JP2005156830A

JP2005156830A - 変倍光学系及びそれを用いた電子機器

Info

Publication number: JP2005156830A
Application number: JP2003393938A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Namikata; 寛之南方; Masaru Ikemachi; 大池町; Yojin Adachi; 要人足立
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2003-11-25
Filing date: 2003-11-25
Publication date: 2005-06-16

Abstract

【課題】低コスト化と小型化との両立が効果的に可能な変倍光学系とそれを用いた電子機器。
【解決手段】負の屈折力を有する第１群Ｇ１と、正の屈折力を有する第２群Ｇ２と、正の屈折力を有する第３群Ｇ３ととから構成された変倍光学系であって、少なくとも１枚のレンズが、成形後において少なくとも光学機能面を含む面となる第１の素材と、成形後において少なくとも光学機能面を含む面以外の面となる第２の素材とを用いて成形され、第１の素材と第２の素材とが一体化された一体レンズからなる変倍光学系。
【選択図】図１

Description

本発明は、変倍光学系及びそれを用いた電子機器に関するものであり、特に、コンパクトな変倍光学系、及び、そのような変倍光学系を用いた電子機器に関する。この電子機器には、例えば、デジタルカメラ、ビデオカメラ、デジタルビデオユニット、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、情報携帯端末がある。

近年、ＰＤＡと呼ばれる情報携帯端末や携帯電話が爆発的に普及してきている。これの機器には、デジタルカメラの機能や、デジタルビデオの機能が付加されたものもある。これらの機能を実現するために、撮像素子として、ＣＣＤ（Charge Coupled Device ）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor ）センサーが使われている。このような機器を小型化するには、受光面の有効エリアが比較的小さい撮像素子を使うのが良い。この場合、光学系の性能を高性能に保ったままで、小型化と低コスト化の両立が必要となる。このとき、小型化への取り組みとしては、レンズ枚数の削減が行われている。一方、工数の削減による低コスト化への取り組みとしては、例えば特許文献１に、レンズホルダ内にレンズを加圧成形する製造法が提案されている。

光学系を構成するレンズ枚数を削減するには、非球面レンズを用いることが必要となる。この非球面レンズの作製には、一般にプリフォームを加熱軟化状態で押圧して成形する加工法（以下、従来の加工法とする。）が用いられている。この従来の加工法では、必要外径よりもやや大きく成形し、心取り（外径丸め）を行ってレンズ鏡枠に組み込むようになっている。そのため、例えば正レンズを成形するには、必要外径での外周部厚さは心取り時の外周部厚さよりも厚くなってしまう。また、小型化のためにレンズ枚数を削減すると、正レンズを含めた各レンズの屈折力は大きくなるので、レンズの肉厚も厚くなる。そのため、心取り時の外周部厚さを確保する必要から、必要外径での外周部厚さはさらに厚くなってしまい、小型化の効果が十分得られるとは言えない。

一方、特許文献１では、小型化について述べられていないだけでなく、小型化するための条件についても述べられていない。
特開昭６１−１１４８２２号公報

本発明は従来技術のこのような状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、低コスト化と小型化との両立が効果的に可能な変倍光学系とそれを用いた電子機器を提供することである。

上記目的を達成する本発明の第１の変倍光学系は、物体側から順に、負の屈折力を有する第１群と、正の屈折力を有する第２群と、正の屈折力を有する第３群とから構成された変倍光学系であって、少なくとも１枚のレンズが、成形後において少なくとも光学機能面を含む面となる第１の素材と、成形後において少なくとも光学機能面を含む面以外の面となる第２の素材とを用いて成形され、前記第１の素材と前記第２の素材とが一体化された一体レンズからなることを特徴とするものである。

本発明の第１の変倍光学系において、上記構成をとる理由とその作用を説明する。

負の屈折力レンズ群・正の屈折力のレンズ群・正の屈折力のレンズ群の順で構成された変倍光学系は、少ないレンズ枚数で構成でき、小型化・低コスト化に向いているものである。そして、一体レンズを用いることで、光学系をさらに小型化できる。これは、一体レンズでは、従来の加工法と比べると、心取り時の外周分厚さを確保する必要がなくなるからである。この点について、説明する。

従来の加工法では、心取りを行うことを前提としていた。そのため、心取りを行う前のレンズの外周部には、ある程度の厚み（コバ厚）が必要であった。よって、従来のレンズは、中心肉厚（中心部の厚み）の厚いレンズになっていた。これに対して、本発明の第１の変倍光学系に用いられる一体レンズは、コバ厚の薄いレンズである。そのため、光学系の全長を短縮することができる。また、従来の加工法では、正レンズのパワーを大きくすればする程、必要外径での外周部厚さはさらに厚くなっていた。これに対して、本発明の第１の変倍光学系では、心取り時の外周分厚さを確保する必要がない。よって、正レンズのパワーが大きくなればなる程、小型化の効果は大きくなると言える。

また、このような一体レンズは、取り扱いが容易なので、変倍光学系の製造にかかるコストを削減することができる。

なお、本発明のこのような変倍光学系においては、少なくとも、第１群は物体側に凹形状の軌跡を描くように移動させ、第２群は物体側に移動させながら広角端から望遠端への変倍が行われる。もちろん、その際に第３群も移動させながら変倍を行うようにしてもよい。

本発明の第２の変倍光学系は、第１の変倍光学系において、前記一体レンズが他のレンズと接合されていることを特徴とするものである。

本発明の第２の変倍光学系において、上記構成をとる理由とその作用を説明する。このように、一体レンズと他のレンズを接合することにより、個々のレンズを独立に組むよりも偏心感度（偏心誤差）を小さくできる。よって、光学系の組み立てが容易になり、低コスト化につながる。

本発明の第３の変倍光学系は、第１、第２の変倍光学系において、前記一体レンズの少なくとも１つの光学機能面が非球面である非球面一体レンズであることを特徴とするものである。

本発明の第３の変倍光学系において、上記構成をとる理由とその作用を説明する。このような非球面を用いることで、諸収差を抑えることができる。その結果、全系のレンズ枚数を削減することができる。また、光学系の低コスト化、及び小型化ができる。

本発明の第４の変倍光学系は、第１〜第３の変倍光学系において、前記第１群が少なくとも１枚の正レンズを有することを特徴とするものである。

本発明の第４の変倍光学系において、上記構成をとる理由とその作用を説明する。第１群は負のパワーを持つため、少なくとも１枚の負レンズを有している。そこで、この第１群に正レンズを含むことによって、変倍に伴う球面収差やコマ収差・倍率色収差等の諸収差の変動を抑制することができる。

本発明の第５の変倍光学系は、第１〜第４の変倍光学系において、前記第１群の最も物体側に負レンズを有することを特徴とするものである。

本発明の第５の変倍光学系において、上記構成をとる理由とその作用を説明する。このようにすると、第１群のレンズ有効径や、レンズ全長を短縮することができる。

本発明の第６の変倍光学系は、第１〜第５の変倍光学系において、前記第１群が少なくとも１枚の前記一体レンズを有することを特徴とするものである。

本発明の第６の変倍光学系において、上記構成をとる理由とその作用を説明する。第１群のレンズは有効径が大きいため、必要とする体積も大きくなる。そこで、第１群のレンズに一体レンズを用いることで、光学材料の体積を小さくすることができる。その結果、コストを削減することができる。

