JP2011059599A - Variable power optical system and imaging apparatus including the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、像高に比して全長の値を小さくした上で、収差を良好に補正した変倍光学系とそれを有する撮像装置に関する。 The present invention relates to a variable magnification optical system in which aberration is favorably corrected while reducing the value of the total length as compared with the image height, and an imaging apparatus having the same.
近年、銀塩フィルムカメラに代わり、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）のような固体撮像素子を備えたデジタルカメラが主流となっている。それらのデジタルカメラには、業務用高機能タイプのものからコンパクトな普及タイプのものまで様々な種類のものがある。 In recent years, digital cameras including solid-state imaging devices such as CCD (Charge Coupled Device) and CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor) have become mainstream instead of silver salt film cameras. There are various types of digital cameras, from high-functional types for business use to compact popular types.
そして、それらのうち、コンパクトな普及タイプのデジタルカメラは、手軽に撮影を楽しみたいというユーザーの要望もあって、小型化が進んでいる。その結果、服やカバンのポケットなどへの収納性が良く、持ち運びに便利なデジタルカメラが登場している。 Among them, the compact popular type digital camera has been reduced in size due to the user's desire to enjoy photographing easily. As a result, digital cameras that are easy to carry and have good storage in clothes and bag pockets have appeared.
そのため、そのようなデジタルカメラに採用される変倍光学系には、より一層の小型化が要求される。しかし、単に小型であるということだけではなく高い光学性能（収差が良好に補正されていること）も要求されるようになってきた。 Therefore, a further reduction in size is required for the variable magnification optical system employed in such a digital camera. However, there has been a demand for not only a small size but also high optical performance (aberration is corrected well).
このような要求を満たすことを目的とした変倍光学系として、例えば特許文献１に示された変倍光学系がある。特許文献１は、高性能で小型化された変倍光学系に関し、第１レンズ群を２枚構成としたものである。
As a variable power optical system aiming at satisfying such a requirement, for example, there is a variable power optical system disclosed in
しかしながら、特許文献１に示された光学系では、像高に比しての全長の値を小さくすること（短縮化）、その上で収差を良好に補正することを両立しているとは言い難い。
However, in the optical system disclosed in
本発明は、従来技術のこのような問題点に鑑みてなされたものであり、像高に比しての全長の値を小さくした上で、収差が良好に補正された変倍光学系、及びそれを備えた撮像装置を提供することを目的とする。なお、像高に比しての全長とは、（全長）／（像高）のことをいう。 The present invention has been made in view of such problems of the prior art, and has a variable magnification optical system in which aberrations are favorably corrected while reducing the value of the total length compared to the image height, and An object of the present invention is to provide an imaging apparatus including the same. The total length compared to the image height means (full length) / (image height).
前記課題を解決するために、本発明による変倍光学系は、物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群、正の屈折力を有する第２レンズ群、負の屈折力を有する第３レンズ群、及び正の屈折力を有する第４レンズ群を備え、前記第１レンズ群は、物体側から順に１枚の負レンズと１枚の正レンズが空気間隔をもって構成され、以下の条件式（１），（２），（３）を満足することを特徴とする。
条件式（１） １．７５≦Ｎｄ１ｇ≦２．５０
条件式（２） １５≦Ｖｄ１ｇ≦４３
条件式（３） ３≦ＶｄＮ−ＶｄＰ≦２８
ただし、
Ｎｄ１ｇは前記第１レンズ群を構成する各レンズのｄ線に対する屈折率、
Ｖｄ１ｇは前記第１レンズ群を構成する各レンズのｄ線に対するアッベ数、
ＶｄＮは前記第１レンズ群の前記負レンズのｄ線に対するアッベ数、
ＶｄＰは前記第１レンズ群の前記正レンズのｄ線に対するアッベ数、
である。
In order to solve the above-described problem, a variable magnification optical system according to the present invention has, in order from the object side, a first lens group having a negative refractive power, a second lens group having a positive refractive power, and a negative refractive power. A third lens group, and a fourth lens group having a positive refractive power, wherein the first lens group includes one negative lens and one positive lens in order from the object side with an air gap; Conditional expressions (1), (2), and (3) are satisfied.
Conditional expression (1) 1.75 ≦ Nd1g ≦ 2.50
Conditional expression (2) 15 ≦ Vd1g ≦ 43
Conditional expression (3) 3 ≦ VdN−VdP ≦ 28
However,
Nd1g is a refractive index with respect to the d-line of each lens constituting the first lens group,
Vd1g is the Abbe number for the d-line of each lens constituting the first lens group,
VdN is the Abbe number of the negative lens of the first lens group with respect to the d-line,
VdP is the Abbe number with respect to the d-line of the positive lens of the first lens group,
It is.
また、本発明の変倍光学系においては、以下の条件式（４）を満足することが好ましい。
条件式（４） ０．０３≦Ｄ／（ＦＬｗ×ＦＬｔ）1/2≦０．２６
ただし、
Ｄは前記第１レンズ群の前記負レンズと前記正レンズの軸上空気間隔、
ＦＬｗは広角端における前記変倍光学系全系の焦点距離、
ＦＬｔは望遠端における前記変倍光学系全系の焦点距離、
である。
In the zoom optical system according to the present invention, it is preferable that the following conditional expression (4) is satisfied.
Conditional expression (4) 0.03 ≦ D / (FLw × FLt) 1/2 ≦ 0.26
However,
D is the axial air space between the negative lens and the positive lens in the first lens group,
FLw is the focal length of the entire variable magnification optical system at the wide-angle end,
FLt is the focal length of the entire variable magnification optical system at the telephoto end,
It is.
また、本発明の変倍光学系においては、前記第１レンズ群の前記負レンズより像面側に物体側に凸形状を有する空気レンズが形成され、以下の条件式（５）を満足することが好ましい。
条件式（５） −０．２５≦（ｒ２−ｒ３）／（ｒ２＋ｒ３）≦−０．０７
ただし、
ｒ２は前記第１レンズ群の前記負レンズの像側面の曲率半径、
ｒ３は前記第１レンズ群の前記正レンズの物体側面の曲率半径、
である。
In the variable magnification optical system of the present invention, an air lens having a convex shape on the object side is formed on the image plane side from the negative lens of the first lens group, and the following conditional expression (5) is satisfied. Is preferred.
Conditional expression (5) −0.25 ≦ (r2−r3) / (r2 + r3) ≦ −0.07
However,
r2 is a radius of curvature of the image side surface of the negative lens of the first lens group,
r3 is a radius of curvature of the object side surface of the positive lens of the first lens group,
It is.
また、本発明の変倍光学系においては、以下の条件式（６）を満足することが好ましい。
条件式（６） ０．４５≦｜ｆ１｜／（ＦＬｗ×ＦＬｔ）1/2≦１．６０
ただし、
ｆ１は前記第１レンズ群の焦点距離、
ＦＬｗは広角端における前記変倍光学系全系の焦点距離、
ＦＬｔは望遠端における前記変倍光学系全系の焦点距離、
である。
In the zoom optical system according to the present invention, it is preferable that the following conditional expression (6) is satisfied.
Conditional expression (6) 0.45 ≦ | f1 | / (FLw × FLt) 1/2 ≦ 1.60
However,
f1 is the focal length of the first lens group,
FLw is the focal length of the entire variable magnification optical system at the wide-angle end,
FLt is the focal length of the entire variable magnification optical system at the telephoto end,
It is.
また、本発明の変倍光学系においては、以下の条件式（７）を満足することが好ましい。
条件式（７） −０．５≦ＦＬｎ／ＦＬｐ≦−０．３
ただし、
ＦＬｎは前記第１レンズ群の前記負レンズの焦点距離、
ＦＬｐは前記第１レンズ群の前記正レンズの焦点距離、
である。
In the variable magnification optical system of the present invention, it is preferable that the following conditional expression (7) is satisfied.
Conditional expression (7) −0.5 ≦ FLn / FLp ≦ −0.3
However,
FLn is a focal length of the negative lens of the first lens group,
FLp is the focal length of the positive lens of the first lens group,
It is.
また、本発明の変倍光学系においては、以下の条件式（８）を満足することが好ましい。
条件式（８） ０．３０≦ｆ２／（ＦＬｗ×ＦＬｔ）1/2≦１．１０
ただし、
ｆ２は前記第２レンズ群の焦点距離、
ＦＬｗは広角端における前記変倍光学系全系の焦点距離、
ＦＬｔは望遠端における前記変倍光学系全系の焦点距離、
である。
In the zoom optical system according to the present invention, it is preferable that the following conditional expression (8) is satisfied.
Conditional expression (8) 0.30 ≦ f2 / (FLw × FLt) 1/2 ≦ 1.10.
However,
f2 is the focal length of the second lens group,
FLw is the focal length of the entire variable magnification optical system at the wide-angle end,
FLt is the focal length of the entire variable magnification optical system at the telephoto end,
It is.
また、本発明の変倍光学系においては、前記第１レンズ群の前記負レンズは、物体側に凸形状を有し、以下の条件式（９）を満足することが好ましい。
条件式（９） ０．２≦（ｒ１−ｒ２）／（ｒ１＋ｒ２）＜１．０
ただし、
ｒ１は前記第１レンズ群の前記負レンズの物体側面の曲率半径、
ｒ２は前記第１レンズ群の前記負レンズの像側面の曲率半径、
である。
In the zoom optical system according to the present invention, it is preferable that the negative lens of the first lens group has a convex shape on the object side and satisfies the following conditional expression (9).
Conditional expression (9) 0.2 ≦ (r1−r2) / (r1 + r2) <1.0
However,
r1 is a radius of curvature of the object side surface of the negative lens of the first lens group,
r2 is a radius of curvature of the image side surface of the negative lens of the first lens group,
It is.
また、本発明の変倍光学系においては、前記第４レンズ群は、正の屈折力のレンズ１枚から成り、以下の条件式（１０）を満足することが好ましい。
条件式（１０） １０≦Ｖｄ４ｇ≦４０
ただし、
Ｖｄ４ｇは前記第４レンズ群の前記正レンズのｄ線に対するアッベ数、
である。
In the zoom optical system according to the present invention, it is preferable that the fourth lens group includes one lens having a positive refractive power and satisfies the following conditional expression (10).
Conditional expression (10) 10 ≦ Vd4g ≦ 40
However,
Vd4g is the Abbe number of the fourth lens group with respect to the d-line of the positive lens,
It is.
また、本発明の撮像装置は、本発明の変倍光学系と撮像素子を有し、以下の条件式（１１）を満足することを特徴としている。
条件式（１１） １．０≦｜ｆ１｜／ＩＨ≦２．８
ただし、
ｆ１は前記第１レンズ群の焦点距離、
ＩＨは前記撮像素子の像高、
である。
The imaging apparatus of the present invention includes the variable magnification optical system and the imaging element of the present invention, and satisfies the following conditional expression (11).
Conditional expression (11) 1.0 ≦ | f1 | /IH≦2.8
However,
f1 is the focal length of the first lens group,
IH is the image height of the image sensor,
It is.
また、本発明の撮像装置においては、本発明の変倍光学系と撮像素子を有し、以下の条件式（１２）を満足することが好ましい。
条件式（１２） ０．２≦｜ｆ２｜／ＩＨ≦１．８
ただし、
ｆ２は前記第２レンズ群の焦点距離、
ＩＨは前記撮像素子の像高、
である。
The imaging apparatus of the present invention preferably includes the variable magnification optical system of the present invention and an imaging element, and satisfies the following conditional expression (12).
