JP2005037576A - 撮像レンズ装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】良好な光学性能を有しコンパクトで、偏心敏感度が小さいズームレンズ系を備えた撮像レンズ装置を提供する。
【解決手段】ズームレンズ系と、撮像素子を備えた撮像レンズ装置であって、ズームレンズ系は、物体側より順に、負のパワーを有する第１群と、正のパワーを有する第２群と、正のパワーを有する第３群とを有し、各群の間隔を変化させて変倍を行うズームレンズ系である。第１群Ｇｒ１と第２群Ｇｒ２の間に、光束絞りＳＴが配置されており、第２群Ｇｒ２が少なくとも、３枚のレンズが接合されてなる１枚の接合レンズと、１枚の正のパワーを有するレンズから構成され、接合レンズを構成する３枚のレンズのうち、物体側に位置するレンズは物体側に凸面を有し、像面側に位置するレンズＬａ３は像面側に凹面を有し、所定の条件式を満足する。
【選択図】 図１
【解決手段】ズームレンズ系と、撮像素子を備えた撮像レンズ装置であって、ズームレンズ系は、物体側より順に、負のパワーを有する第１群と、正のパワーを有する第２群と、正のパワーを有する第３群とを有し、各群の間隔を変化させて変倍を行うズームレンズ系である。第１群Ｇｒ１と第２群Ｇｒ２の間に、光束絞りＳＴが配置されており、第２群Ｇｒ２が少なくとも、３枚のレンズが接合されてなる１枚の接合レンズと、１枚の正のパワーを有するレンズから構成され、接合レンズを構成する３枚のレンズのうち、物体側に位置するレンズは物体側に凸面を有し、像面側に位置するレンズＬａ３は像面側に凹面を有し、所定の条件式を満足する。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ 電荷結合素子）やＣＭＯＳセンサ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ−ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ 相補性金属酸化膜半導体センサ）等の受光面上に形成された光学像を電気信号に変換する撮像素子を備えた撮像レンズ装置に関し、特にデジタルカメラ；パーソナルコンピュータ，モバイルコンピュータ，携帯電話，情報携帯端末（ＰＤＡ：Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｃｅ）等に内蔵又は外付けされるカメラの主たる構成要素である撮像レンズ装置に関するものである。詳しくは、特にズームレンズ系を備えた小型の撮像レンズ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、銀塩フィルムの代わりにＣＣＤやＣＭＯＳセンサなどの撮像素子を用いて、光学像を電気信号に変換し、そのデータをデジタル化して記録したり転送したりするデジタルカメラが急速に普及してきている。このようなデジタルカメラにおいては、最近、３００万画素や４００万画素といった高画素を有するＣＣＤやＣＭＯＳセンサが比較的安価に提供されるようになったため、撮像素子を装着した高性能な撮像レンズ装置に対する需要が非常に増大しているおり、特に、画質を劣化させずに変倍が可能なズームレンズ系を搭載したコンパクトな撮像レンズ装置が切望されている。
【０００３】
さらに、近年では、半導体素子等の画像処理能力の向上により、パーソナルコンピュータ，モバイルコンピュータ，携帯電話，情報携帯端末（ＰＤＡ：Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｃｅ）等に撮像レンズ装置が内蔵又は外付けされるようになっており、高性能な撮像レンズ装置に対する需要が、ますます増大している。
【０００４】
このような、撮像レンズ装置に好適なズームレンズ系としては、物体側から順に、負のパワーを有する第１群と、正のパワーを有する第２群と、正のパワーを有する第３群とを有し、各群の間隔を変化させて変倍を行うズームレンズ系が知られている。
【０００５】
負のパワーを有する第１群と、正のパワーを有する第２群と、正のパワーを有する第３群から構成されるズームレンズ系としては、例えば特許文献１に記載されたズームレンズ系が知られている。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００３−３５０７２６号
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１に記載されているような、負のパワーを有する第１群と、正のパワーを有する第２群と、正のパワーを有する第３群とを有し、各群の間隔を変化させて変倍を行うズームレンズ系では、変倍作用の大部分を担う第２群の偏心敏感度が大きいという問題があった。ここで、偏心敏感度とは、部品誤差や組立誤差などに起因してズームレンズ系を構成する各レンズ間に偏心が発生した場合の、その偏心に対する結像性能への影響の度合いをいう。偏心敏感度が高い光学系では、わずかの偏心の発生により結像性能が劣化してしまうので、組立を容易に行うことができないばかりか、高い部品精度が要求されたり組立の際の調整や検査の工程が増加したりしてしまうので、撮像レンズ装置のコストアップを招来する。特に、近年、撮像レンズ装置では小型化が顕著に進展しているが、小型化が進めば進むほど偏心敏感度が組立調整に与える影響が大きくなってきている。
【０００８】
特許文献１に記載されたズームレンズ系では、第２群の偏心敏感度を低減するために、第２群を正レンズと、負正負の３枚のレンズを接合してなる接合レンズとから構成させることが提案されている。しかしながら、このズームレンズ系では、第２群の光軸方向の厚みが大きく、コンパクトなズームレンズ系ではなかった。
【０００９】
本発明は、以上の課題に鑑み、良好な光学性能を有し、コンパクトで偏心敏感度が小さいズームレンズ系を備えた撮像レンズ装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明に係る撮像レンズ装置は、複数のレンズ群を有し、該複数のレンズ群間の間隔を変化させることによって物体の光学像を連続的に光学的に変倍可能に形成するズームレンズ系と、ズームレンズ系が形成した光学像を電気信号に変換する撮像素子を備えた撮像レンズ装置であって、前記ズームレンズ系は、物体側より順に、負のパワーを有する第１群と、正のパワーを有する第２群と、正のパワーを有する第３群とを有し、各群の間隔を変化させて変倍を行うズームレンズ系であり、前記第１群と第２群の間に、光束絞りが配置されており、前記第２群が少なくとも、３枚のレンズが接合されてなる１枚の接合レンズと、１枚の正のパワーを有するレンズから構成され、前記接合レンズを構成する３枚のレンズのうち、物体側に位置するレンズは物体側に凸面を有し、像面側に位置するレンズは像面側に凹面を有するとともに、以下の条件式を満足することを特徴とする。
【００１１】
−０．２ ＜ （Ｒ２１−Ｒ２４）／（Ｒ２１＋Ｒ２４） ＜ １．０
０．６ ＜ Ｒ２１ ／ Ｆｗ ＜ １０．０
０．０ ≦ ｈ２／ｈａ４ ＜ １．０
ただし、
Ｒ２１：前記接合レンズの物体側のレンズ面の近軸曲率半径
Ｒ２４：前記接合レンズの像面側のレンズ面の近軸曲率半径
Ｆｗ：広角端における全系の焦点距離
ｈａ４：広角端における最大半画角ωの０．８倍の主光線と、前記接合レンズの像側の面との交点の光軸からの距離
ｈ２：広角端における最大半画角ωの０．８倍の主光線と、前記第２群の最も物体側のレンズ面との交点の光軸からの距離、
であり、主光線とは該絞りの中心を通る光線とする。
【００１２】