また、レンズ自体の体積も小さくなるので、光学系を小型化できる。また、一体レンズは取り扱いが容易なので、光学系の製造にかかるコストを削減できる。

本発明の第７の変倍光学系は、第６の変倍光学系において、前記一体レンズの少なくとも１枚が正の屈折力を有することを特徴とするものである。

本発明の第７の変倍光学系において、上記構成をとる理由とその作用を説明する。倍率色収差等の補正のためには、第１群に正レンズを配置するのが好ましい。そこで、この正レンズを一体レンズとすることで、正レンズのコバ厚を薄くでき、全長を短縮することができる。

また、第１群の正レンズには、倍率色収差や望遠端での球面収差等の補正のために、高屈折率高分散の光学材料を用いるのが好ましい。ただし、一般に、高屈折率高分散の光学材料はコストがかかる。しかも、それだけでなく、第１群の正レンズは有効径が大きいために、必要とする体積も大きくなる。そこで、この正レンズを一体レンズとすることで、正レンズに必要な光学材料の体積を小さくできる。よって、コストを削減できる。また、レンズ自体の体積も小さくなるので、光学系を小型化できる。

本発明の第８の変倍光学系は、第７の変倍光学系において、前記第１群の少なくとも１枚の前記正レンズが、以下の条件式を満たすことを特徴とするものである。

０．１＜ＨＨ１／φ１＜１５・・・（１）
ただし、ＨＨ１：第１群正レンズの主点間隔(mm)、
φ１：第１群正レンズの屈折力、
である。

本発明の第８の変倍光学系において、上記構成をとる理由とその作用を説明する。第１群の最も物体側に負レンズを配置すると、倍率色収差が発生する。この倍率色収差等を少ないレンズ枚数、すなわち低コストで補正するためには、第１群に大きなパワーの正レンズを有するのが好ましい。ところが、従来の加工法では、レンズを必要外径よりもやや大きく成形し、心取り（外径丸め）を行ってレンズ鏡枠に組み込む。そのため、正レンズを成形するにあたって、必要外径での外周部厚さは、心取り時の外周部厚さよりも厚くなってしまう。さらに、正レンズのパワーを大きくすると、心取り時の外周部厚さを確保する必要性から、必要外径での外周部厚さはさらに厚くなってしまう。その結果、低コストと小型化との両立が難しくなる。しかし、第１群の正レンズを一体に成形することで、必要外径より大きく成形する必要がなくなる。また、条件式（１）を満たすことで、大きなパワーを、薄いレンズで実現できる。そのため、低コスト化と小型化とを同時に達成することができる。

条件式（１）の下限の０．１を下回ると、主点間隔に比してパワーが大きすぎる。そのため、偏心感度も大きくなり、光学性能を保ち難くなる。また、上限の１５を越えると、主点間隔に比してパワーが小さい。そのため、第１群の負レンズで発生した倍率色収差等を補正しきれなくなってしまう。あるいは、倍率色収差等を補正するために、レンズ枚数が多くなってしまう。

さらに、以下の条件式（１−２）を満たすのが好ましい。この場合、低コストのまま、光学系を小型にできる。

０．５＜ＨＨ１／φ１＜７・・・（１−２）
さらに、以下の条件式（１−３）を満たすのがより好ましい。この場合、低コストのまま、光学系をより小型にできる。

１＜ＨＨ１／φ１＜４・・・（１−３）
本発明の第９の変倍光学系は、第６〜第８の変倍光学系において、前記第１群の少なくとも１枚の前記一体レンズが他のレンズと接合されていることを特徴とするものである。

本発明の第９の変倍光学系において、上記構成をとる理由とその作用を説明する。第１群にこのような接合レンズを含むことで、偏心感度を小さくできる。そのため、光学系の組み立てが容易になり、低コスト化につながる。

本発明の第１０の変倍光学系は、第６〜第８の変倍光学系において、前記第１群の少なくとも１枚の前記一体レンズが、少なくとも１面の非球面を有することを特徴とするものである。

本発明の第１０の変倍光学系において、上記構成をとる理由とその作用を説明する。本発明の変倍光学系の広角端では、第１群での光線高が高い。そこで、第１群に少なくとも１面の非球面を含むようにする。このようにすることで、非点収差や歪曲収差、コマ収差等の軸外収差を、より少ないレンズ枚数で良好に補正することができる。よって、光学系の小型化・低コスト化が実現できる。

また、望遠端では、第１群での光束径は大きい。そこで、第１群に少なくとも１面の非球面を含むことで、球面収差やコマ収差等を、より少ないレンズ枚数で良好に補正することができる。この場合も、光学系の小型化、低コスト化が実現できる。

本発明の第１１の変倍光学系は、第１〜第１０の変倍光学系において、前記第２群が少なくとも１枚の負レンズを有することを特徴とするものである。

本発明の第１１の変倍光学系において、上記構成をとる理由とその作用を説明する。第２群は正のパワーであるため、少なくとも１枚の正レンズを有している。そこで、負レンズを含むことによって、変倍に伴うコマ収差や非点収差・軸上色収差等の諸収差の変動を抑制できる。

本発明の第１２の変倍光学系は、第１〜第１１の変倍光学系において、前記第２群の最も物体側に正レンズを有することを特徴とするものである。

本発明の第１２の変倍光学系において、上記構成をとる理由とその作用を説明する。第２群では、負パワーの第１群で発散した光を収束する必要がある。そこで、最も物体側のレンズは、正レンズであることが好ましい。

本発明の第１３の変倍光学系は、第１〜第１２の変倍光学系において、前記第２群の最も像側に負レンズを有することを特徴とするものである。

本発明の第１３の変倍光学系において、上記構成をとる理由とその作用を説明する。第２群の最も像側を負レンズとすることで、以下のような効果が得られる。（１）主点位置が第１群側に移動することから、第１群と第２群の主点間隔が短縮できる。その結果、レンズ全長の短縮ができる。（２）第２群の倍率を大きくできるので、変倍に伴う第２群の移動量を小さくできる。その結果、全長の短縮ができる。

本発明の第１４の変倍光学系は、第１〜第１３の変倍光学系において、前記第２群が少なくとも１枚の前記一体レンズを有し、該一体レンズの少なくとも１枚が正の屈折力を有することを特徴とするものである。

本発明の第１４の変倍光学系において、上記構成をとる理由とその作用を説明する。正レンズを一体レンズとすることで、正レンズのコバ厚を薄くできる。その結果、全長を短縮することができる。

また、第２群の正レンズには、軸上色収差・球面収差・非点収差等の抑制のために、高屈折率低分散の光学材料を使うのが好ましい。ところが、一般に高屈折率低分散の光学材料はコストがかかる。そこで、この正レンズを一体レンズとすることで、正レンズに必要な光学材料の体積を小さくすることができる。よって、コストを削減できるので、好ましい。

また、レンズ自体の体積も小さくなるので、光学系を小型化できる。また、その一体レンズは取り扱いが容易なので、変倍光学系の製造にかかるコストを削減することができる。

本発明の第１５の変倍光学系は、第１４の変倍光学系において、前記第２群の少なくとも１枚の前記正レンズが、以下の条件式を満たすことを特徴とするものである。

０．１＜ＨＨ２／φ２＜１０・・・（２）
ただし、ＨＨ２：第２群正レンズの主点間隔(mm)、
φ２：第２群正レンズの屈折力、
である。

本発明の第１５の変倍光学系において、上記構成をとる理由とその作用を説明する。第２群に配置された正レンズのパワーを大きくすることで、第２群の移動距離を短縮できる。これは、レンズ全長の短縮につながる。ところが、従来の加工法では、レンズを必要外径よりもやや大きく成形し、心取り（外径丸め）を行ってレンズ鏡枠に組み込む。そのため、正レンズを成形するにあたって、必要外径での外周部厚さは、心取り時の外周部厚さよりも厚くなってしまう。さらに、正レンズのパワーを大きくすると、心取り時の外周部厚さを確保する必要性から、必要外径での外周部厚さはさらに厚くなってしまう。その結果、レンズ全長の短縮と各レンズの小型化の両立は難しくなる。しかし、この正レンズを一体に成形することで、必要外径より大きく成形する必要がなくなる。また、条件式（２）を満たすことで、大きなパワーを、薄いレンズで実現できる。そのため、より一層の小型化を実現できる。

