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JP2005352183A - Variable-focal-length lens system and imaging unit - Google Patents

Variable-focal-length lens system and imaging unit Download PDF

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JP2005352183A
JP2005352183A JP2004172917A JP2004172917A JP2005352183A JP 2005352183 A JP2005352183 A JP 2005352183A JP 2004172917 A JP2004172917 A JP 2004172917A JP 2004172917 A JP2004172917 A JP 2004172917A JP 2005352183 A JP2005352183 A JP 2005352183A
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JP
Japan
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lens group
lens
focal length
end state
refractive power
Prior art date
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Pending
Application number
JP2004172917A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Motoyuki Otake
基之 大竹
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a variable-focal-length lens system in which the amount of movement is reduced at short-range focusing, and to provide an imaging unit using the variable-focal-length lens system. <P>SOLUTION: The variable-focal-length lens system is constituted by arranging, in order from an object side, a first lens group G1 that is positive, a second lens group G2 that is negative, a third lens group G3 that is positive, a fourth lens group G4 that is negative, and a fifth lens group G5 that is positive. In the variable-focal-length lens system, when a lens position changes from a wide angle end to a telephoto end, the first lens group is fixed, the second lens group is moved towards an image side, the third lens group is fixed, the fourth lens group is moved for focusing and for compensating for variation in image face position resulting from the movement of the second lens group, the fifth lens group is fixed, and an aperture diaphragm S is disposed near the third lens group. In the case, where f1 is the focal length of the first lens group, fw is the focal length of the entire system at the wide angle end, ft is the focal length of the entire system, and f2 is the focal length of the second lens group, the following conditions are satisfied: (1) 2<f1/(fw×ft)<SP>1/2</SP><2.5 and (2) -1.6<f2/fw<-1.2. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は新規な可変焦点距離レンズ系及び撮像装置に関する。詳しくは、ビデオカメラやデジタルスチルカメラ等の撮像素子により受光するカメラに好適な可変焦点距離レンズ系及び該可変焦点距離レンズ系を使用した撮像装置に関する。   The present invention relates to a novel variable focal length lens system and an imaging apparatus. More specifically, the present invention relates to a variable focal length lens system suitable for a camera that receives light by an imaging element such as a video camera or a digital still camera, and an imaging apparatus using the variable focal length lens system.

従来より、カメラにおける記録手段として、CCD(Charge Coupled Device)やCMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)等の光電変換素子を用いた撮像素子によって、撮像素子面上に形成された被写体像を、各光電変換素子によって被写体像の光量を電気的出力に変換して、記録する方法が知られている。   2. Description of the Related Art Conventionally, as a recording means in a camera, an object image formed on an image sensor surface by an image sensor using a photoelectric conversion element such as a CCD (Charge Coupled Device) or a CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor), A method is known in which the light amount of a subject image is converted into an electrical output by a conversion element and recorded.

近年の微細加工技術の技術進歩に伴い、中央演算処理装置(CPU)の高速化や記憶媒体の高集積化が図られ、それまでは取り扱えなかったような大容量の画像データが高速処理できるようになってきた。また、撮像素子においても高集積化や小型化が図られ、高集積化により、より高い空間周波数の記録が可能となり、小型化により、カメラ全体の小型化が図れるようになって来た。   With recent advances in microfabrication technology, the central processing unit (CPU) has been increased in speed and the storage medium has been highly integrated, so that large-capacity image data that could not be handled before can be processed at high speed. It has become. In addition, image sensors have also been highly integrated and miniaturized, and higher integration enables recording at higher spatial frequencies, and miniaturization has made it possible to reduce the size of the entire camera.

但し、上記した高集積化や小型化により、個々の光電変換素子の受光面積が狭まり、電気出力の低下に伴ってノイズの影響が大きくなる問題があった。これを防ぐために、光学系の大口径比化により撮像素子上に到達する光量を増大させる試みが為された。また、各光電変換素子の直前に微小なレンズ素子(所謂、マイクロレンズアレイ)を配置して各光電変換素子上に到達する光量を増大させる試みも為された。このマイクロレンズアレイは、隣り合う光電変換素子の間に至る光束を各光電変換素子上へ導くことによって各光電変換素子上に到達する光量を増大させることが出来る代わりに、レンズ系の射出瞳位置に制約を与えていた。すなわち、レンズ系の射出瞳位置が光電変換素子に近づくと、光電変換素子に到達する主光線の光軸となす角度が大きくなって画面周辺部へ向かう軸外光束が光軸に対して大きな角度をなし、その結果、光電変換素子上に到達せず、光量不足を招いてしまうからである。   However, due to the high integration and miniaturization described above, there has been a problem that the light receiving area of each photoelectric conversion element is narrowed, and the influence of noise increases with a decrease in electrical output. In order to prevent this, an attempt has been made to increase the amount of light reaching the image pickup device by increasing the aperture ratio of the optical system. In addition, attempts have been made to increase the amount of light reaching each photoelectric conversion element by arranging a minute lens element (so-called microlens array) immediately before each photoelectric conversion element. This microlens array can increase the amount of light reaching each photoelectric conversion element by guiding the light beam between adjacent photoelectric conversion elements onto each photoelectric conversion element. Was given a constraint. That is, when the exit pupil position of the lens system approaches the photoelectric conversion element, the angle formed with the optical axis of the chief ray that reaches the photoelectric conversion element increases, and the off-axis light beam toward the screen periphery becomes a large angle with respect to the optical axis. As a result, it does not reach the photoelectric conversion element, resulting in insufficient light quantity.

従来より、ビデオカメラ用のズームレンズとして、様々なズームタイプが提案されてきた。例えば、特許文献1、特許文献2、特許文献3、特許文献4、特許文献5、特許文献6などに示されたものが知られている。   Conventionally, various zoom types have been proposed as zoom lenses for video cameras. For example, those disclosed in Patent Document 1, Patent Document 2, Patent Document 3, Patent Document 4, Patent Document 5, Patent Document 6, and the like are known.

上記した各特許文献に示されたズームレンズは正の屈折力を有する第1レンズ群、負の屈折力を有する第2レンズ群、正の屈折力を有する第3レンズ群、負の屈折力を有する第4レンズ群、正の屈折力を有する第5レンズ群により構成されている。   The zoom lens disclosed in each of the above patent documents has a first lens group having a positive refractive power, a second lens group having a negative refractive power, a third lens group having a positive refractive power, and a negative refractive power. And a fifth lens group having a positive refractive power.

特許文献1に示されたズームレンズはレンズ位置状態によらず第1レンズ群が光軸方向に固定され、近距離合焦時に第5レンズ群が移動するものである。   In the zoom lens disclosed in Patent Document 1, the first lens group is fixed in the optical axis direction regardless of the lens position state, and the fifth lens group moves when focusing at a short distance.

特許文献2、特許文献3、特許文献4、特許文献5、特許文献6に示されたズームレンズはレンズ位置状態が変化する際に、第1レンズ群、第3レンズ群、第5レンズ群が光軸方向に固定されている。   The zoom lenses disclosed in Patent Literature 2, Patent Literature 3, Patent Literature 4, Patent Literature 5, and Patent Literature 6 have the first lens group, the third lens group, and the fifth lens group when the lens position changes. It is fixed in the optical axis direction.

特開平5−215967号公報JP-A-5-215967

特開平8−146295号公報JP-A-8-146295 特開2000−180722号公報JP 2000-180722 A

特開2000−231050号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2000-23310

特開2001−33697号公報JP 2001-33697 A

特開2001−33703号公報JP 2001-33703 A

ところで、特許文献1に示されたズームレンズにあってはレンズ位置状態が変化する際に、少なくとも3つのレンズ群が可動であり、駆動機構の複雑化を免れない。   By the way, in the zoom lens disclosed in Patent Document 1, when the lens position changes, at least three lens groups are movable, and the driving mechanism cannot be complicated.

特許文献2に示されたズームレンズにあっては第2レンズ群の屈折力が強すぎて、第1レンズ群を通過する軸外光束が光軸から離れてしまい、レンズ径の小型化が充分ではなかった。   In the zoom lens disclosed in Patent Document 2, the refractive power of the second lens group is too strong, and the off-axis light beam passing through the first lens group is separated from the optical axis, so that the lens diameter can be sufficiently reduced. It wasn't.

特許文献3に示されたズームレンズにあっては第2レンズ群の屈折力が弱いため、所定の変倍比を確保するのに必要な第2レンズ群の移動量を減らすことができず、小型化を阻害する要因となっていた。   In the zoom lens disclosed in Patent Document 3, since the refractive power of the second lens group is weak, the amount of movement of the second lens group necessary to ensure a predetermined zoom ratio cannot be reduced. It was a factor that hindered downsizing.

特許文献4、特許文献6に示されたズームレンズにあっては第1レンズ群の屈折力が弱く、レンズ全長の短縮化が難しかった。   In the zoom lenses disclosed in Patent Document 4 and Patent Document 6, the refractive power of the first lens group is weak, and it is difficult to shorten the entire lens length.

特許文献5に示されたズームレンズにあっては第1レンズ群、第2レンズ群の屈折力が非常に強く、第1レンズ群を通過する軸外光束が光軸から離れてしまい、レンズ径の小型化が難しかった。   In the zoom lens disclosed in Patent Document 5, the refractive power of the first lens group and the second lens group is very strong, and the off-axis light beam passing through the first lens group is separated from the optical axis, and the lens diameter is reduced. It was difficult to downsize.

そこで、本発明は従来のズームレンズが抱えていた上記した問題点を解決し、近距離合焦時の移動量が少ない可変焦点距離レンズ系及び該可変焦点距離レンズ系を使用した撮像装置を提供することを課題とするものである。   Accordingly, the present invention provides a variable focal length lens system that solves the above-described problems of conventional zoom lenses and that has a small amount of movement during focusing at a short distance, and an imaging device using the variable focal length lens system. It is an object to do.