また、本発明の別の側面は、上記撮像レンズ装置を含むデジタルカメラであることを特徴とする。なお、デジタルカメラの語は、従来は専ら光学的な静止画を記録するものを指していたが、動画を同時に扱えるものや家庭用のデジタルビデオカメラも提案されており、現在では特に区別されなくなってきている。したがって、以下、デジタルカメラの語は、デジタルスチルカメラやデジタルムービー等の撮像素子の受光面上に形成された光学像を電気信号に変換する撮像素子を備えた撮像レンズ装置を主たる構成要素とするカメラをすべて含むものとする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。本発明の一実施形態である撮像レンズ装置は、例えば図２１に示すように、物体側（被写体側）から順に、物体の光学像を変倍可能に形成するズームレンズ系ＴＬと、光学的ローパスフィルタＬＰＦと、ズームレンズ系ＴＬ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ＳＲと、で構成されている。また、ズームレンズ系は、内部に反射面を有するプリズムＰＲを有する第１レンズ群Ｇｒ１と、後続するレンズ群を含んでいる。撮像レンズ装置は、デジタルカメラ；ビデオカメラ；パーソナルコンピュータ，モバイルコンピュータ，携帯電話，情報携帯端末（ＰＤＡ：Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｃｅ）等に内蔵又は外付けされるカメラの主たる構成要素である。
【００１４】
ズームレンズ系ＴＬは、第１レンズ群Ｇｒ１を含む複数のレンズ群から構成されており、各レンズ群の間の間隔を変化させることによって光学像の大きさを変化させることが可能である。第１レンズ群Ｇｒ１は負のパワーを有しており、内部に物体光の光軸を略９０°折り曲げるプリズムＰＲを有する事も可能であり、その場合には見かけ上の厚みを薄くできる。
【００１５】
光学ローパスフィルタＬＰＦは、撮影レンズ系の空間周波数特性を調整し撮像素子で発生する色モアレを解消するための特定の遮断周波数を有している。実施形態の光学ローパスフィルタは、結晶軸を所定方向に調整された水晶等の複屈折材料や偏光面を変化させる波長板等を積層して作成された複屈折型ローパスフィルタである。なお、光学ローパスフィルタとしては、必要な光学的な遮断周波数の特性を回折効果により達成する位相型ローパスフィルタ等を採用してもよい。
【００１６】
撮像素子ＳＲは、複数の画素を有するＣＣＤからなり、ズームレンズ系が形成した光学像をＣＣＤで電気信号に変換する。撮像素子ＳＲで生成された信号は、必要に応じて所定のデジタル画像処理や画像圧縮処理等を施されてデジタル映像信号としてメモリー（半導体メモリー，光ディスク等）に記録されたり、場合によってはケーブルを介したり赤外線信号に変換されたりして他の機器に伝送される。なお、ＣＣＤの代わりにＣＭＯＳセンサ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ−ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）を用いてもよい。
【００１７】
図１乃至図１０は、本発明の第１乃至第１０実施形態の撮像レンズ装置に含まれるズームレンズ系の最短焦点距離状態でのレンズ配置を示す構成図である。すべての実施形態のズームレンズ系は、物体側から順に、負のパワーを有する第１群Ｇｒ１、正のパワーを有する第２群Ｇｒ２、正のパワーを有する第３群Ｇｒ３からなり、各群の間隔を変化させて変倍を行う３成分タイプのズームレンズ系である。また、各実施形態の最も像側に配置された平行平板ＬＰＦは光学的ローパスフィルタを含むフィルタ類に相当する。
【００１８】
第１の実施形態のズームレンズ系において、第１群Ｇｒ１は、像側に非球面を有し物体側に凸の負メニスカスレンズＬ１と、物体側に凸の正メニスカスレンズＬ２で構成される。第２群Ｇｒ２は、絞りＳＴと、物体側に非球面を有し物体側凸の負メニスカスレンズＬ３（Ｌａ１）、両凸正レンズＬ４（Ｌａ２）、両凹負レンズＬ５（Ｌａ３）とからなる接合レンズＤＬ１（Ｌａ）と両凸正レンズＬ６（Ｌｂ）で構成される。第３群Ｇｒ３は、物体側に凸の正メニスカスレンズＬ７で構成される。
【００１９】
第２の実施形態のズームレンズ系において、第１群Ｇｒ１は、像側に非球面を有し物体側に凸の負メニスカスレンズＬ１と、物体側に凸の正メニスカスレンズＬ２で構成される。第２群Ｇｒ２は、絞りＳＴと、物体側に非球面を有し物体側凸の負メニスカスレンズＬ３（Ｌａ１）、両凸正レンズＬ４（Ｌａ２）、両凹負レンズＬ５（Ｌａ３）とからなる接合レンズＤＬ１（Ｌａ）と像側に非球面を有し両凸の正レンズＬ６（Ｌｂ）で構成される。第３群Ｇｒ３は、物体側に凸の正メニスカスレンズＬ７で構成される。
【００２０】
第３の実施形態のズームレンズ系において、第１群Ｇｒ１は、像側に非球面を有し物体側に凸の負メニスカスレンズＬ１と、物体側に凸の正メニスカスレンズＬ２で構成される。第２群Ｇｒ２は、絞りＳＴと、物体側に非球面を有し物体側凸の正メニスカスレンズＬ３（Ｌａ１）、両凸正レンズＬ４（Ｌａ２）、両凹負レンズＬ５（Ｌａ３）とからなる接合レンズＤＬ１（Ｌａ）と両凸正レンズＬ６（Ｌｂ）で構成される。第３群Ｇｒ３は、物体側に非球面を有し物体側に凸の正メニスカスレンズＬ７で構成される。
【００２１】
第４の実施形態のズームレンズ系において、第１群Ｇｒ１は、像側に非球面を有し物体側に凸の負メニスカスレンズＬ１と、物体側に凸の正メニスカスレンズＬ２で構成される。第２群Ｇｒ２は、絞りＳＴと、物体側に非球面を有し物体側凸の負メニスカスレンズＬ３（Ｌａ１）、物体側に凸の正メニスカスレンズＬ４（Ｌａ２）、物体側に凸の負メニスカスレンズＬ５（Ｌａ３）とからなる接合レンズＤＬ１（Ｌａ）と両凸正レンズＬ６（Ｌｂ）で構成される。第３群Ｇｒ３は、物体側に凸の正メニスカスレンズＬ７で構成される。
【００２２】
第５の実施形態のズームレンズ系において、第１群Ｇｒ１は、両側に非球面を有し物体側に凸の負メニスカスレンズＬ１、光軸を略９０度折り曲げるプリズムＰＲ（図中、反射面は省略）と、両凹負レンズＬ２と両凸正レンズＬ３からなる接合レンズＤＬ１で構成される。第２群Ｇｒ２は、絞りＳＴと、物体側に非球面を有し両凸の正レンズＬ４（Ｌａ１）、像面側に凸の負メニスカスレンズＬ５（Ｌａ２）、両凹負レンズＬ６（Ｌａ３）とからなる接合レンズＤＬ２（Ｌａ）と両凸正レンズＬ７（Ｌｂ）で構成される。第３群Ｇｒ３は、像側に凸の負メニスカスレンズＬ８と両側に非球面を有する両凸正レンズＬ９で構成される。
【００２３】
第６の実施形態のズームレンズ系において、第１群Ｇｒ１は、両側に非球面を有し物体側に凸の負メニスカスレンズＬ１、光軸を略９０度折り曲げるプリズムＰＲ（図中、反射面は省略）と、両凹負レンズＬ２と両凸正レンズＬ３からなる接合レンズＤＬ１で構成される。第２群Ｇｒ２は、絞りＳＴと、物体側に非球面を有し物体側に凸の正レンズＬ４（Ｌａ１）、両凸正レンズＬ５（Ｌａ２）、両凹負レンズＬ６（Ｌａ３）とからなる接合レンズＤＬ２（Ｌａ）と両凸正レンズＬ７（Ｌｂ）で構成される。第３群Ｇｒ３は、像側に凸の負メニスカスレンズＬ８と両側に非球面を有する両凸正レンズＬ９で構成される。
【００２４】
第７の実施形態のズームレンズ系において、第１群Ｇｒ１は、像側に非球面を有し物体側に凸の負メニスカスレンズＬ１と、物体側に凸の正メニスカスレンズＬ２で構成される。第２群Ｇｒ２は、絞りＳＴと、物体側に非球面を有し両凸の正レンズＬ３（Ｌａ１）、像側に凸の正メニスカスレンズＬ４（Ｌａ２）、両凹負レンズＬ５（Ｌａ３）とからなる接合レンズＤＬ１（Ｌａ）と両凸正レンズＬ６（Ｌｂ）で構成される。第３群Ｇｒ３は、物体側に凸の正メニスカスレンズＬ７で構成される。
【００２５】