Conditional expression (12) 0.2 ≦ | f2 | /IH≦1.8
However,
f2 is the focal length of the second lens group,
IH is the image height of the image sensor,
It is.
本発明の変倍光学系によれば、像高に比しての全長の値を小さくした上で、収差が良好に補正された変倍光学系及びそれを備えた撮像装置を提供することができる。 According to the variable magnification optical system of the present invention, it is possible to provide a variable magnification optical system in which the aberration is favorably corrected while reducing the total length value relative to the image height, and an image pickup apparatus including the variable magnification optical system. it can.
実施例の説明に先立ち、本実施形態の変倍光学系の作用効果について説明する。
本実施形態の変倍光学系は、物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群、正の屈折力を有する第２レンズ群、負の屈折力を有する第３レンズ群、及び正の屈折力を有する第４レンズ群を備え、第１レンズ群は、物体側から順に1枚の負レンズと１枚の正レンズが空気間隔をもって構成され、以下の条件式（１），（２），（３）を満足することを特徴とする。
条件式（１） １．７５≦Ｎｄ１ｇ≦２．５０
条件式（２） １５≦Ｖｄ１ｇ≦４３
条件式（３） ３≦ＶｄＮ−ＶｄＰ≦２８
ただし、
Ｎｄ１ｇは第１レンズ群を構成する各レンズのｄ線に対する屈折率、
Ｖｄ１ｇは第１レンズ群を構成する各レンズのｄ線に対するアッベ数、
ＶｄＮは第１レンズ群の負レンズのｄ線に対するアッベ数、
ＶｄＰは第１レンズ群の正レンズのｄ線に対するアッベ数、
である。
Prior to the description of the examples, the effects of the variable magnification optical system of the present embodiment will be described.
The variable magnification optical system of the present embodiment includes, in order from the object side, a first lens group having a negative refractive power, a second lens group having a positive refractive power, a third lens group having a negative refractive power, and a positive lens The first lens group includes one negative lens and one positive lens in order from the object side with an air gap. The following conditional expressions (1), (2 ), (3) is satisfied.
Conditional expression (1) 1.75 ≦ Nd1g ≦ 2.50
Conditional expression (2) 15 ≦ Vd1g ≦ 43
Conditional expression (3) 3 ≦ VdN−VdP ≦ 28
However,
Nd1g is a refractive index with respect to the d-line of each lens constituting the first lens group,
Vd1g is the Abbe number with respect to the d-line of each lens constituting the first lens group,
VdN is the Abbe number for the d-line of the negative lens in the first lens group,
VdP is the Abbe number for the d-line of the positive lens in the first lens group,
It is.
本実施形態は、第１レンズ群を構成する負レンズと正レンズが、共に高屈折率高分散であることを特徴としている。条件式（１）は、第１レンズ群を構成する各レンズの屈折率を示している。条件式（２）は、第１レンズ群を構成する各レンズのアッベ数を示している。条件式（３）は、第１レンズ群を構成する負レンズと正レンズのアッベ数差を示している。 The present embodiment is characterized in that both the negative lens and the positive lens constituting the first lens group have high refractive index and high dispersion. Conditional expression (1) indicates the refractive index of each lens constituting the first lens group. Conditional expression (2) indicates the Abbe number of each lens constituting the first lens group. Conditional expression (3) indicates the Abbe number difference between the negative lens and the positive lens constituting the first lens group.
条件式（１）を満たすことで、第１レンズ群を構成する各レンズの曲率半径を大きくした上で屈折力を強くすることができる。一般的に、曲率半径が小さいと諸収差の変動が大きくなる。つまり、曲率半径を大きくすることで、諸収差の変動を抑制し、所望の屈折力を達成できる。更に、条件式（２），（３）をともに満たすことで、第１レンズ群の所望の屈折力を達成した上で、第１レンズ群内の諸収差を良好に補正できる。 By satisfying conditional expression (1), it is possible to increase the refractive power while increasing the radius of curvature of each lens constituting the first lens group. In general, when the radius of curvature is small, fluctuations in various aberrations increase. That is, by increasing the radius of curvature, it is possible to suppress fluctuations in various aberrations and achieve a desired refractive power. Furthermore, by satisfying both conditional expressions (2) and (3), it is possible to satisfactorily correct various aberrations in the first lens group while achieving the desired refractive power of the first lens group.
条件式（１）の下限値を下回ると、各レンズの諸収差の変動を抑制した上で所望の屈折力を達成できなくなる。条件式（１）の上限値を超えると、実在する硝材がない為、所望の光学系が達成できない。 If the lower limit value of conditional expression (1) is not reached, it becomes impossible to achieve a desired refractive power while suppressing fluctuations in various aberrations of each lens. If the upper limit value of conditional expression (1) is exceeded, there is no actual glass material, and therefore a desired optical system cannot be achieved.
条件式（２）の下限値を下回ると、実在する硝材がない為、所望の光学系が達成できない。条件式（２）の上限値を超えると、実在する硝材では、屈折率が低下することになる為、第１レンズ群の所望の屈折力が達成できない。 If the lower limit of conditional expression (2) is not reached, a desired optical system cannot be achieved because there is no actual glass material. If the upper limit value of conditional expression (2) is exceeded, the refractive power of the existing glass material will be lowered, so that the desired refractive power of the first lens group cannot be achieved.
条件式（３）の下限値を下回ると、色収差が補正不足になってしまう。条件式（３）の上限値を超えると、色収差が補正過剰になってしまう。 If the lower limit of conditional expression (3) is not reached, chromatic aberration will be undercorrected. If the upper limit of conditional expression (3) is exceeded, chromatic aberration will be overcorrected.
このように、条件式（１），（２），（３）を同時に満たすことで、像高に比しての全長の値が小さく、諸収差が良好に補正された変倍光学系が達成できる。具体的には、特に色収差が良好に補正された変倍光学系を達成できる。 Thus, by satisfying the conditional expressions (1), (2), and (3) at the same time, a variable magnification optical system in which the total length value is small compared to the image height and various aberrations are well corrected is achieved. it can. Specifically, it is possible to achieve a variable magnification optical system in which chromatic aberration is particularly well corrected.
また、条件式（１），（２），（３）に代えて、は以下の条件式（１−１），（２−１），（３−１）を満足するのが好ましい。
条件式（１−１） １．８２≦ｎｄ１ｇ≦２．４０
条件式（２−１） １６≦ｖｄ１ｇ≦３８．７
条件式（３−１） ９≦ｖｄＮ−ｖｄＰ≦２２．７
Further, instead of the conditional expressions (1), (2), (3), it is preferable that the following conditional expressions (1-1), (2-1), (3-1) are satisfied.
Conditional expression (1-1) 1.82 ≦ nd1g ≦ 2.40
Conditional expression (2-1) 16 ≦ vd1g ≦ 38.7
Conditional expression (3-1) 9 ≦ vdN−vdP ≦ 22.7
条件式（１−１），（２−１），（３−１）を満足すると、像高に比しての全長の値が小さく、諸収差がより良好に補正された変倍光学系を達成できる。具体的には、特に色収差がより良好に補正された変倍光学系を達成できる。 When the conditional expressions (1-1), (2-1), and (3-1) are satisfied, a variable magnification optical system in which the total length is small compared to the image height and various aberrations are corrected more favorably. Can be achieved. Specifically, it is possible to achieve a variable magnification optical system in which chromatic aberration is corrected more satisfactorily.
本実施形態の変倍光学系では、好ましくは、以下の条件式（４）を満足する。
条件式（４） ０．０３≦Ｄ／（ＦＬｗ×ＦＬｔ）1/2 ≦０．２６
ただし、
Ｄは第１レンズ群の負レンズと正レンズの軸上空気間隔、
ＦＬｗは広角端における変倍光学系全系の焦点距離、
ＦＬｔは望遠端における変倍光学系全系の焦点距離、
である。
In the variable magnification optical system of the present embodiment, it is preferable that the following conditional expression (4) is satisfied.
Conditional expression (4) 0.03 ≦ D / (FLw × FLt) 1/2 ≦ 0.26
However,
D is the axial air space between the negative lens and the positive lens in the first lens group,
FLw is the focal length of the entire variable magnification optical system at the wide-angle end,
FLt is the focal length of the entire variable magnification optical system at the telephoto end,
It is.
条件式（４）を満たすと、第１レンズ群の厚みを薄型化した上で、諸収差が良好に補正された変倍光学系が達成できる。具体的には、特に変倍時の球面収差とコマ収差の変動が良好に補正（抑制）された変倍光学系を達成できる。 When the conditional expression (4) is satisfied, it is possible to achieve a variable magnification optical system in which various aberrations are favorably corrected while reducing the thickness of the first lens unit. Specifically, it is possible to achieve a variable power optical system in which fluctuations in spherical aberration and coma particularly during zooming are corrected (suppressed).
条件式（４）の下限値を下回ると、変倍時の球面収差とコマ収差の変動を抑制することができない。条件式（４）の上限値を超えると、第１レンズ群の厚みが増大するので、所望の光学系が達成できない。 If the lower limit of conditional expression (4) is not reached, fluctuations in spherical aberration and coma during zooming cannot be suppressed. If the upper limit value of conditional expression (4) is exceeded, the thickness of the first lens group increases, so that a desired optical system cannot be achieved.
また、条件式（４）に代えて、以下の条件式（４−１）を満足するのが好ましい。
条件式（４−１） ０．０５≦Ｄ／（ＦＬｗ×ＦＬｔ）1/2≦０．２０
Moreover, it is preferable to satisfy the following conditional expression (4-1) instead of conditional expression (4).
Conditional expression (4-1) 0.05 ≦ D / (FLw × FLt) 1/2 ≦ 0.20
条件式（４−１）を満足すると、第１レンズ群の厚みを薄型化した上で、諸収差がより良好に補正された変倍光学系が達成できる。具体的には、特に変倍時の球面収差とコマ収差の変動がより良好に補正（抑制）された変倍光学系を達成できる。 When the conditional expression (4-1) is satisfied, a variable magnification optical system in which various aberrations are corrected more favorably can be achieved while reducing the thickness of the first lens group. Specifically, it is possible to achieve a variable magnification optical system in which the variation of spherical aberration and coma aberration during the variable magnification is corrected (suppressed) better.
本実施形態の変倍光学系は、好ましくは、第１レンズ群の負レンズより像面側に、物体側に凸形状を有する空気レンズが形成され、以下の条件式（５）を満足する。
条件式（５） −０．２５≦（ｒ２−ｒ３）／（ｒ２＋ｒ３）≦−０．０７
ただし、
ｒ２は第１レンズ群の負レンズの像側面の曲率半径、
ｒ３は第１レンズ群の正レンズの物体側面の曲率半径、
である。
In the zoom optical system of the present embodiment, an air lens having a convex shape on the object side is preferably formed on the image plane side of the negative lens of the first lens group, and the following conditional expression (5) is satisfied.
Conditional expression (5) −0.25 ≦ (r2−r3) / (r2 + r3) ≦ −0.07
However,
r2 is the radius of curvature of the image side surface of the negative lens in the first lens group,
r3 is the radius of curvature of the object side surface of the positive lens in the first lens group,
It is.
条件式（５）は、第１レンズ群の空気レンズのシェーピングファクターを示している。条件式（５）を満たすと、空気レンズが物体側に凸形状の正屈折力のメニスカスレンズであることを示している。このようにすると、変倍時の球面収差とコマ収差の変動が良好に補正（抑制）された変倍光学系を達成できる。 Conditional expression (5) represents the shaping factor of the air lens of the first lens group. When the conditional expression (5) is satisfied, it indicates that the air lens is a meniscus lens having a positive refractive power convex toward the object side. In this way, it is possible to achieve a variable magnification optical system in which fluctuations in spherical aberration and coma during zooming are well corrected (suppressed).