条件式（２）の下限の０．１を下回ると、主点間隔に比してパワーが大きすぎる。そのため、偏心感度も大きくなり、光学性能を保ち難くなる。また、上限の１０を越えると、主点間隔に比してパワーが小さい。そのため、第２群の移動量が短縮できなくなる。その結果、レンズ全長が大きくなる。

さらに、以下の条件式（２−２）を満たすのが好ましい。この場合、レンズ全長の短縮と各レンズの小型化の両立が達成できる。

０．５＜ＨＨ２／φ２＜２・・・（２−２）
さらに、以下の条件式（２−３）を満たすのがより好ましい。この場合、レンズ全長の短縮と各レンズの小型化の両立が、より達成しやすくなる。

１＜ＨＨ２／φ２＜１．５・・・（２−３）
本発明の第１６の変倍光学系は、第１４、第１５の変倍光学系において、前記第２群の少なくとも１枚の前記一体レンズが、少なくとも１面の非球面を有することを特徴とするものである。

本発明の第１６の変倍光学系において、上記構成をとる理由とその作用を説明する。第１群に入射した光束は、負の屈折力を有する第１群により、光束径が広げられる。そのため、第２群での光束径は大きくなる。そこで、第２群に少なくとも１面の非球面を含むことで、変倍に伴う球面収差やコマ収差等の諸収差の変動を、より少ないレンズ枚数で良好に補正することができる。よって、光学系の小型化・低コスト化が実現できる。

本発明の第１７の変倍光学系は、第１〜第１６の変倍光学系において、前記第３群が少なくとも１枚の前記一体レンズを有することを特徴とするものである。

本発明の第１７の変倍光学系において、上記構成をとる理由とその作用を説明する。第３群のレンズは有効径が大きいために、レンズに必要な光学材料の体積も大きくなる。そこで、第３群のレンズに一体レンズを用いることで、その光学材料の体積が小さくなる。よって、コストを削減できる。また、一体レンズは取り扱いが容易なので、変倍光学系の製造にかかるコストを削減することができる。

本発明の第１８の変倍光学系は、第１７の変倍光学系において、前記一体レンズの少なくとも１枚が正の屈折力を有する正レンズであることを特徴とするものである。

本発明の第１８の変倍光学系において、上記構成をとる理由とその作用を説明する。正レンズを一体レンズとすることで、正レンズのコバ厚を薄くでき、全長を短縮できる。また、第３群の正レンズは有効径が大きいため、レンズに必要な光学材料の体積も大きくなる。そこで、この正レンズを一体レンズとすることで、その光学材料の体積が小さくなる。よって、コストを削減できる。

本発明の第１９の変倍光学系は、第１８の変倍光学系において、前記第３群の少なくとも１枚の前記正レンズが、以下の条件式を満たすことを特徴とするものである。

０．１＜ＨＨ３／φ３＜２０・・・（３）
ただし、ＨＨ３：第３群正レンズの主点間隔(mm)、
φ３：第３群正レンズの屈折力、
である。

本発明の第１９の変倍光学系において、上記構成をとる理由とその作用を説明する。第３群の正レンズのパワーを大きくすることは、第３群全体のパワーを大きくすることにつながる。第３群の正レンズのパワーを大きくすることで、次のような効果が得られる。（１）広角端での射出瞳位置を像面から遠ざけることができるので、像側テレセントリック性の確保が容易になる。（２）第３群を合焦時に光軸方向に沿って移動する場合、移動範囲を小さくできる。この場合、第２群との間隔は小さくてよいので、全長を削減できる。

ところが、従来の加工法では、レンズを必要外径よりもやや大きく成形し、心取り（外径丸め）を行ってレンズ鏡枠に組み込む。そのため、正レンズを成形するにあたって、必要外径での外周部厚さは、心取り時の外周部厚さよりも厚くなってしまう。さらに、正レンズのパワーを大きくすると、心取り時の外周部厚さを確保する必要性から、必要外径での外周部厚さはさらに厚くなってしまう。その結果、レンズ全長の短縮と各レンズの小型化の両立は難しくなる。しかし、この正レンズを一体に成形にすれば、必要外径より大きく成形する必要がなくなる。また、条件式（３）を満たすことで、大きなパワーを、薄いレンズで実現できる。そのため、より一層の小型化を実現できる。

条件式（３）の下限の０．１を下回ると、主点間隔に比してパワーが大きすぎるために偏心感度も大きくなり、光学性能を保ち難くなる。上限の２０を越えると、主点間隔に比してパワーが小さいので、広角端での射出瞳位置が像面に近づいてしまう。その結果、像側テレセントリック性を確保できなくなるので、好ましくない。

さらに、以下の条件式（３−２）を満たすのが好ましい。この場合、レンズ全長の短縮と各レンズの小型化の両立が達成できる。

０．５＜ＨＨ３／φ３＜８・・・（３−２）
さらに、以下の条件式（３−３）を満たすのがより好ましい。この場合、レンズ全長の短縮と各レンズの小型化の両立が、より達成しやすくなる。

１＜ＨＨ３／φ３＜５・・・（３−３）
本発明の第２０の変倍光学系は、第１７〜第１９の変倍光学系において、前記第３群の少なくとも１枚の前記一体レンズが、少なくとも１面の非球面を有することを特徴とするものである。

本発明の第２０の変倍光学系において、上記構成をとる理由とその作用を説明する。本発明のタイプの変倍光学系は、望遠端では第３群での光線高が高い。そこで、第３群に少なくとも１面の非球面を含むようにする。このようにすることで、非点収差や歪曲収差、コマ収差等の軸外収差を、より少ない枚数で良好に補正することができる。よって、光学系の小型化・低コスト化が実現できる。

本発明の第２１の変倍光学系は、第１〜第２０の変倍光学系において、少なくとも１枚の前記一体レンズの最薄部厚さが、以下の条件式を満たすことを特徴とするものである。

０．１ｍｍ＜ｔ＜０．５ｍｍ・・・（４）
ただし、ｔ：一体レンズの最薄部厚さ、
である。

本発明の第２１の変倍光学系において、上記構成をとる理由とその作用を説明する。一体レンズの最薄部の厚さを小さくすると、レンズを小さく成形できる。その結果、レンズ全長の短縮ができる。そこで、条件式（４）を満たすことで、光学性能を保ちながら小型化が実現できる。条件式（４）の下限の０．１ｍｍを下回ると、レンズが薄すぎるために、外圧や温度等によって変形してしまい、光学性能を保つことが難しくなる。上限の０．５ｍｍを越えると、最薄部厚さが大きくなるために、レンズも大きくなる。

