JP2004133058A - 撮像レンズ - Google Patents
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Abstract
【課題】小型で明るく、光学収差が良好に補正され、光学倍率が可変とされた撮像レンズを提供する
【解決手段】撮像レンズ１は、物体側から順に、負のパワーを持つ第１レンズ群１１と、絞り１２と、正のパワーを持つ第２レンズ群１３と、負のパワーを持つ第３レンズ群１４とからなり、変倍中、第１レンズ群１１が固定され、第２レンズ群１３が絞り１２と一体に光軸上を移動し、第３レンズ群１４が変倍による像点の移動を補正するため光軸上を移動する。
【選択図】 図１
【解決手段】撮像レンズ１は、物体側から順に、負のパワーを持つ第１レンズ群１１と、絞り１２と、正のパワーを持つ第２レンズ群１３と、負のパワーを持つ第３レンズ群１４とからなり、変倍中、第１レンズ群１１が固定され、第２レンズ群１３が絞り１２と一体に光軸上を移動し、第３レンズ群１４が変倍による像点の移動を補正するため光軸上を移動する。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、少なくとも３群構成で光学倍率が可変とされた撮像レンズに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、撮像レンズから入射された光束を電気信号に変換して出力する撮像素子として、Ｃ−ＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）やＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）等の光電変換素子を使用した撮像部を有する様々な情報機器が広く普及している。
【０００３】
これら情報機器のなかで、特に、携帯して使用する、いわゆるモバイル用途に特化した小型の情報機器においては、その用途故に、撮像部が高い撮像性能を維持したまま、撮像レンズや撮像素子を更に小型化することや光学ズームを搭載することが望まれている。例えば、デジタルカメラやカメラを内蔵した携帯型の無線電話装置、いわゆる携帯電話において、光学ズーム機能を持つ撮像レンズを備えることが求められ、その撮像レンズは、最も物体側のレンズ面から撮像素子の受光面までの光軸上での長さ、すなわち全長を短くし、撮像素子の小型化に伴って高い解像力を有することが要求されている。
【０００４】
上述したような光学ズーム機能を有する撮像レンズは、光学倍率を可変とするため、構成レンズ群中いずれかのレンズ群を光軸上で移動させている。例えば、３群構成のレンズを有する撮像レンズでは、変倍中に、光路順に２番目のレンズ群が変倍レンズとして光軸上を移動するようになっている。
【０００５】
上述したよう情報機器に使用される光学ズーム機能を有する撮像レンズとしては、物体側から光路順に負、正、正の順にパワー配置されたレンズ群を有する３群構成の光学ズーム機能を有する撮像レンズがある（例えば、特許文献１を参照。）。
【０００６】
また、上述したよう情報機器に使用される撮像レンズとしては、物体側から光路順に負、正、正、正の順にパワー配置されたレンズ群を有する４群構成の光学ズーム機能を有する撮像レンズがある（例えば、特許文献２を参照。）。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００２−５５２７８号公報
【特許文献２】
特開２００２−７２０９５号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、特許文献１に記載された撮像レンズでは、情報機器に内蔵して使用する場合に全長が大き過ぎ、変倍中に１番目のレンズ群が移動するため、機構設計上複雑化し低コスト化をすることが困難であった。また、このような撮像レンズでは、最も物体側のレンズ群が移動するため、ズーミングによってレンズ枠を機器から繰り出す必要性が生じ、この場合、落下衝撃や他の物体との接触により機器が破損する恐れがある。
【０００９】
また、特許文献２に記載された撮像レンズでは、最も物体側のレンズ群を固定した形で変倍が行われている点では耐衝撃性の面で好ましいものの、最終レンズ群を正レンズで構成しているため、バックフォーカスの短縮化が困難で、小型化には不向きである。
【００１０】
本発明は、上述したような課題を鑑みてなされたものであり、小型の情報機器に用いるのに好適な、明るく、光学収差が良好に補正され、良好な解像力を有する小型の撮像レンズを提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上述した目的を達成するために、本発明に係る撮像レンズは、物体側から入射した光を像面側から出射して物体像を結像する、光学倍率が可変とされた撮像レンズであって、物体側から光路順に、物体側の面及び像面側の面のうち少なくとも一方の面が非球面とされた変倍中に固定される負のメニスカスレンズからなる第１レンズ群と、正のパワーを有するレンズと負のパワーを有するレンズとを有し、全体で正のパワーを有する接合レンズからなり、変倍中に広角端から望遠端にかけて光軸上を像側から物体側に移動する第２レンズ群と、少なくとも像面側の面が非球面とされると共に負のパワーを有し、変倍中に光軸上を前後に移動する第３レンズ群と、第１レンズ群と第２レンズ群との間又は第２レンズ群と第３レンズ群との間に設けられ、第２レンズ群と一体に移動する絞りとを備えることを特徴とする。
【００１２】
以上のように構成された本発明に係る撮像レンズは、負、正、正の順にパワー配置されたレンズにより構成され、光学倍率を可変するとき、絞りが変倍レンズと一体に光軸上を移動することで、光学収差が良好に補正された明るい物体像を結像することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明が適用された撮像レンズについて、図面を参照して説明する。
【００１４】
本発明を適用した撮像レンズは、最も物体側のレンズ群を固定したズームレンズであり、小型の情報機器、特に、小型の撮像素子を用いたデジタルカメラや携帯型の情報機器に備えられて用いられる。また、本発明を適用した撮像レンズは、レンズ構成を３群とした、レンズの全長が短い小型のズームレンズである。
【００１５】
＜第１の実施例＞
以下では、第１の実施例として、図１乃至図３に示す撮像レンズ１について説明する。
【００１６】
撮像レンズ１は、物体側から順に、負のパワーを有する第１レンズ群１１と、絞り１２と、正のパワーを有する第２レンズ群１３と、負のパワーを有する第３レンズ群１４とを有する。
【００１７】
撮像レンズ１は、第１レンズ群１１から入射した光を、絞り１２、第２レンズ群１３及び第３レンズ群１４を順に透過させ、後述するフィルタ１５を介して、像側に配設された撮像素子の撮像面１６に集光する。ここで、撮像素子は、例えば、ＣＣＤであり、撮像レンズ１により集光された光を電気信号に変換して出力することができる。