本発明可変焦点距離レンズ系は、上記した課題を解決するために、物体側より順に、正の屈折力を有する第1レンズ群、負の屈折力を有する第2レンズ群、正の屈折力を有する第3レンズ群、負の屈折力を有する第4レンズ群、正の屈折力を有する第5レンズ群が配列されて成り、広角端状態から望遠端状態までレンズ位置状態が変化する際に、上記第1レンズ群が光軸方向に固定され、上記第2レンズ群が像側へ移動し、上記第3レンズ群が光軸方向に固定され、上記第4レンズ群が上記第2レンズ群の移動に伴う像面位置の変動の補償及び近距離合焦のために光軸方向に移動し、上記第5レンズ群が光軸方向に固定され、開口絞りが上記第3レンズ群の近傍に配置され、f1を第1レンズ群の焦点距離、fwを広角端状態における全系の焦点距離、ftを望遠端状態における全系の焦点距離、f2を第2レンズ群の焦点距離として、条件式(1)2<f1/(fw・ft)1/2<2.5及び(2)−1.6<f2/fw<−1.2を満足するものである。 In order to solve the above-described problem, the variable focal length lens system of the present invention has, in order from the object side, a first lens group having a positive refractive power, a second lens group having a negative refractive power, and a positive refractive power. A third lens group having a negative refractive power, a fourth lens group having a negative refractive power, and a fifth lens group having a positive refractive power, and when the lens position changes from the wide-angle end state to the telephoto end state, The first lens group is fixed in the optical axis direction, the second lens group is moved to the image side, the third lens group is fixed in the optical axis direction, and the fourth lens group is the second lens group. It moves in the optical axis direction to compensate for variations in the image plane position due to movement and focus at a short distance, the fifth lens group is fixed in the optical axis direction, and an aperture stop is disposed in the vicinity of the third lens group F1 is the focal length of the first lens group, and fw is the entire system in the wide-angle end state. Point distance, the focal length of the entire system to ft in the telephoto end state, the f2 as the focal length of the second lens group, the conditional expression (1) 2 <f1 / ( fw · ft) 1/2 <2.5 and (2 ) -1.6 <f2 / fw <-1.2.

また、本発明撮像装置は、上記した課題を解決するために、物体側より順に、正の屈折力を有する第1レンズ群、負の屈折力を有する第2レンズ群、正の屈折力を有する第3レンズ群、負の屈折力を有する第4レンズ群、正の屈折力を有する第5レンズ群が配列されて成る可変焦点距離レンズ系と、上記可変焦点距離レンズ系により形成された光学像を電気的な信号に変換する撮像素子とを備え、上記可変焦点距離レンズ系は、広角端状態から望遠端状態までレンズ位置状態が変化する際に、上記第1レンズ群が光軸方向に固定され、上記第2レンズ群が像側へ移動し、上記第3レンズ群が光軸方向に固定され、上記第4レンズ群が上記第2レンズ群の移動に伴う像面位置の変動の補償及び近距離合焦のために光軸方向に移動し、上記第5レンズ群が光軸方向に固定され、開口絞りが上記第3レンズ群の近傍に配置され、f1を第1レンズ群の焦点距離、fwを広角端状態における全系の焦点距離、ftを望遠端状態における全系の焦点距離、f2を第2レンズ群の焦点距離として、条件式(1)2<f1/(fw・ft)1/2<2.5及び(2)−1.6<f2/fw<−1.2を満足するものである。 Further, in order to solve the above-described problem, the imaging apparatus of the present invention has, in order from the object side, a first lens group having a positive refractive power, a second lens group having a negative refractive power, and a positive refractive power. A variable focal length lens system in which a third lens group, a fourth lens group having negative refractive power, and a fifth lens group having positive refractive power are arranged, and an optical image formed by the variable focal length lens system The variable focal length lens system has the first lens group fixed in the optical axis direction when the lens position changes from the wide-angle end state to the telephoto end state. The second lens group is moved to the image side, the third lens group is fixed in the optical axis direction, and the fourth lens group is compensated for variations in the image plane position accompanying the movement of the second lens group, and It moves in the optical axis direction for focusing at a short distance, and The first lens group is fixed in the optical axis direction, the aperture stop is disposed in the vicinity of the third lens group, f1 is the focal length of the first lens group, fw is the focal length of the entire system in the wide-angle end state, and ft is the telephoto end. Conditional expressions (1) 2 <f1 / (fw · ft) 1/2 <2.5 and (2) −1.6 <f2 where f2 is the focal length of the entire system in the state, and f2 is the focal length of the second lens group. /Fw<-1.2 is satisfied.

従って、本発明にあっては、可変焦点距離レンズ系において、開口絞りが第3レンズ群近傍に配置されると共に近距離合焦時に第4レンズが移動し、さらに、第1レンズ群と第2レンズ群それぞれの焦点距離が適切に設定される。   Therefore, according to the present invention, in the variable focal length lens system, the aperture stop is disposed in the vicinity of the third lens group, the fourth lens moves when focusing at a short distance, and the first lens group and the second lens group are further moved. The focal length of each lens group is set appropriately.

本発明可変焦点距離レンズ系は、物体側より順に、正の屈折力を有する第1レンズ群、負の屈折力を有する第2レンズ群、正の屈折力を有する第3レンズ群、負の屈折力を有する第4レンズ群、正の屈折力を有する第5レンズ群が配列されて成る可変焦点距離レンズ系において、
広角端状態から望遠端状態までレンズ位置状態が変化する際に、上記第1レンズ群が光軸方向に固定され、上記第2レンズ群が像側へ移動し、上記第3レンズ群が光軸方向に固定され、上記第4レンズ群が上記第2レンズ群の移動に伴う像面位置の変動の補償及び近距離合焦のために光軸方向に移動し、上記第5レンズ群が光軸方向に固定され、
開口絞りが上記第3レンズ群の近傍に配置され、以下の条件式(1)及び(2)を満足することを特徴とする可変焦点距離レンズ系。
The variable focal length lens system of the present invention includes, in order from the object side, a first lens group having a positive refractive power, a second lens group having a negative refractive power, a third lens group having a positive refractive power, and a negative refraction. In a variable focal length lens system in which a fourth lens group having power and a fifth lens group having positive refractive power are arranged,
When the lens position changes from the wide-angle end state to the telephoto end state, the first lens group is fixed in the optical axis direction, the second lens group moves to the image side, and the third lens group moves to the optical axis. The fourth lens group is moved in the optical axis direction to compensate for the variation of the image plane position accompanying the movement of the second lens group and focus at a short distance, and the fifth lens group is moved to the optical axis. Fixed in the direction,
An aperture stop is disposed in the vicinity of the third lens group, and satisfies the following conditional expressions (1) and (2):

(1)2<f1/(fw・ft)1/2<2.5
(2)−1.6<f2/fw<−1.2
但し、
f1:第1レンズ群の焦点距離
fw:広角端状態における全系の焦点距離
ft:望遠端状態における全系の焦点距離
f2:第2レンズ群の焦点距離
とする。
(1) 2 <f1 / (fw · ft) 1/2 <2.5
(2) -1.6 <f2 / fw <-1.2
However,
f1: focal length of the first lens group fw: focal length of the entire system in the wide-angle end state ft: focal length of the entire system in the telephoto end state f2: focal length of the second lens group

また、本発明撮像装置は、物体側より順に、正の屈折力を有する第1レンズ群、負の屈折力を有する第2レンズ群、正の屈折力を有する第3レンズ群、負の屈折力を有する第4レンズ群、正の屈折力を有する第5レンズ群が配列されて成る可変焦点距離レンズ系と、上記可変焦点距離レンズ系により形成された光学像を電気的な信号に変換する撮像素子とを備えた撮像装置であって、
上記可変焦点距離レンズ系は、広角端状態から望遠端状態までレンズ位置状態が変化する際に、上記第1レンズ群が光軸方向に固定され、上記第2レンズ群が像側へ移動し、上記第3レンズ群が光軸方向に固定され、上記第4レンズ群が上記第2レンズ群の移動に伴う像面位置の変動の補償及び近距離合焦のために光軸方向に移動し、上記第5レンズ群が光軸方向に固定され、開口絞りが上記第3レンズ群の近傍に配置され、以下の条件式(1)及び(2)を満足することを特徴とする撮像装置。
The imaging apparatus according to the present invention includes, in order from the object side, a first lens group having a positive refractive power, a second lens group having a negative refractive power, a third lens group having a positive refractive power, and a negative refractive power. A variable focal length lens system in which a fourth lens group having a positive refractive power and a fifth lens group having a positive refractive power are arrayed, and imaging that converts an optical image formed by the variable focal length lens system into an electrical signal An imaging device comprising an element,
In the variable focal length lens system, when the lens position state changes from the wide-angle end state to the telephoto end state, the first lens group is fixed in the optical axis direction, and the second lens group moves to the image side, The third lens group is fixed in the optical axis direction, and the fourth lens group moves in the optical axis direction for compensation of variation in image plane position accompanying the movement of the second lens group and focusing at a short distance, An imaging apparatus characterized in that the fifth lens group is fixed in the optical axis direction, an aperture stop is disposed in the vicinity of the third lens group, and satisfies the following conditional expressions (1) and (2).

(1)2<f1/(fw・ft)1/2<2.5
(2)−1.6<f2/fw<−1.2
但し、
f1:第1レンズ群の焦点距離
fw:広角端状態における全系の焦点距離
ft:望遠端状態における全系の焦点距離
f2:第2レンズ群の焦点距離
とする。
(1) 2 <f1 / (fw · ft) 1/2 <2.5
(2) -1.6 <f2 / fw <-1.2
However,
f1: focal length of the first lens group fw: focal length of the entire system in the wide-angle end state ft: focal length of the entire system in the telephoto end state f2: focal length of the second lens group

従って、本発明にあっては、可変焦点距離レンズ系の小型化と高性能化との両立化を図ることができる。また、当該可変焦点距離レンズ系を使用した撮像装置の小型化と高性能化を図ることができる。   Therefore, in the present invention, it is possible to achieve both miniaturization and high performance of the variable focal length lens system. In addition, it is possible to reduce the size and increase the performance of an imaging apparatus using the variable focal length lens system.

請求項2に記載した発明にあっては、β4tを望遠端状態における第4レンズ群の横倍率、β2wを広角端状態における第2レンズ群の横倍率、β2tを望遠端状態における第2レンズ群の横倍率として、条件式(3)0.25<1/β4t<0.4及び(4)0.6<β2w・β2t<1.2のうち、少なくともいずれか一方を満足するので、第4レンズ群の移動量を減らして、可変焦点距離レンズ系のさらなる小型化が可能になる。   In the invention described in claim 2, β4t is the lateral magnification of the fourth lens group in the telephoto end state, β2w is the lateral magnification of the second lens group in the wide-angle end state, and β2t is the second lens group in the telephoto end state. Since the horizontal magnification of the above condition satisfies at least one of conditional expression (3) 0.25 <1 / β4t <0.4 and (4) 0.6 <β2w · β2t <1.2, It is possible to further reduce the size of the variable focal length lens system by reducing the amount of movement of the lens group.