第８の実施形態のズームレンズ系において、第１群Ｇｒ１は、像側に非球面を有し物体側に凸の負メニスカスレンズＬ１と、物体側に凸の正メニスカスレンズＬ２で構成される。第２群Ｇｒ２は、絞りＳＴと、物体側に非球面を有する両凸の正レンズＬ３（Ｌｂ）と、両凸正レンズＬ４（Ｌａ１）、像側に凸の正メニスカスレンズＬ５（Ｌａ２）、両凹負レンズＬ６（Ｌａ３）とからなる接合レンズＤＬ１（Ｌａ）で構成される。第３群Ｇｒ３は、両凸正レンズＬ７で構成される。
【００２６】
第９の実施形態のズームレンズ系は、第１群Ｇｒ１は、像側に非球面を有し物体側に凸の負メニスカスレンズＬ１と、物体側に凸の正メニスカスレンズＬ２で構成される。第２群Ｇｒ２は、絞りＳＴと、物体側に非球面を有する両凸の正レンズＬ３（Ｌｂ）と、物体側に凸の負レンズＬ４（Ｌａ１）、両凸正レンズＬ５（Ｌａ２）、両凹負レンズＬ６（Ｌａ３）とからなる接合レンズＤＬ１（Ｌａ）で構成される。第３群Ｇｒ３は、両凸正レンズＬ７で構成される。
【００２７】
第１０の実施形態では、第１群Ｇｒ１は、像側に非球面を有し物体側に凸の負メニスカスレンズＬ１と、物体側に凸の正メニスカスレンズＬ２で構成される。第２群Ｇｒ２は、絞りＳＴと、物体側に非球面を有する両凸の正レンズＬ３（Ｌｂ）と、物体側に凸の正メニスカスレンズＬ４（Ｌａ１）、物体側に凸の負メニスカスレンズＬ５（Ｌａ２）、物体側に凸の負メニスカスレンズＬ６（Ｌａ３）とからなる接合レンズＤＬ１（Ｌａ）で構成される。第３群Ｇｒ３は、両凸正レンズＬ７で構成される。
【００２８】
以上のように、各実施形態のズームレンズ系は、物体側より順に、負のパワーを有する第１群Ｇｒ１と、正のパワーを有する第２群Ｇｒ２と、正のパワーを有する第３群Ｇｒ３とを有し、各群の間隔を変化させて変倍を行うズームレンズ系であって、前記第１群ＧＲ１と第２群ＧＲ２との間に軸上光束を規制する絞りＳＴを有し、前記第２群ＧＲ２が少なくとも、３枚のレンズＬａ１、Ｌａ２、Ｌａ３が接合されてなる１枚の接合レンズＬａと、１枚の正のパワーを有するレンズＬｂから構成されている。また、接合レンズＬａを構成する３枚のレンズのうち、物体側に位置するレンズＬａ１は物体側に凸面を有し、像面側に位置するレンズＬａ３は像面側に凹面を有している。
【００２９】
各実施形態のズームレンズ系は、以上の構成において、さらに、以下の条件式を満足している。
【００３０】
−０．２ ＜ （Ｒ２１−Ｒ２４）／（Ｒ２１＋Ｒ２４） ＜ １．０ （１）
０．６ ＜ Ｒ２１ ／ Ｆｗ ＜ １０．０ （２）
０．０ ≦ ｈ２／ｈａ４ ＜ １．０ （３）
ただし、
Ｒ２１：前記接合レンズの物体側のレンズ面の近軸曲率半径
Ｒ２４：前記接合レンズの像面側のレンズ面の近軸曲率半径
Ｆｗ：広角端における全系の焦点距離
ｈａ４：広角端における最大半画角ωの０．８倍の主光線と、前記接合レンズの像側の面との交点の光軸からの距離
ｈ２：広角端における最大半画角ωの０．８倍の主光線と、前記第２群の最も物体側のレンズ面との交点の光軸からの距離、
であり、主光線とは該絞りの中心を通る光線とする。
【００３１】
以上の構成と条件式を同時に満足することにより、特に第２群Ｇｒ２内での収差補正が良好になされ、変倍時も収差変化の少ない光学系が達成されると同時に、第２群Ｇｒ２内の偏心敏感度を抑制することができ、組立調整を容易にすることができる。
【００３２】
各条件式のうち、条件式（１）は、前記接合レンズＬａの形状を最適化するものである。条件式（１）の上限値を超えると、接合レンズＬａで発生する球面収差やコマ収差が大きくなりすぎ、収差補正が困難となるとともに、接合レンズＬａの光軸方向の厚みが増大してしまうので好ましくない。逆に条件式（１）の下限値を下回ると、第２群Ｇｒ２のペッツバール和が増大するため、像面湾曲の補正が困難となる。なお、条件式（１）は、以下のいずれかの範囲を満足することにより、より上述の効果を顕著に奏するので望ましい。
【００３３】
０．０ ＜ （Ｒ２１−Ｒ２４） ／ （Ｒ２１＋Ｒ２４） （１）’
（Ｒ２１−Ｒ２４） ／ （Ｒ２１＋Ｒ２４） ＜ ０．３ （１）’’
また、条件式（２）は、前記接合レンズＬａの最も物体側の面の曲率半径を最適化したものである。条件式（２）の下限値を超えるとＬａの偏心敏感度が高くなりすぎ好ましくない。一方、上限値を超えると全長が長くなり、コンパクトなズームレンズ系を達成することができない。なお、条件式（２）は、以下のいずれかの範囲を満足することにより、より上述の効果を顕著に奏するので望ましい。
【００３４】
１．０ ＜ Ｒ２１／Ｆｗ （２）’
Ｒ２１／Ｆｗ ＜ ３．０ （２）’’
条件式（３）は、第２群内の主光線の通過高さを規制するものであり、上記範囲を超えると非点収差の補正が困難となる。なお、条件式（３）は、以下の範囲を満足することにより、より上述の効果を顕著に奏するので望ましい。
【００３５】
０．０ ≦ ｈ２／ｈａ４ ＜ ０．５ （３）’
以上の条件式に加えて、以下に記載する各条件式を満足することがさらに望ましい。
【００３６】
各実施形態のズームレンズ系では、以下の条件式（４）を満足することが望ましい。
【００３７】
−０．７ ＜ ｆｂ ／ ｆａ ＜ １．２ （４）
ただし、
ｆａ：前記接合レンズＬａの焦点距離
ｆｂ：前記正のパワーを有するレンズＬｂの焦点距離
である。
【００３８】
条件式（４）は、接合レンズＬａとレンズＬｂの焦点距離の比の最適な範囲を示している。条件式（４）の下限値を下回ると、接合レンズＬａとレンズＬｂとの相対の偏心敏感度が高くなり、好ましくない。上限値を超えると、球面収差やコマ収差の補正が困難となるとともに、接合レンズＬａとレンズＬｂとの間隔が増大してしまい、コンパクトなズームレンズ系を達成することができない。なお、条件式（４）は、以下のいずれかの範囲を満足することにより、より上述の効果を顕著に奏するので望ましい。
【００３９】
０．１ ＜ ｆｂ ／ ｆａ （４）’
ｆｂ ／ ｆａ ＜ ０．５ （４）’’
また、各実施形態のズームレンズ系のようにレンズＬａ３は負のパワーを有することが望ましく、以下の条件式を満足することを特徴とする。
【００４０】
２３ ＜ （Ｎｄ−１） ／ （ＮＦ−ＮＣ） ＜ ４５ （５）
ただし、
Ｎｄ：前記レンズＬａ３のｄ線（５８７．５６ｎｍ）の屈折率
ＮＦ：前記レンズＬａ３のＦ線（４８６．１３ｎｍ）の屈折率
ＮＣ：前記レンズＬａ３のＣ線（６５６．２８ｎｍ）の屈折率
である。
【００４１】
条件式（５）は前記接合レンズＬａを構成する３枚のレンズのうち像面側のレンズＬａ３のアッベ数を最適化する条件である。条件式（５）の上下限を超えると、色収差の発生が大きくなりすぎ、その補正を行うことが困難となる。
【００４２】
各実施形態のズームレンズ系の構成においては、前記第２群Ｇｒ２の最も物体側レンズ面が非球面であることが望ましい。このような構成によればレンズ面で発生する球面収差やコマ収差を良好に補正でき、偏心敏感度や心厚誤差による収差変動を抑えるのに有効である。また逆に、接合レンズＬａの最も像側の面、あるいは第２群Ｇｒ２内のレンズのうち、像側のレンズに非球面を設ければ軸外収差を良好に補正することができる。
【００４３】
また、第１〜４、７〜１０の実施形態のズームレンズ系のように、第１群Ｇｒ１を非球面を有する物体側に凸の負メニスカスレンズと物体側に凸の正メニスカスレンズの２枚構成とすることが望ましい。このような構成とすることで、簡単な構成で小型化に有利となる。あるいは、第５，６の実施形態のズームレンズ系のように、第１群Ｇｒ１を負レンズ２枚と正レンズ１枚から構成し、少なくとも１枚は非球面を有するようにすれば、さらに良好に収差を補正することができる。また、第１群Ｇｒ１の構成を、負レンズ２枚と正レンズ１枚にする場合、いずれかのレンズ同士を接合させてもよい。
【００４４】