【００１８】
具体的に、第１レンズ群１１は、物体側に凸面を向けたメニスカス形状を呈する負のパワーを有するレンズＬ１からなる。
【００１９】
絞り１２は、第２レンズ群１３と一体に光軸上を移動するように第３レンズ群１３の物体側に固定されている。
【００２０】
第２レンズ群１３は、両面が凸形状とされたレンズＬ２と、像面側の面が凸形状とされた負のパワーを有するメニスカスレンズＬ３とを有しており、レンズＬ２とメニスカスレンズＬ３とが接合された接合レンズを形成している。
【００２１】
第３レンズ群１４は、負のパワーを有するレンズＬ４からなる。
【００２２】
以上のように構成された撮像レンズ１は、物体から入射してきた光を第１レンズ郡１１、絞り１２、第２レンズ群１３、第３レンズ群１４まで順次透過させてフィルタ１５を介して撮像素子１６の受光面に物体像を結像させる。
【００２３】
また、以上のように構成された撮像レンズ１は、第２レンズ群１３が光軸上を移動することで光学倍率を可変とすることができる。具体的に、撮像レンズ１は、光学倍率を下げる場合、すなわち焦点距離ｆを短くする場合、図１に示すように、第２レンズ群１３が絞り１２と一体に像面側に移動する。ここで、撮像レンズ１では、最も光学倍率を低くした場合、その焦点距離ｆが２．５ｍｍとされ、以下では、このときの第２レンズ群１３の位置を広角端と記述する。
【００２４】
次に、撮像レンズ１は、光学倍率を上げる場合、すなわち焦点距離ｆを長くする場合、図３に示すように、第２レンズ群１３が絞り１２と一体に物体側に移動する。ここで、撮像レンズ１では、最も光学倍率を高くした場合、その焦点距離ｆが７．０ｍｍとされ、以下では、このときの第２レンズ群１３の位置を望遠端と記述する。
【００２５】
次に、撮像レンズ１は、光学倍率が上記図１及び図３に示す状態の間である場合、すなわち焦点距離ｆが２．５ｍｍ〜７．０ｍｍの間にある場合、図２に示すように、第２レンズ群１３が絞り１２と一体に広角端と望遠端の間を移動する。ここで、図２に示す撮像レンズ１では、光学倍率を上記図１及び図３に示す状態の間である場合の例として、焦点距離ｆが４．０ｍｍとされている。
【００２６】
ここで、フィルタ１５は、ローパスフィルタや撮像素子のリッドガラス等の代用として配設されたものである。すなわち、撮像レンズ１が小型の情報機器などに組み込まれて実際に使用されるときには、第３レンズ群１４と撮像素子の受光面１６との間にローパスフィルタや撮像素子のリッドガラスなどが配置される。
【００２７】
そこで、本発明の実施の形態では、撮像レンズ１の設計時において、オハラ社製ＢＫ７（商品名）相当の硝材から成るフィルタ１５をピント面の直近に位置させた状態にすることによって、ローパスフィルタや撮像素子１６のリッドガラスなどによる影響を考慮するようにした。
【００２８】
上述したように構成された撮像レンズ１は、ｆｔを最も高い光学倍率、すなわち第２レンズ群１３が光軸上の望遠端にあるときの焦点距離、δＶを第２レンズ群１３中に用いられるレンズＬ２とレンズＬ３とのアッベ数の差、ｆ１を第１レンズ群１１の焦点距離、ｆ２を第２レンズ群１３の焦点距離、ｆｗを最も低い光学倍率、すなわち第２レンズ群１３が光軸上の広角端にあるときの焦点距離、Ｍ３を第３レンズ群１４の光学倍率、ＴＴを第１レンズ群１１が有するレンズＬ１の物体側の面からガウス像点までの距離、Ｚを最も低い光学倍率から最も高い光学倍率にかけてのズーム比ｆｔ／ｆｗを表すとして、以下に示す式１乃至式５の各条件を満足するように構成されている。
【００２９】
０．７≦ＴＴ／Ｚ／ｆｗ≦１．４ ・・・（式１）
０．０５≦ｆ２／ｆｔ≦３．６ ・・・（式２）
１５≦δＶ ・・・（式３）
０．８≦｜ｆ１／ｆｗ｜≦１０．３ ・・・（式４）
１．３≦Ｍ３≦４．３ ・・・（式５）
以下に、上述した式１乃至式５に示す条件について説明する。
【００３０】
まず、式１は、撮像レンズ１の全長を規定している。もしも、この式１に示す値が上限１．４を超えると、撮像レンズ１の全長が大きくなり、製品の小型化が難しくなる。また、この式１に示す値が下限０．７を下回ると、撮像レンズ１を構成するレンズ各々の曲率半径が小さくなりすぎ、光学収差を補正することが難しくなるとともにレンズの加工が難しくなり、コストの高いレンズになるため望ましくない。
【００３１】
本発明を適用した撮像レンズ１は、上述した式１の条件を満たすことから、全長を小さくすることができるため、小型の情報機器に組み込むことが容易となり、且つ構成するレンズの曲率半径をある程度ゆるくできることから、光学収差を良好に補正することができるとともに加工性も容易となり、低コストなレンズを得ることができる。
【００３２】
次に、式２は、第２レンズ群１３の焦点距離ｆ２を規定している。撮像レンズ１は、式２に示す値が下限値０．０５を下回ると、第２レンズ群１３の焦点距離ｆ２が短くなり第２レンズ群１３のパワーが強くなりすぎ、特に光軸上の広角端において第２レンズ群１３で発生する球面収差のアンダー化を他のレンズで補正することが出来なくなる。また、撮像レンズ１は、式２に示す値が上限値３．６を越えると、第２レンズ群１３の焦点距離ｆ２が長くなり、変倍に必要とする光軸上の移動量が大きくなりレンズの全長が大きくなってしまい、小型の情報機器に組み込むことが難しくなる。
【００３３】
本発明を適用した撮像レンズ１は、上述した式２の条件を満たすことから、小型の製品に組み込むことが容易となり、且つ第２レンズ群１３で発生する球面収差のアンダー化を良好に補正することができる。
【００３４】
次に、式３は、第２レンズ群１３を構成するレンズＬ２及びレンズＬ３のアッベ数の差を規定するものである。撮像レンズ１は、式３に示すアッベ数の差が１５以下であると軸上の色収差を良好に補正することが難しくなる。
【００３５】
本発明を適用した撮像レンズ１は、上述した式３の条件を満たすことから、第２レンズ群１３を構成するレンズＬ２及びレンズＬ３のアッベ数の差を１５以上とすることで、軸上の色収差を良好に補正することができる。
【００３６】
次に、式４は、第１レンズ群１１の焦点距離ｆ１の条件を規定するものである。ここで、本発明のような負のパワーを有するレンズ群が先行するタイプのズームレンズでは、比較的強いパワーを先行するレンズ群に持たせる必要がある。しかし、設計上最も物体側の面は、軸外光線が最も高い位置を通過するため、軸外入射光線を強く曲げないようにして、光線高さが小さくなる像面側の面に強い負のパワーを持たせることが望ましい。撮像レンズ１は、式４に示す下限値０．８を下回ると、第１レンズ群１１の焦点距離ｆ１が短くなり、第１レンズ群１１の像面側の面のパワーが強くなり過ぎ、非球面を持ってしても諸収差を補正することが困難となる。また、撮像レンズ１は、式４に示す上限値１０．３を越えて第１レンズ群１１の焦点距離ｆ１が長くなると、第１レンズ群１１にとっては面のパワーを弱めることが出来るため収差補正の上で好ましい形状になるものの、その結果第２レンズ群１３及び第３レンズ群１４に大きな倍率を持たせなくてはならず、所望の変倍比を確保するために第２レンズ群１３の移動量が大きくなり、小型化を達成することが出来なくなる。