請求項3及び請求項4に記載した発明にあっては、Dbを最も物体側のレンズ面から開口絞りまでの光軸に沿った距離として、条件式(5)0.4<Db/ft<0.9を満足するので、前玉レンズ径の更なる小型化によって可変焦点距離レンズ系の一層の小型化が可能になる。   In the invention described in claims 3 and 4, conditional expression (5) 0.4 <Db / ft <, where Db is the distance along the optical axis from the lens surface closest to the object side to the aperture stop. Since 0.9 is satisfied, the variable focal length lens system can be further reduced in size by further reducing the diameter of the front lens.

以下に、本発明可変焦点距離レズ系及び撮像装置を実施するための最良の形態について添付図面を参照して説明する。   The best mode for carrying out the variable focal length lens system and imaging apparatus of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

本発明においては、物体側より順に、正の屈折力を有する第1レンズ群、負の屈折力を有する第2レンズ群、正の屈折力を有する第3レンズ群、負の屈折力を有する第4レンズ群、正の屈折力を有する第5レンズ群が配置されて成り、広角端状態から望遠端状態までレンズ位置状態が変化する際に、第1レンズ群、第3レンズ群、第5レンズ群は光軸方向に固定され、第2レンズ群が像側へ移動し、第2レンズ群の移動に伴って発生する像面位置の変動を第4レンズ群の移動によって補償する可変焦点距離レンズ系において、以下の(ア)〜(エ)の点に注力することによって、可変焦点距離レンズ系の小型化と高性能化との両立を達成することができた。   In the present invention, in order from the object side, a first lens group having a positive refractive power, a second lens group having a negative refractive power, a third lens group having a positive refractive power, and a first lens group having a negative refractive power. 4 lens groups and a fifth lens group having positive refractive power are arranged, and when the lens position changes from the wide-angle end state to the telephoto end state, the first lens group, the third lens group, and the fifth lens The group is fixed in the optical axis direction, the second lens group moves toward the image side, and the variable focal length lens compensates for the variation of the image plane position caused by the movement of the second lens group by the movement of the fourth lens group. In the system, by focusing on the following points (a) to (d), it was possible to achieve both miniaturization and high performance of the variable focal length lens system.

(ア)開口絞りを第3レンズ群の近傍に配置する
(イ)第1レンズ群の焦点距離を適切に設定する
(ウ)第2レンズ群の焦点距離を適切に設定する
(エ)近距離合焦時に第4レンズ群が移動する
可変焦点距離レンズ系において変倍比を高める場合、開口絞りの配置が重要である。
(A) An aperture stop is disposed in the vicinity of the third lens group. (B) The focal length of the first lens group is set appropriately. (C) The focal length of the second lens group is set appropriately. The fourth lens unit moves during focusing. In the variable focal length lens system, the arrangement of the aperture stop is important when increasing the zoom ratio.

開口絞りから離れて配置されるレンズ群を通過する軸外光線は光軸から離れるため、開口絞りから離れて配置されたレンズ群においてはレンズ径の小型化が難しく、同時に画角の変化に伴う軸外収差の補正が難しくなってしまう。特に、第1レンズ群は像面から離れて配置されるため、レンズ径が大きくなりやすい。そのため、開口絞りが第1レンズ群から極端に離れすぎないことが肝要である。   Since off-axis rays passing through the lens group arranged away from the aperture stop are separated from the optical axis, it is difficult to reduce the lens diameter in the lens group arranged away from the aperture stop, and at the same time, the angle of view changes. Correction of off-axis aberrations becomes difficult. In particular, since the first lens group is disposed away from the image plane, the lens diameter tends to increase. Therefore, it is important that the aperture stop is not too far from the first lens group.

また、レンズ位置状態の変化に伴う軸外収差の変動を良好に補正するには、各レンズ群を通過する軸外光束の高さを積極的に変化させることが重要であり、そのため、開口絞りの前後にそれぞれ1つ以上の可動レンズ群を配置することが望ましい。   In addition, in order to satisfactorily correct the fluctuation of off-axis aberration due to the change of the lens position state, it is important to positively change the height of the off-axis light beam passing through each lens group. It is desirable to arrange one or more movable lens groups before and after the lens.

このため、本発明においては、可動レンズ群である第2レンズ群と第4レンズ群の間に位置している第3レンズ群の近傍に開口絞りを配置することにより、レンズ径の小型化と高性能化との両立を図っている(上記(ア))。   For this reason, in the present invention, a lens diameter can be reduced by disposing an aperture stop in the vicinity of the third lens group located between the second lens group and the fourth lens group, which are movable lens groups. Achieving compatibility with high performance (above (A)).

第1レンズ群はもっとも物体側に配置されるため、軸外光束が光軸から離れ、レンズ径が大きくなりやすく、同時に、軸上光束が広がった状態で入射するため、軸上収差が発生しやすい。   Since the first lens unit is disposed closest to the object side, the off-axis light beam is separated from the optical axis, the lens diameter tends to be large, and at the same time, the on-axis light beam is incident in a spread state, resulting in an on-axis aberration. Cheap.

このため、第1レンズ群の屈折力を適切に設定することにより、前玉レンズ径の小型化が可能になると共に、軸上収差の発生を抑えることができる。そのため、f1を第1レンズ群の焦点距離、fwを広角端状態における全系の焦点距離、ftを望遠端状態における全系の焦点距離として、以下の条件式(1)を満足することが必要である。   For this reason, by appropriately setting the refractive power of the first lens group, it is possible to reduce the diameter of the front lens and to suppress the occurrence of axial aberration. Therefore, it is necessary to satisfy the following conditional expression (1), where f1 is the focal length of the first lens group, fw is the focal length of the entire system in the wide-angle end state, and ft is the focal length of the entire system in the telephoto end state. It is.

(1)2<f1/(fw・ft)1/2<2.5
この条件式(1)は第1レンズ群の焦点距離、すなわち、屈折力を規定する条件式であり、これを満足することにより、第1レンズ群の屈折力が適切に設定される(上記(イ))。
(1) 2 <f1 / (fw · ft) 1/2 <2.5
Conditional expression (1) is a conditional expression that defines the focal length of the first lens group, that is, the refractive power, and by satisfying this, the refractive power of the first lens group is appropriately set (the above ( A)).

条件式(1)の上限値を上回った場合、レンズ全長の短縮化が難しくなってしまう。   If the upper limit of conditional expression (1) is exceeded, it will be difficult to shorten the total lens length.

逆に、条件式(1)の下限値を下回った場合、広角端状態において第1レンズ群を通過する軸外光束が光軸から離れて、レンズ径の大型化を引き起こしてしまうため、好ましくない。   On the other hand, if the lower limit value of conditional expression (1) is not reached, the off-axis light beam passing through the first lens group in the wide-angle end state moves away from the optical axis and causes an increase in the lens diameter. .

本発明においては、レンズ位置状態が変化する際に第1レンズ群、第3レンズ群、第5レンズ群が固定であり、第2レンズ群が変倍群、第4レンズ群が補償群として機能する。   In the present invention, when the lens position changes, the first lens group, the third lens group, and the fifth lens group are fixed, the second lens group functions as a variable power group, and the fourth lens group functions as a compensation group. To do.

このため、第2レンズ群の屈折力が強いほど、少ない移動量で所定の変倍比を確保することが可能である。   For this reason, as the refractive power of the second lens group is stronger, it is possible to ensure a predetermined zoom ratio with a smaller amount of movement.

ところが、第2レンズ群の屈折力が強まると、第2レンズ群を通過する軸外光束が光軸に近づくため、軸上収差と軸外収差とを同時に補正することが難しく、特に、広角端状態において画角の変化に伴う軸外収差の変動を良好に補正することが難しくなってしまう。   However, when the refractive power of the second lens group is increased, the off-axis light beam passing through the second lens group approaches the optical axis, so that it is difficult to correct on-axis aberration and off-axis aberration at the same time. In this state, it becomes difficult to satisfactorily correct the fluctuation of off-axis aberration due to the change of the angle of view.

以上のことから、第2レンズ群の屈折力を適切に設定することが肝要である。そこで、f2を第2レンズ群の焦点距離として、以下の条件式(2)を満足することが必要である。   From the above, it is important to set the refractive power of the second lens group appropriately. Therefore, it is necessary to satisfy the following conditional expression (2), where f2 is the focal length of the second lens group.

(2)−1.6<f2/fw<−1.2
条件式(2)は第2レンズ群の焦点距離、すなわち、屈折力を規定する条件式であり、これを満足することにより、第2レンズ群の屈折力が適切に設定される(上記(ウ))。
(2) -1.6 <f2 / fw <-1.2
Conditional expression (2) is a conditional expression that defines the focal length, that is, the refractive power of the second lens group. By satisfying this, the refractive power of the second lens group is appropriately set (the above (c) )).

条件式(2)の上限値を上回った場合、広角端状態において第2レンズ群を通過する軸外光束が光軸に近づくため、画角の変化に伴う軸外収差の変動を良好に補正することが難しくなってしまう。   If the upper limit of conditional expression (2) is exceeded, the off-axis light beam that passes through the second lens group in the wide-angle end state approaches the optical axis, so that fluctuations in off-axis aberrations due to changes in the field angle are corrected well. It becomes difficult.

条件式(2)の下限値を下回った場合、所定の変倍比を確保するのに必要な第2レンズ群の移動量が大きくなるため、広角端状態において第2レンズ群と第3レンズ群と間の間隔が大きくなりすぎて、広角端状態において第1レンズ群を通過する軸外光束が光軸から離れすぎて、画角の変化に伴う軸外収差の変動を良好に補正することが難しくなってしまう。   When the lower limit value of conditional expression (2) is not reached, the amount of movement of the second lens group necessary to ensure a predetermined zoom ratio increases, so the second lens group and the third lens group in the wide-angle end state. And the off-axis light beam passing through the first lens group in the wide-angle end state is too far from the optical axis, and the fluctuation of off-axis aberrations due to the change in the angle of view can be corrected well. It will be difficult.

更に、本発明においては、第4レンズ群の移動によって被写体距離の変化に伴う像面位置の変動を補正する、所謂、フォーカス機能を果たすように構成し、第4レンズ群が補償群とフォーカス群の機能を同時に果たすことで、可動レンズ群の数を減らしている(上記(エ))。   Furthermore, in the present invention, the fourth lens group is configured to perform a so-called focus function of correcting a change in the image plane position due to a change in the subject distance by the movement of the fourth lens group, and the fourth lens group includes the compensation group and the focus group. The number of movable lens groups is reduced by simultaneously fulfilling the above function ((D) above).