また、各実施形態のズームレンズ系のように、光束絞りＳＴを第２群Ｇｒ２の直前に配し、第２群Ｇｒ２と一体として移動することが好ましい。このような構成によれば、絞り部材を保持する機構を簡単にでき望ましい。また、光学性能の面からも、テレセントリック特性を良好に維持でき、撮像素子との瞳位置の整合を図ることができる。
【００４５】
各実施形態のズームレンズ系のように、第２群Ｇｒ２のレンズＬｂは単レンズであって両凸形状であることが好ましい。このような構成とすることで、結像性能を低下させずに偏心敏感度も抑える事が可能となる。さらに、単レンズとすることから、小型化および低価格化の面でも好ましい。
【００４６】
各実施形態のズームレンズ系のように、第３群Ｇｒ３は、撮像面に近く収差面での感度が比較的小さいので、１枚あるいは２枚で構成することが望ましい。このような構成とすることにより、簡単な構成によりズームレンズ系をコンパクトにすることが可能となる。また、第３群Ｇｒ３をプラスチックレンズとすると、特に低コスト化に効果が大きい。プラスチックレンズは、一般的には強い複屈折性を有し、このことが結像性能を劣化させる課題があるが、比較的像面近傍に位置する第３群Ｇｒ３であれば影響は小さい。
【００４７】
上記第５及び第６の実施形態のズームレンズ系は、第１群内部に物体光の光軸を略９０°折り曲げる反射面を持つようプリズムＰＲを備えている。このように、反射面により物体光の光軸を略９０°折り曲げる構成を採用することにより、沈胴式のズームレンズとは異なり、使用時、非使用時ともに撮像レンズ装置の厚さ方向の大きさを最も物体側のレンズから反射面までの大きさまで小さくすることが可能になるため、撮像レンズ装置の見かけ上の薄型化を達成することができ望ましい。また、反射面により物体光の光軸を略９０°折り曲げる構成を採用することにより、反射面近傍では物体光の光路を重ね合わせることができるため、空間を有効に使用することができ、撮像レンズ装置のさらなる小型化を達成することができる。
【００４８】
反射面は、（ａ）内部反射プリズム（実施形態）、（（ｂ）内部反射平板ミラー、（Ｃ）表面反射ミラー、のいずれを採用してもよいが、（ａ）内部反射プリズムが最適である。内部反射プリズムを採用することにより、物体光がプリズムの媒質中を通過することになるため、プリズムを透過する際の換算面間隔は、媒質の屈折率に応じて実際の間隔よりも短くなる。このため、反射面の構成として内部反射プリズムを採用した場合、光学的に等価な構成を、よりコンパクトなスペースで達成することができ望ましい。
【００４９】
また、第１群内部に物体光の光軸を略９０°折り曲げる反射面を持つようリズムＰＲを備える場合、第１群を撮像素子に対して固定させることが望ましい。第１群を固定させることにより、各レンズを保持する鏡筒構成を簡素化することができるとともに、変倍に際して全長変化がない、薄型の撮像レンズ装置を構成することができるようになる。
【００５０】
なお、各実施形態を構成している各レンズ群は、入射光線を屈折により偏向させる屈折型レンズ（つまり、異なる屈折率を有する媒質同士の界面で偏向が行われるタイプのレンズ）のみで構成されているが、これに限られない。例えば、回折により入射光線を偏向させる回折型レンズ，回折作用と屈折作用との組合わせにより入射光線を偏向させる屈折・回折ハイブリッド型レンズ，入射光線を媒質内の屈折率分布により偏向させる屈折率分布レンズ等で、各レンズ群を構成してもよい。
【００５１】
【実施例】
以下、本発明を実施した撮像レンズ装置に含まれるズームレンズ系の構成等を、コンストラクションデータ，収差図等を挙げて、更に具体的に説明する。ここで実施例として説明する実施例１乃至１０は、前述した第１乃至第１０の実施形態にそれぞれ対応しており第１乃至第１０の実施形態を表すレンズ構成図（図１乃至１０）は、対応する実施例１乃至１０のレンズ構成をそれぞれ示している。
【００５２】
各実施例のコンストラクションデータにおいて、ｒｉ （ｉ ＝ １，２，３．．．．）は物体側から数えてｉ番目の面の曲率半径（ｍｍ）、ｄｉ （ｉ ＝ １，２，３．．．．）は物体側から数えてｉ番目の軸上面間隔（ｍｍ）を示しており、Ｎｉ （ｉ ＝ １，２，３．．．．），νｉ（ｉ ＝ １，２，３．．．．）は物体側から数えてｉ番目の光学要素のｄ線に対する屈折率（Ｎｄ），アッベ数（νｄ）を示している。また、コンストラクションデータ中、ズーミングにおいて変化する軸上面間隔は、最短焦点距離状態（広角端）〜中間焦点距離状態（ミドル）〜最長焦点距離状態（望遠端）での可変間隔の値を示す。各焦点距離状態（Ｗ），（Ｍ），（Ｔ）に対応する全系の焦点距離（ｆ，ｍｍ）及びＦナンバー（ＦＮＯ）を他のデータと併せて示す。
【００５３】
曲率半径ｒｉに＊が付された面は、非球面で構成された面であることを示し、非球面の面形状を表す以下の式で定義されるものとする。各実施例の非球面データを他のデータと併せて示す。
【００５４】
【表１】
ｒ：非球面の近軸曲率半径、
ε：楕円係数、
Ａｉ：非球面のｉ次の非球面係数、
図１１乃至図２０は実施例１〜実施例１０の収差図であり、各実施例のズームレンズ系の無限遠合焦状態での収差を表している。図１１乃至図２０中、上から順に、最短焦点距離状態、中間焦点距離状態、最長焦点距離状態における諸収差｛左から順に、球面収差等、非点収差、歪曲収差、Ｙ’（ｍｍ）は撮像素子上での最大像高（光軸からの距離に相当）｝を示している。球面収差図において、実線（ｄ）はｄ線に対する球面収差、一点鎖線（ｇ）はｇ線に対する球面収差、破線（ＳＣ）は正弦条件の不満足量を表している。非点収差図において、破線（ＤＭ）はメリディオナル面での非点収差、実線（ＤＳ）はサジタル面での非点収差を表している。また、歪曲収差図において、実線はｄ線に対する歪曲％を表している。
【００５５】
以下の表に、各実施例の条件式（１）〜（５）の対応値と、最大半画角ωの値を示す。
【００５６】
【表２】
【発明の効果】
以上説明したように、各実施形態のズームレンズ系によれば、良好な光学性能を有しコンパクトで、偏心敏感度が小さいズームレンズ系を備えた撮像レンズ装置を提供することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態（実施例１）のレンズ構成図。
【図２】第２の実施形態（実施例２）のレンズ構成図。
【図３】第３の実施形態（実施例３）のレンズ構成図。
【図４】第４の実施形態（実施例４）のレンズ構成図。
【図５】第５の実施形態（実施例５）のレンズ構成図。
【図６】第６の実施形態（実施例６）のレンズ構成図。
【図７】第７の実施形態（実施例７）のレンズ構成図。
【図８】第８の実施形態（実施例８）のレンズ構成図。
【図９】第９の実施形態（実施例９）のレンズ構成図。
【図１０】第１０の実施形態（実施例１０）のレンズ構成図。
【図１１】実施例１の無限遠合焦状態での収差図。
【図１２】実施例２の無限遠合焦状態での収差図。
【図１３】実施例３の無限遠合焦状態での収差図。
【図１４】実施例４の無限遠合焦状態での収差図。
【図１５】実施例５の無限遠合焦状態での収差図。
【図１６】実施例６の無限遠合焦状態での収差図。
【図１７】実施例７の無限遠合焦状態での収差図。
【図１８】実施例８の無限遠合焦状態での収差図。
【図１９】実施例９の無限遠合焦状態での収差図。
【図２０】実施例１０の無限遠合焦状態での収差図。
【図２１】本発明の概略を示す構成図。
【符号の説明】
ＬＰＦ：光学的ローパスフィルタに相当する平行平板
ＳＲ：撮像素子
ＴＬ：ズームレンズ系
Ｌａ：接合レンズ
Ｌｂ：正のパワーのレンズ
Ｇｒ１：第１群Ｇｒ１
Ｇｒ２：第２群Ｇｒ２
Ｇｒ３：第３群Ｇｒ３
ＰＲ：内面反射プリズム
ＳＴ：絞り
【発明が属する技術分野】
