invention, the 43rd lens and the 44th lens may be bonded together to constitute a cemented lens.
さらに、本発明のズームレンズにおいては、第44レンズのアッベ数をν44としたとき、下記条件式(3)を満たすことが好ましい。
61<ν44<83 … (3)
Furthermore, in the zoom lens according to the present invention, it is preferable that the following conditional expression (3) is satisfied when the Abbe number of the 44th lens is ν44.
61 <ν44 <83 (3)
また、本発明のズームレンズにおいては、第42レンズの屈折率をN42としたとき、下記条件式(4)を満たすことが好ましい。
1.55<N42<1.75 … (4)
In the zoom lens according to the present invention, it is preferable that the following conditional expression (4) is satisfied when the refractive index of the forty-second lens is N42.
1.55 <N42 <1.75 (4)
また、本発明のズームレンズにおいては、第3レンズ群が、少なくとも1面の非球面を有する正レンズの1枚からなることが好ましい。その際に、第3レンズ群のこの正レンズの材料がプラスチックであることが好ましい。 In the zoom lens according to the present invention, it is preferable that the third lens group includes one positive lens having at least one aspheric surface. In this case, it is preferable that the material of the positive lens of the third lens group is plastic.
なお、本発明において、ガラス球面上に非球面樹脂を形成したような複合型レンズは「1枚のレンズ」とは見なさないものとする。 In the present invention, a compound lens in which an aspheric resin is formed on a glass spherical surface is not regarded as “one lens”.
また、本発明のズームレンズにおいては、第42レンズと第44レンズのアッベ数の平均をν4pとし、第3レンズ群の正レンズのアッベ数をν31としたとき、下記条件式(5)を満たすことが好ましい。
28<ν4p−ν31<50 … (5)
In the zoom lens of the present invention, when the average Abbe number of the 42nd lens and the 44th lens is ν4p and the Abbe number of the positive lens of the third lens group is ν31, the following conditional expression (5) is satisfied. It is preferable.
28 <ν4p−ν31 <50 (5)
なお、本明細書における各条件式の値は、ズームレンズの基準波長におけるものであり、例えばズームレンズの基準波長がd線(波長587.6nm)の場合は、上記条件式で記載されている屈折率やアッベ数はd線におけるものとなる。 The values of the conditional expressions in this specification are those at the reference wavelength of the zoom lens. For example, when the reference wavelength of the zoom lens is d-line (wavelength 587.6 nm), the values are described in the above conditional expressions. The refractive index and Abbe number are those at the d-line.
本発明の撮像装置は、上記記載の本発明のズームレンズ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 zoom lens according to the present invention described above.
本発明によれば、第1レンズ群と第3レンズ群とを固定群とし、第2レンズ群を光軸に沿って移動させることにより変倍を行い、それによる像面位置の補正および合焦を第4レンズ群の移動により行う方式のズームレンズにおいて、第4レンズ群の構成を好適に設定し、条件式(1)、(2)を満たすように構成しているため、良好な光学性能を保持して高画質化に対応可能で、低コスト化および小型化が図られたズームレンズおよび該ズームレンズを備えた撮像装置を提供することができる。 According to the present invention, the first lens group and the third lens group are fixed groups, and the second lens group is moved along the optical axis to perform zooming, thereby correcting and focusing the image plane position. In the zoom lens of the type in which the lens is moved by moving the fourth lens group, the configuration of the fourth lens group is preferably set so as to satisfy the conditional expressions (1) and (2). Therefore, it is possible to provide a zoom lens that can cope with high image quality while maintaining low cost and reduced size, and an imaging device including the zoom lens.
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。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、本発明の一実施の形態にかかるズームレンズの構成を示す断面図であり、後述の実施例1のズームレンズに対応している。また、図2〜図6はそれぞれ、後述の実施例2〜実施例6のズームレンズの構成を示す断面図である。図1〜図6に示すズームレンズの基本的な構成は同様であり、図示方法も同様であるため、以下では主に図1を例にとって説明する。 FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration of a zoom lens according to an embodiment of the present invention, and corresponds to a zoom lens of Example 1 described later. FIGS. 2 to 6 are cross-sectional views each showing a configuration of a zoom lens of Examples 2 to 6 described later. Since the basic configuration of the zoom lens shown in FIGS. 1 to 6 is the same and the method of illustration is also the same, the following description will be mainly made with reference to FIG. 1 as an example.
本発明の実施形態にかかるズームレンズは、光軸Zに沿って、物体側から順に、正の屈折力を有し、変倍時に固定されている第1レンズ群G1と、負の屈折力を有し、光軸Zに沿って移動することにより変倍を行う第2レンズ群G2と、開口絞りStと、正の屈折力を有し、変倍時に固定されている第3レンズ群G3と、正の屈折力を有し、変倍に伴う像面位置の補正および合焦を行う第4レンズ群G4とを備えている。 The zoom lens according to the embodiment of the present invention has, in order from the object side along the optical axis Z, a positive refractive power, a first lens group G1 fixed at the time of zooming, and a negative refractive power. A second lens group G2 that performs zooming by moving along the optical axis Z, an aperture stop St, and a third lens group G3 that has positive refractive power and is fixed during zooming. And a fourth lens group G4 that has a positive refractive power and corrects and focuses an image plane position accompanying zooming.
なお、図1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。また、図1では、左側が物体側、右側が像側である。図1では、上段に広角端における無限遠合焦時のレンズ配置を示し、下段に望遠端における無限遠合焦時のレンズ配置を示し、広角端から望遠端へ変倍するときの各レンズ群の概略的な移動軌跡を矢印で示している。 Note that the aperture stop St shown in FIG. 1 does not necessarily indicate the size or shape, but indicates the position on the optical axis Z. In FIG. 1, the left side is the object side, and the right side is the image side. In FIG. 1, the upper lens arrangement is shown when focusing on infinity at the wide-angle end, the lower lens arrangement is shown when focusing on infinity at the telephoto end, and each lens group for zooming from the wide-angle end to the telephoto end. The general movement trajectory is indicated by arrows.
また、図1では無限遠物体からの軸上光束の結像位置をPimとして図示している。例えばこのズームレンズを撮像装置に適用する際には、結像位置Pimに撮像素子の撮像面が位置するように配置される。 In FIG. 1, the imaging position of the axial light beam from an infinite object is shown as Pim. For example, when this zoom lens is applied to an image pickup apparatus, the zoom lens is arranged so that the image pickup surface of the image pickup element is positioned at the image formation position Pim.