本発明においては、上述の通り、近距離合焦時に第4レンズ群を光軸方向に移動させている。   In the present invention, as described above, the fourth lens group is moved in the optical axis direction when focusing on a short distance.

第4レンズ群は負の屈折力を有するため、第4レンズ群より射出される軸上光束が(a)発散される状態(第4レンズ群の横倍率β4が−1<β4<0)か、(b)平行光に近い状態(−1<1/β4<1)が想定される。   Since the fourth lens group has negative refracting power, the axial light beam emitted from the fourth lens group is (a) diverged (the lateral magnification β4 of the fourth lens group is −1 <β4 <0). (B) A state close to parallel light (-1 <1 / β4 <1) is assumed.

上記(a)の場合、第4レンズ群により軸上光束が強く発散されるため、レンズ全長の短縮化が難しくなってしまう。このため、本発明においては、上記(b)のように第4レンズ群の横倍率を設定することが好ましい。   In the case of (a), since the axial light beam is strongly diverged by the fourth lens group, it is difficult to shorten the total lens length. For this reason, in the present invention, it is preferable to set the lateral magnification of the fourth lens group as in (b) above.

本発明においては、第3レンズ群と第5レンズ群とが光軸方向に固定され、第4レンズ群がその間を移動するため、第4レンズ群の移動範囲(第2レンズ群の移動に伴う像面位置の変動を補償するのに必要な移動範囲と近距離合焦時に必要な移動範囲との和)を減らすことがレンズ系全体の小型化や駆動機構の簡略化につながる。   In the present invention, since the third lens group and the fifth lens group are fixed in the optical axis direction and the fourth lens group moves between them, the movement range of the fourth lens group (according to the movement of the second lens group) Reduction of the sum of the movement range necessary to compensate for variations in the image plane position and the movement range necessary for focusing on a short distance leads to a reduction in the overall size of the lens system and simplification of the drive mechanism.

更に、現在、オートフォーカス機能が一般的であるが、オートフォーカス速度が遅くなると動きの速い被写体への合焦動作が遅くなってしまうため、ユーザーに違和感を感じさせてしまう。このため、オートフォーカス速度の高速化が必要であり、近距離合焦時の移動量を減らすことが肝要である。   Furthermore, at present, the autofocus function is common, but when the autofocus speed is slow, the focusing operation on a fast-moving subject is slowed, which makes the user feel uncomfortable. For this reason, it is necessary to increase the autofocus speed, and it is important to reduce the amount of movement when focusing on a short distance.

第4レンズ群の移動量を減らすには、第4レンズ群の横倍率の逆数1/β4を0に近づけることが望ましく、本発明においては、β4tを望遠端状態における第4レンズ群の横倍率として、以下の条件式(3)を満足するように第4レンズ群の横倍率を設定することが望ましい。   In order to reduce the amount of movement of the fourth lens group, it is desirable to set the inverse 1 / β4 of the lateral magnification of the fourth lens group close to 0. In the present invention, β4t is the lateral magnification of the fourth lens group in the telephoto end state. Therefore, it is desirable to set the lateral magnification of the fourth lens group so as to satisfy the following conditional expression (3).

(3)0.25<1/β4t<0.4
条件式(3)の上限値を上回った場合、望遠端状態において近距離合焦時に必要な移動量が大きくなりすぎてしまう。
(3) 0.25 <1 / β4t <0.4
If the upper limit value of conditional expression (3) is exceeded, the amount of movement required when focusing on a short distance in the telephoto end state becomes too large.

逆に、条件式(3)の下限値を下回った場合、近距離合焦時に必要な移動量を減らすことは可能だが、第4レンズ群による発散作用が強まって、レンズ全長が長くなり、且つ、第5レンズ群を通過する軸外光束が光軸から離れてしまい、画面周辺部においてコマ収差の補正が充分に行えなくなってしまう。   Conversely, if the lower limit of conditional expression (3) is not reached, it is possible to reduce the amount of movement required when focusing on a short distance, but the divergence action by the fourth lens group becomes stronger, and the total lens length becomes longer. As a result, the off-axis light beam passing through the fifth lens group is separated from the optical axis, and the coma aberration cannot be corrected sufficiently at the periphery of the screen.

本発明においては、第2レンズ群の移動に伴う像面位置の変動を補償するのに必要な第4レンズ群の移動範囲を狭めるために、β2wを広角端状態における第2レンズ群の横倍率、β2tを望遠端状態における第2レンズ群の横倍率として、以下の条件式(4)を満足することが望ましい。
(4)0.6<β2w・β2t<1.2
条件式(4)は第2レンズ群の広角端状態における横倍率と望遠端状態における横倍率の積を規定する条件式である。
In the present invention, β2w is set as the lateral magnification of the second lens group in the wide-angle end state in order to narrow the moving range of the fourth lens group necessary to compensate for the fluctuation of the image plane position accompanying the movement of the second lens group. , Β2t is preferably set as the lateral magnification of the second lens group in the telephoto end state, and the following conditional expression (4) is preferably satisfied.
(4) 0.6 <β2w · β2t <1.2
Conditional expression (4) is a conditional expression that defines the product of the lateral magnification in the wide-angle end state and the lateral magnification in the telephoto end state of the second lens group.

本発明において、例えば、広角端状態と望遠端状態での第4レンズ群の位置が光軸方向において一致する場合、第2レンズ群は広角端状態における横倍率と望遠端状態における横倍率の積が1となる。この状態から第2レンズ群の横倍率が変化すると、広角端状態と望遠端状態で第4レンズ群の位置が変化することになり、それに伴って第4レンズ群のレンズ位置状態が変化する際に必要となる移動範囲が広がる。   In the present invention, for example, when the position of the fourth lens group in the wide-angle end state and the telephoto end state coincides in the optical axis direction, the second lens group is the product of the lateral magnification in the wide-angle end state and the lateral magnification in the telephoto end state. Becomes 1. When the lateral magnification of the second lens group changes from this state, the position of the fourth lens group changes between the wide-angle end state and the telephoto end state, and accordingly the lens position state of the fourth lens group changes. The range of movement required for is widened.

条件式(4)の上限値を上回った場合、(第4レンズ群の位置が広角端状態に比べて望遠端状態の方が像側に位置する)第4レンズ群の光軸方向の位置に着目すると、広角端状態で物体側に位置するため、第4レンズ群の移動範囲が大きくなってしまう。   When the upper limit value of conditional expression (4) is exceeded, the position of the fourth lens group is at the position in the optical axis direction of the fourth lens group (the telephoto end state is located on the image side compared to the wide-angle end state). When attention is paid, the fourth lens unit moves in a wide range because it is located on the object side in the wide-angle end state.

条件式(4)の下限値を下回った場合、(第4レンズ群の位置が広角端状態に比べて望遠端状態の方が物体側に位置する)広角端状態では第4レンズ群が開口絞りから離れるため、負の歪曲収差を良好に補正できるが、逆に、望遠端状態において第4レンズ群と開口絞りとの距離が近づきすぎて、望遠端状態おいて発生する正の歪曲収差を良好に補正することが難しくなってしまう。   If the lower limit value of conditional expression (4) is not reached, the fourth lens group is set to an aperture stop in the wide-angle end state (the position of the fourth lens group is closer to the object side than the wide-angle end state). Therefore, the negative distortion can be corrected well, but the positive distortion generated in the telephoto end state is good because the distance between the fourth lens unit and the aperture stop is too close in the telephoto end state. It will be difficult to correct.

本発明においては、特に、条件式(3)及び(4)を同時に満足する際に、第4レンズ群の移動範囲をより適切に狭めることが可能となり、レンズ系全体のさらなる小型化と駆動機構の簡略化を図ることが可能となる。   In the present invention, particularly when the conditional expressions (3) and (4) are satisfied at the same time, the moving range of the fourth lens group can be more appropriately narrowed, and the entire lens system can be further reduced in size and drive mechanism. Can be simplified.

レンズ鏡筒の小型化を図る場合、レンズ全長の短縮化とレンズ径の小型化の2つの要素がある。鏡筒の体積を考える場合、レンズ径は高さ方向と幅方向の2方向に効果があるため、小型化に効果的である。   In order to reduce the size of the lens barrel, there are two elements: shortening the total lens length and reducing the lens diameter. When considering the volume of the lens barrel, the lens diameter is effective in two directions, ie, the height direction and the width direction, which is effective for miniaturization.

本発明においては、前玉レンズ径の更なる小型化を図り、レンズ鏡筒の小型化を実現するために、Dbをズームレンズのもっとも物体側のレンズ面から開口絞りまでの光軸に沿った距離として、以下の条件式(5)を満足するように構成することが望ましい。   In the present invention, in order to further reduce the diameter of the front lens and to reduce the size of the lens barrel, Db is set along the optical axis from the lens surface closest to the object side of the zoom lens to the aperture stop. It is desirable to configure the distance so as to satisfy the following conditional expression (5).

(5)0.4<Db/ft<0.9
条件式(5)の上限値を上回った場合、第1レンズ群に入射する軸外光束が光軸から離れてしまうため、レンズ径の更なる小型化が難しくなってしまう。
(5) 0.4 <Db / ft <0.9
If the upper limit value of conditional expression (5) is exceeded, the off-axis light beam incident on the first lens group will be separated from the optical axis, making it difficult to further reduce the lens diameter.

逆に、条件式(5)の下限値を下回った場合、変倍時に必要な第2レンズ群の移動範囲が狭くなり、少ない移動量で所定の変倍比を確保するために、第2レンズ群の屈折力を強めなければならず、その結果、第1レンズ群を通過する軸外光束が光軸から離れすぎてしまい、レンズ径の大型化を引き起こしてしまう。   On the other hand, if the lower limit of conditional expression (5) is not reached, the movement range of the second lens group necessary for zooming becomes narrow, and the second lens is used in order to secure a predetermined zoom ratio with a small movement amount. The refractive power of the group must be increased, and as a result, the off-axis light beam passing through the first lens group is too far from the optical axis, causing an increase in the lens diameter.

本発明においては、各レンズ群を以下のように構成することにより、レンズ位置状態の変化に伴う諸収差の変動を減らして、更なる高性能化を図ることができる。   In the present invention, by configuring each lens group as follows, it is possible to reduce the variation of various aberrations accompanying the change in the lens position state, and to further improve the performance.