本発明は、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ 電荷結合素子）やＣＭＯＳセンサ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ−ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ 相補性金属酸化膜半導体センサ）等の受光面上に形成された光学像を電気信号に変換する撮像素子を備えた撮像レンズ装置に関し、特にデジタルカメラ；パーソナルコンピュータ，モバイルコンピュータ，携帯電話，情報携帯端末（ＰＤＡ：Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｃｅ）等に内蔵又は外付けされるカメラの主たる構成要素である撮像レンズ装置に関するものである。詳しくは、特にズームレンズ系を備えた小型の撮像レンズ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、銀塩フィルムの代わりにＣＣＤやＣＭＯＳセンサなどの撮像素子を用いて、光学像を電気信号に変換し、そのデータをデジタル化して記録したり転送したりするデジタルカメラが急速に普及してきている。このようなデジタルカメラにおいては、最近、３００万画素や４００万画素といった高画素を有するＣＣＤやＣＭＯＳセンサが比較的安価に提供されるようになったため、撮像素子を装着した高性能な撮像レンズ装置に対する需要が非常に増大しているおり、特に、画質を劣化させずに変倍が可能なズームレンズ系を搭載したコンパクトな撮像レンズ装置が切望されている。
【０００３】
さらに、近年では、半導体素子等の画像処理能力の向上により、パーソナルコンピュータ，モバイルコンピュータ，携帯電話，情報携帯端末（ＰＤＡ：Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｃｅ）等に撮像レンズ装置が内蔵又は外付けされるようになっており、高性能な撮像レンズ装置に対する需要が、ますます増大している。
【０００４】
このような、撮像レンズ装置に好適なズームレンズ系としては、物体側から順に、負のパワーを有する第１群と、正のパワーを有する第２群と、正のパワーを有する第３群とを有し、各群の間隔を変化させて変倍を行うズームレンズ系が知られている。
【０００５】
負のパワーを有する第１群と、正のパワーを有する第２群と、正のパワーを有する第３群から構成されるズームレンズ系としては、例えば特許文献１に記載されたズームレンズ系が知られている。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００３−３５０７２６号
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１に記載されているような、負のパワーを有する第１群と、正のパワーを有する第２群と、正のパワーを有する第３群とを有し、各群の間隔を変化させて変倍を行うズームレンズ系では、変倍作用の大部分を担う第２群の偏心敏感度が大きいという問題があった。ここで、偏心敏感度とは、部品誤差や組立誤差などに起因してズームレンズ系を構成する各レンズ間に偏心が発生した場合の、その偏心に対する結像性能への影響の度合いをいう。偏心敏感度が高い光学系では、わずかの偏心の発生により結像性能が劣化してしまうので、組立を容易に行うことができないばかりか、高い部品精度が要求されたり組立の際の調整や検査の工程が増加したりしてしまうので、撮像レンズ装置のコストアップを招来する。特に、近年、撮像レンズ装置では小型化が顕著に進展しているが、小型化が進めば進むほど偏心敏感度が組立調整に与える影響が大きくなってきている。
【０００８】
特許文献１に記載されたズームレンズ系では、第２群の偏心敏感度を低減するために、第２群を正レンズと、負正負の３枚のレンズを接合してなる接合レンズとから構成させることが提案されている。しかしながら、このズームレンズ系では、第２群の光軸方向の厚みが大きく、コンパクトなズームレンズ系ではなかった。
【０００９】
本発明は、以上の課題に鑑み、良好な光学性能を有し、コンパクトで偏心敏感度が小さいズームレンズ系を備えた撮像レンズ装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明に係る撮像レンズ装置は、複数のレンズ群を有し、該複数のレンズ群間の間隔を変化させることによって物体の光学像を連続的に光学的に変倍可能に形成するズームレンズ系と、ズームレンズ系が形成した光学像を電気信号に変換する撮像素子を備えた撮像レンズ装置であって、前記ズームレンズ系は、物体側より順に、負のパワーを有する第１群と、正のパワーを有する第２群と、正のパワーを有する第３群とを有し、各群の間隔を変化させて変倍を行うズームレンズ系であり、前記第１群と第２群の間に、光束絞りが配置されており、前記第２群が少なくとも、３枚のレンズが接合されてなる１枚の接合レンズと、１枚の正のパワーを有するレンズから構成され、前記接合レンズを構成する３枚のレンズのうち、物体側に位置するレンズは物体側に凸面を有し、像面側に位置するレンズは像面側に凹面を有するとともに、以下の条件式を満足することを特徴とする。
【００１１】
−０．２ ＜ （Ｒ２１−Ｒ２４）／（Ｒ２１＋Ｒ２４） ＜ １．０
０．６ ＜ Ｒ２１ ／ Ｆｗ ＜ １０．０
０．０ ≦ ｈ２／ｈａ４ ＜ １．０
ただし、
Ｒ２１：前記接合レンズの物体側のレンズ面の近軸曲率半径
Ｒ２４：前記接合レンズの像面側のレンズ面の近軸曲率半径
Ｆｗ：広角端における全系の焦点距離
ｈａ４：広角端における最大半画角ωの０．８倍の主光線と、前記接合レンズの像側の面との交点の光軸からの距離
ｈ２：広角端における最大半画角ωの０．８倍の主光線と、前記第２群の最も物体側のレンズ面との交点の光軸からの距離、
であり、主光線とは該絞りの中心を通る光線とする。
【００１２】
また、本発明の別の側面は、上記撮像レンズ装置を含むデジタルカメラであることを特徴とする。なお、デジタルカメラの語は、従来は専ら光学的な静止画を記録するものを指していたが、動画を同時に扱えるものや家庭用のデジタルビデオカメラも提案されており、現在では特に区別されなくなってきている。したがって、以下、デジタルカメラの語は、デジタルスチルカメラやデジタルムービー等の撮像素子の受光面上に形成された光学像を電気信号に変換する撮像素子を備えた撮像レンズ装置を主たる構成要素とするカメラをすべて含むものとする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。本発明の一実施形態である撮像レンズ装置は、例えば図２１に示すように、物体側（被写体側）から順に、物体の光学像を変倍可能に形成するズームレンズ系ＴＬと、光学的ローパスフィルタＬＰＦと、ズームレンズ系ＴＬ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ＳＲと、で構成されている。また、ズームレンズ系は、内部に反射面を有するプリズムＰＲを有する第１レンズ群Ｇｒ１と、後続するレンズ群を含んでいる。撮像レンズ装置は、デジタルカメラ；ビデオカメラ；パーソナルコンピュータ，モバイルコンピュータ，携帯電話，情報携帯端末（ＰＤＡ：Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｃｅ）等に内蔵又は外付けされるカメラの主たる構成要素である。
【００１４】
ズームレンズ系ＴＬは、第１レンズ群Ｇｒ１を含む複数のレンズ群から構成されており、各レンズ群の間の間隔を変化させることによって光学像の大きさを変化させることが可能である。第１レンズ群Ｇｒ１は負のパワーを有しており、内部に物体光の光軸を略９０°折り曲げるプリズムＰＲを有する事も可能であり、その場合には見かけ上の厚みを薄くできる。