さらに、以下の条件式（４−２）を満たすのが好ましい。この場合、光学性能を保ちながら、光学系を小型化することができる。

０．１５ｍｍ＜ｔ＜０．４ｍｍ・・・（４−２）
さらに、以下の条件式（４−３）を満たすのがより好ましい。この場合、光学性能を保ちながら、光学系をより小型化することができる。

０．２ｍｍ＜ｔ＜０．３５ｍｍ・・・（４−３）
本発明の第２２の変倍光学系は、第２１の変倍光学系において、前記一体レンズが正の屈折力を有することを特徴とするものである。

本発明の第２２の変倍光学系において、上記構成をとる理由とその作用を説明する。正レンズを一体レンズとすると、正レンズのコバ厚を薄くできる。よって、全長を短縮することができる。

本発明の第２３の変倍光学系は、第１〜第２２の変倍光学系において、前記一体レンズを成形する際、一つの成形機で複数の光学機能面を同時に成形することを特徴とするものである。

本発明の第２３の変倍光学系において、上記構成をとる理由とその作用を説明する。一つの成形機で複数面を並列して同時に成形すると、１面あたりの加工時間が短縮できる。また、このように一つの成形機で複数面同時に成形することにより、面数当たりの押し型の寿命を長期化できる。よって、コストを大幅に削減できる。

本発明の第２４の変倍光学系は、第１〜第２３の変倍光学系において、前記第１の素材がガラスであることを特徴とするものである。

本発明の第２４の変倍光学系において、上記構成をとる理由とその作用を説明する。第１の素材として高屈折率を示すガラスを用いることで、少ない枚数で球面収差・像面湾曲等の諸収差を良好に補正することができる。また、ガラスを用いることで、温度変化の影響を受け難くなる。そのため、温度変化時のバックフォーカス変動が小さい光学系を実現することができる。もちろん、第１の素材として、他にプラスチックや有機無機複合材料を用いることもできる。

本発明の第２５の変倍光学系は、第１〜第２４の変倍光学系において、前記第２の素材が遮光性を有するものであることを特徴とするものである。

本発明の第２５の変倍光学系において、上記構成をとる理由とその作用を説明する。第２の素材に遮光性があると、光学機能面以外の面からの光線が像面に到達するのを最小限にできる。よって、ゴースト光やフレア光を抑えることができるため、好ましい。

本発明の第２６の変倍光学系は、第１〜第２５の変倍光学系において、前記第２の素材が、金属、サーメット又はセラミックスであることを特徴とするものである。

本発明の第２６の変倍光学系において、上記構成をとる理由とその作用を説明する。第２の素材が金属、サーメット（セラミックスと金属の複合材料）、セラミックスであれば、形状の加工が容易となる。

本発明の第２７の変倍光学系は、第１〜第２６の変倍光学系において、光学系を構成する少なくとも１つの光学素子の光学材料として有機無機複合材料を用いることを特徴とするものである。

本発明の第２７の変倍光学系において、上記構成をとる理由とその作用を説明する。光学素子の光学材料として有機無機複合材料を用いると、有機成分と無機成分の種類と存在量比率に応じて、種々の光学特性（屈折率、波長分散性）が発現するようになる（得られる）。このように、有機成分と無機成分を任意の比率で配合することで、所望の光学特性、あるいは高い光学特性を持つ光学材料を実現できる。これにより、性能の高い光学素子を得ることができるので、より少ない枚数で諸収差を補正できる。よって、光学系を低コスト・小型化できる。

本発明の第２８の変倍光学系は、第２７の変倍光学系において、前記有機無機複合体はジルコニアのナノ粒子を含むことを特徴とするものである。

本発明の第２９の変倍光学系は、第２７の変倍光学系において、前記有機無機複合体はジルコニアとアルミナのナノ粒子を含むことを特徴とするものである。

本発明の第３０の変倍光学系は、第２７の変倍光学系において、前記有機無機複合体はニオブ酸化物のナノ粒子を含むことを特徴とするものである。

本発明の第３１の変倍光学系は、第２７の変倍光学系において、前記有機無機複合体はジルコニウムアルコキシドの加水分解物とアルミナのナノ粒子を含むことを特徴とするものである。

本発明の第２８〜第３１の変倍光学系において、上記構成をとる理由とその作用を説明する。これらの材料のナノ粒子は、無機成分の例示である。そして、このようなナノ粒子を有機成分のプラスチック中に所定の存在量比率で分散させることにより、種々の光学特性（屈折率、波長分散性）を発現させることができる。

本発明の電子機器は、第１〜第３１の変倍光学系と、その像側に配された電子撮像素子とを有することを特徴とするものである。

本発明の電子機器において、上記構成をとる理由とその作用を説明する。本発明の以上の変倍光学系は、小型で低コストなものである。よって、このような変倍光学系を撮像光学系として搭載した電子機器において、機器の小型化・低コスト化を図ることができる。なお、電子機器としては、デジタルカメラ、ビデオカメラ、デジタルビデオユニット、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、情報携帯端末等がある。

本発明によると、変倍光学系の低コスト化と小型化との両立を効果的に行うことができ、それを用いた電子機器も同様に低コスト化と小型化を達成することができる。

以下に、本発明の変倍光学系を示す。この変倍光学系には、一体レンズが用いられている。そこで、まず、一体レンズの製造方法を図５を用いて説明する。図５（ａ）において、１４は一体レンズ成形型の下押型、１５は一体レンズ成形型の上押型である。下押型１４の所定の領域には、一体レンズ下面型（以下、下面型とする。）が形成されている。この下面型は、成形後の一体レンズにおいて、光学機能面の部分に該当する。また、上押型１５の所定の領域にも、一体レンズ上面型（以下、上面型とする。）が形成されている。この上面型も、成形後の一体レンズにおいて、光学機能面の部分に該当する。

一体レンズ１０は、第１の素材１１と第２の素材１２とを用いて成形されている。第１の素材１１には、一体レンズの成形後において、少なくとも光学機能面を含む面が形成される。また、第２の素材１２には、一体レンズの成形後において、少なくとも光学機能面を含む面以外の面が形成される。この、光学機能面を含む面以外の面は、第１の素材１１によって形成された面の外周部に形成された面である。この面は、例えば、鏡筒と接触して一体レンズを支持する面、あるいは心出しする面である。

第２の素材１２には、穴１３が形成されている。よって、一体レンズ１０の製造にあたっては、図５（ａ）に示すように、第１の素材１１は第２の素材１２と共に、一体レンズ成形型の下押型１４の上に載置される。このとき、第１の素材１１は、穴１３の中に嵌入された状態で配置されている。この状態において、第１の素材１１が変形可能な温度まで加温される。この温度は、第１の素材１１の転移点より高い適宜な温度である。次に、適宜な温度になったところで、一体レンズ成形型の上押型１５が、上方から第２の素材１２の面に接するまで降下する。これにより、下面型と上面型によって、第１の素材１１が押圧される。その結果、第１の素材１１は、下面型と上面型とに応じた形に成形され、全体として図５（ｂ）に示すように、一体レンズ１０が成形される。この一体レンズ１０は、図５（ｂ）の上押型１５を除去した後で、下押型１４内から容易に取り出すことができる。また、この一体レンズ１０は、図６に斜視図を示すように、第１の素材１１が第２の素材１２の穴に融着して一体化している。なお、図５では、一対の押型１４、１５に、１セットの第１の素材１１と第２の素材１２を載置しているが、このような構成に限られない。別の例を次に示す。