条件式（５）の下限値を下回ると、空気レンズの屈折力が弱くなるので、変倍時の球面収差とコマ収差の変動を抑制することができない。条件式（５）の上限値を超えると、空気レンズの屈折力が強くなる。言い換えると、第１レンズ群の正レンズの物体側面の曲率半径が大きくなる。そのため、第１レンズ群の所望の屈折力を達成した上で、諸収差を良好に補正することができない。 If the lower limit of conditional expression (5) is not reached, the refractive power of the air lens becomes weak, so that fluctuations in spherical aberration and coma during zooming cannot be suppressed. When the upper limit value of conditional expression (5) is exceeded, the refractive power of the air lens becomes strong. In other words, the radius of curvature of the object side surface of the positive lens in the first lens group is increased. Therefore, various aberrations cannot be corrected satisfactorily while achieving the desired refractive power of the first lens group.
また、条件式（５）に代えて、以下の条件式（５−１）を満足するのが好ましい。
条件式（５−１） −０．２０≦（ｒ２−ｒ３）／（ｒ２＋ｒ３）≦−０．１０
Moreover, it is preferable to satisfy the following conditional expression (5-1) instead of conditional expression (5).
Conditional expression (5-1) −0.20 ≦ (r2−r3) / (r2 + r3) ≦ −0.10
条件式（５−１）を満足すると、像高に比しての全長の値が小さく、諸収差がより良好に補正された変倍光学系が達成できる。具体的には、特に変倍時の球面収差とコマ収差の変動がより良好に補正（抑制）された変倍光学系を達成できる。 When the conditional expression (5-1) is satisfied, a variable magnification optical system in which the total length value is small compared to the image height and various aberrations are corrected more favorably can be achieved. Specifically, it is possible to achieve a variable magnification optical system in which the variation of spherical aberration and coma aberration during the variable magnification is corrected (suppressed) better.
本実施形態の変倍光学系は、好ましくは、広角端から望遠端への変倍時や無限撮影から至近撮影に至る撮影時において、第１レンズ群は固定されている。 In the zoom optical system of the present embodiment, the first lens group is preferably fixed during zooming from the wide-angle end to the telephoto end or during shooting from infinite shooting to close-up shooting.
変倍時に全長固定であることで、鏡枠の強度を容易に確保することが可能である。しかも、鏡枠の構成を簡素にすることができるので、光学系の小型化が可能である。 Since the full length is fixed at the time of zooming, the strength of the lens frame can be easily secured. In addition, since the configuration of the lens frame can be simplified, the optical system can be reduced in size.
本実施形態の変倍光学系は、好ましくは、広角端から望遠端への変倍時や無限撮影から至近撮影に至る撮影時において、第４レンズ群は固定されている。 In the zoom optical system of the present embodiment, the fourth lens group is preferably fixed at the time of zooming from the wide-angle end to the telephoto end or when shooting from infinite shooting to close-up shooting.
第４レンズ群が固定であることにより、可動部を最小の２つのレンズ群とすることができる。これにより、鏡枠構造を簡素化できるため、光学系の小型化が可能となる。さらに、２つの可動群の物体側と像面側に固定群を配置することで、収差変動を抑えることができる。 Since the fourth lens group is fixed, the movable part can be made the minimum two lens groups. Thereby, since the lens frame structure can be simplified, the optical system can be downsized. Furthermore, aberration variation can be suppressed by arranging fixed groups on the object side and the image plane side of the two movable groups.
また、本実施形態の変倍光学系は、好ましくは、以下の条件式（６）を満足する。
条件式（６） ０．４５≦｜ｆ１｜／（ＦＬｗ×ＦＬｔ）1/2≦１．６０
ただし、
ｆ１は第１レンズ群の焦点距離、
ＦＬｗは広角端における変倍光学系全系の焦点距離、
ＦＬｔは望遠端における変倍光学系全系の焦点距離、
である。
In addition, the variable magnification optical system according to the present embodiment preferably satisfies the following conditional expression (6).
Conditional expression (6) 0.45 ≦ | f1 | / (FLw × FLt) 1/2 ≦ 1.60
However,
f1 is the focal length of the first lens group,
FLw is the focal length of the entire variable magnification optical system at the wide-angle end,
FLt is the focal length of the entire variable magnification optical system at the telephoto end,
It is.
第１レンズ群の屈折力が強いことにより、第１レンズ群の生成する虚像点を像面側に近づけることが可能となる。その結果、光学系の全長を短縮することができる。しかし、屈折力が大きくなると、一般的に収差の補正が困難になる。条件式（６）を満たすと、像高に比しての全長の値が小さく、諸収差が良好に補正された変倍光学系が達成できる。具体的には、特に変倍時の球面収差とコマ収差の変動が良好に補正（抑制）された変倍光学系を達成できる。 Since the refractive power of the first lens group is strong, the virtual image point generated by the first lens group can be brought closer to the image plane side. As a result, the overall length of the optical system can be shortened. However, when the refractive power increases, it is generally difficult to correct aberrations. When conditional expression (6) is satisfied, a variable magnification optical system in which the value of the total length compared to the image height is small and various aberrations are favorably corrected can be achieved. Specifically, it is possible to achieve a variable power optical system in which fluctuations in spherical aberration and coma particularly during zooming are corrected (suppressed).
条件式（６）の下限値を下回ると、変倍時の球面収差とコマ収差の変動を抑制できなくなる。条件式（６）の上限値を超えると、第1レンズ群の生成する虚像の位置を像面側に近づけることが困難となるので望ましくない。 If the lower limit of conditional expression (6) is not reached, fluctuations in spherical aberration and coma during zooming cannot be suppressed. Exceeding the upper limit value of conditional expression (6) is not desirable because it becomes difficult to bring the position of the virtual image generated by the first lens group closer to the image plane side.
また、条件式（６）に代えて、以下の条件式（６−１）を満足するのが好ましい。
条件式（６−１） ０．７０≦｜ｆ１｜／（ＦＬｗ×ＦＬｔ）1/2≦１．２０
Moreover, it is preferable to satisfy the following conditional expression (6-1) instead of conditional expression (6).
Conditional expression (6-1) 0.70 ≦ | f1 | / (FLw × FLt) 1/2 ≦ 1.20
条件式（６−１）を満足すると、像高に比しての全長の値が小さく、諸収差がより良好に補正された変倍光学系が達成できる。具体的には、特に変倍時の球面収差とコマ収差の変動がより良好に補正（抑制）された変倍光学系を達成できる。 When the conditional expression (6-1) is satisfied, a variable magnification optical system in which the value of the total length compared to the image height is small and various aberrations are corrected better can be achieved. Specifically, it is possible to achieve a variable magnification optical system in which the variation of spherical aberration and coma aberration during the variable magnification is corrected (suppressed) better.
また、本実施形態の変倍光学系は、好ましくは、以下の条件式（７）を満足する。
条件式（７） −０．５≦ＦＬｎ／ＦＬｐ≦−０．３
ただし、
ＦＬｎは第１レンズ群の負レンズの焦点距離、
ＦＬｐは第１レンズ群の正レンズの焦点距離、
である。
In addition, the variable magnification optical system according to the present embodiment preferably satisfies the following conditional expression (7).
Conditional expression (7) −0.5 ≦ FLn / FLp ≦ −0.3
However,
FLn is the focal length of the negative lens of the first lens group,
FLp is the focal length of the positive lens in the first lens group,
It is.
条件式（７）は、第１レンズ群の負レンズと正レンズのパワー比を示している。条件式（７）を満たすと、像高に比しての全長の値が小さく、諸収差が良好に補正された変倍光学系が達成できる。具体的には、特に色収差が良好に補正された変倍光学系を達成できる。 Conditional expression (7) indicates the power ratio between the negative lens and the positive lens in the first lens group. When the conditional expression (7) is satisfied, a variable magnification optical system in which the value of the total length is small compared to the image height and various aberrations are corrected well can be achieved. Specifically, it is possible to achieve a variable magnification optical system in which chromatic aberration is particularly well corrected.
条件式（７）の下限値を下回ると、色収差が補正過剰になってしまう。条件式（７）の上限値を超えると、色収差が補正不足になってしまう。 If the lower limit of conditional expression (7) is not reached, chromatic aberration will be overcorrected. If the upper limit of conditional expression (7) is exceeded, chromatic aberration will be undercorrected.
また、本実施形態の変倍光学系は、好ましくは、以下の条件式（８）を満足する。
条件式（８） ０．３０≦ｆ２／（ＦＬｗ×ＦＬｔ）1/2≦１．１０
ただし、
ｆ２は第２レンズ群の焦点距離、
ＦＬｗは広角端における変倍光学系全系の焦点距離、
ＦＬｔは望遠端における変倍光学系全系の焦点距離、
である。
In addition, the variable magnification optical system according to the present embodiment preferably satisfies the following conditional expression (8).
Conditional expression (8) 0.30 ≦ f2 / (FLw × FLt) 1/2 ≦ 1.10.
However,
f2 is the focal length of the second lens group,
FLw is the focal length of the entire variable magnification optical system at the wide-angle end,
FLt is the focal length of the entire variable magnification optical system at the telephoto end,
It is.
一般的に、第２レンズ群の屈折力が十分強いことで、変倍時の移動量を少なくすることが可能となる。その結果、光学系の全長を短縮することができる。しかし、屈折力が大きくなると、一般的に収差の補正が困難になる。条件式（８）を満たすと、像高に比しての全長の値が小さく、諸収差が良好に補正された変倍光学系が達成できる。具体的には、特に球面収差が良好に補正された変倍光学系を達成できる。 In general, since the refractive power of the second lens group is sufficiently strong, it is possible to reduce the amount of movement during zooming. As a result, the overall length of the optical system can be shortened. However, when the refractive power increases, it is generally difficult to correct aberrations. When the conditional expression (8) is satisfied, a variable magnification optical system in which the total length value is small compared to the image height and various aberrations are favorably corrected can be achieved. Specifically, it is possible to achieve a variable magnification optical system in which spherical aberration is corrected particularly well.
条件式（８）の下限値を下回ると、球面収差の悪化を招くため望ましくない。条件式（８）の上限値を超えると、変倍時の移動量の増大を招くため望ましくない。 If the lower limit of conditional expression (8) is not reached, the spherical aberration is deteriorated, which is not desirable. Exceeding the upper limit of conditional expression (8) is undesirable because it increases the amount of movement during zooming.
また、条件式（８）に代えて、以下の条件式（８−１）を満足するのが好ましい。
条件式（８−１） ０．４５≦ｆ２／（ＦＬｗ×ＦＬｔ）1/2≦０．７０
Moreover, it is preferable to satisfy the following conditional expression (8-1) instead of conditional expression (8).
Conditional expression (8-1) 0.45 ≦ f2 / (FLw × FLt) 1/2 ≦ 0.70
条件式（８−１）を満足すると、像高に比しての全長の値が小さく、諸収差がより良好に補正された変倍光学系が達成できる。具体的には、特に球面収差がより良好に補正された変倍光学系を達成できる。 When the conditional expression (8-1) is satisfied, a variable magnification optical system in which the total length value is small compared to the image height and various aberrations are corrected more favorably can be achieved. Specifically, it is possible to achieve a variable magnification optical system in which spherical aberration is corrected more satisfactorily.