ズームレンズ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、最も像側のレンズと結像面(撮像面)の間にカバーガラスや、プリズム、赤外線カットフィルタ、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に示す例では、これらを想定した平行平板状の光学部材PPが第4レンズ群G4と結像位置Pimとの間に配置されている。 When applying a zoom lens to an imaging device, depending on the configuration of the camera side on which the lens is mounted, a cover glass, prism, infrared cut filter, between the lens on the most image side and the imaging surface (imaging surface) It is preferable to arrange various filters such as a low-pass filter. In the example shown in FIG. 1, a parallel plate-shaped optical member PP that assumes these is arranged between the fourth lens group G4 and the imaging position Pim. Yes.
このズームレンズは、広角端から望遠端への変倍の際には、第1レンズ群G1および第3レンズ群G3を光軸Z上に固定とし、第2レンズ群G2を光軸Zに沿って像側に移動させることにより変倍を行うとともに、該変倍に伴う像面位置の補正および合焦を第4レンズ群G4を光軸Zに沿って移動させることにより行うように構成されている。つまり、第2レンズ群G2はバリエータ群、第4レンズ群G4はコンペンセータ群およびフォーカス群としての機能を備えている。 In this zoom lens, when zooming from the wide-angle end to the telephoto end, the first lens group G1 and the third lens group G3 are fixed on the optical axis Z, and the second lens group G2 is along the optical axis Z. The zooming is performed by moving the zoom lens to the image side, and the correction and focusing of the image plane position accompanying the zooming is performed by moving the fourth lens group G4 along the optical axis Z. Yes. That is, the second lens group G2 functions as a variator group, and the fourth lens group G4 functions as a compensator group and a focus group.
本実施形態のズームレンズは、主に第4レンズ群G4に特徴を有し、第4レンズ群G4が、物体側から順に、少なくとも1面が非球面で材料がプラスチックのレンズL41と、正レンズL42と、負レンズL43と、正レンズL44とからなるように構成されている。 The zoom lens according to the present embodiment is mainly characterized by the fourth lens group G4. The fourth lens group G4 includes, in order from the object side, at least one aspherical surface and a plastic material L41, and a positive lens. L42, the negative lens L43, and the positive lens L44 are comprised.
プラスチックレンズであるレンズL41は、後述の条件式(1)で表すように、そのパワーが弱いものとなるように設定されている。このレンズL41は、パワー配分にはほとんど影響を与えず、収差を良好に補正するための、いわば「収差補正レンズ」としての役割を担うものである。このレンズL41を設けることにより、第4レンズ群G4内のレンズL41以外のレンズに非球面を設けずに良好に収差補正することが可能になる。 The lens L41, which is a plastic lens, is set so that its power is weak, as represented by conditional expression (1) described later. This lens L41 hardly influences the power distribution, and plays a role as a so-called “aberration correction lens” for correcting aberrations satisfactorily. Providing this lens L41 makes it possible to correct aberrations satisfactorily without providing an aspherical surface on lenses other than the lens L41 in the fourth lens group G4.
仮にこの「収差補正レンズ」のレンズL41を設けない場合、第4レンズ群G4は正レンズL42、負レンズL43、正レンズL44の3枚構成となり、特許文献1にも見られるように、従来よく採用された構成となる。この従来の構成において、第4レンズ群に非球面を設ける場合は、通常、正レンズに設けることになる。しかし、従来の構成における第4レンズ群中の正レンズは強いパワーを有するため、プラスチックを材料とすると、温度による屈折力変化の影響が非常に大きくなり、温度変化時の性能劣化が無視できないものとなる。そのため、従来では、第4レンズ群の非球面レンズはガラスモールドレンズを用いることになり、高コストになっていた。 If the lens L41 of the “aberration correction lens” is not provided, the fourth lens group G4 has a three-lens configuration including a positive lens L42, a negative lens L43, and a positive lens L44. It becomes the adopted composition. In this conventional configuration, when an aspheric surface is provided in the fourth lens group, it is normally provided in a positive lens. However, since the positive lens in the fourth lens group in the conventional configuration has a strong power, if plastic is used as a material, the influence of the refractive power change due to temperature becomes very large, and the performance deterioration at the time of temperature change cannot be ignored. It becomes. For this reason, conventionally, a glass mold lens is used as the aspherical lens of the fourth lens group, which is expensive.
また、第4レンズ群は全体で強い正のパワーを有するため、従来の3枚構成では、第4レンズ群に含まれる各レンズが担うパワーも大きくなり、その曲率が大きくなりやすい。特に、色収差を良好に補正するため、低分散材料を用いる場合には、低分散材料は一般に低屈折率であることから、レンズの曲率が大きくなりやすい。曲率の増大に伴い、必要なコバ(縁肉)を確保するためにレンズ厚も大きくさせる必要があり、小型化に反するものとなっていた。 Moreover, since the fourth lens group has a strong positive power as a whole, in the conventional three-lens configuration, the power of each lens included in the fourth lens group increases, and the curvature tends to increase. In particular, when a low dispersion material is used to correct chromatic aberration satisfactorily, the low dispersion material generally has a low refractive index, and thus the lens curvature tends to increase. As the curvature increases, it is necessary to increase the lens thickness in order to secure the necessary edge (edge), which is contrary to miniaturization.
上記不具合に対して、本実施形態のズームレンズは、第4レンズ群の非球面レンズであるレンズL41のパワーを弱いものとすることで、プラスチックを材料としても温度変化の影響を小さくでき、レンズL41をプラスチックで構成することが可能になる。また、レンズL41のパワーは弱いため、レンズL41のレンズ厚は薄くすることができる。 With respect to the above problem, the zoom lens according to the present embodiment can reduce the influence of temperature change even when plastic is used as the lens L41, which is an aspherical lens in the fourth lens group. L41 can be made of plastic. Further, since the power of the lens L41 is weak, the lens thickness of the lens L41 can be reduced.