図８は、別の例であって、一対の押型の下押型１４、上押型１５それぞれに、複数の面型を並列配置したものである。そして、それぞれに面型対応して、第１の素材１１と第２の素材１２を複数載置している。このようにして、同時に、複数の一体レンズを成形するものである。図８（ａ）において、１４は一体レンズ成形型の下押型、１５は一体レンズ成形型の上押型である。下押型１４の所定の領域には、一体レンズ下面型（以下、下面型とする。）が、複数形成されている。この下面型は、成形後の一体レンズにおいて、光学機能面の部分に該当する。また、上押型１５の所定の領域にも、一体レンズ上面型（以下、上面型とする。）が、複数形成されている。この上面型も、成形後の一体レンズにおいて、光学機能面の部分に該当する。

図８（ａ）に示すように、本例の一体レンズも、第１の素材１１と第２の素材１２とを用いて成形されている。第１の素材１１は、一体レンズの成形後において、少なくとも光学機能面を含む面を形成する。また、第２の素材１２は、一体レンズの成形後において、少なくとも光学機能面を含む面以外の面を形成する。この、光学機能面を含む面以外の面は、第１の素材１１によって形成された面の外周部に形成された面である。この面は、例えば、鏡筒と接触して一体レンズを支持する面、あるいは心出しする面である。

第２の素材１２には、穴１３が複数形成されている。よって、本例では、一体レンズはアレイ状に形成される。そして、図９に示すアレイ状に形成された一体レンズ１０’（以下、アレイ状レンズ１０’とする。）を切断することで、図６に示す一体レンズ１０が得られる。アレイ状レンズ１０’の製造にあたっては、図８（ａ）に示すように、複数の第１の素材１１は、第２の素材１２と共に、一体レンズ成形型の下押型１４の上に載置される。このとき、第１の素材１１の各々は、各穴１３の中に嵌入された状態で配置されている。この状態において、第１の素材１１が変形可能な温度まで加温される。この温度は、第１の素材１１の転移点より高い適宜な温度である。次に、適宜な温度になったところで、一体レンズ成形型の上押型１５が、上方から第２の素材１２の面に接するまで降下する。これにより、下面型と上面型によって、各々の第１の素材１１が押圧される。その結果、第１の素材１１は、下面型と上面型とに応じた形に成形され、全体として図８（ｂ）に示すように、アレイ状レンズ１０’が成形される。なお、この例においては、図８に示すように、上押型１５に凸部形状１６を設けておいて押圧することにより、第２素材１２に凹形状部１７を同時に加工するようにしている。アレイ状レンズ１０’は、図８（ｂ）の上押型１５を除去した後で、下押型１４内から容易に取り出すことができる。また、このアレイ状レンズ１０’は、図９に斜視図を示すように、各々の第１の素材１１が、第２の素材１２の各穴１３に融着して一体化している。その後、第２の素材１２を切断して、複数の一体レンズ１０が得られる。なお、図８及び図９では３×３のレンズアレイとなっているが、個数はこの限りではない。

次に、本発明の変倍光学系（ズームレンズ）の実施例１及び実施例２について、図面を参照して説明する。実施例１、２の無限遠物点合焦時の広角端（ａ）、中間状態（ｂ）、望遠端（ｃ）の光軸に沿うレンズ断面図をそれぞれ図１、図２に示す。各図中、Ｇ１は第１レンズ群、Ｇ２は第２レンズ群、Ｇ３は第３レンズ群、Ｇ４は第４レンズ群、Ｓは開口絞り、Ｆは近赤外カットフィルター、ローパスフィルター、電子撮像素子のカバーガラス等の平行平面板群、Ｉは像面を示す。また、実施例１、２の無限遠物点合焦時の広角端（ａ）、中間状態（ｂ）、望遠端（ｃ）の球面収差、非点収差、倍率色（収差）、歪曲収差の収差図をそれぞれ図３、図４に示す。なお、これら収差図中において、“ＦＩＹ”は像高を表す。

実施例１の変倍光学系を、図１に示す。実施例１の変倍光学系は、物体側から順に、第１レンズ群Ｇ１と、開口絞りＳと、第２レンズ群Ｇ２と、第３レンズ群Ｇ３とで構成されている。そして、広角端から望遠端に変倍する際は、第１レンズ群Ｇ１は物体側に凹の軌跡を描いて移動し、望遠端では広角端と同じ位置に位置する。また、第２レンズ群Ｇ２は、開口絞りＳと一体で物体側へ移動する。第３レンズ群Ｇ３は像側に移動する。

第１レンズ群Ｇ１は、全体で負のパワーを有している。この第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと、像側に凹面を向けた正メニスカスレンズとで構成されている。そして、非球面は、負メニスカスレンズの像側の面である。

第２レンズ群Ｇ２は、全体で正のパワーを有している。この第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、両凸正レンズと、両凹負レンズと、両凸正レンズと構成されている。そして、非球面は、最も物体側の両凸正レンズの物体側の面である。

第３レンズ群Ｇ３は、正のパワーを有している。この第３レンズ群Ｇ３は、像側に凹面を向けた正メニスカスレンズで構成されている。そして、非球面は、正メニスカスレンズ物体側の面である。

本実施例に係る変倍光学系を構成する全レンズは、第１レンズ群Ｇ１の物体側の負メニスカスレンズを除き、一体レンズである。この一体レンズは、図５に示す方法で製造されたものである。

一体化レンズ１０の例を図７に示す。この一体化レンズ１０は、本実施例に係る変倍光学系に用いられる。図７は、第１レンズ群Ｇ１の像側の正メニスカスレンズの断面図である。このレンズは、正メニスカスレンズを一体化レンズとしたものである。第２の素材１２の厚さは０．４５ｍｍである。このとき、図７に示してはないが、第２の素材１２に穴や凹凸形状を成形の際に同時に加工するようにしてもよい。

実施例２の変倍光学系を、図２に示す。実施例２の変倍光学系は、物体側から順に、第１レンズ群Ｇ１と、開口絞りＳと、第２レンズ群Ｇ２と、第３レンズ群Ｇ３とで構成されている。そして、広角端から望遠端に変倍する際は、第１レンズ群Ｇ１は物体側に凹の軌跡を描いて移動し、望遠端では広角端と略同じ位置に位置する。また、第２レンズ群Ｇ２は、開口絞りＳと一体で物体側へ移動する。第３レンズ群Ｇ３は固定である。

第１レンズ群Ｇ１は、全体で負のパワーを有している。この第１レンズ群Ｇ１は、両凹負レンズと像側に凹面を向けた正メニスカスレンズとの接合レンズで構成されている。そして、非球面は、両凹負レンズの物体側の面である。

第２レンズ群Ｇ２は、全体で正のパワーを有している。この第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、両凸正レンズと、両凸正レンズと両凹負レンズとの接合レンズとで構成されている。そして、非球面は、最も物体側の両凸正レンズの物体側の面である。

第３レンズ群Ｇ３は、正のパワーを有している。この第３レンズ群Ｇ３は、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズで構成されている。そして、非球面は、正メニスカスレンズの像側の面である。

本実施例に係る変倍光学系を構成する全レンズは、第２レンズ群Ｇ２の両凹負レンズを除き、一体レンズである。この一体レンズは、図８に示す方法で製造されたものである。

一体化レンズ１０の例を図１０に示す。この一体化レンズ１０は、本実施例に係る変倍光学系に用いられる。図１０は、第２レンズ群Ｇ２の接合レンズ断面図である。このレンズは、物体側の両凸正レンズを一体化レンズ１０としている。そして、その像側に両凹負レンズを接合している。第２の素材１２の厚さは０．３ｍｍである。このとき、図１０に示していないが、第２の素材１２に穴や凹凸形状を成形の際に同時に加工するようにしてもよい（図１０参照）。