また、本実施形態の変倍光学系は、好ましくは、第１レンズ群の負レンズは、物体側に凸形状を有し、以下の条件式（９）を満足する。
条件式（９） ０．２≦（ｒ１−ｒ２）／（ｒ１＋ｒ２）＜１．０
ただし、
ｒ１は第１レンズ群の負レンズの物体側面の曲率半径、
ｒ２は第１レンズ群の負レンズの像側面の曲率半径、
である。
In the zoom optical system of the present embodiment, it is preferable that the negative lens of the first lens group has a convex shape on the object side, and satisfies the following conditional expression (9).
Conditional expression (9) 0.2 ≦ (r1−r2) / (r1 + r2) <1.0
However,
r1 is the radius of curvature of the object side surface of the negative lens of the first lens group,
r2 is the radius of curvature of the image side surface of the negative lens in the first lens group,
It is.
条件式（９）は、第１レンズ群の負レンズのシェーピングファクターを示している。条件式（９）を満たすと、像高に比しての全長の値が小さく、諸収差が良好に補正された変倍光学系が達成できる。具体的には、特に変倍時の球面収差とコマ収差の変動が良好に補（抑制）正された変倍光学系を達成できる。 Conditional expression (9) represents the shaping factor of the negative lens of the first lens group. When the conditional expression (9) is satisfied, a variable magnification optical system in which the total length value is small compared to the image height and various aberrations are favorably corrected can be achieved. Specifically, it is possible to achieve a variable power optical system in which fluctuations in spherical aberration and coma particularly during zooming are well compensated (suppressed).
条件式（９）の下限値を下回ると、第１レンズ群の負レンズのパワーが小さくなる。この場合、第1レンズ群の生成する虚像の位置を像面側に近づけることが困難となるので望ましくない。一方、条件式（９）の上限値を超えると、両凹形状になってしまう為、変倍時の球面収差とコマ収差の変動を抑制することができない。 If the lower limit value of conditional expression (9) is not reached, the power of the negative lens in the first lens group becomes small. In this case, it is difficult to bring the position of the virtual image generated by the first lens group closer to the image plane side, which is not desirable. On the other hand, if the upper limit value of conditional expression (9) is exceeded, a biconcave shape is formed, so that fluctuations in spherical aberration and coma during zooming cannot be suppressed.
また、本実施形態の変倍光学系は、好ましくは、第４レンズ群は、正の屈折力のレンズ１枚から成り、以下の条件式（１０）を満足する。
条件式（１０） １０≦Ｖｄ４ｇ≦４０
ただし、
Ｖｄ４ｇは第４レンズ群の正レンズのｄ線に対するアッベ数、
である。
In the zoom optical system according to the present embodiment, it is preferable that the fourth lens group includes one lens having a positive refractive power and satisfies the following conditional expression (10).
Conditional expression (10) 10 ≦ Vd4g ≦ 40
However,
Vd4g is the Abbe number for the d-line of the positive lens in the fourth lens group,
It is.
条件式（１０）は、第４レンズ群の正レンズのアッベ数を示している。条件式（１０）を満たすことで、像高に比しての全長の値が小さく、諸収差が良好に補正された変倍光学系が達成できる。特に望遠端における倍率の色収差が良好に補正された変倍光学系を達成できる。 Conditional expression (10) represents the Abbe number of the positive lens in the fourth lens group. By satisfying conditional expression (10), it is possible to achieve a variable magnification optical system in which the value of the total length is small compared to the image height and various aberrations are corrected favorably. In particular, it is possible to achieve a variable magnification optical system in which the chromatic aberration of magnification at the telephoto end is well corrected.
条件式（１０）の下限値を下回ると、実在する硝材がない為、所望の光学系が達成できない。一方、条件式（１０）の上限値を超えると、望遠端における倍率の色収差を良好に補正することが困難となる。 If the lower limit of conditional expression (10) is not reached, a desired optical system cannot be achieved because there is no actual glass material. On the other hand, if the upper limit of conditional expression (10) is exceeded, it will be difficult to satisfactorily correct chromatic aberration of magnification at the telephoto end.
また、本実施形態の撮像装置は、好ましくは、変倍光学系と撮像素子を有し、以下の条件式（１１）を満足する。
条件式（１１） １．０≦｜ｆ１｜／ＩＨ≦２．８
ただし、
ｆ１は第１レンズ群の焦点距離、
ＩＨは撮像素子の像高、
である。
The imaging apparatus according to the present embodiment preferably includes a variable magnification optical system and an imaging element, and satisfies the following conditional expression (11).
Conditional expression (11) 1.0 ≦ | f1 | /IH≦2.8
However,
f1 is the focal length of the first lens group,
IH is the image height of the image sensor,
It is.
条件式（１１）の技術的意義や作用効果は、条件式（６）と同じである。ここで、ＩＨは撮像素子の像高であるが、より詳しくは、ＩＨは撮像素子の撮像面における対角長の半分である。なお、ＩＨとして、撮像素子上に形成される像の高さ（光軸から最大像高までの距離）を用いても良い。 The technical significance and operational effects of conditional expression (11) are the same as in conditional expression (6). Here, IH is the image height of the image sensor, but more specifically, IH is half of the diagonal length on the imaging surface of the image sensor. The height of the image formed on the image sensor (distance from the optical axis to the maximum image height) may be used as IH.
また、条件式（１１）に代えて以下の条件式（１１−１）を満足するのが好ましい。
条件式（１１−１） １．８≦｜ｆ１｜／ＩＨ≦２．６
Moreover, it is preferable to satisfy the following conditional expression (11-1) instead of conditional expression (11).
Conditional expression (11-1) 1.8 ≦ | f1 | /IH≦2.6
また、本実施形態の撮像装置は、好ましくは、変倍光学系と撮像素子を有し、以下の条件式（１２）を満足する。
条件式（１２） ０．２≦｜ｆ２｜／ＩＨ≦１．８
ただし、
ｆ２は第２レンズ群の焦点距離、
ＩＨは撮像素子の像高、
である。
The imaging apparatus according to the present embodiment preferably includes a variable magnification optical system and an imaging element, and satisfies the following conditional expression (12).
Conditional expression (12) 0.2 ≦ | f2 | /IH≦1.8
However,
f2 is the focal length of the second lens group,
IH is the image height of the image sensor,
It is.
条件式（１２）の技術的意義や作用効果は、条件式（８）と同じである。なお、ＩＨについては上記の通りである。 The technical significance and operational effects of conditional expression (12) are the same as in conditional expression (8). Note that IH is as described above.
また、条件式（１２）に代えて、以下の条件式（１２−１）を満足するのが好ましい。
条件式（１２−１） １．０≦｜ｆ２｜／ＩＨ≦１．５
Moreover, it is preferable to satisfy the following conditional expression (12-1) instead of conditional expression (12).
Conditional expression (12-1) 1.0 ≦ | f2 | /IH≦1.5
以下、本実施形態の変倍光学系を用いた実施例１〜実施例３について説明する。
実施例１の変倍光学系の断面図を図１に、実施例２の変倍光学系の断面図を図５に、実施例３の変倍光学系の断面図を図９に示す。各図において、（ａ）は広角端、（ｂ）は中間、（ｃ）は望遠端における状態をそれぞれ示している。
Hereinafter, Examples 1 to 3 using the variable magnification optical system of the present embodiment will be described.
FIG. 1 is a sectional view of the variable magnification optical system of Example 1, FIG. 5 is a sectional view of the variable magnification optical system of Example 2, and FIG. 9 is a sectional view of the variable magnification optical system of Example 3. In each figure, (a) shows the state at the wide-angle end, (b) shows the state at the middle, and (c) shows the state at the telephoto end.
以下の実施例において、実施例１と実施例２は像高（ＩＨ）２．９ｍｍ、撮像素子の画素ピッチは１．４μｍのものである。実施例３は像高（ＩＨ）２．２５ｍｍ、撮像素子の画素ピッチは１．１μｍのものである。例えば、画素ピッチは２．００μｍ、１．７５μｍ、１．４０μｍ、１．１μｍなどであってもよい。
望遠端における開口絞り径は、広角端における開口絞り径に比べて大きい。
これにより、望遠端において、回折限界による性能の低下を防ぐことが可能である。ただし、実用的な問題が無ければ、開口径は一定であってもよい。
In the following examples, Example 1 and Example 2 have an image height (IH) of 2.9 mm, and the pixel pitch of the image sensor is 1.4 μm. In Example 3, the image height (IH) is 2.25 mm, and the pixel pitch of the image sensor is 1.1 μm. For example, the pixel pitch may be 2.00 μm, 1.75 μm, 1.40 μm, 1.1 μm, and the like.
The aperture stop diameter at the telephoto end is larger than the aperture stop diameter at the wide angle end.
Thereby, at the telephoto end, it is possible to prevent a decrease in performance due to the diffraction limit. However, if there is no practical problem, the aperture diameter may be constant.
実施例１
図１を用いて本実施例の変倍光学系の光学構成を説明する。本実施例の変倍光学系は、全長は約１３ｍｍである。
本実施例の変倍光学系は、光軸Ｌｃ上に、物体側より順に、負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２、負の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３、正の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４とを、有している。
Example 1
The optical configuration of the variable magnification optical system of the present embodiment will be described with reference to FIG. The variable magnification optical system of the present embodiment has a total length of about 13 mm.
The variable power optical system of the present embodiment has, on the optical axis Lc, in order from the object side, a first lens group G1 having a negative refractive power, a second lens group G2 having a positive refractive power, and a negative refractive power. A third lens group G3, and a fourth lens group G4 having a positive refractive power.
第１レンズ群Ｇ１は、物体側より順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１１、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１２とで構成されており、全体で負の屈折力を有している。 The first lens group G1 includes, in order from the object side, a negative meniscus lens L11 having a convex surface facing the object side and a positive meniscus lens L12 having a convex surface facing the object side, and has a negative refractive power as a whole. is doing.
第２レンズ群Ｇ２は、物体側より順に、両凸正レンズＬ２１、開口絞りＳ、両凸正レンズＬ２２、両凸正レンズＬ２２と接合された状態にある両凹負レンズＬ２３から構成されており、全体で正の屈折力であり、主な変倍作用を有す。 The second lens group G2 includes, in order from the object side, a biconvex positive lens L21, an aperture stop S, a biconvex positive lens L22, and a biconcave negative lens L23 joined to the biconvex positive lens L22. It has a positive refractive power as a whole and has a main zooming action.
第３レンズ群Ｇ３は、両凹負レンズＬ３の１枚で構成されている。なお、両凹負レンズＬ３は物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズ、もしくは物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズであってもよい。 The third lens group G3 is composed of one biconcave negative lens L3. The biconcave negative lens L3 may be a negative meniscus lens having a convex surface facing the object side, or a negative meniscus lens having a concave surface facing the object side.
第４レンズ群Ｇ４は、像側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ４の１枚で構成されている。 The fourth lens group G4 is composed of one positive meniscus lens L4 having a convex surface directed toward the image side.
広角端から望遠端へと変倍する際に、第１レンズ群Ｇ１と第４レンズ群Ｇ４の位置は固定であり、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３は物体側へ移動する。
無限遠物点より、至近物点への合焦時には、第２レンズ群Ｇ２と、第３レンズ群Ｇ３の両方を移動させてもよい。
When zooming from the wide-angle end to the telephoto end, the positions of the first lens group G1 and the fourth lens group G4 are fixed, and the second lens group G2 and the third lens group G3 move to the object side.
At the time of focusing from the object point at infinity to the closest object point, both the second lens group G2 and the third lens group G3 may be moved.