第1レンズ群は望遠端状態において発生する負の球面収差を良好に補正するために、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズと物体側に凸面を向けた正レンズとの接合レンズ、及び、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズで構成することが望ましい。   The first lens group is a cemented lens composed of a meniscus negative lens having a convex surface facing the object side and a positive lens having a convex surface facing the object side in order to satisfactorily correct negative spherical aberration occurring in the telephoto end state. In addition, it is desirable to use a meniscus positive lens having a convex surface facing the object side.

第2レンズ群は物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズ、両凹レンズと物体側に凸面を向けた正レンズとの接合レンズで構成することが望ましい。特に、物体側の負レンズは広角端状態において発生する軸外収差を良好に補正する機能をなし、像側の接合レンズは軸上収差を補正する機能をなすように構成することにより、収差補正上の機能が分離され、高性能化が図りやすい。   The second lens group is preferably composed of a meniscus negative lens having a convex surface facing the object side, and a cemented lens of a biconcave lens and a positive lens having a convex surface facing the object side. In particular, the negative lens on the object side corrects off-axis aberrations that occur in the wide-angle end state, and the cemented lens on the image side corrects aberrations by configuring it to correct on-axis aberrations. The above functions are separated, making it easy to achieve high performance.

なお、更なる高性能化を図るには、接合レンズを分離したダブレット構成とする、あるいは、負正負の3枚によるトリプレット構成とすることが望ましい。   In order to further improve the performance, it is desirable to adopt a doublet configuration in which the cemented lenses are separated or a triplet configuration with three negative and positive.

第3レンズ群は第2レンズ群により発散された光束を収斂させるため、強い屈折力を有している。このため、像側に強い凸面を向けた正レンズ、両凸レンズと物体側に凹面を向けたメニスカス形状の負レンズとの接合正レンズにより構成することが望ましい。   The third lens group has a strong refractive power in order to converge the light beam diverged by the second lens group. For this reason, it is desirable to form a positive lens having a strong convex surface on the image side, and a cemented positive lens of a biconvex lens and a meniscus negative lens having a concave surface on the object side.

第4レンズ群は近距離合焦時に発生する諸収差の変動を補正するために、正レンズと負レンズをそれぞれ1枚以上有することが望ましい。   The fourth lens group preferably has at least one positive lens and one negative lens in order to correct variations in various aberrations that occur during focusing at close distances.

軸外光束は第4レンズ群により発散された状態で第5レンズ群に入射するため、軸上収差だけでなく軸外収差を良好に補正することが重要である。このため、像側に強い凸面を向けた正レンズ、負レンズと正レンズとの接合レンズで構成することが望ましい。物体側の正レンズは軸外光束を光軸に近づくように屈折し、接合レンズは軸上収差の発生を良好に補正するように機能させて、軸上収差と軸外収差を同時に補正するようにしている。   Since the off-axis light beam enters the fifth lens group in a state of being diverged by the fourth lens group, it is important to correct not only the on-axis aberration but also the off-axis aberration. For this reason, it is desirable to comprise a positive lens having a strong convex surface facing the image side, and a cemented lens of a negative lens and a positive lens. The positive lens on the object side refracts the off-axis light beam so that it approaches the optical axis, and the cemented lens functions to correct the occurrence of on-axis aberrations well so as to correct on-axis aberrations and off-axis aberrations simultaneously. I have to.

本発明においては、非球面レンズを用いることにより、より高い光学性能が実現できる。特に、第5レンズ群に非球面を導入することによって、中心性能の更なる高性能化が可能となる。また、第2レンズ群に非球面レンズを用いることにより、広角端状態において発生する画角によるコマ収差の変動を良好に補正することが可能となる。   In the present invention, higher optical performance can be realized by using an aspheric lens. In particular, by introducing an aspherical surface to the fifth lens group, it is possible to further improve the central performance. In addition, by using an aspheric lens in the second lens group, it is possible to satisfactorily correct coma variation due to the angle of view that occurs in the wide-angle end state.

更に、複数の非球面を1つの光学系に用いることでより高い光学性能が得られるのは言うまでもない。   Furthermore, it goes without saying that higher optical performance can be obtained by using a plurality of aspheric surfaces in one optical system.

ところで、本発明の別の観点に従えば、レンズ系を構成するレンズ群のうち、1つのレンズ群、あるいは1つのレンズ群の一部を光軸にほぼ垂直な方向にシフトさせることにより、像をシフトさせることも可能であり、カメラのブレを検出する検出系、上記レンズ群をシフトさせる駆動系、検出系の出力に従って駆動系にシフト量を与える制御系と組合せることにより、防振光学系として機能させることが可能である。   By the way, according to another aspect of the present invention, an image can be obtained by shifting one lens group or a part of one lens group in a direction substantially perpendicular to the optical axis among the lens groups constituting the lens system. In combination with a detection system that detects camera shake, a drive system that shifts the lens group, and a control system that gives a shift amount to the drive system according to the output of the detection system, It is possible to function as a system.

特に、本発明においては、第3レンズ群か、あるいは、第5レンズ群の一部か全体を光軸にほぼ垂直な方向にシフトさせることにより、少ない収差変動で像をシフトさせることが可能である。   In particular, in the present invention, it is possible to shift the image with a small aberration variation by shifting the third lens group or a part or the whole of the fifth lens group in a direction substantially perpendicular to the optical axis. is there.

また、レンズ系の像側にモアレ縞の発生を防ぐためにローパスフィルタを配置したり、受光素子の分光感度特性に応じて赤外カットフィルタを配置することも勿論、可能である。   It is of course possible to arrange a low-pass filter on the image side of the lens system in order to prevent the occurrence of moire fringes or an infrared cut filter according to the spectral sensitivity characteristics of the light receiving element.

以下に、本発明可変焦点距離レンズ系の実施の形態及び該実施の形態に具体的数値を適用した数値実施例について説明する。なお、各数値実施例において、非球面は以下の数1式で表される。   Embodiments of the variable focal length lens system of the present invention and numerical examples in which specific numerical values are applied to the embodiments will be described below. In each numerical example, the aspherical surface is expressed by the following equation (1).

Figure 2005352183
Figure 2005352183

なお、上記数1式において、yは光軸からの高さ、xはサグ量、cは曲率、κは円錐定数、C、C、…は非球面係数である。 In the above formula 1, y is the height from the optical axis, x is the sag amount, c is the curvature, κ is the conic constant, C 4 , C 6 ,... Are aspheric coefficients.

図1は、本発明可変焦点距離レンズ系の各実施の形態における各レンズ群の屈折力配分を示しており、物体側より順に、正の屈折力を有する第1レンズ群G1、負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、負の屈折力を有する第4レンズ群G4、正の屈折力を有する第5レンズ群G5が配置されて構成され、広角端状態より望遠端状態への変倍に際して、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との間の空気間隔は増大し、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3との間の空気間隔は減少するように、第2レンズ群G2が像側へ移動する。この時、第1レンズ群G1、第3レンズ群G3、第5レンズ群G5は固定であって、第4レンズ群G4が第2レンズ群G2の移動に伴う像面位置の変動を補正するように移動するとともに近距離合焦時に像側へ移動する。   FIG. 1 shows the refractive power distribution of each lens group in each embodiment of the variable focal length lens system of the present invention. In order from the object side, a first lens group G1 having a positive refractive power, a negative refractive power. A second lens group G2 having negative refractive power, a third lens group G3 having negative refractive power, a fourth lens group G4 having negative refractive power, and a fifth lens group G5 having positive refractive power. During zooming from the wide-angle end state to the telephoto end state, the air gap between the first lens group G1 and the second lens group G2 increases, and the air between the second lens group G2 and the third lens group G3. The second lens group G2 moves to the image side so that the interval decreases. At this time, the first lens group G1, the third lens group G3, and the fifth lens group G5 are fixed, and the fourth lens group G4 corrects the variation of the image plane position accompanying the movement of the second lens group G2. And move to the image side when focusing on a short distance.

図2乃至図5に本発明可変焦点距離レンズ系の第1の実施の形態1及び第1の実施の形態に具体的数値を適用した数値実施例1を示す。   FIG. 2 to FIG. 5 show Numerical Example 1 in which specific numerical values are applied to the first embodiment and the first embodiment of the variable focal length lens system of the present invention.

図2は、本発明可変焦点距離レンズ系の第1の実施の形態におけるレンズ構成を示す図であり、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と物体側に凸面を向けた正レンズとの接合レンズL11及び物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズL12により構成され、第2レンズ群G2は像側に凹面を向けたメニスカス形状の負レンズL21及び両凹形状の負レンズと物体側に凸面を向けた正レンズとの接合レンズL22により構成され、第3レンズ群G3は像側に強い凸面を向けた正レンズL31及び正レンズと物体側に凹面を向けたメニスカス形状の負レンズとの接合正レンズL32により構成され、第4レンズ群G4は正レンズと負レンズとの接合負レンズL4により構成され、第5レンズ群G5は正レンズL51及び負レンズと正レンズとの接合正レンズL52により構成される。   FIG. 2 is a diagram showing a lens configuration in the first embodiment of the variable focal length lens system of the present invention. The first lens group G1 includes a meniscus negative lens having a convex surface facing the object side and a convex surface facing the object side. The second lens group G2 includes a meniscus negative lens L21 having a concave surface facing the image side and a biconcave lens, and a cemented lens L11 with a positive lens facing the lens and a meniscus positive lens L12 having a convex surface facing the object side. The third lens group G3 is composed of a positive lens L31 having a strong convex surface facing the image side and a concave surface facing the object side, the positive lens L31 having a strong convex surface facing the image side. The fourth lens group G4 is composed of a cemented negative lens L4 composed of a positive lens and a negative lens, and the fifth lens group G5 is composed of a positive lens. Bonding between's L51 and a negative lens and a positive lens constructed by a positive lens L52.

開口絞りSが第3レンズ群G3の物体側に配置され、レンズ位置状態の変化時に固定である。また、第5レンズ群G5の像側にローパスフィルタLPFが配置されている。   An aperture stop S is disposed on the object side of the third lens group G3 and is fixed when the lens position changes. A low pass filter LPF is disposed on the image side of the fifth lens group G5.