【００３７】
本発明を適用した撮像レンズ１は、上述した式４の条件を満たすことから、第１レンズ群１１の像面側の面に強いパワーを与えながらも、光学収差を良好に補正することができ、レンズの全長を大きくすることがないため、小型の情報機器に組み込むことが容易となる。
【００３８】
次に、式５は、第３レンズ群１４の倍率Ｍ３の条件を規定するものである。撮像レンズ１は、式５に示す値が上限値４．３を超えると、第３レンズ群１４の倍率Ｍ３が大きくなり、これにより第１レンズ群１１の焦点距離ｆ１が短くなることで、負の歪曲収差が大きくなりこの歪曲収差の補正が困難となる。また、撮像レンズ１は、式５に示す値が下限値１．３を下回ると、第３レンズ群１４の倍率Ｍ３が小さくなり、これにより第１レンズ群１１の焦点距離ｆ１が長くなることで、第２レンズ群１３の焦点距離ｆ２を短くしなくてはならず、変倍による収差変動が大きくなり収差補正が困難となる。
【００３９】
本発明を適用した撮像レンズ１は、上述した式５の条件を満たすことから、第１レンズ群１１の焦点距離ｆ１が適切な範囲となり、これにより負の歪曲収差を良好に補正することができ、また第２レンズ群１３の焦点距離ｆ２も適切な範囲となり、変倍による収差変動を低減することができるので収差補正が良好に行えている。
【００４０】
ここで、本発明を適用した撮像レンズ１では、絞り１２を第２レンズ群１３の物体側に配置しているため射出瞳位置を長くすることが可能とるとともに、入射瞳位置が物体側に近くなる。これにより撮像レンズ１では、軸外光線の第１レンズ群１１を通過する位置が低くなるため前玉の径を小さくすることができる。
【００４１】
ここで、撮像用途のレンズには、シェーディングを避けるため、軸外光線の撮像素子への入射角度を浅い角度で入射させる必要がある。また、第１レンズ群１１は、構成レンズ中で最も光線が高い所を通過するため、絞りの位置が本発明の実施例にある位置よりも像側に入ると、軸外光線の第１レンズ群１１への入射位置が高くなるためにレンズの体積が増大してしまうので好ましくない。
【００４２】
本発明を適用した撮像レンズ１では、絞り１２が第２レンズ群１３の物体側に配置され、第２レンズ群１３と一体に光軸上を移動することから、上述した問題が解決される。
【００４３】
本発明を適用した撮像レンズ１では、第２レンズ群１３を両凸レンズと像側に凸面を向けた負のメニスカスレンズとの接合レンズとしている。これにより、撮像レンズ１は、変倍全域に渡る球面収差を良好に補正することができる。例えば、第２レンズ群１３のレンズＬ２とレンズＬ３とを独立に構成した場合は、球面収差が過剰にアンダーとなり他のレンズ群ではそれを補正することは困難となる。また、撮像レンズ１では、貼り合せ前後のレンズＬ２とレンズＬ３とのアッベ数に差をもたせることで軸上色収差を良好に補正している。
【００４４】
本発明を適用した撮像レンズ１は、第３レンズ群１４を負のパワーを有するレンズＬ４で構成しているため、バックフォーカスを短くすることができる。また、全体で正のパワーを有する変倍レンズ１２と負のパワーを有する補正レンズ１３との関係により、この光学系が局部的にはテレフォトタイプの構成となりレンズ全長の短縮化に効果的である。
【００４５】
ここで、撮像レンズ１における、各レンズのパラメータを示す。
【００４６】
なお、以下の説明において、「Ｌｉ」は物体側から数えてｉ番目のレンズ、「Ｓｉ」は物体側から数えてｉ番目の面、「ｒｉ」は上記面Ｓｉの曲率半径、「ｄｉ」は物体側から数えてｉ番目の面とｉ＋１番目の面との間の面間隔、「ｎｉ」は上記第ｉレンズＬｉのｄ線（波長５８７．６ｎｍ）での屈折率、「ｎＦＬ」はフィルタ１５のｄ線における屈折率、「νｉ」は第ｉレンズＬｉのｄ線におけるアッベ数、「νＦＬ」はフィルタ１５のｄ線におけるアッベ数を示すものとする。
【００４７】
また、非球面は、座標として光軸方向にＸ軸を取り、光軸と垂直方向の高さをＹ、円錐定数をＫ、曲率半径をＲ、４次、６次、８次及び１０次の非球面係数をそれぞれａ、ｂ、ｃ及びｄとすると、以下の数式１で表されるものとする。
【００４８】
【数１】
【００４９】
上述した撮像レンズ１は、第１面Ｓ１、第２面Ｓ２、第４面Ｓ４、第６面Ｓ６、第７面Ｓ７、第８面Ｓ８がそれぞれ非球面によって構成されている。なお、撮像レンズ１は、物点の移動によるピントの補正、いわゆるフォーカシングをどのレンズ群で行ってもよいし、パンフォーカスとして機械を構成してもよい。
【００５０】
撮像レンズ１は、第２レンズ群１３が広角端から望遠端に移動することで、焦点距離ｆが２．５ｍｍから７．０ｍｍまで変化する。また、撮像レンズ１は、第２レンズ群１３が広角端から望遠端に移動することで、Ｆナンバーが２．９４〜５．２まで変化し、半画角ωが３３．４°〜１３．３°まで変化する。
【００５１】
ここで、以下の表１に撮像レンズ１の各パラメータを示す。
【００５２】
【表１】
【００５３】
また、以上のようなパラメータを有する撮像レンズ１の光学特性を、図４乃至図１２に示す。
【００５４】
図４乃至図６は、第２レンズ群１３が広角端に位置するとき、すなわち焦点距離ｆが２．５ｍｍの状態における撮像レンズ１の球面収差図、非点収差図、歪曲収差図をそれぞれ示す。
【００５５】
図７乃至図９は、第２レンズ群１３が広角端と望遠端との中間に位置するとき、すなわち焦点距離ｆが４．０ｍｍの状態における撮像レンズ１の球面収差図、非点収差図、歪曲収差図をそれぞれ示す。
【００５６】
図１０乃至図１２は、第２レンズ群１３が望遠端に位置するとき、すなわち焦点距離ｆが７．０ｍｍの状態における撮像レンズ１の球面収差図、非点収差図、歪曲収差図をそれぞれ示す。
【００５７】
なお、図４、図６及び図８に示す球面収差図において、実線はｄ線、破線はｇ線での値をそれぞれ示し、図５、図７及び図９に示す非点収差図において、実線はサジタル像面における値、破線はメリディオナル像面における値をそれぞれ示す。
【００５８】
以上のような図４乃至図１２に示すように、本発明を適用した撮像レンズ１では、各光学収差が良好に補正されていることがわかる。
【００５９】
＜第２の実施例＞
以下では、第２の実施例として、図１３乃至図１５に示す撮像レンズ２について説明する。なお、撮像レンズ２は、上述した撮像レンズ１と略同等の構成のため、上述した第１の実施例と同等のものについては、同じ符号を付して説明を省略し、各レンズ構成のパラメータの違いについてのみ説明する。
【００６０】
撮像レンズ２は、上述した第１の実施例における撮像レンズ１と略同等の構成とされている。撮像レンズ２は、上述した撮像レンズ１と同様に第２レンズ群１３が光軸上を移動することで光学倍率が可変とされている。ここで、上述した図４乃至図６と同様に、この撮像レンズ２が備える第２レンズ群１３の位置が、広角端にあるときの撮像レンズ２の状態を図１３に示し、望遠端にあるときの撮像レンズ２の状態を図１５に示し、第２レンズ群１３が広角端と望遠端との間に位置するときの撮像レンズ２の状態を図１４に示す。