以下に、上記各実施例の数値データを示すが、記号は上記の外、ｆは全系焦点距離、Ｆ_NOはＦナンバー、ωは半画角、ＷＥは広角端、ＳＴは中間状態、ＴＥは望遠端、ｒ₁、ｒ₂…は各レンズ面の曲率半径、ｄ₁、ｄ₂…は各レンズ面間の間隔、ｎ_d1、ｎ_d2…は各レンズのｄ線の屈折率、ν_d1、ν_d2…は各レンズのアッベ数である。なお、非球面形状は、ｘを光の進行方向を正とした光軸とし、ｙを光軸と直交する方向にとると、下記の式にて表される。

ｘ＝（ｙ²／ｒ）／［１＋｛１−（Ｋ＋１）（ｙ／ｒ）²｝^1/2］
＋Ａ₄ｙ⁴＋Ａ₆ｙ⁶＋Ａ₈ｙ⁸＋Ａ₁₀ｙ¹⁰
ただし、ｒは近軸曲率半径、Ｋは円錐係数、Ａ₄、Ａ₆、Ａ₈、Ａ₁₀はそれぞれ４次、６次、８次、１０次の非球面係数である。

実施例１
ｒ₁= 12.646 ｄ₁= 0.60 ｎ_d1 =1.69350 ν_d1 =53.21
ｒ₂= 3.067 （非球面）ｄ₂= 1.08
ｒ₃= 4.805 ｄ₃= 0.75 ｎ_d2 =1.84666 ν_d2 =23.78
ｒ₄= 7.074 ｄ₄= （可変）
ｒ₅= ∞（絞り）ｄ₅= 0.10
ｒ₆= 3.743 （非球面）ｄ₆= 0.80 ｎ_d3 =1.67790 ν_d3 =55.34
ｒ₇= -15.671 ｄ₇= 0.89
ｒ₈= -5.791 ｄ₈= 0.60 ｎ_d4 =1.76182 ν_d4 =26.52
ｒ₉= 4.399 ｄ₉= 0.39
ｒ₁₀= 14.092 ｄ₁₀= 0.96 ｎ_d5 =1.78590 ν_d5 =44.20
ｒ₁₁= -4.706 ｄ₁₁= （可変）
ｒ₁₂= 5.551 （非球面）ｄ₁₂= 0.80 ｎ_d6 =1.78800 ν_d6 =47.37
ｒ₁₃= 6.983 ｄ₁₃= （可変）
ｒ₁₄= ∞ ｄ₁₄= 0.50 ｎ_d7 =1.51633 ν_d7 =64.14
ｒ₁₅= ∞
非球面係数
第２面
Ｋ =-1.200
Ａ₄= 3.55109 ×10^-3
Ａ₆= 2.56305 ×10^-4
Ａ₈=-2.33716 ×10^-5
Ａ₁₀= 2.07830 ×10^-6
第６面
Ｋ =-0.728
Ｋ = 7.03429 ×10^-4
Ａ₄=-1.42131 ×10^-5
Ａ₆= 5.98131 ×10^-5
Ａ₈=-1.12393 ×10^-5
Ａ₁₀２面
Ｋ =-3.851
Ａ₄= 1.74180 ×10^-3
Ａ₆= 8.82987 ×10^-6
Ａ₈= 0
Ａ₁₀= 0
ズームデータ（∞）
ＷＥＳＴＴＥ
ｆ (mm) 4.4 6.2 8.8
Ｆ_NO 2.8 3.2 4.0
ω (°) 30.8 22.3 15.7
ｄ₄ 4.77 1.78 0.22
ｄ₁₁ 0.10 2.61 8.22
ｄ₁₃ 4.13 3.49 0.56 。

実施例２
ｒ₁= -6.951 （非球面）ｄ₁= 0.60 ｎ_d1 =1.67790 ν_d1 =55.34
ｒ₂= 6.574 ｄ₂= 0.64 ｎ_d2 =1.84666 ν_d2 =23.78
ｒ₃= 15.485 ｄ₃= （可変）
ｒ₄= ∞（絞り）ｄ₄= 0.10
ｒ₅= 4.706 （非球面）ｄ₅= 0.69 ｎ_d3 =1.69350 ν_d3 =53.21
ｒ₆= -6.848 ｄ₆= 0.17
ｒ₇= 6.792 ｄ₇= 0.92 ｎ_d4 =1.80610 ν_d4 =40.92
ｒ₈= -2.029 ｄ₈= 0.60 ｎ_d5 =1.68893 ν_d5 =31.07
ｒ₉= 2.447 ｄ₉= （可変）
ｒ₁₀= -5.488 ｄ₁₀= 0.77 ｎ_d6 =1.68893 ν_d6 =31.07
ｒ₁₁= -3.434 （非球面）ｄ₁₁= 1.78
ｒ₁₂= ∞ ｄ₁₂= 0.50 ｎ_d7 =1.51633 ν_d7 =64.14
ｒ₁₃= ∞
非球面係数
第１面
Ｋ =-4.615
Ａ₄=-1.30227 ×10^-3
Ａ₆= 0
Ａ₈= 0
Ａ₁₀= 0
第５面
Ｋ =-3.406
Ａ₄=-3.94764 ×10^-3
Ａ₆=-7.90797 ×10^-4
Ａ₈= 2.03424 ×10^-4
Ａ₁₀=-1.31727 ×10^-4
第１１面
Ｋ =-0.035
Ａ₄= 3.45595 ×10^-3
Ａ₆= 0
Ａ₈= 0
Ａ₁₀ 0
ズームデータ（∞）
ＷＥＳＴＴＥ
ｆ (mm) 4.4 6.2 8.8
Ｆ_NO 2.8 3.3 4.1
ω (°) 32.9 21.8 15.4
ｄ₃ 3.26 1.43 0.14
ｄ₉ 1.88 3.18 4.99 。

次に、上記各実施例における条件式（１）〜（３）の値を示す。

実施例１実施例２
条件式（１） 6.08 3.95
条件式（２）
（物体側レンズ） 1.43 1.13
（像側レンズ） 1.89 0.78
条件式（３） 12.05 4.34 。

ところで、以上の実施例の変倍光学系では全てのレンズにガラスを用いているが、樹脂材料を用いることは可能である。レンズが樹脂材料からなると、レンズを樹脂材料の成形法で生産することができ、容易に大量に生産することができる。また、材料費が安いため、安価な光学系が実現できる。

また、ガラスの代わりに有機無機複合材料を用いてもよい。本発明で利用可能な有機無機複合体について説明する。

有機無機複合体は、有機成分と無機成分とが分子レベル、若しくはナノスケールで混合複合化されたものである。その形態は、(1) 有機骨格からなる高分子マトリックスと無機骨格からなるマトリックスが相互に絡み合い、互いのマトリックスへ貫入された構造のもの、(2) 有機骨格からなる高分子マトリックス中に、ナノスケールの光の波長より十分小さな無機微粒子（いわゆるナノ粒子）が均一分散したもの、及び(3) これらの複合構造になったものがある。有機成分と無機成分との間には、水素結合や分散力、クーロン力等の分子間力や、共有結合、イオン結合、π電子雲の相互作用による引力等、何らかの相互作用が働いている。有機無機複合体では、前述のように有機成分と無機成分が分子レベル、若しくは光の波長より小さなスケール領域で混合されている。このため、光の散乱に対する影響がほとんどなくなっており、透明体が得られる。また、マックスウェル方程式からも導かれるように、有機成分、無機成分それぞれの光学特性を反映した材料となる。よって、有機成分、無機成分の種類と存在量比率に応じて、種々の光学特性（屈折率、波長分散性）を発現するようになる。このことから、有機成分と無機成分を任意の比率で配合することで、種々の光学特性が得られるようになる。