実施例２
図５を用いて本実施例の変倍光学系の光学構成を説明する。本実施例の変倍光学系は、全長は約１３ｍｍである。
本実施例の変倍光学系は、物体側より順に、負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２、負の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３、正の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４とを、有している。
Example 2
The optical configuration of the variable magnification optical system of the present embodiment will be described with reference to FIG. The variable magnification optical system of the present embodiment has a total length of about 13 mm.
The variable magnification optical system of the present embodiment includes, in order from the object side, a first lens group G1 having a negative refractive power, a second lens group G2 having a positive refractive power, and a third lens group G3 having a negative refractive power. And a fourth lens group G4 having a positive refractive power.
第１レンズ群Ｇ１は、物体側より順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１１、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１２とで構成されており、全体で負の屈折力を有している。 The first lens group G1 includes, in order from the object side, a negative meniscus lens L11 having a convex surface facing the object side and a positive meniscus lens L12 having a convex surface facing the object side, and has a negative refractive power as a whole. is doing.
第２レンズ群Ｇ２は、物体側より順に、両凸正レンズＬ２１、開口絞りＳ、両凸正レンズＬ２２、両凸正レンズＬ２２と接合された状態にある両凹負レンズＬ２３から構成されており、全体で正の屈折力であり、主な変倍作用を有す。 The second lens group G2 includes, in order from the object side, a biconvex positive lens L21, an aperture stop S, a biconvex positive lens L22, and a biconcave negative lens L23 joined to the biconvex positive lens L22. It has a positive refractive power as a whole and has a main zooming action.
第３レンズ群Ｇ３は、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ３の１枚で構成されている。 The third lens group G3 is composed of one negative meniscus lens L3 having a concave surface directed toward the object side.
第４レンズ群Ｇ４は、像側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ４の１枚で構成されている。 The fourth lens group G4 is composed of one positive meniscus lens L4 having a convex surface directed toward the image side.
広角端から望遠端へと変倍する際に、第１レンズ群Ｇ１と第４レンズ群Ｇ４の位置は固定であり、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３は物体側へ移動する。
無限遠物点より、至近物点への合焦時には、第２レンズ群Ｇ２と、第３レンズ群Ｇ３の両方を移動させてもよい。
When zooming from the wide-angle end to the telephoto end, the positions of the first lens group G1 and the fourth lens group G4 are fixed, and the second lens group G2 and the third lens group G3 move to the object side.
At the time of focusing from the object point at infinity to the closest object point, both the second lens group G2 and the third lens group G3 may be moved.
実施例３
図９を用いて本実施例の変倍光学系の光学構成を説明する。本実施例の変倍光学系は、全長は約１０ｍｍである。
本実施例の変倍光学系は、光軸Ｌｃ上に、物体側より順に、負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２、負の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３、正の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４とを、有している。
Example 3
The optical configuration of the variable magnification optical system of the present embodiment will be described with reference to FIG. The variable magnification optical system of the present embodiment has a total length of about 10 mm.
The variable power optical system of the present embodiment has, on the optical axis Lc, in order from the object side, a first lens group G1 having a negative refractive power, a second lens group G2 having a positive refractive power, and a negative refractive power. A third lens group G3, and a fourth lens group G4 having a positive refractive power.
第１レンズ群Ｇ１は、物体側より順に、両凹負レンズＬ１１、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１２とで構成されており、全体で負の屈折力を有している。 The first lens group G1 includes, in order from the object side, a biconcave negative lens L11 and a positive meniscus lens L12 having a convex surface directed toward the object side, and has a negative refractive power as a whole.
第２レンズ群Ｇ２は、物体側より順に、両凸正レンズＬ２１、開口絞りＳ、両凸正レンズＬ２２、両凸正レンズＬ２２と接合された状態にある両凹負レンズＬ２３から構成されており、全体で正の屈折力であり、主な変倍作用を有す。 The second lens group G2 includes, in order from the object side, a biconvex positive lens L21, an aperture stop S, a biconvex positive lens L22, and a biconcave negative lens L23 joined to the biconvex positive lens L22. It has a positive refractive power as a whole and has a main zooming action.
第３レンズ群Ｇ３は、両凹負レンズＬ３の１枚で構成されている。なお、両凹負レンズＬ３は物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズ、もしくは物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズであってもよい。 The third lens group G3 is composed of one biconcave negative lens L3. The biconcave negative lens L3 may be a negative meniscus lens having a convex surface facing the object side, or a negative meniscus lens having a concave surface facing the object side.
第４レンズ群Ｇ４は、像側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ４の１枚で構成されている。 The fourth lens group G4 is composed of one positive meniscus lens L4 having a convex surface directed toward the image side.
広角端から望遠端へと変倍する際に、第１レンズ群Ｇ１と第４レンズ群Ｇ４の位置は固定であり、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３は物体側へ移動する。
無限遠物点より、至近物点への合焦時には、第２レンズ群Ｇ２と、第３レンズ群Ｇ３の両方を移動させてもよい。
When zooming from the wide-angle end to the telephoto end, the positions of the first lens group G1 and the fourth lens group G4 are fixed, and the second lens group G2 and the third lens group G3 move to the object side.
At the time of focusing from the object point at infinity to the closest object point, both the second lens group G2 and the third lens group G3 may be moved.
次に、実施例１〜実施例３のそれぞれについて、変倍光学系を構成する光学部材の数値データを示す。実施例１が、数値実施例１に対応する。実施例２が、数値実施例２に対応する。実施例３が、数値実施例３に対応する。
なお、数値データ及び図面において、ｒは各レンズ面の曲率半径、ｄは各レンズの肉厚または空気間隔、ｎｄは各レンズのｄ線（587.56nm）での屈折率、ｖｄは各レンズのｄ線（587.56nm）でのアッベ数、＊（アスタリスク）は非球面を表している。長さの単位はｍｍである。
Next, numerical data of optical members constituting the variable magnification optical system are shown for each of Examples 1 to 3. Example 1 corresponds to Numerical Example 1. Example 2 corresponds to Numerical Example 2. Example 3 corresponds to Numerical Example 3.
In the numerical data and drawings, r is the radius of curvature of each lens surface, d is the thickness or air spacing of each lens, nd is the refractive index of each lens at the d-line (587.56 nm), and vd is the d of each lens. The Abbe number at the line (587.56 nm), * (asterisk) represents an aspherical surface. The unit of length is mm.
また、非球面形状は、光軸方向をｚ、光軸に直交する方向をｙにとり、円錐係数をＫ、非球面係数をＡ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０としたとき、次の式（Ｉ）で表される。
ｚ＝（ｙ2／ｒ）／［１＋｛１−（１＋Ｋ）（ｙ／ｒ）2｝1/2］＋Ａ４ｙ4＋Ａ６ｙ6＋Ａ８ｙ8＋Ａ１０ｙ10 …（Ｉ）
また、ｅは１０のべき乗を表している。なお、これら諸元値の記号は後述の実施例の数値データにおいても共通である。
The aspherical shape is expressed by the following equation (I) where z is the optical axis direction, y is the direction orthogonal to the optical axis, K is the conic coefficient, and A4, A6, A8, and A10 are the aspheric coefficients. expressed.
z = (y 2 / r) / [1+ {1- (1 + K) (y / r) 2} 1/2] + A4y 4 + A6y 6 +
E represents a power of 10. The symbols of these specification values are common to the numerical data of the examples described later.
なお、BFはレンズ最終面から像面までの距離を空気換算量により表し、レンズ全長はレンズ最前面からレンズ最終面までの距離にBFを加えたものを表している。 Note that BF represents the distance from the lens final surface to the image plane in terms of air, and the total lens length represents the distance from the lens front surface to the lens final surface plus BF.
数値実施例１
面データ
単位 mm
面番 r d nd vd 有効径
物面 ∞ ∞
1* 29.7496 0.5421 1.90270 31.00 2.690
2* 2.6180 0.5723 2.165
3* 3.5600 0.7172 2.10223 16.77 2.185
4* 5.6420 Ｄ4 2.097
5* 2.1763 0.9187 1.59201 67.02 1.427
6* -44.5379 0.2000 1.318
7(絞り) ∞ 0.0000 (可変)
8* 5.9838 0.6894 1.85135 40.10 1.207
9 -6.5431 0.5215 1.82114 24.06 1.137
10* 5.0933 Ｄ10 1.011
11* -4.9399 0.4461 1.77377 47.17 1.198
12* 53.6530 Ｄ12 1.427
13* -14.4249 0.8801 1.82114 24.06 2.808
14* -5.0670 0.2353 2.868
15 ∞ 0.3000 1.51633 64.14 2.929
16 ∞ 0.4000 2.947
像面 ∞
非球面データ
第1面
K=-224.489,A4=6.10008e-03,A6=-1.22957e-03,A8=5.75218e-05
第2面
K=0.086,A4=-6.58139e-03,A6=3.39688e-03,A8=-7.32903e-04
第3面
K=-6.605,A4=-3.67877e-03,A6=1.95938e-03,A8=-8.93682e-05