【００６１】
撮像レンズ２は、各レンズの第１面Ｓ１、第２面Ｓ２、第４面Ｓ４、第６面Ｓ６及び第８面Ｓ８がそれぞれ非球面によって構成されている。なお、撮像レンズ２は、物点の移動によるピントの補正、いわゆるフォーカシングをどのレンズ群で行ってもよいし、パンフォーカスとして機械を構成してもよい。
【００６２】
撮像レンズ２は、第２レンズ群１３が広角端から望遠端に移動することで、焦点距離ｆが２．２ｍｍから４．４ｍｍまで変化する。また、撮像レンズ１は、第２レンズ群１３が広角端から望遠端に移動することで、Ｆナンバーが２．８８〜３．９まで変化し、半画角ωが３６．９°〜２０．６°まで変化する。
【００６３】
以下に示す表２に撮像レンズ２の各数値を示す。
【００６４】
【表２】
【００６５】
また、以上のようなパラメータを有する撮像レンズ２の光学特性について、図１６乃至図２４に示す。
【００６６】
図１６乃至図１８は、第２レンズ群１３が広角端に位置するとき、すなわち焦点距離ｆが２．２ｍｍの状態における撮像レンズ２の球面収差図、非点収差図、歪曲収差図をそれぞれ示す。
【００６７】
図１９乃至図２１は、第２レンズ群１３が広角端と望遠端との中間に位置するとき、すなわち焦点距離ｆが３．１ｍｍの状態における撮像レンズ２の球面収差図、非点収差図、歪曲収差図をそれぞれ示す。
【００６８】
図２２乃至図２４は、第２レンズ群１３が望遠端に位置するとき、すなわち焦点距離ｆが４．４ｍｍの状態における撮像レンズ２の球面収差図、非点収差図、歪曲収差図をそれぞれ示す。
【００６９】
なお、図１６、図１９及び図２２に示す球面収差図において、実線はｄ線、破線はｇ線での値をそれぞれ示し、図１７、図２０及び図２３に示す非点収差図において、実線はサジタル像面における値、破線はメリディオナル像面における値をそれぞれ示す。
【００７０】
以上のような図１６乃至図２４に示すように、本発明を適用した撮像レンズ２では、各光学収差が良好に補正されていることがわかる。
【００７１】
ここで、上述した第１の実施例と第２の実施例との比較を以下の表３に示す。
【００７２】
【表３】
【００７３】
上記表３と、図４乃至図１２及び図１６乃至図２４に示す各光学収差とからも明らかなように、撮像レンズ１及び２はレンズ構成が４枚でありながら、全長が短縮され、各光学収差が良好に補正され、高い解像力を有するため小型撮像素子に対応することができる撮像レンズであることが明らかである。ちなみに、撮像レンズ１及び２の全長は光学３倍、２倍ズームでありながらそれぞれ９．５ｍｍと７．９ｍｍである。更に、第１レンズ群１１が変倍中に固定であるためレンズ機構の構成が簡素で堅牢性に富み、また移動するレンズ群が少ないため低コストで小型のズームレンズとなっている。したがって、撮像レンズ１及び２は、デジタルカメラ、携帯電話などのモバイル用途に用いられる小型の情報機器の撮像レンズとして使用するのに好適なものである。
【００７４】
【発明の効果】
上述したように、本発明に係る撮像用レンズは、レンズ枚数が４枚で有りながら諸収差を良好に補正しつつ、コンパクトなズームレンズとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用したズームレンズを説明するための側面図であり、変倍レンズが広角端に位置するときの状態を説明する図である。
【図２】同ズームレンズを説明するための側面図であり、変倍レンズが広角端と望遠端との間に位置するときの状態を説明する図である。
【図３】同ズームレンズを説明するための側面図であり、変倍レンズが望遠端に位置するときの状態を説明する図である。
【図４】同ズームレンズの収差図であり、変倍レンズが広角端に位置するときの球面収差を測定した結果を示す図である。
【図５】同ズームレンズの収差図であり、変倍レンズが広角端に位置するときの非点収差を測定した結果を示す図である。
【図６】同ズームレンズの収差図であり、変倍レンズが図２に示す広角端と望遠端との間に位置するときの歪曲収差を測定した結果を示す図である。
【図７】同ズームレンズの収差図であり、変倍レンズが図２に示す広角端と望遠端との間に位置するときの球面収差を測定した結果を示す図である。
【図８】同ズームレンズの収差図であり、変倍レンズが図２に示す広角端と望遠端との間に位置するときの非点収差を測定した結果を示す図である。
【図９】同ズームレンズの収差図であり、変倍レンズが図２に示す広角端と望遠端との間に位置するときの歪曲収差を測定した結果を示す図である。
【図１０】同ズームレンズの収差図であり、変倍レンズが望遠端に位置するときの球面収差を測定した結果を示す図である。
【図１１】同ズームレンズの収差図であり、変倍レンズが望遠端に位置するときの非点収差を測定した結果を示す図である。
【図１２】同ズームレンズの収差図であり、変倍レンズが図２に示す望遠端に位置するときの歪曲収差を測定した結果を示す図である。
【図１３】本発明を適用した他のズームレンズを説明するための側面図であり、変倍レンズが広角端に位置するときの状態を説明する図である。
【図１４】同ズームレンズを説明するための側面図であり、変倍レンズが広角端と望遠端との間に位置するときの状態を説明する図である。
【図１５】同ズームレンズを説明するための側面図であり、変倍レンズが望遠端に位置するときの状態を説明する図である。
【図１６】同ズームレンズの収差図であり、変倍レンズが広角端に位置するときの球面収差を測定した結果を示す図である。
【図１７】同ズームレンズの収差図であり、変倍レンズが広角端に位置するときの非点収差を測定した結果を示す図である。
【図１８】同ズームレンズの収差図であり、変倍レンズが図２に示す広角端と望遠端との間に位置するときの歪曲収差を測定した結果を示す図である。
【図１９】同ズームレンズの収差図であり、変倍レンズが図２に示す広角端と望遠端との間に位置するときの球面収差を測定した結果を示す図である。
【図２０】同ズームレンズの収差図であり、変倍レンズが図２に示す広角端と望遠端との間に位置するときの非点収差を測定した結果を示す図である。
【図２１】同ズームレンズの収差図であり、変倍レンズが図２に示す広角端と望遠端との間に位置するときの歪曲収差を測定した結果を示す図である。
【図２２】同ズームレンズの収差図であり、変倍レンズが望遠端に位置するときの球面収差を測定した結果を示す図である。
【図２３】同ズームレンズの収差図であり、変倍レンズが望遠端に位置するときの非点収差を測定した結果を示す図である。
【図２４】同ズームレンズの収差図であり、変倍レンズが図２に示す望遠端に位置するときの歪曲収差を測定した結果を示す図である。
【符号の説明】
１ 撮像レンズ、２ 撮像レンズ、１１ 固定レンズ、１２ 絞り、１３ 変倍レンズ、１４ 補正レンズ、１５ フィルタ、１６ 受光面