本実施形態のズームレンズは、第4レンズ群が3枚構成からなる従来のものと比較して、結果として1枚レンズが増えているが、ガラスモールドの非球面レンズと比較して、プラスチック非球面レンズは安価に構成できる場合が多い。また、レンズL41はプラスチックで構成されているため軽量化でき、移動群である第4レンズ群G4にとって有利である。 The zoom lens according to the present embodiment has one more lens as a result compared to the conventional lens in which the fourth lens group has a three-lens structure. In many cases, spherical lenses can be constructed at low cost. Further, since the lens L41 is made of plastic, it can be reduced in weight, which is advantageous for the fourth lens group G4 that is a moving group.
さらに、従来の3枚構成の正レンズに非球面を設ける代わりに、本実施形態のように非球面を有するレンズL41を設けることで、第4レンズ群G4のレンズL41以外の正レンズをガラスモールドレンズにする必要がなくなり、第4レンズ群G4のレンズL41以外の正レンズに用いる材料選択の自由度が増加し、色収差補正にも有利である。 Furthermore, instead of providing an aspherical surface to the conventional three-lens positive lens, a positive lens other than the lens L41 of the fourth lens group G4 is formed by a glass mold by providing a lens L41 having an aspherical surface as in this embodiment. This eliminates the need for a lens, increases the degree of freedom in selecting materials used for positive lenses other than the lens L41 of the fourth lens group G4, and is advantageous for correcting chromatic aberration.
すなわち、第4レンズ群G4中に、安価で軽量なプラスチックで構成しながらも、温度変化による影響が小さく、良好な収差補正能力を有する薄型のレンズであるレンズL41を配置することにより、ガラスで構成される非球面レンズを削減し、低コスト化を図るとともに、収差が良好に補正されたズームレンズを得ることができる。 That is, the fourth lens group G4 is made of glass by disposing a lens L41, which is a thin lens having a good aberration correction capability and being less affected by temperature change while being made of an inexpensive and lightweight plastic. It is possible to obtain a zoom lens in which the number of aspherical lenses is reduced, the cost is reduced, and aberrations are corrected favorably.
本実施形態のズームレンズは、一例として、図1に示す例のような構成を採ることができる。すなわち、各レンズ群とも物体側から順に、第1レンズ群G1は、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズL11と正レンズL12との貼り合わせによる接合レンズ、メニスカス形状の正レンズL13からなる3枚構成とし、第2レンズ群G2は、負レンズL21、負レンズL22、正レンズL23と負レンズL24との貼り合わせによる接合レンズからなる4枚構成とし、第3レンズ群G3は、正レンズL31からなる1枚構成とし、第4レンズ群G4は、レンズL41、正レンズL42、負レンズL43と正レンズL44との貼り合わせによる接合レンズからなる4枚構成とすることができる。 As an example, the zoom lens according to the present embodiment may have a configuration as shown in FIG. That is, in each lens group, in order from the object side, the first lens group G1 includes a cemented lens obtained by bonding a meniscus negative lens L11 having a convex surface facing the object side and a positive lens L12, and a meniscus positive lens L13. The second lens group G2 has a four-lens configuration including a negative lens L21, a negative lens L22, a cemented lens formed by bonding the positive lens L23 and the negative lens L24, and the third lens group G3 is a positive lens. The fourth lens group G4 can have a four-lens configuration including a lens L41, a positive lens L42, and a cemented lens formed by bonding the negative lens L43 and the positive lens L44.
図1に示す例のように、第4レンズ群G4の負レンズL43および正レンズL44は、貼り合わされて接合レンズを構成していることが好ましく、この場合は色収差の補正において有利となる。 As in the example shown in FIG. 1, the negative lens L43 and the positive lens L44 of the fourth lens group G4 are preferably bonded together to form a cemented lens, which is advantageous in correcting chromatic aberration.
第3レンズ群G3については、図1に示す例のように、正レンズL31の1枚構成とすることが好ましく、これにより、レンズ枚数を低減して小型化を図ることができる。そして、第3レンズ群G3を1枚構成とする場合には、この正レンズL31は、少なくとも1面に非球面を有することが好ましい。正レンズL31を非球面レンズとすることにより、収差補正上有利となり、第3レンズ群G3を1枚構成とすることが容易となる。 As in the example shown in FIG. 1, the third lens group G3 preferably has a single positive lens L31 configuration, which can reduce the number of lenses and reduce the size. When the third lens group G3 has a single lens configuration, the positive lens L31 preferably has at least one aspheric surface. By using an aspheric lens as the positive lens L31, it is advantageous in correcting aberrations, and it is easy to configure the third lens group G3 as a single lens.
正レンズL31が非球面レンズの場合は、プラスチックレンズであることが好ましい。材料をプラスチックにすることで、低コスト化および軽量化を実現できる。また、適用される撮像装置の鏡筒がプラスチック材料からなる場合には、鏡筒の温度変化に伴う伸縮と、プラスチック材料からなる正レンズの温度変化に伴う像位置の移動とが相殺しあって、温度変化による見た目上の像位置の変化を抑制することができる。この点において、ガラスレンズよりプラスチックレンズの方が、温度変化に対して有利であるといえる。 When the positive lens L31 is an aspheric lens, it is preferably a plastic lens. By using plastic as the material, it is possible to reduce the cost and weight. In addition, when the lens barrel of the applied imaging device is made of a plastic material, the expansion / contraction due to the temperature change of the lens barrel and the movement of the image position due to the temperature change of the positive lens made of the plastic material cancel each other. The change in the apparent image position due to the temperature change can be suppressed. In this respect, it can be said that the plastic lens is more advantageous for temperature change than the glass lens.
図1に示す本実施形態のズームレンズは、第3レンズ群G3を1枚構成としているため、特許文献1のような第3レンズ群G3を2枚構成とした従来例に比べて、第3レンズ群G3のレンズ枚数を少なくできる。このことから、第3レンズ群G3を1枚構成とした場合には、第2レンズ群G2を3枚構成にした従来例と異なり、本実施形態のように、第2レンズ群G2を4枚構成とすることが考えられる。 Since the zoom lens of the present embodiment shown in FIG. 1 has a single third lens group G3, the third lens group G3 has a third lens group G3 as compared with the conventional example in which the third lens group G3 has two lenses. The number of lenses in the lens group G3 can be reduced. Therefore, when the third lens group G3 has a single lens structure, unlike the conventional example in which the second lens group G2 has a three-lens structure, four second lens groups G2 are used as in this embodiment. It is conceivable to have a configuration.