第4面
K=-21.342,A4=-4.83678e-03,A6=6.39538e-04,A8=5.70942e-05
第5面
K=-0.989,A4=2.50732e-03,A6=7.21049e-04,A8=3.61962e-04
第6面
K=-791.631,A4=-1.12792e-02,A6=8.93540e-03,A8=-1.87646e-03
第8面
K=4.845,A4=-9.49342e-04,A6=9.01956e-03,A8=-2.80204e-03
第10面
K=-32.788,A4=6.96684e-02,A6=-4.68501e-03,A8=9.73012e-03
第11面
K=-3.112,A4=3.30281e-03,A6=-6.05974e-03,A8=-4.24602e-03
第12面
K=-40363.004,A4=2.29435e-02,A6=-1.24625e-02,A8=9.19254e-04
第13面
K=-1.394,A4=4.97914e-03,A6=-1.14929e-03,A8=9.38867e-05
第14面
K=-2.722,A4=1.16889e-02,A6=-2.73333e-03,A8=1.79573e-04
各種データ
ズーム比 2.850
広角 中間 望遠 広角(至近) 中間(至近) 望遠(至近)
焦点距離 3.754 6.025 10.699
ＦＮＯ． 3.200 4.369 5.200
画角２ω 82.828 51.090 29.527
像高 2.900 2.900 2.900
BF 0.833 0.833 0.833
レンズ全長 12.898 12.898 12.898
物点距離 ∞ ∞ ∞ 100.00 500.00 800.00
Ｄ4 3.941 2.207 0.200 3.225 2.257 0.483
Ｄ10 1.025 0.863 1.714 0.969 0.883 1.519
Ｄ12 1.611 3.507 4.664 2.384 3.438 4.575
絞り径 0.987 0.987 1.215
入射瞳位置 3.159 2.655 1.791
射出瞳位置 -6.368 -14.458 -35.576
前側主点位置 4.966 6.304 9.349
後側主点位置 -3.317 -5.641 -10.271
レンズ 始面 焦点距離
L11 1 -3.210
L12 3 7.413
L21 5 3.531
L22 8 3.767
L23 9 -3.419
L3 11 -5.827
L4 13 9.125
ズームレンズ群データ
群 始面 群焦点距離 群構成長 前側主点位置 後側主点位置
G1 1 -5.731 1.832 0.276 -0.873
G2 5 3.191 2.330 -0.304 -1.515
G3 11 -5.827 0.446 0.021 -0.230
G4 13 9.125 0.880 0.715 0.251
群倍率
広角 中間 望遠 広角(至近) 中間(至近) 望遠(至近)
G1 0.000 0.000 0.000 0.054 0.011 0.007
G2 -0.453 -0.600 -0.964 -0.530 -0.602 -0.898
G3 1.553 1.868 2.075 1.689 1.859 2.063
G4 0.932 0.938 0.933 0.930 0.936 0.931
Numerical example 1
Surface data Unit mm
Surface number rd nd vd Effective diameter Surface ∞ ∞
1 * 29.7496 0.5421 1.90270 31.00 2.690
2 * 2.6180 0.5723 2.165
3 * 3.5600 0.7172 2.10223 16.77 2.185
4 * 5.6420 D4 2.097
5 * 2.1763 0.9187 1.59201 67.02 1.427
6 * -44.5379 0.2000 1.318
7 (Aperture) ∞ 0.0000 (Variable)
8 * 5.9838 0.6894 1.85135 40.10 1.207
9 -6.5431 0.5215 1.82114 24.06 1.137
10 * 5.0933 D10 1.011
11 * -4.9399 0.4461 1.77377 47.17 1.198
12 * 53.6530 D12 1.427
13 * -14.4249 0.8801 1.82114 24.06 2.808
14 * -5.0670 0.2353 2.868
15 ∞ 0.3000 1.51633 64.14 2.929
16 ∞ 0.4000 2.947
Image plane ∞
Aspheric data 1st surface
K = -224.489, A4 = 6.10008e-03, A6 = -1.22957e-03, A8 = 5.75218e-05
Second side
K = 0.086, A4 = -6.58139e-03, A6 = 3.39688e-03, A8 = -7.32903e-04
Third side
K = -6.605, A4 = -3.67877e-03, A6 = 1.95938e-03, A8 = -8.93682e-05
4th page
K = -21.342, A4 = -4.83678e-03, A6 = 6.39538e-04, A8 = 5.70942e-05
5th page
K = -0.989, A4 = 2.50732e-03, A6 = 7.21049e-04, A8 = 3.61962e-04
6th page
K = -791.631, A4 = -1.12792e-02, A6 = 8.93540e-03, A8 = -1.87646e-03
8th page
K = 4.845, A4 = -9.49342e-04, A6 = 9.01956e-03, A8 = -2.80204e-03
10th page
K = -32.788, A4 = 6.96684e-02, A6 = -4.68501e-03, A8 = 9.73012e-03
11th page
K = -3.112, A4 = 3.30281e-03, A6 = -6.05974e-03, A8 = -4.24602e-03
12th page
K = -40363.004, A4 = 2.29435e-02, A6 = -1.24625e-02, A8 = 9.19254e-04
K = -1.394, A4 = 4.97914e-03, A6 = -1.14929e-03, A8 = 9.38867e-05
14th page
K = -2.722, A4 = 1.16889e-02, A6 = -2.73333e-03, A8 = 1.79573e-04
Various data
Zoom ratio 2.850
Wide angle Medium telephoto Wide angle (closest) Medium (closest) Telephoto (closest)
Focal length 3.754 6.025 10.699
FNO. 3.200 4.369 5.200
Angle of view 2ω 82.828 51.090 29.527
Image height 2.900 2.900 2.900
BF 0.833 0.833 0.833
Total lens length 12.898 12.898 12.898
Object distance ∞ ∞ ∞ 100.00 500.00 800.00
D4 3.941 2.207 0.200 3.225 2.257 0.483
D10 1.025 0.863 1.714 0.969 0.883 1.519
D12 1.611 3.507 4.664 2.384 3.438 4.575
Diaphragm diameter 0.987 0.987 1.215
Entrance pupil position 3.159 2.655 1.791
Exit pupil position -6.368 -14.458 -35.576
Front principal point position 4.966 6.304 9.349
Rear principal point position -3.317 -5.641 -10.271
Lens Start surface Focal length
L11 1 -3.210
L23 9 -3.419
L3 11 -5.827
Zoom lens group data Group Start surface Group focal length Group composition length Front principal point position Rear principal point position
G1 1 -5.731 1.832 0.276 -0.873
G3 11 -5.827 0.446 0.021 -0.230
Group magnification
Wide angle Medium telephoto Wide angle (closest) Medium (closest) Telephoto (closest)
G1 0.000 0.000 0.000 0.054 0.011 0.007
G2 -0.453 -0.600 -0.964 -0.530 -0.602 -0.898
G3 1.553 1.868 2.075 1.689 1.859 2.063
G4 0.932 0.938 0.933 0.930 0.936 0.931
数値実施例２
面データ
単位 mm
面番 r d nd vd 有効径
物面 ∞ ∞
1* 31.1191 0.5500 1.85135 40.10 2.825
2* 2.5330 0.5132 2.187
3* 3.1051 0.8424 1.82114 24.06 2.203
4* 5.5712 Ｄ4 2.110
5* 2.0868 1.0720 1.59201 67.02 1.438
6* -181.2845 0.2000 1.296
7(絞り) ∞ 0.0000 (可変)
8* 5.2934 0.6793 1.85135 40.10 1.161
9 -9.4008 0.4687 1.82114 24.06 1.086
10* 4.3096 Ｄ10 0.980
11* -4.5361 0.4000 1.77377 47.17 1.185
12* -4863.2721 Ｄ12 1.405
13* -15.0779 0.8960 1.82114 24.06 2.787
14* -4.9623 0.2027 2.854
15 ∞ 0.3000 1.51633 64.14 2.920
16 ∞ 0.4000 2.953
像面 ∞
非球面データ
第1面
K=9.975,A4=5.45942e-03,A6=-1.17913e-03,A8=6.14112e-05
第2面
K=0.028,A4=-5.92450e-03,A6=3.54360e-03,A8=-7.18809e-04
第3面
K=-4.944,A4=-2.93256e-03,A6=2.56724e-03,A8=-1.52620e-04
第4面
K=-16.419,A4=-5.87501e-03,A6=9.32666e-04,A8=4.10944e-05
第5面
K=-0.869,A4=3.97321e-03,A6=4.46620e-04,A8=3.23707e-04
第6面
K=-9645.985,A4=-2.36383e-02,A6=1.14055e-02,A8=-2.04346e-03
第8面
K=-2.017,A4=-1.25319e-02,A6=1.04830e-02,A8=-2.75134e-03
第10面
K=-37.283,A4=8.97816e-02,A6=-2.64567e-02,A8=2.13844e-02
第11面
K=-3.217,A4=3.81585e-03,A6=-1.49213e-02,A8=1.03508e-03
第12面
K=-14369395.106,A4=1.43170e-02,A6=-1.10677e-02,A8=1.12467e-03
第13面
K=-1.990,A4=5.00050e-03,A6=-1.15848e-03,A8=9.16097e-05
第14面
K=-2.578,A4=1.16150e-02,A6=-2.73641e-03,A8=1.80048e-04
各種データ
ズーム比 2.850
広角 中間 望遠 広角(至近) 中間(至近) 望遠(至近)
焦点距離 3.754 6.021 10.699
ＦＮＯ． 3.200 4.384 5.200
画角２ω 82.691 50.978 29.424
像高 2.900 2.900 2.900
BF 0.801 0.801 0.801
レンズ全長 12.898 12.898 12.898
物点距離 ∞ ∞ ∞ 100.00 500.00 800.00
Ｄ4 3.931 2.208 0.200 3.736 2.222 0.266
Ｄ10 0.964 0.788 1.612 0.981 0.811 1.598
Ｄ12 1.581 3.480 4.663 1.759 3.443 4.612
絞り径 0.944 0.944 1.173
入射瞳位置 3.288 2.795 1.956
射出瞳位置 -6.289 -14.879 -41.689
前側主点位置 5.061 6.495 9.958
後側主点位置 -3.330 -5.679 -10.344
レンズ 始面 焦点距離
L11 1 -3.268
L12 3 7.403
L21 5 3.492
L22 8 4.064
L23 9 -3.544
L3 11 -5.868
L4 13 8.662
ズームレンズ群データ
群 始面 群焦点距離 群構成長 前側主点位置 後側主点位置
G1 1 -5.825 1.906 0.340 -0.873
G2 5 3.180 2.420 -0.387 -1.600
G3 11 -5.868 0.400 -0.000 -0.226
G4 13 8.662 0.896 0.705 0.232
群倍率
広角 中間 望遠 広角(至近) 中間(至近) 望遠(至近)
G1 0.000 0.000 0.000 0.055 0.012 0.007
G2 -0.450 -0.596 -0.954 -0.486 -0.601 -0.948
G3 1.536 1.844 2.048 1.576 1.842 2.043
G4 0.932 0.941 0.940 0.926 0.939 0.938
Numerical example 2
Surface data Unit mm
Surface number rd nd vd Effective diameter Surface ∞ ∞
1 * 31.1191 0.5500 1.85135 40.10 2.825
2 * 2.5330 0.5132 2.187
3 * 3.1051 0.8424 1.82114 24.06 2.203
4 * 5.5712 D4 2.110
5 * 2.0868 1.0720 1.59201 67.02 1.438
6 * -181.2845 0.2000 1.296
7 (Aperture) ∞ 0.0000 (Variable)
8 * 5.2934 0.6793 1.85135 40.10 1.161
9 -9.4008 0.4687 1.82114 24.06 1.086
10 * 4.3096 D10 0.980
11 * -4.5361 0.4000 1.77377 47.17 1.185
12 * -4863.2721 D12 1.405
13 * -15.0779 0.8960 1.82114 24.06 2.787
14 * -4.9623 0.2027 2.854
15 ∞ 0.3000 1.51633 64.14 2.920
16 ∞ 0.4000 2.953
Image plane ∞
Aspheric data 1st surface
K = 9.975, A4 = 5.45942e-03, A6 = -1.17913e-03, A8 = 6.14112e-05
Second side
K = 0.028, A4 = -5.92450e-03, A6 = 3.54360e-03, A8 = -7.18809e-04
Third side
K = -4.944, A4 = -2.93256e-03, A6 = 2.56724e-03, A8 = -1.52620e-04
4th page
K = -16.419, A4 = -5.87501e-03, A6 = 9.32666e-04, A8 = 4.10944e-05
5th page
K = -0.869, A4 = 3.97321e-03, A6 = 4.46620e-04, A8 = 3.23707e-04
6th page
K = -9645.985, A4 = -2.36383e-02, A6 = 1.14055e-02, A8 = -2.04346e-03
8th page
K = -2.017, A4 = -1.25319e-02, A6 = 1.04830e-02, A8 = -2.75134e-03
10th page
K = -37.283, A4 = 8.97816e-02, A6 = -2.64567e-02, A8 = 2.13844e-02
11th page
K = -3.217, A4 = 3.81585e-03, A6 = -1.49213e-02, A8 = 1.03508e-03
12th page
K = -14369395.106, A4 = 1.43170e-02, A6 = -1.10677e-02, A8 = 1.12467e-03
K = -1.990, A4 = 5.00050e-03, A6 = -1.15848e-03, A8 = 9.16097e-05
14th page