以下の表１は、アクリレート樹脂（紫外線硬化型）とジルコニア（ＺｒＯ₂）ナノ粒子の有機無機複合体の組成例を示す。表２は、アクリレート樹脂とジルコニア（ＺｒＯ₂）／アルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）ナノ粒子の有機無機複合体の組成例を示す。表３は、アクリレート系樹脂とニオブ酸化物（Ｎｂ₂Ｏ₅）ナノ粒子の有機無機複合体の組成例を示す。表４は、アクリレート樹脂とジルコニウムアルコキシドとアルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）ナノ粒子の有機無機複合体の組成例を示す。

表１
┌────┬────┬────┬────┬────┬────┬─────┐
│ジルコニ│ｎ_d │ν_d │ｎ_C │ｎ_F │ｎ_g │ 備考 │
│ア含有量│ │ │ │ │ │ │
├────┼────┼────┼────┼────┼────┼─────┤
│ 0 │1.49236 │57.85664│1.48981 │1.49832 │1.50309 │アクリル │
│ │ │ │ │ │ │100 ％ │
├────┼────┼────┼────┼────┼────┼─────┤
│ 0.1 │1.579526│54.85037│1.57579 │1.586355│1.59311 │ │
├────┼────┼────┼────┼────┼────┼─────┤
│ 0.2 │1.662128│53.223 │1.657315│1.669756│1.678308│ │
├────┼────┼────┼────┼────┼────┼─────┤
│ 0.3 │1.740814│52.27971│1.735014│1.749184│1.759385│ │
├────┼────┼────┼────┼────┼────┼─────┤
│ 0.4 │1.816094│51.71726│1.809379│1.825159│1.836887│ │
├────┼────┼────┼────┼────┼────┼─────┤
│ 0.5 │1.888376│51.3837 │1.880807│1.898096│1.911249│ │
└────┴────┴────┴────┴────┴────┴─────┘
。

表２
┌───┬───┬────┬────┬────┬────┬────┬────┐
│AlsO₃│ZrOs │ｎ_d │ν_d │ｎ_C │ｎ_F │ｎ_g │ 備考 │
│存在率│存在率│ │ │ │ │ │ │
├───┼───┼────┼────┼────┼────┼────┼────┤
│0.1 │0.4 │1.831515│53.56672│1.824851│1.840374│1.851956│アクリレ│
│ │ │ │ │ │ │ │ート50％│
├───┼───┼────┼────┼────┼────┼────┼────┤
│0.2 │0.3 │1.772832│56.58516│1.767125│1.780783│1.790701│ │
├───┼───┼────┼────┼────┼────┼────┼────┤
│0.3 │0.2 │1.712138│60.97687│1.707449│1.719127│1.727275│ │
├───┼───┼────┼────┼────┼────┼────┼────┤
│0.4 │0.1 │1.649213│67.85669│1.645609│1.655177│1.661429│ │
├───┼───┼────┼────┼────┼────┼────┼────┤
│0.2 │0.2 │1.695632│58.32581│1.690903│1.702829│1.774891│ │
└───┴───┴────┴────┴────┴────┴────┴────┘
。

表３
┌───┬───┬────┬────┬────┬────┬────┐
│NbsO₅│AlsO₃│ｎ_d │ν_d │ｎ_C │ｎ_F │ｎ_g │
│含有量│含有量│ │ │ │ │ │
├───┼───┼────┼────┼────┼────┼────┤
│0.1 │ 0 │1.589861│29.55772│1.584508│1.604464│1.617565│
├───┼───┼────┼────┼────┼────┼────┤
│0.2 │ 0 │1.681719│22.6091 │1.673857│1.70401 │1.724457│
├───┼───┼────┼────┼────┼────┼────┤
│0.3 │ 0 │1.768813│19.52321│1.758673│1.798053│1.8251 │
├───┼───┼────┼────┼────┼────┼────┤
│0.4 │ 0 │1.851815│17.80818│1.839583│1.887415│1.920475│
├───┼───┼────┼────┼────┼────┼────┤
│0.5 │ 0 │1.931253│16.73291│1.91708 │1.972734│2.011334│
└───┴───┴────┴────┴────┴────┴────┘
。

表４
┌─────┬──────┬────┬────┬────┬────┐
│AlsOc(膜）│ジルコニアア│ｎ_d │ν_d │ｎ_C │ｎ_F │
│含有量 │ルコキシド │ │ │ │ │
├─────┼──────┼────┼────┼────┼────┤
│ 0 │ 0.3 │1.533113│58.39837│1.530205│1.539334│
├─────┼──────┼────┼────┼────┼────┤
│ 0.1 │ 0.27 │1.54737 │62.10192│1.544525│1.553339│
├─────┼──────┼────┼────┼────┼────┤
│ 0.2 │ 0.24 │1.561498│66.01481│1.558713│1.567219│
├─────┼──────┼────┼────┼────┼────┤
│ 0.3 │ 0.21 │1.575498│70.15415│1.572774│1.580977│
├─────┼──────┼────┼────┼────┼────┤
│ 0.4 │ 0.18 │1.589376│74.53905│1.586709│1.594616│
└─────┴──────┴────┴────┴────┴────┘
。

さて、以上のような本発明の変倍光学系、結像光学系を備えた電子機器について説明する。この電子機器には、上記光学系で物体像を形成し、その像をＣＣＤ等の撮像素子に受光させて撮影を行う撮影装置が用いられている。電子機器には、デジタルカメラやビデオカメラ、デジタルビデオユニット、情報処理装置の例であるパーソナルコンピュータ、モバイルコンピュータ、電話、特に持ち運びに便利な携帯電話、情報携帯端末等がある。以下に、その実施形態を例示する。

図１１〜図１３はデジタルカメラの例であり、本発明による変倍光学系を撮影光学系４１として用いた構成の概念図である。図１１はデジタルカメラ４０の外観を示す前方斜視図、図１２は同後方斜視図、図１３はデジタルカメラ４０の構成を示す断面図である。

デジタルカメラ４０は、この例の場合、撮影光学系４１ファインダー光学系４３、シャッター４５、フラッシュ４６、液晶表示モニター４７等を含む。撮影光学系４１は、撮影用光路４２上に配置されている。また、ファインダー光学系４３は、撮影用光路４２とは別のファインダー用光路４４上に配置されている。また、カメラ４０の上部には、シャッター４５が設けられている。よって、撮影者がシャッター４５を押圧すると、それに連動して撮影光学系４１、例えば実施例１の変倍光学系を通して撮影が行われる。撮影光学系４１によって形成された物体像は、平行平板Ｐ１とカバーガラスＰ２を介して、ＣＣＤ４９の撮像面上に形成される。ここで、平行平板Ｐ１には近紫外線カットコートが施されている。また、平行平板Ｐ１に、ローパスフィルター作用を持たせても良い。ＣＣＤ４９で受光された物体像は、処理手段５１を介して、電子画像として液晶表示モニター４７に表示される。液晶表示モニター４７は、カメラ背面に設けられている。また、この処理手段５１には記録手段５２が接続され、撮影された電子画像を記録することもできる。なお、この記録手段５２は処理手段５１と別体に設けてもよい。例えば、記録手段５２は、フロッピーディスク、メモリーカードあるいはＭＯ等であってもよい。このように記録手段５２は、、電子的に記録書込を行うように構成してもよい。また、ＣＣＤ４９に代わって、銀塩フィルムを配置した銀塩カメラとして構成してもよい。