表1に、上記第1の実施の形態にかかる可変焦点距離レンズ系1に具体的数値を適用した数値実施例1の諸元の値を掲げる。なお、以下の各表において、「si」は物体側からi番目の面を、「ri」は物体側からi番面の面の曲率半径を、「di」は物体側からi番目の面とi+1番面の面との間の面間隔を、「ni」は物体側からi番目の硝材のd線(λ=587.6nm)に対する屈折率を、「νi」は物体側からi番目の硝材のd線に対するアッベ数をそれぞれ示すものである。また、「INFINITY」は当該面が平面であることを示し、「ASP]は当該面が非球面であることを示す。   Table 1 lists values of specifications of Numerical Example 1 in which specific numerical values are applied to the variable focal length lens system 1 according to the first embodiment. In the following tables, “si” is the i-th surface from the object side, “ri” is the radius of curvature of the i-th surface from the object side, and “di” is the i-th surface from the object side. “ni” is the refractive index for the d-line (λ = 587.6 nm) of the i-th glass material from the object side, and “νi” is the i-th glass material from the object side. The Abbe numbers for the d-line are respectively shown. “INFINITY” indicates that the surface is a flat surface, and “ASP” indicates that the surface is an aspheric surface.

Figure 2005352183
Figure 2005352183

可変焦点距離レンズ系1において、ズーミング中、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との間の面間隔d5、第2レンズ群G2と開口絞りSとの間の面間隔d10、第3レンズ群G3と第4レンズ群G4との間の面間隔d16及び第4レンズ群G4と第5レンズ群G5との間の面間隔d19は可変である。そこで、数値実施例1における上記各面間隔d5、d10、d16及びd19の広角端状態、広角端と望遠端との間の中間焦点距離状態及び望遠端状態における各値を焦点距離、Fナンバー、画角2ω(度)と共に表2に示す。   In the variable focal length lens system 1, during zooming, the surface distance d5 between the first lens group G1 and the second lens group G2, the surface distance d10 between the second lens group G2 and the aperture stop S, the third lens The surface distance d16 between the group G3 and the fourth lens group G4 and the surface distance d19 between the fourth lens group G4 and the fifth lens group G5 are variable. Therefore, the values in the wide-angle end state, the intermediate focal length state between the wide-angle end and the telephoto end, and the telephoto end state of the surface spacings d5, d10, d16, and d19 in Numerical Example 1 are set as the focal length, F number, Table 2 shows the angle of view 2ω (degrees).

Figure 2005352183
Figure 2005352183

可変焦点レンズ系1において、第3レンズ群G3の最も物体側の面s12及び第5レンズ群G5の最も像側の面s24は非球面で構成されている。そこで、数値実施例1における上記各面s12及びs24の4次、6次、8次、10次の各非球面係数C、C、C、C10を円錐定数κと共に表3に示す。 In the variable focus lens system 1, the most object side surface s12 of the third lens group G3 and the most image side surface s24 of the fifth lens group G5 are aspherical. Accordingly, Table 4 shows the fourth-order, sixth-order, eighth-order, and tenth-order aspheric coefficients C 4 , C 6 , C 8 , and C 10 of the surfaces s12 and s24 in Numerical Example 1 together with the conic constant κ. .

Figure 2005352183
Figure 2005352183

数値実施例1における各条件式対応値を表4に示す。   Table 4 shows values corresponding to the conditional expressions in Numerical Example 1.

Figure 2005352183
Figure 2005352183

図3乃至図5に、数値実施例1における広角端状態、広角端と望遠端との間の中間焦点距離状態、望遠端状態における球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す。なお、非点収差図において、実線はサジタル像面、破線はメリディオナル像面を示すものである。また、コマ収差図においてAは画角を示す。   3 to 5 show the wide-angle end state, the intermediate focal length state between the wide-angle end and the telephoto end, and spherical aberration, astigmatism and distortion in the telephoto end state in Numerical Example 1. FIG. In the astigmatism diagrams, the solid line indicates the sagittal image plane, and the broken line indicates the meridional image plane. In the coma aberration diagram, A indicates the angle of view.

これら各収差図に示すように、広角端状態、広角端と望遠端との中間焦点距離状態及び望遠端状態において、各収差ともバランス良く補正されている。   As shown in these respective aberration diagrams, each aberration is corrected in a balanced manner in the wide-angle end state, the intermediate focal length state between the wide-angle end and the telephoto end, and the telephoto end state.

図6乃至図9に本発明可変焦点距離レンズ系の第2の実施の形態2及び第2の実施の形態に具体的数値を適用した数値実施例2を示す。   6 to 9 show a second embodiment 2 of the variable focal length lens system according to the present invention and a numerical example 2 in which specific numerical values are applied to the second embodiment.

図6は、本発明可変焦点距離レンズ系の第2の実施の形態におけるレンズ構成を示す図であり、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と物体側に凸面を向けた正レンズとの接合レンズL11及び物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズL12により構成され、第2レンズ群G2は像側に凹面を向けたメニスカス形状の負レンズL21及び両凹形状の負レンズと物体側に凸面を向けた正レンズとの接合レンズL22により構成され、第3レンズ群G3は像側に強い凸面を向けた正レンズL31及び正レンズと物体側に凹面を向けたメニスカス形状の負レンズとの接合正レンズL32により構成され、第4レンズ群G4は正レンズと負レンズとの接合負レンズL4により構成され、第5レンズ群G5は正レンズL51及び負レンズと正レンズとの接合正レンズL52により構成される。   FIG. 6 is a diagram showing a lens configuration in the second embodiment of the variable focal length lens system of the present invention. The first lens group G1 includes a meniscus negative lens having a convex surface facing the object side and a convex surface facing the object side. The second lens group G2 includes a meniscus negative lens L21 having a concave surface facing the image side and a biconcave lens, and a cemented lens L11 with a positive lens facing the lens and a meniscus positive lens L12 having a convex surface facing the object side. The third lens group G3 is composed of a positive lens L31 having a strong convex surface facing the image side and a concave surface facing the object side, the positive lens L31 having a strong convex surface facing the image side. The fourth lens group G4 is composed of a cemented negative lens L4 composed of a positive lens and a negative lens, and the fifth lens group G5 is composed of a positive lens. Bonding between's L51 and a negative lens and a positive lens constructed by a positive lens L52.

開口絞りSが第3レンズ群G3の物体側に配置され、レンズ位置状態の変化時に固定である。また、第5レンズ群G5の像側にローパスフィルタLPFが配置されている。   An aperture stop S is disposed on the object side of the third lens group G3 and is fixed when the lens position changes. A low pass filter LPF is disposed on the image side of the fifth lens group G5.

表5に、上記第2の実施の形態にかかる可変焦点距離レンズ系2に具体的数値を適用した数値実施例2の諸元の値を掲げる。   Table 5 lists the values of specifications of Numerical Example 2 in which specific numerical values are applied to the variable focal length lens system 2 according to the second embodiment.

Figure 2005352183
Figure 2005352183

可変焦点距離レンズ系2において、ズーミング中、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との間の面間隔d5、第2レンズ群G2と開口絞りSとの間の面間隔d10、第3レンズ群G3と第4レンズ群G4との間の面間隔d16及び第4レンズ群G4と第5レンズ群G5との間の面間隔d19は可変である。そこで、数値実施例2における上記各面間隔d5、d10、d16及びd19の広角端状態、広角端と望遠端との間の中間焦点距離状態及び望遠端状態における各値を焦点距離、Fナンバー、画角2ω(度)と共に表6に示す。   In the variable focal length lens system 2, during zooming, the surface distance d5 between the first lens group G1 and the second lens group G2, the surface distance d10 between the second lens group G2 and the aperture stop S, the third lens The surface distance d16 between the group G3 and the fourth lens group G4 and the surface distance d19 between the fourth lens group G4 and the fifth lens group G5 are variable. Therefore, the values in the wide-angle end state, the intermediate focal length state between the wide-angle end and the telephoto end, and the telephoto end state of the surface spacings d5, d10, d16, and d19 in Numerical Example 2 are expressed as the focal length, F number, Table 6 shows the angle of view 2ω (degrees).

Figure 2005352183
Figure 2005352183

可変焦点レンズ系2において、第3レンズ群G3の最も物体側の面s12及び第5レンズ群G5の最も像側の面s24は非球面で構成されている。そこで、数値実施例2における上記各面s12及びs24の4次、6次、8次、10次の各非球面係数C、C、C、C10を円錐定数κと共に表7に示す。 In the variable focus lens system 2, the most object-side surface s12 of the third lens group G3 and the most image-side surface s24 of the fifth lens group G5 are aspheric. Accordingly, Table 4 shows the fourth-order, sixth-order, eighth-order, and tenth-order aspheric coefficients C 4 , C 6 , C 8 , and C 10 of the surfaces s12 and s24 in Numerical Example 2 together with the conic constant κ. .

Figure 2005352183
Figure 2005352183

数値実施例2における各条件式対応値を表8に示す。   Table 8 shows values corresponding to the conditional expressions in Numerical Example 2.

Figure 2005352183
Figure 2005352183

図7乃至図9に、数値実施例2における広角端状態、広角端と望遠端との間の中間焦点距離状態、望遠端状態における球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す。なお、非点収差図において、実線はサジタル像面、破線はメリディオナル像面を示すものである。また、コマ収差図においてAは画角を示す。   7 to 9 show the wide-angle end state, the intermediate focal length state between the wide-angle end and the telephoto end, and spherical aberration, astigmatism and distortion in the telephoto end state in Numerical Example 2. FIG. In the astigmatism diagrams, the solid line indicates the sagittal image plane, and the broken line indicates the meridional image plane. In the coma aberration diagram, A indicates the angle of view.

これら各収差図に示すように、広角端状態、広角端と望遠端との中間焦点距離状態及び望遠端状態において、各収差ともバランス良く補正されている。   As shown in these respective aberration diagrams, each aberration is corrected in a balanced manner in the wide-angle end state, the intermediate focal length state between the wide-angle end and the telephoto end, and the telephoto end state.

図10乃至図13に本発明可変焦点距離レンズ系の第3の実施の形態3及び第3の実施の形態に具体的数値を適用した数値実施例3を示す。   10 to 13 show the third embodiment 3 of the variable focal length lens system according to the present invention and a numerical example 3 in which specific numerical values are applied to the third embodiment.