【発明の属する技術分野】
本発明は、少なくとも３群構成で光学倍率が可変とされた撮像レンズに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、撮像レンズから入射された光束を電気信号に変換して出力する撮像素子として、Ｃ−ＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）やＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）等の光電変換素子を使用した撮像部を有する様々な情報機器が広く普及している。
【０００３】
これら情報機器のなかで、特に、携帯して使用する、いわゆるモバイル用途に特化した小型の情報機器においては、その用途故に、撮像部が高い撮像性能を維持したまま、撮像レンズや撮像素子を更に小型化することや光学ズームを搭載することが望まれている。例えば、デジタルカメラやカメラを内蔵した携帯型の無線電話装置、いわゆる携帯電話において、光学ズーム機能を持つ撮像レンズを備えることが求められ、その撮像レンズは、最も物体側のレンズ面から撮像素子の受光面までの光軸上での長さ、すなわち全長を短くし、撮像素子の小型化に伴って高い解像力を有することが要求されている。
【０００４】
上述したような光学ズーム機能を有する撮像レンズは、光学倍率を可変とするため、構成レンズ群中いずれかのレンズ群を光軸上で移動させている。例えば、３群構成のレンズを有する撮像レンズでは、変倍中に、光路順に２番目のレンズ群が変倍レンズとして光軸上を移動するようになっている。
【０００５】
上述したよう情報機器に使用される光学ズーム機能を有する撮像レンズとしては、物体側から光路順に負、正、正の順にパワー配置されたレンズ群を有する３群構成の光学ズーム機能を有する撮像レンズがある（例えば、特許文献１を参照。）。
【０００６】
また、上述したよう情報機器に使用される撮像レンズとしては、物体側から光路順に負、正、正、正の順にパワー配置されたレンズ群を有する４群構成の光学ズーム機能を有する撮像レンズがある（例えば、特許文献２を参照。）。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００２−５５２７８号公報
【特許文献２】
特開２００２−７２０９５号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、特許文献１に記載された撮像レンズでは、情報機器に内蔵して使用する場合に全長が大き過ぎ、変倍中に１番目のレンズ群が移動するため、機構設計上複雑化し低コスト化をすることが困難であった。また、このような撮像レンズでは、最も物体側のレンズ群が移動するため、ズーミングによってレンズ枠を機器から繰り出す必要性が生じ、この場合、落下衝撃や他の物体との接触により機器が破損する恐れがある。
【０００９】
また、特許文献２に記載された撮像レンズでは、最も物体側のレンズ群を固定した形で変倍が行われている点では耐衝撃性の面で好ましいものの、最終レンズ群を正レンズで構成しているため、バックフォーカスの短縮化が困難で、小型化には不向きである。
【００１０】
本発明は、上述したような課題を鑑みてなされたものであり、小型の情報機器に用いるのに好適な、明るく、光学収差が良好に補正され、良好な解像力を有する小型の撮像レンズを提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上述した目的を達成するために、本発明に係る撮像レンズは、物体側から入射した光を像面側から出射して物体像を結像する、光学倍率が可変とされた撮像レンズであって、物体側から光路順に、物体側の面及び像面側の面のうち少なくとも一方の面が非球面とされた変倍中に固定される負のメニスカスレンズからなる第１レンズ群と、正のパワーを有するレンズと負のパワーを有するレンズとを有し、全体で正のパワーを有する接合レンズからなり、変倍中に広角端から望遠端にかけて光軸上を像側から物体側に移動する第２レンズ群と、少なくとも像面側の面が非球面とされると共に負のパワーを有し、変倍中に光軸上を前後に移動する第３レンズ群と、第１レンズ群と第２レンズ群との間又は第２レンズ群と第３レンズ群との間に設けられ、第２レンズ群と一体に移動する絞りとを備えることを特徴とする。
【００１２】
以上のように構成された本発明に係る撮像レンズは、負、正、正の順にパワー配置されたレンズにより構成され、光学倍率を可変するとき、絞りが変倍レンズと一体に光軸上を移動することで、光学収差が良好に補正された明るい物体像を結像することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明が適用された撮像レンズについて、図面を参照して説明する。
【００１４】
本発明を適用した撮像レンズは、最も物体側のレンズ群を固定したズームレンズであり、小型の情報機器、特に、小型の撮像素子を用いたデジタルカメラや携帯型の情報機器に備えられて用いられる。また、本発明を適用した撮像レンズは、レンズ構成を３群とした、レンズの全長が短い小型のズームレンズである。
【００１５】
＜第１の実施例＞
以下では、第１の実施例として、図１乃至図３に示す撮像レンズ１について説明する。
【００１６】
撮像レンズ１は、物体側から順に、負のパワーを有する第１レンズ群１１と、絞り１２と、正のパワーを有する第２レンズ群１３と、負のパワーを有する第３レンズ群１４とを有する。
【００１７】
撮像レンズ１は、第１レンズ群１１から入射した光を、絞り１２、第２レンズ群１３及び第３レンズ群１４を順に透過させ、後述するフィルタ１５を介して、像側に配設された撮像素子の撮像面１６に集光する。ここで、撮像素子は、例えば、ＣＣＤであり、撮像レンズ１により集光された光を電気信号に変換して出力することができる。
【００１８】
具体的に、第１レンズ群１１は、物体側に凸面を向けたメニスカス形状を呈する負のパワーを有するレンズＬ１からなる。
【００１９】
絞り１２は、第２レンズ群１３と一体に光軸上を移動するように第３レンズ群１３の物体側に固定されている。
【００２０】
第２レンズ群１３は、両面が凸形状とされたレンズＬ２と、像面側の面が凸形状とされた負のパワーを有するメニスカスレンズＬ３とを有しており、レンズＬ２とメニスカスレンズＬ３とが接合された接合レンズを形成している。
【００２１】
第３レンズ群１４は、負のパワーを有するレンズＬ４からなる。
【００２２】
以上のように構成された撮像レンズ１は、物体から入射してきた光を第１レンズ郡１１、絞り１２、第２レンズ群１３、第３レンズ群１４まで順次透過させてフィルタ１５を介して撮像素子１６の受光面に物体像を結像させる。
【００２３】