以下に第2レンズ群G2を4枚構成にする意味について説明する。レンズ系全長を短くして小型化するためには、変倍時の移動量を小さくする必要があり、そのためには第2レンズ群G2に強い負のパワーを持たせることが好ましい。しかし、レンズのパワーが強くなりすぎると、第2レンズ群G2は移動群であるため、変倍時の収差変動が大きくなってしまう。 The meaning of the second lens group G2 having four lenses will be described below. In order to shorten the overall length of the lens system and reduce the size, it is necessary to reduce the amount of movement during zooming. For this purpose, it is preferable to give the second lens group G2 a strong negative power. However, if the power of the lens becomes too strong, the second lens group G2 is a moving group, so that aberration fluctuations during zooming increase.
特許文献1のものでは第2レンズ群が負、負、正の3枚構成となっているが、図1に示す本実施形態のズームレンズでは、これにさらに負レンズを1枚追加した4枚構成とすることで、第2レンズ群G2が強い負のパワーを持つ場合でも、第2レンズ群G2に必要な負のパワーを分散させるようにしている。これにより、第2レンズ群G2の各負レンズが担うパワーの強さが強くなりすぎて変倍時の収差変動が大きくなってしまうことなく、レンズ系全長を小型化することが可能になる。 In the lens of Patent Document 1, the second lens group has three negative, negative, and positive lenses. However, in the zoom lens of the present embodiment shown in FIG. 1, four negative lenses are further added. With this configuration, even when the second lens group G2 has a strong negative power, the negative power necessary for the second lens group G2 is dispersed. As a result, it is possible to reduce the overall length of the lens system without the intensity of power carried by each negative lens of the second lens group G2 becoming too strong and aberration fluctuations during zooming becoming large.
また、本実施形態のズームレンズでは、第2レンズ群G2において、物体側に2枚の負レンズを有している。このように、物体側に負のパワーを多く配分することにより、第2レンズ群の物体側主点の位置を物体側に近づけて第1レンズ群G1と第2レンズ群G2の主点間隔を短くすることができる。これにより、軸外光束の第1レンズ群G1を通過する高さを低くすることができ、前玉径(最も物体側のレンズの径)の小型化を図ることができる。 In the zoom lens according to the present embodiment, the second lens group G2 has two negative lenses on the object side. In this way, by distributing a large amount of negative power to the object side, the position of the object side principal point of the second lens group is brought closer to the object side, so that the principal point interval between the first lens group G1 and the second lens group G2 is increased. Can be shortened. Accordingly, the height of the off-axis light beam passing through the first lens group G1 can be reduced, and the front lens diameter (the diameter of the lens closest to the object side) can be reduced.
さらに、本実施形態のズームレンズは、第4レンズ群G4の最も物体側のレンズL41の焦点距離をf41とし、第4レンズ群G4の焦点距離をf4としたとき、下記条件式(1)を満たすように構成されている。
|f41|/f4>4.2 … (1)
Furthermore, in the zoom lens according to the present embodiment, when the focal length of the lens L41 closest to the object side in the fourth lens group G4 is f41 and the focal length of the fourth lens group G4 is f4, the following conditional expression (1) is satisfied. It is configured to meet.
| F41 | / f4> 4.2 (1)
条件式(1)は、レンズL41の焦点距離と第4レンズ群G4の焦点距離の比を規定しており、いわば第4レンズ群G4に対するレンズL41のパワーの比を規定している。条件式(1)の下限を下回ると、レンズL41のパワーが強くなり、上記で説明したように、温度変化による影響が大きくなり、好ましくない。 Conditional expression (1) defines the ratio of the focal length of the lens L41 and the focal length of the fourth lens group G4. In other words, it defines the ratio of the power of the lens L41 to the fourth lens group G4. If the lower limit of conditional expression (1) is not reached, the power of the lens L41 becomes strong, and as described above, the influence of temperature change becomes large, which is not preferable.
さらに、下記条件式(1−1)を満たすことがより好ましい。条件式(1−1)の下限を満たすことで、温度変化による影響をより低減できる。
5.0<|f41|/f4<80 … (1−1)
Furthermore, it is more preferable to satisfy the following conditional expression (1-1). By satisfying the lower limit of conditional expression (1-1), it is possible to further reduce the influence due to temperature change.
5.0 <| f41 | / f4 <80 (1-1)
条件式(1−1)の上限を超えた場合には、物体側と像側の面の曲率が近いメニスカス形状で有効な大きさのパワーを有する第1のレンズ形状になる場合と、物体側と像側の面が平面に近い形状でほとんどパワーを有しない第2のレンズ形状になる場合が考えられる。上述したように、本発明ではレンズL41として、パワー配分にはほとんど影響を与えない、いわゆる「収差補正レンズ」を想定しているため、第2のレンズ形状について考えを進める。第2のレンズ形状において、条件式(1−1)の上限を超えるほどパワーが弱くなると、レンズの中心部では平面に近く、周辺部では急激に曲率が大きくなる形状となりやすい。そうすると、レンズの偏芯や軸ずれの影響が大きくなり、微小の誤差で性能が悪化し、良好な光学性能を保持できなくなる。また、製造性も悪化してしまう。あるいは、条件式(1−1)の上限を超えるほどパワーが弱くなったときに、レンズの中心部では平面に近く、周辺部で急激に曲率が大きくなる形状にしない場合は、収差の補正能力を失ってしまい、良好な光学性能を保持できなくなる。 When the upper limit of the conditional expression (1-1) is exceeded, the object side and the image side surfaces have a meniscus shape having a close curvature and a first lens shape having an effective magnitude, It can be considered that the image side surface has a shape close to a flat surface and a second lens shape having almost no power. As described above, in the present invention, a so-called “aberration correction lens” that hardly affects power distribution is assumed as the lens L41, and thus the second lens shape will be considered. In the second lens shape, when the power is weakened so as to exceed the upper limit of the conditional expression (1-1), the central portion of the lens is close to a flat surface, and the curvature tends to increase rapidly in the peripheral portion. In this case, the influence of the eccentricity of the lens and the axis deviation becomes large, the performance deteriorates due to a minute error, and good optical performance cannot be maintained. In addition, manufacturability is also deteriorated. Alternatively, when the power is weakened so as to exceed the upper limit of the conditional expression (1-1), if the lens is not in a shape that is close to a plane at the center and suddenly increases in curvature at the periphery, the aberration correction capability And the optical performance cannot be maintained.