図10は、本発明可変焦点距離レンズ系の第3の実施の形態3におけるレンズ構成を示す図であり、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と物体側に凸面を向けた正レンズとの接合レンズL11及び物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズL12により構成され、第2レンズ群G2は像側に凹面を向けたメニスカス形状の負レンズL21及び両凹形状の負レンズと物体側に凸面を向けた正レンズとの接合レンズL22により構成され、第3レンズ群G3は像側に強い凸面を向けた正レンズL31及び正レンズと物体側に凹面を向けたメニスカス形状の負レンズとの接合正レンズL32により構成され、第4レンズ群G4は正レンズと負レンズとの接合負レンズL4により構成され、第5レンズ群G5は正レンズL51及び負レンズと正レンズとの接合正レンズL52により構成される。   FIG. 10 is a diagram showing a lens configuration in the third embodiment of the variable focal length lens system of the present invention. The first lens group G1 has a meniscus negative lens with a convex surface facing the object side and an object side. The second lens group G2 includes a cemented lens L11 with a positive lens facing the convex surface and a meniscus positive lens L12 with the convex surface facing the object side. The second lens group G2 includes a meniscus negative lens L21 with a concave surface facing the image side The third lens group G3 includes a negative lens having a concave shape and a positive lens having a convex surface facing the object side. The third lens group G3 includes a positive lens L31 having a strong convex surface facing the image side and a concave surface facing the positive lens and the object side. The fourth lens group G4 is composed of a cemented negative lens L4 composed of a positive lens and a negative lens, and the fifth lens group G5 is composed of a cemented positive lens L32 with a negative meniscus lens. It composed of a cemented positive lens L52 of the lens L51 and the negative lens and a positive lens.

開口絞りSが第3レンズ群G3の物体側に配置され、レンズ位置状態の変化時に固定である。また、第5レンズ群G5の像側にローパスフィルタLPFが配置されている。   An aperture stop S is disposed on the object side of the third lens group G3 and is fixed when the lens position changes. A low pass filter LPF is disposed on the image side of the fifth lens group G5.

表9に、上記第3の実施の形態にかかる可変焦点距離レンズ系3に具体的数値を適用した数値実施例3の諸元の値を掲げる。   Table 9 lists values of specifications of Numerical Example 3 in which specific numerical values are applied to the variable focal length lens system 3 according to the third embodiment.

Figure 2005352183
Figure 2005352183

可変焦点距離レンズ系3において、ズーミング中、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との間の面間隔d5、第2レンズ群G2と開口絞りSとの間の面間隔d10、第3レンズ群G3と第4レンズ群G4との間の面間隔d16及び第4レンズ群G4と第5レンズ群G5との間の面間隔d19は可変である。そこで、数値実施例3における上記各面間隔d5、d10、d16及びd19の広角端状態、広角端と望遠端との間の中間焦点距離状態及び望遠端状態における各値を焦点距離、Fナンバー、画角2ω(度)と共に表10に示す。   In the variable focal length lens system 3, during zooming, the surface distance d5 between the first lens group G1 and the second lens group G2, the surface distance d10 between the second lens group G2 and the aperture stop S, the third lens The surface distance d16 between the group G3 and the fourth lens group G4 and the surface distance d19 between the fourth lens group G4 and the fifth lens group G5 are variable. Therefore, the values in the wide-angle end state, the intermediate focal length state between the wide-angle end and the telephoto end, and the telephoto end state of the surface intervals d5, d10, d16, and d19 in Numerical Example 3 are set as the focal length, F number, Table 10 shows the angle of view 2ω (degrees).

Figure 2005352183
Figure 2005352183

可変焦点レンズ系3において、第3レンズ群G3の最も物体側の面s12及び第5レンズ群G5の最も像側の面s24は非球面で構成されている。そこで、数値実施例3における上記各面s12及びs24の4次、6次、8次、10次の各非球面係数C、C、C、C10を円錐定数κと共に表11に示す。 In the variable focus lens system 3, the most object-side surface s12 of the third lens group G3 and the most image-side surface s24 of the fifth lens group G5 are aspheric. Therefore, Table 11 shows the fourth-order, sixth-order, eighth-order, and tenth-order aspheric coefficients C 4 , C 6 , C 8 , and C 10 of the surfaces s12 and s24 in Numerical Example 3 together with the conic constant κ. .

Figure 2005352183
Figure 2005352183

数値実施例3における各条件式対応値を表12に示す。   Table 12 shows values corresponding to the conditional expressions in Numerical Example 3.

Figure 2005352183
Figure 2005352183

図11乃至図13に、数値実施例3における広角端状態、広角端と望遠端との間の中間焦点距離状態、望遠端状態における球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す。なお、非点収差図において、実線はサジタル像面、破線はメリディオナル像面を示すものである。また、コマ収差図においてAは画角を示す。   11 to 13 show the wide-angle end state, the intermediate focal length state between the wide-angle end and the telephoto end, and spherical aberration, astigmatism and distortion in the telephoto end state in Numerical Example 3. FIG. In the astigmatism diagram, the solid line indicates the sagittal image plane, and the broken line indicates the meridional image plane. In the coma aberration diagram, A indicates the angle of view.

これら各収差図に示すように、広角端状態、広角端と望遠端との中間焦点距離状態及び望遠端状態において、各収差ともバランス良く補正されている。   As shown in these respective aberration diagrams, each aberration is corrected in a balanced manner in the wide-angle end state, the intermediate focal length state between the wide-angle end and the telephoto end, and the telephoto end state.

なお、上記した各数値実施例においては、本発明可変焦点距離レンズ系を変倍時に像面位置が固定であるズームレンズとして適用した例を示したが、変倍時に像面位置が変動するバリフォーカルレンズとして適用することも可能であることは勿論である。   In each numerical example described above, the variable focal length lens system according to the present invention is applied as a zoom lens in which the image plane position is fixed at the time of zooming. However, the variable focal length lens system fluctuates at the time of zooming. Of course, it can also be applied as a focal lens.

図14は本発明撮像装置の実施の形態を示すものである。   FIG. 14 shows an embodiment of the imaging apparatus of the present invention.

撮像装置10は可変焦点距離レンズ系20を備え、可変焦点距離レンズ系20によって形成した光学像を電気信号に変換する撮像素子30を有する。なお、撮像素子30としては、例えば、CCD(Charge Coupled Device)やCMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)等の光電変換素子を使用したものが適用可能である。上記可変焦点距離レンズ系20には本発明にかかる可変焦点距離レンズ系を適用することができ、例えば、上記した第1乃至第3の実施の形態に示した可変焦点距離レンズ系1、2、3を使用することができる。   The imaging apparatus 10 includes a variable focal length lens system 20 and includes an imaging element 30 that converts an optical image formed by the variable focal length lens system 20 into an electrical signal. For example, a device using a photoelectric conversion device such as a charge coupled device (CCD) or a complementary metal-oxide semiconductor (CMOS) can be used as the image pickup device 30. The variable focal length lens system 20 can be applied with the variable focal length lens system according to the present invention. For example, the variable focal length lens systems 1 and 2 shown in the first to third embodiments described above. 3 can be used.

上記撮像素子30によって形成された電気信号は映像分離回路40によってフォーカス制御用の信号が制御回路50に送られ、映像用の信号は映像処理回路へと送られる。映像処理回路へ送られた信号は、その後の処理に適した形態に加工されて、表示装置による表示、記録媒体への記録、通信手段による転送等々種々の処理に供される。   The electrical signal formed by the image pickup device 30 is sent to the control circuit 50 by the video separation circuit 40, and the video signal is sent to the video processing circuit. The signal sent to the video processing circuit is processed into a form suitable for the subsequent processing, and is subjected to various processes such as display by a display device, recording on a recording medium, and transfer by a communication means.

制御回路50には、例えば、ズームボタンの操作等、外部からの操作信号が入力され、該操作信号に応じて種々の処理が成される。例えば、ズームボタンによるズーミング指令が入力されると、指令に基づく焦点距離状態とすべく、ドライバ回路60、70を介して駆動部(例えば、モータ)61、71を動作させて、第2レンズ群G2及び第4レンズ群G4を所定の位置へと移動させる。各センサ62、72によって得られた第2レンズ群G2及び第4レンズ群G4の位置情報は制御回路50に入力されて、ドライバ回路60、70へ指令信号を出力する際に参照される。また、制御回路50は上記映像分離回路40から送られた信号に基づいてフォーカス状態をチェックし、最適なフォーカス状態が得られるように、例えば、第4レンズ群G4をドライバ回路70を介して制御する。   For example, an operation signal from the outside such as an operation of a zoom button is input to the control circuit 50, and various processes are performed according to the operation signal. For example, when a zooming command by the zoom button is input, the drive units (for example, motors) 61 and 71 are operated via the driver circuits 60 and 70 to set the focal length state based on the command, and the second lens group. G2 and the fourth lens group G4 are moved to predetermined positions. Position information of the second lens group G2 and the fourth lens group G4 obtained by the sensors 62 and 72 is input to the control circuit 50 and is referred to when command signals are output to the driver circuits 60 and 70. Further, the control circuit 50 checks the focus state based on the signal sent from the video separation circuit 40, and controls the fourth lens group G4 via the driver circuit 70, for example, so as to obtain the optimum focus state. To do.

上記した撮像装置10は、具体的製品としては、各種の形態を採りうる。例えば、デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ、カメラが組み込まれた携帯電話、カメラが組み込まれたPDA(Personal Digital Assistant)等々のデジタル入出力機器のカメラ部等として、広く適用することができる。   The above-described imaging apparatus 10 can take various forms as specific products. For example, the present invention can be widely applied as a digital still camera, a digital video camera, a mobile phone incorporating a camera, a camera unit of a digital input / output device such as a PDA (Personal Digital Assistant) incorporating a camera.

なお、上記した各実施の形態及び各数値実施例において示した各部の具体的な形状や構造並びに数値は、本発明を実施するに際して行う具体化のほんの一例を示したものに過ぎず、これらによって、本発明の技術的範囲が限定的に解釈されることがあってはならないものである。   It should be noted that the specific shapes, structures, and numerical values of the respective parts shown in the respective embodiments and numerical examples described above are merely examples of the implementation performed in carrying out the present invention. The technical scope of the present invention should not be construed in a limited manner.

ビデオカメラ、デジタルスチルカメラ等、小型化と高性能を要求される撮像装置に適用して好適である。   It is suitable for application to an imaging apparatus that requires downsizing and high performance, such as a video camera and a digital still camera.