K = -2.578, A4 = 1.16150e-02, A6 = -2.73641e-03, A8 = 1.80048e-04
Various data
Zoom ratio 2.850
Wide angle Medium telephoto Wide angle (closest) Medium (closest) Telephoto (closest)
Focal length 3.754 6.021 10.699
FNO. 3.200 4.384 5.200
Angle of view 2ω 82.691 50.978 29.424
Image height 2.900 2.900 2.900
BF 0.801 0.801 0.801
Total lens length 12.898 12.898 12.898
Object distance ∞ ∞ ∞ 100.00 500.00 800.00
D4 3.931 2.208 0.200 3.736 2.222 0.266
D10 0.964 0.788 1.612 0.981 0.811 1.598
D12 1.581 3.480 4.663 1.759 3.443 4.612
Diaphragm diameter 0.944 0.944 1.173
Entrance pupil position 3.288 2.795 1.956
Exit pupil position -6.289 -14.879 -41.689
Front principal point position 5.061 6.495 9.958
Rear principal point position -3.330 -5.679 -10.344
Lens Start surface Focal length
L11 1 -3.268
L23 9 -3.544
L3 11 -5.868
Zoom lens group data Group Start surface Group focal length Group composition length Front principal point position Rear principal point position
G1 1 -5.825 1.906 0.340 -0.873
G3 11 -5.868 0.400 -0.000 -0.226
Group magnification
Wide angle Medium telephoto Wide angle (closest) Medium (closest) Telephoto (closest)
G1 0.000 0.000 0.000 0.055 0.012 0.007
G2 -0.450 -0.596 -0.954 -0.486 -0.601 -0.948
G3 1.536 1.844 2.048 1.576 1.842 2.043
G4 0.932 0.941 0.940 0.926 0.939 0.938
数値実施例３
面データ
単位 mm
面番 r d nd vd 有効径
物面 ∞ ∞
1* -23.8081 0.4000 1.90270 31.00 1.764
2* 2.2994 0.3419 1.467
3* 2.8941 0.4964 2.10223 16.77 1.475
4* 5.3026 Ｄ4 1.420
5* 2.1625 0.8676 1.76802 49.24 1.201
6* -6.2445 0.1994 1.091
7(絞り) ∞ 0.0000 (可変)
8* 6.5304 0.5563 1.49700 81.54 0.943
9 -11.0440 0.4000 2.10223 16.77 0.864
10* 6.7381 Ｄ10 0.803
11* -4.9986 0.4000 1.53071 55.67 0.915
12* 6.1075 Ｄ12 1.016
13* -4.3703 0.6790 2.10223 16.77 2.225
14* -2.6586 0.3758 2.242
15 ∞ 0.3000 1.51633 64.14 2.270
16 ∞ 0.3500 2.276
像面 ∞
非球面データ
第1面
K=-10.000,A4=4.48967e-03,A6=-2.58325e-03,A8=2.70892e-04
第2面
K=0.528,A4=-1.10216e-02,A6=6.00177e-03,A8=-3.60751e-03
第3面
K=-1.683,A4=-1.62024e-02,A6=1.06888e-02,A8=-2.57278e-03
第4面
K=-10.000,A4=-1.24411e-02,A6=6.03283e-03,A8=-1.54408e-03
第5面
K=-0.330,A4=-6.66268e-03,A6=-7.36472e-04,A8=2.13320e-03
第6面
K=3.642,A4=2.02813e-02,A6=5.86325e-03,A8=-1.69631e-03
第8面
K=-7.584,A4=6.35851e-02,A6=3.93734e-02,A8=-1.23472e-02
第10面
K=-10.000,A4=5.93583e-02,A6=2.28767e-02,A8=3.08419e-02
第11面
K=-9.807,A4=2.12775e-02,A6=-4.53840e-02,A8=-2.43365e-03
第12面
K=-0.858,A4=5.63611e-02,A6=-5.02019e-02,A6=8.82711e-03
第13面
K=1.905,A4=1.75077e-02,A6=1.42222e-03
第14面
K=0.102,A4=2.50940e-02,A6=-3.51630e-04,A8=3.23344e-04
各種データ
ズーム比 2.800
広角 中間 望遠
焦点距離 2.912 4.629 8.154
ＦＮＯ． 3.500 4.729 4.800
画角２ω 84.169 52.256 29.967
像高 2.250 2.250 2.250
BF 0.924 0.924 0.924
レンズ全長 9.998 9.998 9.998
物点距離 ∞ ∞ ∞
Ｄ4 2.912 1.582 0.100
Ｄ10 0.297 0.260 1.135
Ｄ12 1.525 2.891 3.499
絞り径 0.651 0.651 0.954
入射瞳位置 2.300 1.927 1.315
射出瞳位置 -7.694 -35.857 54.178
前側主点位置 4.231 5.973 10.717
後側主点位置 -2.532 -4.291 -7.820
レンズ 始面 焦点距離
L11 1 -2.306
L12 3 5.217
L21 5 2.190
L22 8 8.345
L23 9 -3.752
L3 11 -5.116
L4 13 5.098
ズームレンズ群データ
群 始面 群焦点距離 群構成長 前側主点位置 後側主点位置
G1 1 -4.287 1.238 0.105 -0.663
G2 5 2.446 2.023 -0.336 -1.340
G3 11 -5.116 0.400 0.116 -0.142
G4 13 5.098 0.679 0.683 0.415
群倍率
広角 中間 望遠
G1 0.000 0.000 0.000
G2 -0.482 -0.652 -1.079
G3 1.577 1.834 1.952
G4 0.894 0.903 0.903
Numerical Example 3
Surface data Unit mm
Surface number rd nd vd Effective diameter Surface ∞ ∞
1 * -23.8081 0.4000 1.90270 31.00 1.764
2 * 2.2994 0.3419 1.467
3 * 2.8941 0.4964 2.10223 16.77 1.475
4 * 5.3026 D4 1.420
5 * 2.1625 0.8676 1.76802 49.24 1.201
6 * -6.2445 0.1994 1.091
7 (Aperture) ∞ 0.0000 (Variable)
8 * 6.5304 0.5563 1.49700 81.54 0.943
9 -11.0440 0.4000 2.10223 16.77 0.864
10 * 6.7381 D10 0.803
11 * -4.9986 0.4000 1.53071 55.67 0.915
12 * 6.1075 D12 1.016
13 * -4.3703 0.6790 2.10223 16.77 2.225
14 * -2.6586 0.3758 2.242
15 ∞ 0.3000 1.51633 64.14 2.270
16 ∞ 0.3500 2.276
Image plane ∞
Aspheric data 1st surface
K = -10.000, A4 = 4.48967e-03, A6 = -2.58325e-03, A8 = 2.70892e-04
Second side
K = 0.528, A4 = -1.10216e-02, A6 = 6.00177e-03, A8 = -3.60751e-03
Third side
K = -1.683, A4 = -1.62024e-02, A6 = 1.06888e-02, A8 = -2.57278e-03
4th page
K = -10.000, A4 = -1.24411e-02, A6 = 6.03283e-03, A8 = -1.54408e-03
5th page
K = -0.330, A4 = -6.66268e-03, A6 = -7.36472e-04, A8 = 2.13320e-03
6th page
K = 3.642, A4 = 2.02813e-02, A6 = 5.86325e-03, A8 = -1.69631e-03
8th page
K = -7.584, A4 = 6.35851e-02, A6 = 3.93734e-02, A8 = -1.23472e-02
10th page
K = -10.000, A4 = 5.93583e-02, A6 = 2.28767e-02, A8 = 3.08419e-02
11th page
K = -9.807, A4 = 2.12775e-02, A6 = -4.53840e-02, A8 = -2.43365e-03
12th page
K = -0.858, A4 = 5.63611e-02, A6 = -5.02019e-02, A6 = 8.82711e-03
K = 1.905, A4 = 1.75077e-02, A6 = 1.42222e-03
14th page
K = 0.102, A4 = 2.50940e-02, A6 = -3.51630e-04, A8 = 3.23344e-04
Various data
Zoom ratio 2.800
Wide angle Medium telephoto
Focal length 2.912 4.629 8.154
FNO. 3.500 4.729 4.800
Angle of view 2ω 84.169 52.256 29.967
Image height 2.250 2.250 2.250
BF 0.924 0.924 0.924
Total lens length 9.998 9.998 9.998
Object distance ∞ ∞ ∞
D4 2.912 1.582 0.100
D10 0.297 0.260 1.135
D12 1.525 2.891 3.499
Diaphragm diameter 0.651 0.651 0.954
Entrance pupil position 2.300 1.927 1.315
Exit pupil position -7.694 -35.857 54.178
Front principal point position 4.231 5.973 10.717
Rear principal point position -2.532 -4.291 -7.820
Lens Start surface Focal length
L11 1 -2.306
L23 9 -3.752
L3 11 -5.116
Zoom lens group data Group Start surface Group focal length Group composition length Front principal point position Rear principal point position
G1 1 -4.287 1.238 0.105 -0.663
G3 11 -5.116 0.400 0.116 -0.142
Group magnification
Wide angle Medium telephoto
G1 0.000 0.000 0.000
G2 -0.482 -0.652 -1.079
G3 1.577 1.834 1.952
G4 0.894 0.903 0.903
次に、上記条件式（１）〜条件式（１２）における上記実施例１（数値実施例３）〜実施例３（数値実施例９）のとる値を示す。 Next, the values taken by the above-mentioned Example 1 (Numerical Example 3) to Example 3 (Numerical Example 9) in the above-mentioned conditional expressions (1) to (12) are shown.
各条件式における実施例のとる値
条件式(1) 条件式(2) 条件式(3) 条件式(4) 条件式(5) 条件式(6)
L11 L12 L11 L12
実施例１ 1.903 2.102 31.00 16.77 14.23 0.09 -0.152 0.90
実施例２ 1.851 1.821 40.10 24.06 16.04 0.08 -0.101 0.92
実施例３ 1.903 2.102 31.00 16.77 14.23 0.07 -0.115 0.96
条件式(7) 条件式(8) 条件式(9) 条件式(10) 条件式(11) 条件式(12)
実施例１ -0.43 0.50 0.84 24.06 1.98 1.10
実施例２ -0.44 0.50 0.85 24.06 2.01 1.10
実施例３ -0.44 0.87 1.21 16.77 1.91 1.09
Example values for each conditional expression
Conditional expression (1) Conditional expression (2) Conditional expression (3) Conditional expression (4) Conditional expression (5) Conditional expression (6)
L11 L12 L11 L12
Example 1 1.903 2.102 31.00 16.77 14.23 0.09 -0.152 0.90
Example 2 1.851 1.821 40.10 24.06 16.04 0.08 -0.101 0.92
Example 3 1.903 2.102 31.00 16.77 14.23 0.07 -0.115 0.96
Conditional expression (7) Conditional expression (8) Conditional expression (9) Conditional expression (10) Conditional expression (11) Conditional expression (12)
Example 1 -0.43 0.50 0.84 24.06 1.98 1.10
Example 2 -0.44 0.50 0.85 24.06 2.01 1.10
Example 3 -0.44 0.87 1.21 16.77 1.91 1.09
以上のような本発明による変倍光学系は、変倍光学系により形成された物体像をＣＣＤなどの撮像素子に結像させることによって撮影を行う撮影装置、例えばデジタルカメラやビデオカメラに用いることができる。以下にその具体例を示す。 The variable power optical system according to the present invention as described above is used for a photographing apparatus, for example, a digital camera or a video camera, which performs photographing by forming an object image formed by the variable power optical system on an image pickup device such as a CCD. Can do. Specific examples are shown below.
図１２、図１３及び図１４は、本発明を用いたデジタルカメラの構成を示す概念図であって、図１２はデジタルカメラの外観を示す前方斜視図であり、図１３は同後方斜視図であり、図１４はデジタルカメラの構成を模式的に示した透視図である。 12, 13 and 14 are conceptual views showing the configuration of a digital camera using the present invention. FIG. 12 is a front perspective view showing the appearance of the digital camera, and FIG. 13 is a rear perspective view of the digital camera. FIG. 14 is a perspective view schematically showing the configuration of the digital camera.