また、本実施形態のズームレンズは、第3レンズ群G3の焦点距離をf3とし、第4レンズ群G4の焦点距離をf4としたとき、下記条件式(2)を満たすように構成されている。
2.2<f3/f4<4.2 … (2)
The zoom lens according to the present embodiment is configured to satisfy the following conditional expression (2) when the focal length of the third lens group G3 is f3 and the focal length of the fourth lens group G4 is f4. .
2.2 <f3 / f4 <4.2 (2)
条件式(2)は、第3レンズ群G3と第4レンズ群G4の焦点距離の比を規定している。条件式(2)は、良好な光学性能を達成しつつ、第3レンズ群G3以降のレンズ系を小型化するとともに、3CCD方式で用いられる色分解プリズム等を挿入可能な長いバックフォーカスを確保するための、第3レンズ群G3と第4レンズ群G4のパワー配分の好適な範囲を規定するものである。 Conditional expression (2) defines the ratio of the focal lengths of the third lens group G3 and the fourth lens group G4. Conditional expression (2) achieves good optical performance, reduces the size of the lens system after the third lens group G3, and ensures a long back focus in which a color separation prism or the like used in the 3CCD system can be inserted. Therefore, a suitable range of power distribution between the third lens group G3 and the fourth lens group G4 is defined.
条件式(2)の下限を下回るほど第3レンズ群G3のパワーを強くしてしまうと、変倍時や合焦時の球面収差の変動が大きくなってしまう。また、必要なバックフォーカスを確保することが非常に困難となる。逆に、条件式(2)の上限を上回ると、レンズ系全長が長くなり、さらに、第4レンズ群G4に入射する光線高が大きくなり、第4レンズ群G4が大型化してしまう。 If the power of the third lens group G3 is increased so as to fall below the lower limit of the conditional expression (2), the variation in spherical aberration at the time of zooming or focusing becomes large. In addition, it is very difficult to ensure the necessary back focus. On the other hand, if the upper limit of conditional expression (2) is exceeded, the total length of the lens system becomes longer, the height of light incident on the fourth lens group G4 becomes larger, and the fourth lens group G4 becomes larger.
さらに、下記条件式(2−1)を満たすことがより好ましい。条件式(2−1)を満たすことで、条件式(2)を満たすことにより得られる効果をさらに高めることができる。
2.4<f3/f4<4.0 … (2−1)
Furthermore, it is more preferable to satisfy the following conditional expression (2-1). By satisfying conditional expression (2-1), the effect obtained by satisfying conditional expression (2) can be further enhanced.
2.4 <f3 / f4 <4.0 (2-1)
本実施形態のズームレンズは、上記構成に加え、さらに以下の条件式を満たすように構成することが好ましく、これにより、さらに良好な特性を得ることができる。 In addition to the above-described configuration, the zoom lens according to the present embodiment is preferably configured to satisfy the following conditional expression, whereby even better characteristics can be obtained.
正レンズL44のアッベ数をν44としたとき、下記条件式(3)を満たすことが好ましい。
61<ν44<83 … (3)
When the Abbe number of the positive lens L44 is ν44, it is preferable that the following conditional expression (3) is satisfied.
61 <ν44 <83 (3)
条件式(3)は、正レンズL44のアッベ数を規定している。第4レンズ群G4中に、条件式(3)で規定される低分散材料を用いることで、変倍時や合焦時の色収差の変動や、第4レンズ群G4で発生する色収差を抑えることができる。 Conditional expression (3) defines the Abbe number of the positive lens L44. By using a low dispersion material defined by the conditional expression (3) in the fourth lens group G4, it is possible to suppress chromatic aberration variation at the time of zooming and focusing, and chromatic aberration generated in the fourth lens group G4. Can do.
条件式(3)を下回る場合、色収差を良好に補正することができない。逆に、条件式(3)を上回るような低分散材料を用いると、色収差の補正には有利であるが、低屈折率材料を用いることになるため、必要なコバを確保するためにレンズが厚くなってしまう。 When the conditional expression (3) is not satisfied, chromatic aberration cannot be corrected satisfactorily. On the other hand, using a low dispersion material that exceeds conditional expression (3) is advantageous for correcting chromatic aberration, but a low refractive index material is used, so that a lens is used to secure the necessary edge. It will be thick.
正レンズL42の屈折率をN42としたとき、下記条件式(4)を満たすことが好ましい。
1.55<N42<1.75 … (4)
When the refractive index of the positive lens L42 is N42, the following conditional expression (4) is preferably satisfied.
1.55 <N42 <1.75 (4)
条件式(4)は、正レンズL42の屈折率を規定している。第4レンズ群G4は強い正のパワーを有し、個々のレンズが担うパワーが大きい。そのため、条件式(4)を下回るような材料で正レンズL42を構成した場合には、レンズの曲率が大きくなり、変倍時や合焦時の収差変動が大きくなり、収差補正が困難になる。また、必要なコバを確保するために必要なレンズ厚も大きくなり、第4レンズ群G4が大型化してしまう。条件式(4)を上回ると、レンズを薄く作るのに有利ではあるが、高屈折率材料を用いることになり、高屈折率材料は一般に分散が大きいため、良好な色収差補正を行うことが困難になる。 Conditional expression (4) defines the refractive index of the positive lens L42. The fourth lens group G4 has a strong positive power, and the power carried by each lens is large. For this reason, when the positive lens L42 is made of a material that is less than the conditional expression (4), the curvature of the lens increases, aberration fluctuations during zooming or focusing increase, and aberration correction becomes difficult. . In addition, the lens thickness necessary for securing the necessary edge increases, and the fourth lens group G4 increases in size. If the conditional expression (4) is exceeded, it is advantageous for making the lens thin, but a high refractive index material is used, and the high refractive index material generally has a large dispersion, so that it is difficult to perform good chromatic aberration correction. become.