また、以上のように構成された撮像レンズ１は、第２レンズ群１３が光軸上を移動することで光学倍率を可変とすることができる。具体的に、撮像レンズ１は、光学倍率を下げる場合、すなわち焦点距離ｆを短くする場合、図１に示すように、第２レンズ群１３が絞り１２と一体に像面側に移動する。ここで、撮像レンズ１では、最も光学倍率を低くした場合、その焦点距離ｆが２．５ｍｍとされ、以下では、このときの第２レンズ群１３の位置を広角端と記述する。
【００２４】
次に、撮像レンズ１は、光学倍率を上げる場合、すなわち焦点距離ｆを長くする場合、図３に示すように、第２レンズ群１３が絞り１２と一体に物体側に移動する。ここで、撮像レンズ１では、最も光学倍率を高くした場合、その焦点距離ｆが７．０ｍｍとされ、以下では、このときの第２レンズ群１３の位置を望遠端と記述する。
【００２５】
次に、撮像レンズ１は、光学倍率が上記図１及び図３に示す状態の間である場合、すなわち焦点距離ｆが２．５ｍｍ〜７．０ｍｍの間にある場合、図２に示すように、第２レンズ群１３が絞り１２と一体に広角端と望遠端の間を移動する。ここで、図２に示す撮像レンズ１では、光学倍率を上記図１及び図３に示す状態の間である場合の例として、焦点距離ｆが４．０ｍｍとされている。
【００２６】
ここで、フィルタ１５は、ローパスフィルタや撮像素子のリッドガラス等の代用として配設されたものである。すなわち、撮像レンズ１が小型の情報機器などに組み込まれて実際に使用されるときには、第３レンズ群１４と撮像素子の受光面１６との間にローパスフィルタや撮像素子のリッドガラスなどが配置される。
【００２７】
そこで、本発明の実施の形態では、撮像レンズ１の設計時において、オハラ社製ＢＫ７（商品名）相当の硝材から成るフィルタ１５をピント面の直近に位置させた状態にすることによって、ローパスフィルタや撮像素子１６のリッドガラスなどによる影響を考慮するようにした。
【００２８】
上述したように構成された撮像レンズ１は、ｆｔを最も高い光学倍率、すなわち第２レンズ群１３が光軸上の望遠端にあるときの焦点距離、δＶを第２レンズ群１３中に用いられるレンズＬ２とレンズＬ３とのアッベ数の差、ｆ１を第１レンズ群１１の焦点距離、ｆ２を第２レンズ群１３の焦点距離、ｆｗを最も低い光学倍率、すなわち第２レンズ群１３が光軸上の広角端にあるときの焦点距離、Ｍ３を第３レンズ群１４の光学倍率、ＴＴを第１レンズ群１１が有するレンズＬ１の物体側の面からガウス像点までの距離、Ｚを最も低い光学倍率から最も高い光学倍率にかけてのズーム比ｆｔ／ｆｗを表すとして、以下に示す式１乃至式５の各条件を満足するように構成されている。
【００２９】
０．７≦ＴＴ／Ｚ／ｆｗ≦１．４ ・・・（式１）
０．０５≦ｆ２／ｆｔ≦３．６ ・・・（式２）
１５≦δＶ ・・・（式３）
０．８≦｜ｆ１／ｆｗ｜≦１０．３ ・・・（式４）
１．３≦Ｍ３≦４．３ ・・・（式５）
以下に、上述した式１乃至式５に示す条件について説明する。
【００３０】
まず、式１は、撮像レンズ１の全長を規定している。もしも、この式１に示す値が上限１．４を超えると、撮像レンズ１の全長が大きくなり、製品の小型化が難しくなる。また、この式１に示す値が下限０．７を下回ると、撮像レンズ１を構成するレンズ各々の曲率半径が小さくなりすぎ、光学収差を補正することが難しくなるとともにレンズの加工が難しくなり、コストの高いレンズになるため望ましくない。
【００３１】
本発明を適用した撮像レンズ１は、上述した式１の条件を満たすことから、全長を小さくすることができるため、小型の情報機器に組み込むことが容易となり、且つ構成するレンズの曲率半径をある程度ゆるくできることから、光学収差を良好に補正することができるとともに加工性も容易となり、低コストなレンズを得ることができる。
【００３２】
次に、式２は、第２レンズ群１３の焦点距離ｆ２を規定している。撮像レンズ１は、式２に示す値が下限値０．０５を下回ると、第２レンズ群１３の焦点距離ｆ２が短くなり第２レンズ群１３のパワーが強くなりすぎ、特に光軸上の広角端において第２レンズ群１３で発生する球面収差のアンダー化を他のレンズで補正することが出来なくなる。また、撮像レンズ１は、式２に示す値が上限値３．６を越えると、第２レンズ群１３の焦点距離ｆ２が長くなり、変倍に必要とする光軸上の移動量が大きくなりレンズの全長が大きくなってしまい、小型の情報機器に組み込むことが難しくなる。
【００３３】
本発明を適用した撮像レンズ１は、上述した式２の条件を満たすことから、小型の製品に組み込むことが容易となり、且つ第２レンズ群１３で発生する球面収差のアンダー化を良好に補正することができる。
【００３４】
次に、式３は、第２レンズ群１３を構成するレンズＬ２及びレンズＬ３のアッベ数の差を規定するものである。撮像レンズ１は、式３に示すアッベ数の差が１５以下であると軸上の色収差を良好に補正することが難しくなる。
【００３５】
本発明を適用した撮像レンズ１は、上述した式３の条件を満たすことから、第２レンズ群１３を構成するレンズＬ２及びレンズＬ３のアッベ数の差を１５以上とすることで、軸上の色収差を良好に補正することができる。
【００３６】
次に、式４は、第１レンズ群１１の焦点距離ｆ１の条件を規定するものである。ここで、本発明のような負のパワーを有するレンズ群が先行するタイプのズームレンズでは、比較的強いパワーを先行するレンズ群に持たせる必要がある。しかし、設計上最も物体側の面は、軸外光線が最も高い位置を通過するため、軸外入射光線を強く曲げないようにして、光線高さが小さくなる像面側の面に強い負のパワーを持たせることが望ましい。撮像レンズ１は、式４に示す下限値０．８を下回ると、第１レンズ群１１の焦点距離ｆ１が短くなり、第１レンズ群１１の像面側の面のパワーが強くなり過ぎ、非球面を持ってしても諸収差を補正することが困難となる。また、撮像レンズ１は、式４に示す上限値１０．３を越えて第１レンズ群１１の焦点距離ｆ１が長くなると、第１レンズ群１１にとっては面のパワーを弱めることが出来るため収差補正の上で好ましい形状になるものの、その結果第２レンズ群１３及び第３レンズ群１４に大きな倍率を持たせなくてはならず、所望の変倍比を確保するために第２レンズ群１３の移動量が大きくなり、小型化を達成することが出来なくなる。
【００３７】
本発明を適用した撮像レンズ１は、上述した式４の条件を満たすことから、第１レンズ群１１の像面側の面に強いパワーを与えながらも、光学収差を良好に補正することができ、レンズの全長を大きくすることがないため、小型の情報機器に組み込むことが容易となる。
【００３８】
次に、式５は、第３レンズ群１４の倍率Ｍ３の条件を規定するものである。撮像レンズ１は、式５に示す値が上限値４．３を超えると、第３レンズ群１４の倍率Ｍ３が大きくなり、これにより第１レンズ群１１の焦点距離ｆ１が短くなることで、負の歪曲収差が大きくなりこの歪曲収差の補正が困難となる。また、撮像レンズ１は、式５に示す値が下限値１．３を下回ると、第３レンズ群１４の倍率Ｍ３が小さくなり、これにより第１レンズ群１１の焦点距離ｆ１が長くなることで、第２レンズ群１３の焦点距離ｆ２を短くしなくてはならず、変倍による収差変動が大きくなり収差補正が困難となる。
【００３９】