【００１５】
光学ローパスフィルタＬＰＦは、撮影レンズ系の空間周波数特性を調整し撮像素子で発生する色モアレを解消するための特定の遮断周波数を有している。実施形態の光学ローパスフィルタは、結晶軸を所定方向に調整された水晶等の複屈折材料や偏光面を変化させる波長板等を積層して作成された複屈折型ローパスフィルタである。なお、光学ローパスフィルタとしては、必要な光学的な遮断周波数の特性を回折効果により達成する位相型ローパスフィルタ等を採用してもよい。
【００１６】
撮像素子ＳＲは、複数の画素を有するＣＣＤからなり、ズームレンズ系が形成した光学像をＣＣＤで電気信号に変換する。撮像素子ＳＲで生成された信号は、必要に応じて所定のデジタル画像処理や画像圧縮処理等を施されてデジタル映像信号としてメモリー（半導体メモリー，光ディスク等）に記録されたり、場合によってはケーブルを介したり赤外線信号に変換されたりして他の機器に伝送される。なお、ＣＣＤの代わりにＣＭＯＳセンサ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ−ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）を用いてもよい。
【００１７】
図１乃至図１０は、本発明の第１乃至第１０実施形態の撮像レンズ装置に含まれるズームレンズ系の最短焦点距離状態でのレンズ配置を示す構成図である。すべての実施形態のズームレンズ系は、物体側から順に、負のパワーを有する第１群Ｇｒ１、正のパワーを有する第２群Ｇｒ２、正のパワーを有する第３群Ｇｒ３からなり、各群の間隔を変化させて変倍を行う３成分タイプのズームレンズ系である。また、各実施形態の最も像側に配置された平行平板ＬＰＦは光学的ローパスフィルタを含むフィルタ類に相当する。
【００１８】
第１の実施形態のズームレンズ系において、第１群Ｇｒ１は、像側に非球面を有し物体側に凸の負メニスカスレンズＬ１と、物体側に凸の正メニスカスレンズＬ２で構成される。第２群Ｇｒ２は、絞りＳＴと、物体側に非球面を有し物体側凸の負メニスカスレンズＬ３（Ｌａ１）、両凸正レンズＬ４（Ｌａ２）、両凹負レンズＬ５（Ｌａ３）とからなる接合レンズＤＬ１（Ｌａ）と両凸正レンズＬ６（Ｌｂ）で構成される。第３群Ｇｒ３は、物体側に凸の正メニスカスレンズＬ７で構成される。
【００１９】
第２の実施形態のズームレンズ系において、第１群Ｇｒ１は、像側に非球面を有し物体側に凸の負メニスカスレンズＬ１と、物体側に凸の正メニスカスレンズＬ２で構成される。第２群Ｇｒ２は、絞りＳＴと、物体側に非球面を有し物体側凸の負メニスカスレンズＬ３（Ｌａ１）、両凸正レンズＬ４（Ｌａ２）、両凹負レンズＬ５（Ｌａ３）とからなる接合レンズＤＬ１（Ｌａ）と像側に非球面を有し両凸の正レンズＬ６（Ｌｂ）で構成される。第３群Ｇｒ３は、物体側に凸の正メニスカスレンズＬ７で構成される。
【００２０】
第３の実施形態のズームレンズ系において、第１群Ｇｒ１は、像側に非球面を有し物体側に凸の負メニスカスレンズＬ１と、物体側に凸の正メニスカスレンズＬ２で構成される。第２群Ｇｒ２は、絞りＳＴと、物体側に非球面を有し物体側凸の正メニスカスレンズＬ３（Ｌａ１）、両凸正レンズＬ４（Ｌａ２）、両凹負レンズＬ５（Ｌａ３）とからなる接合レンズＤＬ１（Ｌａ）と両凸正レンズＬ６（Ｌｂ）で構成される。第３群Ｇｒ３は、物体側に非球面を有し物体側に凸の正メニスカスレンズＬ７で構成される。
【００２１】
第４の実施形態のズームレンズ系において、第１群Ｇｒ１は、像側に非球面を有し物体側に凸の負メニスカスレンズＬ１と、物体側に凸の正メニスカスレンズＬ２で構成される。第２群Ｇｒ２は、絞りＳＴと、物体側に非球面を有し物体側凸の負メニスカスレンズＬ３（Ｌａ１）、物体側に凸の正メニスカスレンズＬ４（Ｌａ２）、物体側に凸の負メニスカスレンズＬ５（Ｌａ３）とからなる接合レンズＤＬ１（Ｌａ）と両凸正レンズＬ６（Ｌｂ）で構成される。第３群Ｇｒ３は、物体側に凸の正メニスカスレンズＬ７で構成される。
【００２２】
第５の実施形態のズームレンズ系において、第１群Ｇｒ１は、両側に非球面を有し物体側に凸の負メニスカスレンズＬ１、光軸を略９０度折り曲げるプリズムＰＲ（図中、反射面は省略）と、両凹負レンズＬ２と両凸正レンズＬ３からなる接合レンズＤＬ１で構成される。第２群Ｇｒ２は、絞りＳＴと、物体側に非球面を有し両凸の正レンズＬ４（Ｌａ１）、像面側に凸の負メニスカスレンズＬ５（Ｌａ２）、両凹負レンズＬ６（Ｌａ３）とからなる接合レンズＤＬ２（Ｌａ）と両凸正レンズＬ７（Ｌｂ）で構成される。第３群Ｇｒ３は、像側に凸の負メニスカスレンズＬ８と両側に非球面を有する両凸正レンズＬ９で構成される。
【００２３】
第６の実施形態のズームレンズ系において、第１群Ｇｒ１は、両側に非球面を有し物体側に凸の負メニスカスレンズＬ１、光軸を略９０度折り曲げるプリズムＰＲ（図中、反射面は省略）と、両凹負レンズＬ２と両凸正レンズＬ３からなる接合レンズＤＬ１で構成される。第２群Ｇｒ２は、絞りＳＴと、物体側に非球面を有し物体側に凸の正レンズＬ４（Ｌａ１）、両凸正レンズＬ５（Ｌａ２）、両凹負レンズＬ６（Ｌａ３）とからなる接合レンズＤＬ２（Ｌａ）と両凸正レンズＬ７（Ｌｂ）で構成される。第３群Ｇｒ３は、像側に凸の負メニスカスレンズＬ８と両側に非球面を有する両凸正レンズＬ９で構成される。
【００２４】
第７の実施形態のズームレンズ系において、第１群Ｇｒ１は、像側に非球面を有し物体側に凸の負メニスカスレンズＬ１と、物体側に凸の正メニスカスレンズＬ２で構成される。第２群Ｇｒ２は、絞りＳＴと、物体側に非球面を有し両凸の正レンズＬ３（Ｌａ１）、像側に凸の正メニスカスレンズＬ４（Ｌａ２）、両凹負レンズＬ５（Ｌａ３）とからなる接合レンズＤＬ１（Ｌａ）と両凸正レンズＬ６（Ｌｂ）で構成される。第３群Ｇｒ３は、物体側に凸の正メニスカスレンズＬ７で構成される。
【００２５】
第８の実施形態のズームレンズ系において、第１群Ｇｒ１は、像側に非球面を有し物体側に凸の負メニスカスレンズＬ１と、物体側に凸の正メニスカスレンズＬ２で構成される。第２群Ｇｒ２は、絞りＳＴと、物体側に非球面を有する両凸の正レンズＬ３（Ｌｂ）と、両凸正レンズＬ４（Ｌａ１）、像側に凸の正メニスカスレンズＬ５（Ｌａ２）、両凹負レンズＬ６（Ｌａ３）とからなる接合レンズＤＬ１（Ｌａ）で構成される。第３群Ｇｒ３は、両凸正レンズＬ７で構成される。
【００２６】
第９の実施形態のズームレンズ系は、第１群Ｇｒ１は、像側に非球面を有し物体側に凸の負メニスカスレンズＬ１と、物体側に凸の正メニスカスレンズＬ２で構成される。第２群Ｇｒ２は、絞りＳＴと、物体側に非球面を有する両凸の正レンズＬ３（Ｌｂ）と、物体側に凸の負レンズＬ４（Ｌａ１）、両凸正レンズＬ５（Ｌａ２）、両凹負レンズＬ６（Ｌａ３）とからなる接合レンズＤＬ１（Ｌａ）で構成される。第３群Ｇｒ３は、両凸正レンズＬ７で構成される。
【００２７】
第１０の実施形態では、第１群Ｇｒ１は、像側に非球面を有し物体側に凸の負メニスカスレンズＬ１と、物体側に凸の正メニスカスレンズＬ２で構成される。第２群Ｇｒ２は、絞りＳＴと、物体側に非球面を有する両凸の正レンズＬ３（Ｌｂ）と、物体側に凸の正メニスカスレンズＬ４（Ｌａ１）、物体側に凸の負メニスカスレンズＬ５（Ｌａ２）、物体側に凸の負メニスカスレンズＬ６（Ｌａ３）とからなる接合レンズＤＬ１（Ｌａ）で構成される。第３群Ｇｒ３は、両凸正レンズＬ７で構成される。
【００２８】