第3レンズ群G3が、少なくとも1面の非球面を有する正レンズL31の1枚からなる場合、正レンズL42と正レンズL44のアッベ数の平均をν4pとし、正レンズL31のアッベ数をν31としたとき、下記条件式(5)を満たすことが好ましい。
28<ν4p−ν31<50 … (5)
When the third lens group G3 includes one positive lens L31 having at least one aspheric surface, the average Abbe number of the positive lens L42 and the positive lens L44 is ν4p, and the Abbe number of the positive lens L31 is ν31. It is preferable that the following conditional expression (5) is satisfied.
28 <ν4p−ν31 <50 (5)
条件式(5)は、正レンズL42および正レンズL44のアッベ数の平均と、第3レンズ群G3の正レンズL31のアッベ数との差を規定している。ズームレンズにおける色消しは、各レンズ群において行うことが望ましいが、第3レンズ群G3を1枚で構成する場合、第4レンズ群G4と合わせて色消しを行う必要がある。第4レンズ群G4では、変倍や合焦に伴う色収差の変動を抑えるために、正レンズには低分散の材料を用いる。そこで、第3レンズ群G3の正レンズL31には、第4レンズ群で生じる色収差を打ち消すような高分散の材料を用いる。 Conditional expression (5) defines the difference between the average Abbe number of the positive lens L42 and the positive lens L44 and the Abbe number of the positive lens L31 of the third lens group G3. It is desirable to perform achromatization in the zoom lens in each lens group, but when the third lens group G3 is composed of one lens, it is necessary to perform achromatization together with the fourth lens group G4. In the fourth lens group G4, a low-dispersion material is used for the positive lens in order to suppress variation in chromatic aberration associated with zooming and focusing. Therefore, a high dispersion material that cancels chromatic aberration generated in the fourth lens group is used for the positive lens L31 of the third lens group G3.
条件式(5)を下回ると、色収差、特に、ズームの中間域から望遠端にかけての色収差を十分に補正できなくなる。条件式(5)を上回ると、色収差の補正には有利であるが、その場合、レンズL41に超低分散材料を用いるか、正レンズL31に高分散材料を用いることになるが、その場合、それに合った材料を選択することが困難になる。また、良好な色収差補正ができなくなる。 If the conditional expression (5) is not satisfied, chromatic aberration, in particular, chromatic aberration from the middle range of the zoom to the telephoto end cannot be sufficiently corrected. If the conditional expression (5) is exceeded, it is advantageous for correction of chromatic aberration. In this case, an ultra-low dispersion material is used for the lens L41 or a high dispersion material is used for the positive lens L31. It becomes difficult to select a material suitable for it. In addition, good chromatic aberration correction cannot be performed.
さらに、下記条件式(5−1)を満たすことがより好ましい。条件式(5−1)を満たすことで、条件式(5)を満たすことにより得られる効果をさらに高めることができる。
30<ν4p−ν31<48 … (5−1)
Furthermore, it is more preferable to satisfy the following conditional expression (5-1). By satisfying conditional expression (5-1), the effect obtained by satisfying conditional expression (5) can be further enhanced.
30 <ν4p−ν31 <48 (5-1)
また、本ズームレンズが例えば屋外等の厳しい環境において使用される場合には、最も物体側に配置されるレンズには、風雨による表面劣化、直射日光による温度変化に強く、さらには油脂・洗剤等の化学薬品に強い材料、すなわち耐水性、耐候性、耐酸性、耐薬品性等が高い材料を用いることが好ましく、さらには堅く、割れにくい材料を用いることが好ましい。以上のことから最も物体側に配置される材料としては、具体的にはガラスを用いることが好ましく、あるいは透明なセラミックスを用いてもよい。 In addition, when this zoom lens is used in harsh environments such as outdoors, the lens placed closest to the object is resistant to surface deterioration due to wind and rain, temperature changes due to direct sunlight, and oils and detergents. It is preferable to use a material resistant to chemicals, that is, a material having high water resistance, weather resistance, acid resistance, chemical resistance, and the like, and further, a material that is hard and difficult to break. From the above, as the material disposed closest to the object side, specifically, glass is preferably used, or transparent ceramics may be used.
非球面形状が形成されるレンズの材料としては、プラスチックを用いることが好ましく、この場合には、非球面形状を精度良く作製することができるとともに、軽量化および低コスト化を図ることが可能となる。 It is preferable to use plastic as the material of the lens on which the aspherical shape is formed. In this case, the aspherical shape can be manufactured with high accuracy, and the weight and cost can be reduced. Become.
本ズームレンズが、広い温度範囲で使用可能なことが要求される場合には、各レンズの材料としては線膨張係数の小さいものを用いることが好ましい。また、本ズームレンズ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膜を施すようにしてもよい。 When the zoom lens is required to be usable in a wide temperature range, it is preferable to use a material having a small linear expansion coefficient as the material of each lens. In addition, when the zoom lens is used in a harsh environment, a protective multilayer coating is preferably applied. In addition to the protective coat, an antireflection coating film for reducing ghost light during use may be applied.
図1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. 1, an example in which the optical member PP is disposed between the lens system and the imaging surface is shown, but instead of disposing a low-pass filter, various filters that cut a specific wavelength range, or the like, These various filters may be disposed between the lenses, or a coating having the same action as the various filters may be applied to the lens surface of any lens.
以上説明したように、本実施形態のズームレンズによれば、要求される仕様等に応じて、上記した好ましい構成を適宜採用することで、レンズ枚数を大幅に増やすことなく、小型に構成でき、良好な収差補正と低コスト化を両立させることができる。 As described above, according to the zoom lens of the present embodiment, according to the required specifications and the like, by appropriately adopting the preferred configuration described above, it can be configured compactly without significantly increasing the number of lenses, It is possible to achieve both good aberration correction and cost reduction.
次に、本発明のズームレンズの数値実施例について説明する。実施例1〜6のズームレンズのレンズ断面図はそれぞれ図1〜図6に示したものである。 Next, numerical examples of the zoom lens according to the present invention will be described. The lens cross-sectional views of the zoom lenses of Examples 1 to 6 are those shown in FIGS.