本発明を適用した撮像レンズ１は、上述した式５の条件を満たすことから、第１レンズ群１１の焦点距離ｆ１が適切な範囲となり、これにより負の歪曲収差を良好に補正することができ、また第２レンズ群１３の焦点距離ｆ２も適切な範囲となり、変倍による収差変動を低減することができるので収差補正が良好に行えている。
【００４０】
ここで、本発明を適用した撮像レンズ１では、絞り１２を第２レンズ群１３の物体側に配置しているため射出瞳位置を長くすることが可能とるとともに、入射瞳位置が物体側に近くなる。これにより撮像レンズ１では、軸外光線の第１レンズ群１１を通過する位置が低くなるため前玉の径を小さくすることができる。
【００４１】
ここで、撮像用途のレンズには、シェーディングを避けるため、軸外光線の撮像素子への入射角度を浅い角度で入射させる必要がある。また、第１レンズ群１１は、構成レンズ中で最も光線が高い所を通過するため、絞りの位置が本発明の実施例にある位置よりも像側に入ると、軸外光線の第１レンズ群１１への入射位置が高くなるためにレンズの体積が増大してしまうので好ましくない。
【００４２】
本発明を適用した撮像レンズ１では、絞り１２が第２レンズ群１３の物体側に配置され、第２レンズ群１３と一体に光軸上を移動することから、上述した問題が解決される。
【００４３】
本発明を適用した撮像レンズ１では、第２レンズ群１３を両凸レンズと像側に凸面を向けた負のメニスカスレンズとの接合レンズとしている。これにより、撮像レンズ１は、変倍全域に渡る球面収差を良好に補正することができる。例えば、第２レンズ群１３のレンズＬ２とレンズＬ３とを独立に構成した場合は、球面収差が過剰にアンダーとなり他のレンズ群ではそれを補正することは困難となる。また、撮像レンズ１では、貼り合せ前後のレンズＬ２とレンズＬ３とのアッベ数に差をもたせることで軸上色収差を良好に補正している。
【００４４】
本発明を適用した撮像レンズ１は、第３レンズ群１４を負のパワーを有するレンズＬ４で構成しているため、バックフォーカスを短くすることができる。また、全体で正のパワーを有する変倍レンズ１２と負のパワーを有する補正レンズ１３との関係により、この光学系が局部的にはテレフォトタイプの構成となりレンズ全長の短縮化に効果的である。
【００４５】
ここで、撮像レンズ１における、各レンズのパラメータを示す。
【００４６】
なお、以下の説明において、「Ｌｉ」は物体側から数えてｉ番目のレンズ、「Ｓｉ」は物体側から数えてｉ番目の面、「ｒｉ」は上記面Ｓｉの曲率半径、「ｄｉ」は物体側から数えてｉ番目の面とｉ＋１番目の面との間の面間隔、「ｎｉ」は上記第ｉレンズＬｉのｄ線（波長５８７．６ｎｍ）での屈折率、「ｎＦＬ」はフィルタ１５のｄ線における屈折率、「νｉ」は第ｉレンズＬｉのｄ線におけるアッベ数、「νＦＬ」はフィルタ１５のｄ線におけるアッベ数を示すものとする。
【００４７】
また、非球面は、座標として光軸方向にＸ軸を取り、光軸と垂直方向の高さをＹ、円錐定数をＫ、曲率半径をＲ、４次、６次、８次及び１０次の非球面係数をそれぞれａ、ｂ、ｃ及びｄとすると、以下の数式１で表されるものとする。
【００４８】
【数１】
上述した撮像レンズ１は、第１面Ｓ１、第２面Ｓ２、第４面Ｓ４、第６面Ｓ６、第７面Ｓ７、第８面Ｓ８がそれぞれ非球面によって構成されている。なお、撮像レンズ１は、物点の移動によるピントの補正、いわゆるフォーカシングをどのレンズ群で行ってもよいし、パンフォーカスとして機械を構成してもよい。
【００５０】
撮像レンズ１は、第２レンズ群１３が広角端から望遠端に移動することで、焦点距離ｆが２．５ｍｍから７．０ｍｍまで変化する。また、撮像レンズ１は、第２レンズ群１３が広角端から望遠端に移動することで、Ｆナンバーが２．９４〜５．２まで変化し、半画角ωが３３．４°〜１３．３°まで変化する。
【００５１】
ここで、以下の表１に撮像レンズ１の各パラメータを示す。
【００５２】
【表１】
また、以上のようなパラメータを有する撮像レンズ１の光学特性を、図４乃至図１２に示す。
【００５４】
図４乃至図６は、第２レンズ群１３が広角端に位置するとき、すなわち焦点距離ｆが２．５ｍｍの状態における撮像レンズ１の球面収差図、非点収差図、歪曲収差図をそれぞれ示す。
【００５５】
図７乃至図９は、第２レンズ群１３が広角端と望遠端との中間に位置するとき、すなわち焦点距離ｆが４．０ｍｍの状態における撮像レンズ１の球面収差図、非点収差図、歪曲収差図をそれぞれ示す。
【００５６】
図１０乃至図１２は、第２レンズ群１３が望遠端に位置するとき、すなわち焦点距離ｆが７．０ｍｍの状態における撮像レンズ１の球面収差図、非点収差図、歪曲収差図をそれぞれ示す。
【００５７】
なお、図４、図６及び図８に示す球面収差図において、実線はｄ線、破線はｇ線での値をそれぞれ示し、図５、図７及び図９に示す非点収差図において、実線はサジタル像面における値、破線はメリディオナル像面における値をそれぞれ示す。
【００５８】
以上のような図４乃至図１２に示すように、本発明を適用した撮像レンズ１では、各光学収差が良好に補正されていることがわかる。
【００５９】
＜第２の実施例＞
以下では、第２の実施例として、図１３乃至図１５に示す撮像レンズ２について説明する。なお、撮像レンズ２は、上述した撮像レンズ１と略同等の構成のため、上述した第１の実施例と同等のものについては、同じ符号を付して説明を省略し、各レンズ構成のパラメータの違いについてのみ説明する。
【００６０】
撮像レンズ２は、上述した第１の実施例における撮像レンズ１と略同等の構成とされている。撮像レンズ２は、上述した撮像レンズ１と同様に第２レンズ群１３が光軸上を移動することで光学倍率が可変とされている。ここで、上述した図４乃至図６と同様に、この撮像レンズ２が備える第２レンズ群１３の位置が、広角端にあるときの撮像レンズ２の状態を図１３に示し、望遠端にあるときの撮像レンズ２の状態を図１５に示し、第２レンズ群１３が広角端と望遠端との間に位置するときの撮像レンズ２の状態を図１４に示す。
【００６１】
撮像レンズ２は、各レンズの第１面Ｓ１、第２面Ｓ２、第４面Ｓ４、第６面Ｓ６及び第８面Ｓ８がそれぞれ非球面によって構成されている。なお、撮像レンズ２は、物点の移動によるピントの補正、いわゆるフォーカシングをどのレンズ群で行ってもよいし、パンフォーカスとして機械を構成してもよい。
【００６２】
撮像レンズ２は、第２レンズ群１３が広角端から望遠端に移動することで、焦点距離ｆが２．２ｍｍから４．４ｍｍまで変化する。また、撮像レンズ１は、第２レンズ群１３が広角端から望遠端に移動することで、Ｆナンバーが２．８８〜３．９まで変化し、半画角ωが３６．９°〜２０．６°まで変化する。
【００６３】
以下に示す表２に撮像レンズ２の各数値を示す。
【００６４】
【表２】
また、以上のようなパラメータを有する撮像レンズ２の光学特性について、図１６乃至図２４に示す。
【００６６】
図１６乃至図１８は、第２レンズ群１３が広角端に位置するとき、すなわち焦点距離ｆが２．２ｍｍの状態における撮像レンズ２の球面収差図、非点収差図、歪曲収差図をそれぞれ示す。