以上のように、各実施形態のズームレンズ系は、物体側より順に、負のパワーを有する第１群Ｇｒ１と、正のパワーを有する第２群Ｇｒ２と、正のパワーを有する第３群Ｇｒ３とを有し、各群の間隔を変化させて変倍を行うズームレンズ系であって、前記第１群ＧＲ１と第２群ＧＲ２との間に軸上光束を規制する絞りＳＴを有し、前記第２群ＧＲ２が少なくとも、３枚のレンズＬａ１、Ｌａ２、Ｌａ３が接合されてなる１枚の接合レンズＬａと、１枚の正のパワーを有するレンズＬｂから構成されている。また、接合レンズＬａを構成する３枚のレンズのうち、物体側に位置するレンズＬａ１は物体側に凸面を有し、像面側に位置するレンズＬａ３は像面側に凹面を有している。
【００２９】
各実施形態のズームレンズ系は、以上の構成において、さらに、以下の条件式を満足している。
【００３０】
−０．２ ＜ （Ｒ２１−Ｒ２４）／（Ｒ２１＋Ｒ２４） ＜ １．０ （１）
０．６ ＜ Ｒ２１ ／ Ｆｗ ＜ １０．０ （２）
０．０ ≦ ｈ２／ｈａ４ ＜ １．０ （３）
ただし、
Ｒ２１：前記接合レンズの物体側のレンズ面の近軸曲率半径
Ｒ２４：前記接合レンズの像面側のレンズ面の近軸曲率半径
Ｆｗ：広角端における全系の焦点距離
ｈａ４：広角端における最大半画角ωの０．８倍の主光線と、前記接合レンズの像側の面との交点の光軸からの距離
ｈ２：広角端における最大半画角ωの０．８倍の主光線と、前記第２群の最も物体側のレンズ面との交点の光軸からの距離、
であり、主光線とは該絞りの中心を通る光線とする。
【００３１】
以上の構成と条件式を同時に満足することにより、特に第２群Ｇｒ２内での収差補正が良好になされ、変倍時も収差変化の少ない光学系が達成されると同時に、第２群Ｇｒ２内の偏心敏感度を抑制することができ、組立調整を容易にすることができる。
【００３２】
各条件式のうち、条件式（１）は、前記接合レンズＬａの形状を最適化するものである。条件式（１）の上限値を超えると、接合レンズＬａで発生する球面収差やコマ収差が大きくなりすぎ、収差補正が困難となるとともに、接合レンズＬａの光軸方向の厚みが増大してしまうので好ましくない。逆に条件式（１）の下限値を下回ると、第２群Ｇｒ２のペッツバール和が増大するため、像面湾曲の補正が困難となる。なお、条件式（１）は、以下のいずれかの範囲を満足することにより、より上述の効果を顕著に奏するので望ましい。
【００３３】
０．０ ＜ （Ｒ２１−Ｒ２４） ／ （Ｒ２１＋Ｒ２４） （１）’
（Ｒ２１−Ｒ２４） ／ （Ｒ２１＋Ｒ２４） ＜ ０．３ （１）’’
また、条件式（２）は、前記接合レンズＬａの最も物体側の面の曲率半径を最適化したものである。条件式（２）の下限値を超えるとＬａの偏心敏感度が高くなりすぎ好ましくない。一方、上限値を超えると全長が長くなり、コンパクトなズームレンズ系を達成することができない。なお、条件式（２）は、以下のいずれかの範囲を満足することにより、より上述の効果を顕著に奏するので望ましい。
【００３４】
１．０ ＜ Ｒ２１／Ｆｗ （２）’
Ｒ２１／Ｆｗ ＜ ３．０ （２）’’
条件式（３）は、第２群内の主光線の通過高さを規制するものであり、上記範囲を超えると非点収差の補正が困難となる。なお、条件式（３）は、以下の範囲を満足することにより、より上述の効果を顕著に奏するので望ましい。
【００３５】
０．０ ≦ ｈ２／ｈａ４ ＜ ０．５ （３）’
以上の条件式に加えて、以下に記載する各条件式を満足することがさらに望ましい。
【００３６】
各実施形態のズームレンズ系では、以下の条件式（４）を満足することが望ましい。
【００３７】
−０．７ ＜ ｆｂ ／ ｆａ ＜ １．２ （４）
ただし、
ｆａ：前記接合レンズＬａの焦点距離
ｆｂ：前記正のパワーを有するレンズＬｂの焦点距離
である。
【００３８】
条件式（４）は、接合レンズＬａとレンズＬｂの焦点距離の比の最適な範囲を示している。条件式（４）の下限値を下回ると、接合レンズＬａとレンズＬｂとの相対の偏心敏感度が高くなり、好ましくない。上限値を超えると、球面収差やコマ収差の補正が困難となるとともに、接合レンズＬａとレンズＬｂとの間隔が増大してしまい、コンパクトなズームレンズ系を達成することができない。なお、条件式（４）は、以下のいずれかの範囲を満足することにより、より上述の効果を顕著に奏するので望ましい。
【００３９】
０．１ ＜ ｆｂ ／ ｆａ （４）’
ｆｂ ／ ｆａ ＜ ０．５ （４）’’
また、各実施形態のズームレンズ系のようにレンズＬａ３は負のパワーを有することが望ましく、以下の条件式を満足することを特徴とする。
【００４０】
２３ ＜ （Ｎｄ−１） ／ （ＮＦ−ＮＣ） ＜ ４５ （５）
ただし、
Ｎｄ：前記レンズＬａ３のｄ線（５８７．５６ｎｍ）の屈折率
ＮＦ：前記レンズＬａ３のＦ線（４８６．１３ｎｍ）の屈折率
ＮＣ：前記レンズＬａ３のＣ線（６５６．２８ｎｍ）の屈折率
である。
【００４１】
条件式（５）は前記接合レンズＬａを構成する３枚のレンズのうち像面側のレンズＬａ３のアッベ数を最適化する条件である。条件式（５）の上下限を超えると、色収差の発生が大きくなりすぎ、その補正を行うことが困難となる。
【００４２】
各実施形態のズームレンズ系の構成においては、前記第２群Ｇｒ２の最も物体側レンズ面が非球面であることが望ましい。このような構成によればレンズ面で発生する球面収差やコマ収差を良好に補正でき、偏心敏感度や心厚誤差による収差変動を抑えるのに有効である。また逆に、接合レンズＬａの最も像側の面、あるいは第２群Ｇｒ２内のレンズのうち、像側のレンズに非球面を設ければ軸外収差を良好に補正することができる。
【００４３】
また、第１〜４、７〜１０の実施形態のズームレンズ系のように、第１群Ｇｒ１を非球面を有する物体側に凸の負メニスカスレンズと物体側に凸の正メニスカスレンズの２枚構成とすることが望ましい。このような構成とすることで、簡単な構成で小型化に有利となる。あるいは、第５，６の実施形態のズームレンズ系のように、第１群Ｇｒ１を負レンズ２枚と正レンズ１枚から構成し、少なくとも１枚は非球面を有するようにすれば、さらに良好に収差を補正することができる。また、第１群Ｇｒ１の構成を、負レンズ２枚と正レンズ１枚にする場合、いずれかのレンズ同士を接合させてもよい。
【００４４】
また、各実施形態のズームレンズ系のように、光束絞りＳＴを第２群Ｇｒ２の直前に配し、第２群Ｇｒ２と一体として移動することが好ましい。このような構成によれば、絞り部材を保持する機構を簡単にでき望ましい。また、光学性能の面からも、テレセントリック特性を良好に維持でき、撮像素子との瞳位置の整合を図ることができる。
【００４５】
各実施形態のズームレンズ系のように、第２群Ｇｒ２のレンズＬｂは単レンズであって両凸形状であることが好ましい。このような構成とすることで、結像性能を低下させずに偏心敏感度も抑える事が可能となる。さらに、単レンズとすることから、小型化および低価格化の面でも好ましい。
【００４６】
各実施形態のズームレンズ系のように、第３群Ｇｒ３は、撮像面に近く収差面での感度が比較的小さいので、１枚あるいは２枚で構成することが望ましい。このような構成とすることにより、簡単な構成によりズームレンズ系をコンパクトにすることが可能となる。また、第３群Ｇｒ３をプラスチックレンズとすると、特に低コスト化に効果が大きい。プラスチックレンズは、一般的には強い複屈折性を有し、このことが結像性能を劣化させる課題があるが、比較的像面近傍に位置する第３群Ｇｒ３であれば影響は小さい。
【００４７】
上記第５及び第６の実施形態のズームレンズ系は、第１群内部に物体光の光軸を略９０°折り曲げる反射面を持つようプリズムＰＲを備えている。このように、反射面により物体光の光軸を略９０°折り曲げる構成を採用することにより、沈胴式のズームレンズとは異なり、使用時、非使用時ともに撮像レンズ装置の厚さ方向の大きさを最も物体側のレンズから反射面までの大きさまで小さくすることが可能になるため、撮像レンズ装置の見かけ上の薄型化を達成することができ望ましい。また、反射面により物体光の光軸を略９０°折り曲げる構成を採用することにより、反射面近傍では物体光の光路を重ね合わせることができるため、空間を有効に使用することができ、撮像レンズ装置のさらなる小型化を達成することができる。