図2乃至図13と共に本発明可変焦点距離レンズ系の実施の形態を示すものであり、本図は各レンズ群の屈折力配分を示す図である。2 to 13 show an embodiment of the variable focal length lens system according to the present invention, and this figure shows the refractive power distribution of each lens group. 図3乃至図5と共に本発明可変焦点距離レンズ系の第1の実施の形態を示すものであり、本図はレンズ構成を示す図である。3 to 5 show a first embodiment of the variable focal length lens system of the present invention, and this figure shows a lens configuration. FIG. 図4及び図5と共に第1の実施の形態に具体的数値を適用した数値実施例1の球面収差、非点収差、歪曲収差及びコマ収差を示す図であり、本図は広角端状態におけるこれら収差を示すものである。FIG. 6 is a diagram showing spherical aberration, astigmatism, distortion and coma aberration in Numerical Example 1 in which specific numerical values are applied to the first embodiment together with FIG. 4 and FIG. It shows aberrations. 広角端と望遠端との中間焦点距離状態における球面収差、非点収差、歪曲収差及びコマ収差を示す図である。It is a figure which shows the spherical aberration, astigmatism, distortion aberration, and coma aberration in the intermediate focal length state of a wide angle end and a telephoto end. 望遠端状態における球面収差、非点収差、歪曲収差及びコマ収差を示す図である。It is a figure which shows the spherical aberration, astigmatism, distortion aberration, and coma aberration in a telephoto end state. 図7乃至図9と共に本発明可変焦点距離レンズ系の第2の実施の形態を示すものであり、本図はレンズ構成を示す図である。7 to 9 show a second embodiment of the variable focal length lens system of the present invention, and this figure shows a lens configuration. 図8及び図9と共に第2の実施の形態に具体的数値を適用した数値実施例2の球面収差、非点収差、歪曲収差及びコマ収差を示す図であり、本図は広角端状態におけるこれら収差を示すものである。FIG. 10 is a diagram showing spherical aberration, astigmatism, distortion aberration, and coma aberration in Numerical Example 2 in which specific numerical values are applied to the second embodiment together with FIGS. 8 and 9, and this figure shows these in the wide-angle end state It shows aberrations. 広角端と望遠端との中間焦点距離状態における球面収差、非点収差、歪曲収差及びコマ収差を示す図である。It is a figure which shows the spherical aberration, astigmatism, distortion aberration, and coma aberration in the intermediate focal distance state of a wide angle end and a telephoto end. 望遠端状態における球面収差、非点収差、歪曲収差及びコマ収差を示す図である。It is a figure which shows the spherical aberration, astigmatism, distortion aberration, and coma aberration in a telephoto end state. 図11乃至図13と共に本発明可変焦点距離レンズ系の第3の実施の形態を示すものであり、本図はレンズ構成を示す図である。11 to 13 show a third embodiment of the variable focal length lens system of the present invention, and this figure shows a lens configuration. 図12及び図13と共に第3の実施の形態に具体的数値を適用した数値実施例3の球面収差、非点収差、歪曲収差及びコマ収差を示す図であり、本図は広角端状態におけるこれら収差を示すものである。FIG. 14 is a diagram showing spherical aberration, astigmatism, distortion and coma aberration in Numerical Example 3 in which specific numerical values are applied to the third embodiment together with FIGS. 12 and 13, and FIG. It shows aberrations. 広角端と望遠端との中間焦点距離状態における球面収差、非点収差、歪曲収差及びコマ収差を示す図である。It is a figure which shows the spherical aberration, astigmatism, distortion aberration, and coma aberration in the intermediate focal distance state of a wide angle end and a telephoto end. 望遠端状態における球面収差、非点収差、歪曲収差及びコマ収差態を示す図である。It is a figure which shows the spherical aberration in a telephoto end state, astigmatism, a distortion aberration, and a coma aberration state. 本発明撮像装置の実施の形態を示すブロック図である。It is a block diagram which shows embodiment of the imaging device of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1…可変焦点距離レンズ系、2…可変焦点距離レンズ系、3…可変焦点距離レンズ系、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、G5…第5レンズ群、S…開口絞り、10…撮像装置、20…可変焦点距離レンズ系、30…撮像素子   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Variable focal length lens system, 2 ... Variable focal length lens system, 3 ... Variable focal length lens system, G1 ... 1st lens group, G2 ... 2nd lens group, G3 ... 3rd lens group, G4 ... 4th lens Group, G5: fifth lens group, S: aperture stop, 10: imaging device, 20: variable focal length lens system, 30 ... imaging device

Claims (5)

物体側より順に、正の屈折力を有する第1レンズ群、負の屈折力を有する第2レンズ群、正の屈折力を有する第3レンズ群、負の屈折力を有する第4レンズ群、正の屈折力を有する第5レンズ群が配列されて成る可変焦点距離レンズ系において、
広角端状態から望遠端状態までレンズ位置状態が変化する際に、上記第1レンズ群が光軸方向に固定され、上記第2レンズ群が像側へ移動し、上記第3レンズ群が光軸方向に固定され、上記第4レンズ群が上記第2レンズ群の移動に伴う像面位置の変動の補償及び近距離合焦のために光軸方向に移動し、上記第5レンズ群が光軸方向に固定され、
開口絞りが上記第3レンズ群の近傍に配置され、以下の条件式(1)及び(2)を満足することを特徴とする可変焦点距離レンズ系。
(1)2<f1/(fw・ft)1/2<2.5
(2)−1.6<f2/fw<−1.2
但し、
f1:第1レンズ群の焦点距離
fw:広角端状態における全系の焦点距離
ft:望遠端状態における全系の焦点距離
f2:第2レンズ群の焦点距離
とする。
In order from the object side, a first lens group having a positive refractive power, a second lens group having a negative refractive power, a third lens group having a positive refractive power, a fourth lens group having a negative refractive power, and a positive lens In a variable focal length lens system in which a fifth lens group having a refractive power of
When the lens position changes from the wide-angle end state to the telephoto end state, the first lens group is fixed in the optical axis direction, the second lens group moves to the image side, and the third lens group moves to the optical axis. The fourth lens group is moved in the optical axis direction to compensate for the variation of the image plane position accompanying the movement of the second lens group and focus at a short distance, and the fifth lens group is moved to the optical axis. Fixed in the direction,
An aperture stop is disposed in the vicinity of the third lens group, and satisfies the following conditional expressions (1) and (2):
(1) 2 <f1 / (fw · ft) 1/2 <2.5
(2) -1.6 <f2 / fw <-1.2
However,
f1: focal length of the first lens group fw: focal length of the entire system in the wide-angle end state ft: focal length of the entire system in the telephoto end state f2: focal length of the second lens group
請求項1に記載の可変焦点距離レンズ系おいて、
以下の条件式(3)及び(4)のうち、少なくともいずれか一方を満足することを特徴とする可変焦点距離レンズ系。
(3)0.25<1/β4t<0.4
(4)0.6<β2w・β2t<1.2
但し、
β4t:望遠端状態における第4レンズ群の横倍率
β2w:広角端状態における第2レンズ群の横倍率
β2t:望遠端状態における第2レンズ群の横倍率
とする。
The variable focal length lens system according to claim 1,
A variable focal length lens system satisfying at least one of the following conditional expressions (3) and (4):
(3) 0.25 <1 / β4t <0.4
(4) 0.6 <β2w · β2t <1.2
However,
β4t: lateral magnification of the fourth lens group in the telephoto end state β2w: lateral magnification of the second lens group in the wide-angle end state β2t: lateral magnification of the second lens group in the telephoto end state
請求項1に記載の可変焦点距離レンズ系において、
以下の条件式(5)を満足することを特徴とする可変焦点距離レンズ系。
(5)0.4<Db/ft<0.9
但し、
Db:最も物体側のレンズ面から開口絞りまでの光軸に沿った距離
とする。
The variable focal length lens system according to claim 1,
A variable focal length lens system satisfying the following conditional expression (5):
(5) 0.4 <Db / ft <0.9
However,
Db: Distance along the optical axis from the lens surface closest to the object side to the aperture stop.
請求項2に記載の可変焦点距離レンズ系において、
以下の条件式(5)を満足することを特徴とする可変焦点距離レンズ系。
(5)0.4<Db/ft<0.9
但し、
Db:最も物体側のレンズ面から開口絞りまでの光軸に沿った距離
とする。
The variable focal length lens system according to claim 2,
A variable focal length lens system satisfying the following conditional expression (5):
(5) 0.4 <Db / ft <0.9
However,
Db: Distance along the optical axis from the lens surface closest to the object side to the aperture stop.
物体側より順に、正の屈折力を有する第1レンズ群、負の屈折力を有する第2レンズ群、正の屈折力を有する第3レンズ群、負の屈折力を有する第4レンズ群、正の屈折力を有する第5レンズ群が配列されて成る可変焦点距離レンズ系と、上記可変焦点距離レンズ系により形成された光学像を電気的な信号に変換する撮像素子とを備えた撮像装置であって、
上記可変焦点距離レンズ系は、広角端状態から望遠端状態までレンズ位置状態が変化する際に、上記第1レンズ群が光軸方向に固定され、上記第2レンズ群が像側へ移動し、上記第3レンズ群が光軸方向に固定され、上記第4レンズ群が上記第2レンズ群の移動に伴う像面位置の変動の補償及び近距離合焦のために光軸方向に移動し、上記第5レンズ群が光軸方向に固定され、開口絞りが上記第3レンズ群の近傍に配置され、以下の条件式(1)及び(2)を満足することを特徴とする撮像装置。
(1)2<f1/(fw・ft)1/2<2.5
(2)−1.6<f2/fw<−1.2
但し、
f1:第1レンズ群の焦点距離
fw:広角端状態における全系の焦点距離
ft:望遠端状態における全系の焦点距離
f2:第2レンズ群の焦点距離
とする。
In order from the object side, a first lens group having a positive refractive power, a second lens group having a negative refractive power, a third lens group having a positive refractive power, a fourth lens group having a negative refractive power, and a positive lens An imaging apparatus comprising: a variable focal length lens system in which a fifth lens group having a refractive power of 1 is arranged; and an imaging element that converts an optical image formed by the variable focal length lens system into an electrical signal. There,
In the variable focal length lens system, when the lens position state changes from the wide-angle end state to the telephoto end state, the first lens group is fixed in the optical axis direction, and the second lens group moves to the image side, The third lens group is fixed in the optical axis direction, and the fourth lens group moves in the optical axis direction for compensation of variation in image plane position accompanying the movement of the second lens group and focusing at a short distance, An imaging apparatus characterized in that the fifth lens group is fixed in the optical axis direction, an aperture stop is disposed in the vicinity of the third lens group, and satisfies the following conditional expressions (1) and (2).
(1) 2 <f1 / (fw · ft) 1/2 <2.5
(2) -1.6 <f2 / fw <-1.2
However,
f1: focal length of the first lens group fw: focal length of the entire system in the wide-angle end state ft: focal length of the entire system in the telephoto end state f2: focal length of the second lens group
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