【００６７】
図１９乃至図２１は、第２レンズ群１３が広角端と望遠端との中間に位置するとき、すなわち焦点距離ｆが３．１ｍｍの状態における撮像レンズ２の球面収差図、非点収差図、歪曲収差図をそれぞれ示す。
【００６８】
図２２乃至図２４は、第２レンズ群１３が望遠端に位置するとき、すなわち焦点距離ｆが４．４ｍｍの状態における撮像レンズ２の球面収差図、非点収差図、歪曲収差図をそれぞれ示す。
【００６９】
なお、図１６、図１９及び図２２に示す球面収差図において、実線はｄ線、破線はｇ線での値をそれぞれ示し、図１７、図２０及び図２３に示す非点収差図において、実線はサジタル像面における値、破線はメリディオナル像面における値をそれぞれ示す。
【００７０】
以上のような図１６乃至図２４に示すように、本発明を適用した撮像レンズ２では、各光学収差が良好に補正されていることがわかる。
【００７１】
ここで、上述した第１の実施例と第２の実施例との比較を以下の表３に示す。
【００７２】
【表３】
上記表３と、図４乃至図１２及び図１６乃至図２４に示す各光学収差とからも明らかなように、撮像レンズ１及び２はレンズ構成が４枚でありながら、全長が短縮され、各光学収差が良好に補正され、高い解像力を有するため小型撮像素子に対応することができる撮像レンズであることが明らかである。ちなみに、撮像レンズ１及び２の全長は光学３倍、２倍ズームでありながらそれぞれ９．５ｍｍと７．９ｍｍである。更に、第１レンズ群１１が変倍中に固定であるためレンズ機構の構成が簡素で堅牢性に富み、また移動するレンズ群が少ないため低コストで小型のズームレンズとなっている。したがって、撮像レンズ１及び２は、デジタルカメラ、携帯電話などのモバイル用途に用いられる小型の情報機器の撮像レンズとして使用するのに好適なものである。
【００７４】
【発明の効果】
上述したように、本発明に係る撮像用レンズは、レンズ枚数が４枚で有りながら諸収差を良好に補正しつつ、コンパクトなズームレンズとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用したズームレンズを説明するための側面図であり、変倍レンズが広角端に位置するときの状態を説明する図である。
【図２】同ズームレンズを説明するための側面図であり、変倍レンズが広角端と望遠端との間に位置するときの状態を説明する図である。
【図３】同ズームレンズを説明するための側面図であり、変倍レンズが望遠端に位置するときの状態を説明する図である。
【図４】同ズームレンズの収差図であり、変倍レンズが広角端に位置するときの球面収差を測定した結果を示す図である。
【図５】同ズームレンズの収差図であり、変倍レンズが広角端に位置するときの非点収差を測定した結果を示す図である。
【図６】同ズームレンズの収差図であり、変倍レンズが図２に示す広角端と望遠端との間に位置するときの歪曲収差を測定した結果を示す図である。
【図７】同ズームレンズの収差図であり、変倍レンズが図２に示す広角端と望遠端との間に位置するときの球面収差を測定した結果を示す図である。
【図８】同ズームレンズの収差図であり、変倍レンズが図２に示す広角端と望遠端との間に位置するときの非点収差を測定した結果を示す図である。
【図９】同ズームレンズの収差図であり、変倍レンズが図２に示す広角端と望遠端との間に位置するときの歪曲収差を測定した結果を示す図である。
【図１０】同ズームレンズの収差図であり、変倍レンズが望遠端に位置するときの球面収差を測定した結果を示す図である。
【図１１】同ズームレンズの収差図であり、変倍レンズが望遠端に位置するときの非点収差を測定した結果を示す図である。
【図１２】同ズームレンズの収差図であり、変倍レンズが図２に示す望遠端に位置するときの歪曲収差を測定した結果を示す図である。
【図１３】本発明を適用した他のズームレンズを説明するための側面図であり、変倍レンズが広角端に位置するときの状態を説明する図である。
【図１４】同ズームレンズを説明するための側面図であり、変倍レンズが広角端と望遠端との間に位置するときの状態を説明する図である。
【図１５】同ズームレンズを説明するための側面図であり、変倍レンズが望遠端に位置するときの状態を説明する図である。
【図１６】同ズームレンズの収差図であり、変倍レンズが広角端に位置するときの球面収差を測定した結果を示す図である。
【図１７】同ズームレンズの収差図であり、変倍レンズが広角端に位置するときの非点収差を測定した結果を示す図である。
【図１８】同ズームレンズの収差図であり、変倍レンズが図２に示す広角端と望遠端との間に位置するときの歪曲収差を測定した結果を示す図である。
【図１９】同ズームレンズの収差図であり、変倍レンズが図２に示す広角端と望遠端との間に位置するときの球面収差を測定した結果を示す図である。
【図２０】同ズームレンズの収差図であり、変倍レンズが図２に示す広角端と望遠端との間に位置するときの非点収差を測定した結果を示す図である。
【図２１】同ズームレンズの収差図であり、変倍レンズが図２に示す広角端と望遠端との間に位置するときの歪曲収差を測定した結果を示す図である。
【図２２】同ズームレンズの収差図であり、変倍レンズが望遠端に位置するときの球面収差を測定した結果を示す図である。
【図２３】同ズームレンズの収差図であり、変倍レンズが望遠端に位置するときの非点収差を測定した結果を示す図である。
【図２４】同ズームレンズの収差図であり、変倍レンズが図２に示す望遠端に位置するときの歪曲収差を測定した結果を示す図である。
【符号の説明】
１ 撮像レンズ、２ 撮像レンズ、１１ 固定レンズ、１２ 絞り、１３ 変倍レンズ、１４ 補正レンズ、１５ フィルタ、１６ 受光面
Claims (3)
- 物体側から入射した光を像面側から出射して物体像を結像する、光学倍率が可変とされた撮像レンズにおいて、
物体側から光路順に、物体側の面及び像面側の面のうち少なくとも一方の面が非球面とされた変倍中に固定される負のメニスカスレンズからなる第１レンズ群と、
正のパワーを有するレンズと負のパワーを有するレンズとを有し、全体で正のパワーを有する接合レンズからなり、変倍中に広角端から望遠端にかけて光軸上を像側から物体側に移動する第２レンズ群と、
少なくとも像面側の面が非球面とされると共に負のパワーを有し、変倍中に光軸上を前後に移動する第３レンズ群と、
上記第１レンズ群と上記第２レンズ群との間又は上記第２レンズ群と上記第３レンズ群との間に設けられ、上記第２レンズ群と一体に移動する絞りとを備えること
を特徴とする撮像レンズ。 - 上記第２レンズ群は、物体側の面及び像面側の面のうち少なくとも一方の面を非球面としたこと
を特徴とする請求項１記載の撮像レンズ。 - 上記絞りは、上記第１レンズ群と上記第２レンズ群との間に設けられていること
を特徴とする請求項１記載の撮像レンズ。
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