【００４８】
反射面は、（ａ）内部反射プリズム（実施形態）、（（ｂ）内部反射平板ミラー、（Ｃ）表面反射ミラー、のいずれを採用してもよいが、（ａ）内部反射プリズムが最適である。内部反射プリズムを採用することにより、物体光がプリズムの媒質中を通過することになるため、プリズムを透過する際の換算面間隔は、媒質の屈折率に応じて実際の間隔よりも短くなる。このため、反射面の構成として内部反射プリズムを採用した場合、光学的に等価な構成を、よりコンパクトなスペースで達成することができ望ましい。
【００４９】
また、第１群内部に物体光の光軸を略９０°折り曲げる反射面を持つようリズムＰＲを備える場合、第１群を撮像素子に対して固定させることが望ましい。第１群を固定させることにより、各レンズを保持する鏡筒構成を簡素化することができるとともに、変倍に際して全長変化がない、薄型の撮像レンズ装置を構成することができるようになる。
【００５０】
なお、各実施形態を構成している各レンズ群は、入射光線を屈折により偏向させる屈折型レンズ（つまり、異なる屈折率を有する媒質同士の界面で偏向が行われるタイプのレンズ）のみで構成されているが、これに限られない。例えば、回折により入射光線を偏向させる回折型レンズ，回折作用と屈折作用との組合わせにより入射光線を偏向させる屈折・回折ハイブリッド型レンズ，入射光線を媒質内の屈折率分布により偏向させる屈折率分布レンズ等で、各レンズ群を構成してもよい。
【００５１】
【実施例】
以下、本発明を実施した撮像レンズ装置に含まれるズームレンズ系の構成等を、コンストラクションデータ，収差図等を挙げて、更に具体的に説明する。ここで実施例として説明する実施例１乃至１０は、前述した第１乃至第１０の実施形態にそれぞれ対応しており第１乃至第１０の実施形態を表すレンズ構成図（図１乃至１０）は、対応する実施例１乃至１０のレンズ構成をそれぞれ示している。
【００５２】
各実施例のコンストラクションデータにおいて、ｒｉ （ｉ ＝ １，２，３．．．．）は物体側から数えてｉ番目の面の曲率半径（ｍｍ）、ｄｉ （ｉ ＝ １，２，３．．．．）は物体側から数えてｉ番目の軸上面間隔（ｍｍ）を示しており、Ｎｉ （ｉ ＝ １，２，３．．．．），νｉ（ｉ ＝ １，２，３．．．．）は物体側から数えてｉ番目の光学要素のｄ線に対する屈折率（Ｎｄ），アッベ数（νｄ）を示している。また、コンストラクションデータ中、ズーミングにおいて変化する軸上面間隔は、最短焦点距離状態（広角端）〜中間焦点距離状態（ミドル）〜最長焦点距離状態（望遠端）での可変間隔の値を示す。各焦点距離状態（Ｗ），（Ｍ），（Ｔ）に対応する全系の焦点距離（ｆ，ｍｍ）及びＦナンバー（ＦＮＯ）を他のデータと併せて示す。
【００５３】
曲率半径ｒｉに＊が付された面は、非球面で構成された面であることを示し、非球面の面形状を表す以下の式で定義されるものとする。各実施例の非球面データを他のデータと併せて示す。
【００５４】
【表１】
ε：楕円係数、
Ａｉ：非球面のｉ次の非球面係数、
【００５５】
以下の表に、各実施例の条件式（１）〜（５）の対応値と、最大半画角ωの値を示す。
【００５６】
【表２】
以上説明したように、各実施形態のズームレンズ系によれば、良好な光学性能を有しコンパクトで、偏心敏感度が小さいズームレンズ系を備えた撮像レンズ装置を提供することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態（実施例１）のレンズ構成図。
【図２】第２の実施形態（実施例２）のレンズ構成図。
【図３】第３の実施形態（実施例３）のレンズ構成図。
【図４】第４の実施形態（実施例４）のレンズ構成図。
【図５】第５の実施形態（実施例５）のレンズ構成図。
【図６】第６の実施形態（実施例６）のレンズ構成図。
【図７】第７の実施形態（実施例７）のレンズ構成図。
【図８】第８の実施形態（実施例８）のレンズ構成図。
【図９】第９の実施形態（実施例９）のレンズ構成図。
【図１０】第１０の実施形態（実施例１０）のレンズ構成図。
【図１１】実施例１の無限遠合焦状態での収差図。
【図１２】実施例２の無限遠合焦状態での収差図。
【図１３】実施例３の無限遠合焦状態での収差図。
【図１４】実施例４の無限遠合焦状態での収差図。
【図１５】実施例５の無限遠合焦状態での収差図。
【図１６】実施例６の無限遠合焦状態での収差図。
【図１７】実施例７の無限遠合焦状態での収差図。
【図１８】実施例８の無限遠合焦状態での収差図。
【図１９】実施例９の無限遠合焦状態での収差図。
【図２０】実施例１０の無限遠合焦状態での収差図。
【図２１】本発明の概略を示す構成図。
【符号の説明】
ＬＰＦ：光学的ローパスフィルタに相当する平行平板
ＳＲ：撮像素子
ＴＬ：ズームレンズ系
Ｌａ：接合レンズ
Ｌｂ：正のパワーのレンズ
Ｇｒ１：第１群Ｇｒ１
Ｇｒ２：第２群Ｇｒ２
Ｇｒ３：第３群Ｇｒ３
ＰＲ：内面反射プリズム
ＳＴ：絞り
Claims (4)
- 複数のレンズ群を有し、該複数のレンズ群間の間隔を変化させることによって物体の光学像を連続的に光学的に変倍可能に形成するズームレンズ系と、ズームレンズ系が形成した光学像を電気信号に変換する撮像素子を備えた撮像レンズ装置であって、
前記ズームレンズ系は、物体側より順に、負のパワーを有する第１群と、正のパワーを有する第２群と、正のパワーを有する第３群とを有し、各群の間隔を変化させて変倍を行うズームレンズ系であり、
前記第１群と第２群の間に、光束絞りが配置されており、
前記第２群が少なくとも、３枚のレンズが接合されてなる１枚の接合レンズと、１枚の正のパワーを有するレンズから構成され、前記接合レンズを構成する３枚のレンズのうち、物体側に位置するレンズは物体側に凸面を有し、像面側に位置するレンズは像面側に凹面を有するとともに、
以下の条件式を満足することを特徴とする撮像レンズ装置；
−０．２ ＜ （Ｒ２１−Ｒ２４）／（Ｒ２１＋Ｒ２４） ＜ １．０
０．６ ＜ Ｒ２１ ／ Ｆｗ ＜ １０．０
０．０ ≦ ｈ２／ｈａ４ ＜ １．０
ただし、
Ｒ２１：前記接合レンズの物体側のレンズ面の近軸曲率半径
Ｒ２４：前記接合レンズの像面側のレンズ面の近軸曲率半径
Ｆｗ：広角端における全系の焦点距離
ｈａ４：広角端における最大半画角ωの０．８倍の主光線と、前記接合レンズの像側の面との交点の光軸からの距離
ｈ２：広角端における最大半画角ωの０．８倍の主光線と、前記第２群の最も物体側のレンズ面との交点の光軸からの距離、
であり、主光線とは該絞りの中心を通る光線とする。 - 以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１記載の撮像レンズ装置；
−０．７ ＜ ｆｂ ／ ｆａ ＜ １．２
ただし、
ｆａ：前記接合レンズの焦点距離
ｆｂ：前記正のパワーを有するレンズの焦点距離
である。 - 以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１記載の撮像レンズ装置；
２３ ＜ （Ｎｄ−１） ／ （ＮＦ−ＮＣ） ＜ ４５
ただし、
Ｎｄ：前記接合レンズ中の最も像側に配置されたレンズのｄ線（５８７．５６ｎｍ）の屈折率
ＮＦ：前記接合レンズ中の最も像側に配置されたのＦ線（４８６．１３ｎｍ）の屈折率
ＮＣ：前記接合レンズ中の最も像側に配置されたレンズのＣ線（６５６．２８ｎｍ）の屈折率
である。 - 上記請求項１乃至３のいずれかの撮像レンズ装置を備えたデジタルカメラ。
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