実施例1にかかるズームレンズの基本レンズデータを表1に、ズーム(変倍)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2〜6にかかるズームレンズの基本データ、ズームに関するデータ、非球面データを表4〜表18に示す。以下では、表中の記号の意味について、実施例1を例にとり説明するが、実施例2〜6のものについても基本的に同様である。 Table 1 shows basic lens data of the zoom lens according to Example 1, Table 2 shows data relating to zooming (magnification), and Table 3 shows aspherical data. Similarly, basic data, zoom-related data, and aspherical data of the zoom lenses according to Examples 2 to 6 are shown in Tables 4 to 18. In the following, the meaning of the symbols in the table will be described using Example 1 as an example, but the same applies to Examples 2 to 6.
表1の基本レンズデータにおいて、Si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はi番目の面の曲率半径を示し、Di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。なお、面間隔の最下欄は表中の最終面と結像面との面間隔を示している。また、基本レンズデータにおいて、Ndjは最も物体側のレンズを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、基本レンズデータには、開口絞りStおよび光学部材PPも含めて示している。開口絞りStに相当する面の曲率半径の欄には(開口絞り)と記載している。基本レンズデータの曲率半径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。 In the basic lens data of Table 1, Si indicates the i-th (i = 1, 2, 3,...) Surface number that increases sequentially toward the image side with the most object-side component surface being first. Indicates the radius of curvature of the i-th surface, and Di indicates the surface interval on the optical axis Z between the i-th surface and the i + 1-th surface. The bottom column of the surface interval indicates the surface interval between the final surface and the imaging surface in the table. In the basic lens data, Ndj is 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 object-side lens as the first lens. ), And νdj represents the Abbe number of the j-th optical element with respect to the d-line. The basic lens data includes the aperture stop St and the optical member PP. In the column of the radius of curvature of the surface corresponding to the aperture stop St, (aperture stop) is described. The radius of curvature of the basic lens data is positive when convex on the object side and negative when convex on the image side.
表1の基本レンズデータにおいて、変倍を行うために間隔が変化する、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2の間隔、第2レンズ群G2と開口絞りStの間隔、第3レンズ群G3と第4レンズ群G4の間隔、第4レンズ群G4と光学部材PPの間隔に相当する面間隔の欄にはそれぞれ、D5(可変)、D12(可変)、D15(可変)、D22(可変)と記載している。 In the basic lens data in Table 1, the interval changes for zooming, the interval between the first lens group G1 and the second lens group G2, the interval between the second lens group G2 and the aperture stop St, the third lens group G3. D5 (variable), D12 (variable), D15 (variable), and D22 (variable) in the columns of the distance between the fourth lens group G4 and the surface distance corresponding to the distance between the fourth lens group G4 and the optical member PP, respectively. It is described.
表2のズームに関するデータには、広角端、望遠端における、全系の焦点距離f、FナンバーFno.、全画角2ω、変倍に伴い変化する各面間隔D5、D12、D15、D22の値を示す。全画角2ωの単位は度である。 The zoom-related data in Table 2 includes the focal length f of the entire system at the wide-angle end and the telephoto end, the F number Fno. , The total field angle 2ω, and the values of the surface spacings D5, D12, D15, and D22 that change with zooming are shown. The unit of the total angle of view 2ω is degrees.
表1のRiおよびDiの単位、表2のf、D5、D12、D15、D22の単位としては、「mm」を用いることができるが、光学系は比例拡大又は比例縮小しても同等の光学性能が得られるので、単位は「mm」に限定されることはなく、他の適当な単位を用いることもできる。 As the unit of Ri and Di in Table 1 and the unit of f, D5, D12, D15, and D22 in Table 2, “mm” can be used. Since the performance can be obtained, the unit is not limited to “mm”, and other appropriate units can be used.
表1の基本レンズデータでは、非球面の面番号に*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の非球面データには、非球面レンズであるレンズの符号と、非球面の面番号と、とこれら非球面に関する非球面係数を示す。非球面係数は、以下の式(A)で表される非球面式における各係数KA、RAm(m=3、4、5、…10)の値である。 In the basic lens data in Table 1, the surface number of the aspheric surface is marked with *, and the paraxial radius of curvature is shown as the radius of curvature of the aspheric surface. The aspherical data in Table 3 shows the sign of a lens that is an aspherical lens, the surface number of the aspherical surface, and the aspherical coefficients related to these aspherical surfaces. The aspheric coefficient is a value of each coefficient KA, RA m (m = 3, 4, 5,... 10) in the aspheric expression expressed by the following expression (A).
Zd=C・h2/{1+(1−KA・C2・h2)1/2}+ΣRAm・hm … (A)
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:近軸曲率半径の逆数
KA、RAm:非球面係数(m=3、4、5、…10)
なお、表1のRiおよびDiの単位にmmを用いたときは、上記Zd、hの単位もmmとなる。
Zd = C · h 2 / {1+ (1−KA · C 2 · h 2 ) 1/2 } + ΣRA m · h m (A)
However,
Zd: Depth of aspheric surface (length of perpendicular drawn from a point on the aspherical surface of 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: Reciprocal number of paraxial radius of curvature KA, RA m : aspheric coefficient (m = 3, 4, 5,... 10)
In addition, when mm is used as the unit of Ri and Di in Table 1, the unit of Zd and h is also mm.
表19に、実施例1〜6における条件式(1)〜(5)に対応する値を示す。表19からわかるように、実施例1〜6のいずれも、条件式(1)〜(5)を満足している。 Table 19 shows values corresponding to the conditional expressions (1) to (5) in Examples 1 to 6. As can be seen from Table 19, all of Examples 1 to 6 satisfy the conditional expressions (1) to (5).
図7(A)〜図7(H)に実施例1のズームレンズの広角端および望遠端における、球面収差、非点収差、ディストーション(歪曲収差)、倍率色収差の各収差図を示す。各収差図には、d線(波長587.6nm)を基準波長とした収差を示すが、球面収差図および倍率色収差図には波長460.0nm、波長615.0nmについての収差も示す。球面収差図のFno.はFナンバー、その他の収差図のωは半画角を意味する。 7A to 7H show respective aberration diagrams of spherical aberration, astigmatism, distortion (distortion aberration), and lateral chromatic aberration at the wide-angle end and the telephoto end of the zoom lens of Example 1. FIG. Each aberration diagram shows the aberration with the d-line (wavelength 587.6 nm) as the reference wavelength, while the spherical aberration diagram and the magnification chromatic aberration diagram also show the aberrations for the wavelength 460.0 nm and the wavelength 615.0 nm. Fno. Of spherical aberration diagram. Means F number, and ω in other aberration diagrams means half angle of view.