デジタルカメラは、前面に、撮影用開口部１，ファインダー用開口部２，フラッシュ発光部３が設けられている。また、上部にシャッターボタン４が設けられている。また、背面に、液晶表示モニター５，情報入力部６が設けられている。また、デジタルカメラの内部には、変倍光学系７，処理手段８，記録手段９，ファインダー光学系１０を備えている。また、ファインダー用開口部２や、ファインダー光学系１０の射出側であってデジタルカメラの背面に設けられている開口部１１には、カバー部材１２が配置されている。また、撮影用開口部１にもカバー部材１３が配置されている。
The digital camera is provided with a photographing
デジタルカメラの上部に配置されたシャッターボタン４を押圧すると、それに連動して変倍光学系７、例えば本発明の実施例１に記載されているような変倍光学系を通して撮影が行われる。物体像は、変倍光学系７、カバーガラスＣＧを介して固体撮像素子であるＣＣＤ７ａの結像面上に形成される。このＣＣＤ７ａの結像面上に結像された物体像の画像情報は、処理手段８を介して記録手段９に記録される。また、記録された画像情報は、処理手段８によって取り出され、電子画像としてカメラ背面に設けられた液晶表示モニター５に表示することもできる。
When the shutter button 4 arranged on the upper part of the digital camera is pressed, photographing is performed through the variable magnification optical system 7, for example, the variable magnification optical system as described in the first embodiment of the present invention in conjunction therewith. The object image is formed on the imaging surface of the
また、ファインダー光学系１０は、ファインダー用対物光学系１０ａと、正立プリズム１０ｂと、接眼光学系１０ｃとにより構成されている。ファインダー用開口部２から入射する被写体からの光は、ファインダー用対物光学径１０ａにより、像正立部材である正立プリズム１０ｂに導かれ、物体像を視野枠１０ｂ1内に正立正像として結像し、その後、その物体像が接眼光学系１０ｃにより観察者の眼Ｅに導かれる。
The finder
このように構成されたデジタルカメラは、変倍光学系７が、高倍率比を有し小型であるので、良好な性能を確保するとともにデジタルカメラの小型化を実現することができる。 In the digital camera configured in this way, since the variable magnification optical system 7 has a high magnification ratio and is small, it is possible to ensure good performance and to realize a reduction in the size of the digital camera.
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
Ｌ１，Ｌ１１，Ｌ１２，Ｌ２１，Ｌ２２，Ｌ２３，Ｌ３，Ｌ４ レンズ要素
Ｌｃ 光軸
Ｓ 開口絞り
ＣＧ カバーガラス
ＩＭ 撮像面
Ｅ 観察者の眼球
１ 撮影用開口部
２ ファインダー用開口部
３ フラッシュ発光部
４ シャッターボタン
５ 液晶表示モニター
６ 情報入力部
７ 変倍光学系
７ａ ＣＣＤ
８ 処理手段
９ 記録手段
１０ ファインダー光学系
１０ａ ファインダー用対物光学系
１０ｂ 正立プリズム
１０ｂ1 視野枠
１０ｃ 接眼光学系
１１ 開口部
１２，１３ カバー部材
G1 1st lens group G2 2nd lens group G3 3rd lens group G4 4th lens group L1, L11, L12, L21, L22, L23, L3, L4 Lens element Lc Optical axis S Aperture stop CG Cover glass IM Imaging surface E Observer's
8 Processing means 9 Recording means 10 Viewfinder
Claims (10)
前記第１レンズ群は、物体側から順に１枚の負レンズと１枚の正レンズが空気間隔をもって構成され、
以下の条件式（１），（２），（３）を満足することを特徴とする変倍光学系。
条件式（１） １．７５≦Ｎｄ１ｇ≦２．５０
条件式（２） １５≦Ｖｄ１ｇ≦４３
条件式（３） ３≦ＶｄＮ−ＶｄＰ≦２８
ただし、
Ｎｄ１ｇは前記第１レンズ群を構成する各レンズのｄ線に対する屈折率、
Ｖｄ１ｇは前記第１レンズ群を構成する各レンズのｄ線に対するアッベ数、
ＶｄＮは前記第１レンズ群の前記負レンズのｄ線に対するアッベ数、
ＶｄＰは前記第１レンズ群の前記正レンズのｄ線に対するアッベ数、
である。 In order from the object side, a first lens group having a negative refractive power, a second lens group having a positive refractive power, a third lens group having a negative refractive power, and a fourth lens group having a positive refractive power. Prepared,
In the first lens group, one negative lens and one positive lens are arranged with an air gap in order from the object side,
A variable magnification optical system characterized by satisfying the following conditional expressions (1), (2), and (3):
Conditional expression (1) 1.75 ≦ Nd1g ≦ 2.50
Conditional expression (2) 15 ≦ Vd1g ≦ 43
Conditional expression (3) 3 ≦ VdN−VdP ≦ 28
However,
Nd1g is a refractive index with respect to the d-line of each lens constituting the first lens group,
Vd1g is the Abbe number for the d-line of each lens constituting the first lens group,
VdN is the Abbe number of the negative lens of the first lens group with respect to the d-line,
VdP is the Abbe number with respect to the d-line of the positive lens of the first lens group,
It is.
条件式（４） ０．０３≦Ｄ／（ＦＬｗ×ＦＬｔ）1/2≦０．２６
ただし、
Ｄは前記第１レンズ群の前記負レンズと前記正レンズの軸上空気間隔、
ＦＬｗは広角端における前記変倍光学系全系の焦点距離、
ＦＬｔは望遠端における前記変倍光学系全系の焦点距離、
である。 The zoom lens system according to claim 1, wherein the following conditional expression (4) is satisfied.
Conditional expression (4) 0.03 ≦ D / (FLw × FLt) 1/2 ≦ 0.26
However,
D is the axial air space between the negative lens and the positive lens in the first lens group,
FLw is the focal length of the entire variable magnification optical system at the wide-angle end,
FLt is the focal length of the entire variable magnification optical system at the telephoto end,
It is.
以下の条件式（５）を満足することを特徴とする請求項１又は２に記載の変倍光学系。
条件式（５） −０．２５≦（ｒ２−ｒ３）／（ｒ２＋ｒ３）≦−０．０７
ただし、
ｒ２は前記第１レンズ群の前記負レンズの像側面の曲率半径、
ｒ３は前記第１レンズ群の前記正レンズの物体側面の曲率半径、
である。 An air lens having a convex shape on the object side on the image plane side than the negative lens of the first lens group is formed,
The zoom lens system according to claim 1 or 2, wherein the following conditional expression (5) is satisfied.
Conditional expression (5) −0.25 ≦ (r2−r3) / (r2 + r3) ≦ −0.07
However,
r2 is a radius of curvature of the image side surface of the negative lens of the first lens group,
r3 is a radius of curvature of the object side surface of the positive lens of the first lens group,
It is.
条件式（６） ０．４５≦｜ｆ１｜／（ＦＬｗ×ＦＬｔ）1/2≦１．６０
ただし、
ｆ１は前記第１レンズ群の焦点距離、
ＦＬｗは広角端における前記変倍光学系全系の焦点距離、
ＦＬｔは望遠端における前記変倍光学系全系の焦点距離、
である。 The zoom lens system according to any one of claims 1 to 3, wherein the following conditional expression (6) is satisfied.
Conditional expression (6) 0.45 ≦ | f1 | / (FLw × FLt) 1/2 ≦ 1.60
However,
f1 is the focal length of the first lens group,
FLw is the focal length of the entire variable magnification optical system at the wide-angle end,
FLt is the focal length of the entire variable magnification optical system at the telephoto end,
It is.
条件式（７） −０．５≦ＦＬｎ／ＦＬｐ≦−０．３
ただし、
ＦＬｎは前記第１レンズ群の前記負レンズの焦点距離、
ＦＬｐは前記第１レンズ群の前記正レンズの焦点距離、
である。 The zoom lens system according to any one of claims 1 to 4, wherein the following conditional expression (7) is satisfied.
Conditional expression (7) −0.5 ≦ FLn / FLp ≦ −0.3
However,
FLn is a focal length of the negative lens of the first lens group,
FLp is the focal length of the positive lens of the first lens group,
It is.
条件式（８） ０．３０≦ｆ２／（ＦＬｗ×ＦＬｔ）1/2≦１．１０
ただし、
ｆ２は前記第２レンズ群の焦点距離、
ＦＬｗは広角端における前記変倍光学系全系の焦点距離、
ＦＬｔは望遠端における前記変倍光学系全系の焦点距離、
である。 The zoom lens system according to claim 1, wherein the following conditional expression (8) is satisfied.
Conditional expression (8) 0.30 ≦ f2 / (FLw × FLt) 1/2 ≦ 1.10.
However,
f2 is the focal length of the second lens group,
FLw is the focal length of the entire variable magnification optical system at the wide-angle end,
FLt is the focal length of the entire variable magnification optical system at the telephoto end,
It is.
以下の条件式（９）を満足することを特徴とする請求項１から６の何れかに記載の変倍光学系。
条件式（９） ０．２≦（ｒ１−ｒ２）／（ｒ１＋ｒ２）＜１．０
ただし、
ｒ１は前記第１レンズ群の前記負レンズの物体側面の曲率半径、
ｒ２は前記第１レンズ群の前記負レンズの像側面の曲率半径、
である。 The negative lens of the first lens group has a convex shape on the object side,
The zoom lens system according to claim 1, wherein the following conditional expression (9) is satisfied.
Conditional expression (9) 0.2 ≦ (r1−r2) / (r1 + r2) <1.0
However,
r1 is a radius of curvature of the object side surface of the negative lens of the first lens group,
r2 is a radius of curvature of the image side surface of the negative lens of the first lens group,
It is.
以下の条件式（１０）を満足することを特徴とする請求項１から７の何れかに記載の変倍光学系。
条件式（１０） １０≦Ｖｄ４ｇ≦４０
ただし、
Ｖｄ４ｇは前記第４レンズ群の前記正レンズのｄ線に対するアッベ数、
である。 The fourth lens group includes one lens having a positive refractive power,
The zoom lens system according to claim 1, wherein the following conditional expression (10) is satisfied.
Conditional expression (10) 10 ≦ Vd4g ≦ 40
However,
Vd4g is the Abbe number of the fourth lens group with respect to the d-line of the positive lens,
It is.
以下の条件式（１１）を満足することを特徴とする撮像装置。
条件式（１１） １．０≦｜ｆ１｜／ＩＨ≦２．８
ただし、
ｆ１は前記第１レンズ群の焦点距離、
ＩＨは前記撮像素子の像高、
である。 It has a variable magnification optical system and an image sensor according to any one of claims 1 to 8,
An image pickup apparatus satisfying the following conditional expression (11):
Conditional expression (11) 1.0 ≦ | f1 | /IH≦2.8
However,
f1 is the focal length of the first lens group,
IH is the image height of the image sensor,
It is.
以下の条件式（１２）を満足することを特徴とする撮像装置。
条件式（１２） ０．２≦｜ｆ２｜／ＩＨ≦１．８
ただし、
ｆ２は前記第２レンズ群の焦点距離、
ＩＨは前記撮像素子の像高、
である。 It has a variable magnification optical system and an image sensor according to any one of claims 1 to 8,
An image pickup apparatus satisfying the following conditional expression (12):
Conditional expression (12) 0.2 ≦ | f2 | /IH≦1.8
However,
f2 is the focal length of the second lens group,
IH is the image height of the image sensor,
It is.
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