同様に、図8(A)〜図8(H)、図9(A)〜図9(H)、図10(A)〜図10(H)、図11(A)〜図11(H)、図12(A)〜図12(H)に、実施例2〜6のズームレンズの広角端および望遠端における、球面収差、非点収差、ディストーション(歪曲収差)、倍率色収差の各収差図を示す。 Similarly, FIG. 8 (A) to FIG. 8 (H), FIG. 9 (A) to FIG. 9 (H), FIG. 10 (A) to FIG. 10 (H), FIG. 11 (A) to FIG. FIGS. 12A to 12H are graphs showing spherical aberration, astigmatism, distortion (distortion aberration), and lateral chromatic aberration at the wide-angle end and the telephoto end of the zoom lenses of Examples 2 to 6, respectively. Show.
以上のデータから、実施例1〜6のズームレンズは、約10倍の倍率を有し、小型化を図りつつ、広角端でのFナンバーが1.8程度と小さく、各収差が良好に補正され、広角端および望遠端ともに可視域において高い光学性能を有することがわかる。これらのズームレンズは、監視カメラや、ビデオカメラ、電子スチルカメラ等の撮像装置に好適に使用することができる。 From the above data, the zoom lenses of Examples 1 to 6 have a magnification of about 10 times, and the F number at the wide-angle end is as small as about 1.8, and each aberration is well corrected while achieving downsizing. It can be seen that both the wide-angle end and the telephoto end have high optical performance in the visible range. These zoom lenses can be suitably used for imaging devices such as surveillance cameras, video cameras, and electronic still cameras.
図13に、本発明の実施形態の撮像装置の一例として、本発明の実施形態にかかるズームレンズ1を用いて構成したビデオカメラ10の構成図を示す。なお、図13では、ズームレンズ1が備える正の第1レンズ群G1、負の第2レンズ群G2、開口絞りSt、正の第3レンズ群G3、正の第4レンズ群G4を概略的に示している。
FIG. 13 shows a configuration diagram of a
図13に示すビデオカメラ10は、3つの撮像素子を有するいわゆる3CCD方式の撮像装置であるが、本発明の撮像装置はこれに限定されず、1つの撮像素子で全波長帯域を撮像するものでもよい。ビデオカメラ10は、ズームレンズ1と、ズームレンズ1の像側に配置されたローパスフィルタおよび赤外線カットフィルタ等の機能を有するフィルタ2と、フィルタ2の像側に配置された色分解プリズム3R、3G、3Bと、各色分解プリズムの端面に設けられた撮像素子4R、4G、4Bと、信号処理回路5とを備えている。撮像素子4R、4G、4Bはズームレンズ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、例えば、CCD(Charge Coupled Device)を用いることができる。撮像素子4R、4G、4Bは、その撮像面がズームレンズ1の結像面に一致するように配置される。
The
ズームレンズ1を透過した光はフィルタ2により不要光成分が除去され、色分解プリズム3R、3G、3Bにより赤、緑、青の各色光に分解された後、撮像素子4R、4G、4Bの撮像面上に結像する。赤、緑、青の各色光に対応する撮像素子4R、4G、4Bからの出力信号は信号処理回路5にて演算処理されてカラー画像が形成され、表示装置6に表示される。
Unnecessary light components are removed from the light transmitted through the zoom lens 1 by the
本発明の実施形態にかかるズームレンズは、前述した長所を有するため、本実施形態の撮像装置は、小型で低コストに構成可能であり、かつ高画質の映像を得ることができる。 Since the zoom lens according to the embodiment of the present invention has the above-described advantages, the imaging apparatus of the present embodiment can be configured in a small size and at a low cost, and can obtain a high-quality image.
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 spacing, the refractive index, the Abbe number, etc. of each lens component are not limited to the values shown in the above numerical examples, but can take other values.
1 ズームレンズ
2 フィルタ
3B、3G、3R 色分解プリズム
4B、4G、4R 撮像素子
5 信号処理回路
6 表示装置
10 ビデオカメラ
G1 第1レンズ群
G2 第2レンズ群
G3 第3レンズ群
G4 第4レンズ群
PP 光学部材
St 開口絞り
Z 光軸
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (8)
前記第4レンズ群が、物体側から順に、少なくとも1面が非球面で材料がプラスチックの第41レンズと、正の第42レンズと、負の第43レンズと、正の第44レンズとからなり、
前記第41レンズの焦点距離をf41とし、前記第4レンズ群の焦点距離をf4とし、前記第3レンズ群の焦点距離をf3としたとき、下記条件式(1)、(2)を満たすことを特徴とするズームレンズ。
|f41|/f4>4.2 … (1)
2.2<f3/f4<4.2 … (2) In order from the object side, a first lens group having positive refractive power and fixed at the time of zooming, and a second lens having negative refractive power and zooming by moving along the optical axis A third lens group having a positive refracting power and fixed at the time of zooming, a first lens having a positive refracting power, and correcting and focusing the image plane position accompanying the zooming. It consists of a fourth lens group,
The fourth lens group includes, in order from the object side, at least one aspherical surface made of plastic and a forty-first lens, a positive forty-second lens, a negative forty-third lens, and a positive forty-fourth lens. ,
When the focal length of the 41st lens is f41, the focal length of the fourth lens group is f4, and the focal length of the third lens group is f3, the following conditional expressions (1) and (2) are satisfied. Zoom lens characterized by.
| F41 | / f4> 4.2 (1)
2.2 <f3 / f4 <4.2 (2)
61<ν44<83 … (3) The zoom lens according to claim 1, wherein the following conditional expression (3) is satisfied when the Abbe number of the 44th lens is ν44.
61 <ν44 <83 (3)
1.55<N42<1.75 … (4) 4. The zoom lens according to claim 1, wherein the following conditional expression (4) is satisfied when a refractive index of the forty-second lens is N42. 5.
1.55 <N42 <1.75 (4)
28<ν4p−ν31<50 … (5) The following conditional expression (5) is satisfied, where an average Abbe number of the forty-second lens and the forty-fourth lens is ν4p and an Abbe number of the positive lens of the third lens group is ν31. Item 7. The zoom lens according to Item 5 or 6.
28 <ν4p−ν31 <50 (5)
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