ファインダー用光路４４上には、ファインダー用対物光学系５３が配置してある。このファインダー用対物光学系５３によって形成された物体像は、視野枠５７上に形成される。ここで、視野枠５７上は、像正立部材であるポロプリズム５５に設けられている。このポリプリズム５５の後方には、正立正像にされた像を観察者眼球Ｅに導く接眼光学系５９が配置されている。なお、撮影光学系４１及びファインダー用対物光学系５３の入射側、接眼光学系５９の射出側には、それぞれカバー部材５０が配置されている。なお、ここでは、カバー部材５０として平行平面板を配置しているが、パワーを持ったレンズを用いてもよい。

このように構成されたデジタルカメラ４０は、撮影光学系４１が高性能で小型であるので、高性能・小型化が実現できる。

次に、図１４〜図１６は情報処理装置の一例であるパソコンであって、本発明の変倍光学系を対物光学系として用いた構成の概念図である。図１４はパソコン３００のカバーを開いた前方斜視図、図１５はパソコン３００の撮影光学系３０３の断面図、図１６は図１４の状態の側面図である。

パソコン３００は、外部から繰作者が情報を入力するためのキーボード３０１と、情報を操作者に表示するモニター３０２と、操作者自身や周辺の像を撮影するための撮影光学系３０３とを有している。さらに、パソコン３００は、図示を省略した情報処理手段や記録手段を有する。ここで、モニター３０２は、図示しないバックライトにより背面から照明する透過型液晶表示素子や、前面からの光を反射して表示する反射型液晶表示素子や、ＣＲＴディスプレイ等であってよい。また、図中、撮影光学系３０３は、モニター３０２の右上に内蔵されているが、その場所に限られない。例えば、モニター３０２の周囲や、キーボード３０１の周囲のどこであってもよい。

この撮影光学系３０３は、撮影光路３０４上に、本発明による変倍光学系（図では略記）からなる対物レンズ１１２と、像を受光する撮像素子チップ１６２とを有している。これらはパソコン３００に内蔵されている。

ここで、撮像素子チップ１６２上には、光学的ローパスフィルター等の平行平面板群Ｆが、付加的に貼り付けられている。よって、撮像素子チップ１６２と平行平面板群Ｆは一体となって、撮像ユニット１６０を構成している。そして、この撮像ユニット１６０は、対物レンズ１１２の鏡枠１１３の後端に、ワンタッチで嵌め込まれて取り付け可能になっている。そのため、対物レンズ１１２と撮像素子チップ１６２の中心合わせや、面間隔の調整が不要であり、組立が簡単となっている。また、鏡枠１１３の先端には、対物レンズ１１２を保護するためのカバーガラス１１４が配置されている。なお、鏡枠１１３中の変倍光学系の駆動機構は図示を省いてある。

撮像素子チップ１６２で受光された物体像は、端子１６６を介して、パソコン３００の処理手段に入力される。そして、物体像は、電子画像としてモニター３０２に表示される、図１４には、その一例として、操作者の撮影された画像３０５が示されている。また、この画像３０５は、処理手段を介し、インターネットや電話を介して、遠隔地から通信相手のパソコンに表示されることも可能である。

次に、図１７は情報処理装置の一例である電話であって、本発明の変倍光学系を撮影光学系として用いた構成の概念図である。ここで、電話は、持ち運びに便利な携帯電話である。図１７（ａ）は携帯電話４００の正面図、図１７（ｂ）は側面図、図１７（ｃ）は撮影光学系４０５の断面図である。

携帯電話４００は、マイク部４０１、スピーカ部４０２、入力ダイアル４０３、モニター４０４、撮影光学系４０５、アンテナ４０６及び処理手段（図示せず）とを有している。マイク部４０１には、操作者の声が情報として入力される。スピーカ部４０２は、通話相手の声を出力する。入力ダイアル４０３は、操作者が情報を入力するボタンを有する。モニター４０４は、操作者自身や通話相手等の撮影像や、電話番号等の情報を表示する。アンテナ４０６は、通信電波の送信と受信を行う。ここで、モニター４０４は、液晶表示素子である。また、図中、各構成の配置位置は、特にこれらに限られない。この撮影光学系４０５は、撮影光路４０７上に配置されている。そして、この撮影光学系４０５は、本発明による変倍光学系（図では略記）からなる対物レンズ１１２と、物体像を受光する撮像素子チップ１６２とを有している。これらは、携帯電話４００に内蔵されている。

撮影素子チップ１６２で受光された物体像は、端子１６６を介して、図示していない処理手段に入力される。そして、物体像は、電子画像としてモニター４０４に表示される。また、撮像素子チップ１６２で受光された物体像の情報を、送信可能な信号へと変換する信号処理機能が処理手段に含まれている。よって、通信相手に画像を送信することができるので、物体像を通信相手のモニターに表示させることもできる。

以上の本発明の変倍光学系及びそれを用いた電子機器は、例えば次のように構成することができる。

〔１〕物体側から順に、負の屈折力を有する第１群と、正の屈折力を有する第２群と、正の屈折力を有する第３群とから構成された変倍光学系であって、少なくとも１枚のレンズが、成形後において少なくとも光学機能面を含む面となる第１の素材と、成形後において少なくとも光学機能面を含む面以外の面となる第２の素材とを用いて成形され、前記第１の素材と前記第２の素材とが一体化された一体レンズからなることを特徴とする変倍光学系。

〔２〕前記一体レンズが他のレンズと接合されていることを特徴とする上記１記載の変倍光学系。

〔３〕前記一体レンズの少なくとも１つの光学機能面が非球面である非球面一体レンズであることを特徴とする上記１又は２記載の変倍光学系。

〔４〕前記第１群が少なくとも１枚の正レンズを有することを特徴とする上記１から３の何れか１項記載の変倍光学系。

〔５〕前記第１群の最も物体側に負レンズを有することを特徴とする上記１から４の何れか１項記載の変倍光学系。

〔６〕前記第１群が少なくとも１枚の前記一体レンズを有することを特徴とする上記１から５の何れか１項記載の変倍光学系。

〔７〕前記一体レンズの少なくとも１枚が正の屈折力を有することを特徴とする上記６記載の変倍光学系。

〔８〕前記第１群の少なくとも１枚の前記正レンズが以下の条件式を満たすことを特徴とする上記７記載の変倍光学系。

０．１＜ＨＨ１／φ１＜１５・・・（１）
ただし、ＨＨ１：第１群正レンズの主点間隔、
φ１：第１群正レンズの屈折力、
である。

〔９〕前記第１群の少なくとも１枚の前記一体レンズが他のレンズと接合されていることを特徴とする上記６から８の何れか１項記載の変倍光学系。

〔１０〕前記第１群の少なくとも１枚の前記一体レンズが、少なくとも１面の非球面を有することを特徴とする上記６から９の何れか１項記載の変倍光学系。

〔１１〕前記第２群が少なくとも１枚の負レンズを有することを特徴とする上記１から１０の何れか１項記載の変倍光学系。

〔１２〕前記第２群の最も物体側に正レンズを有することを特徴とする上記１から１１の何れか１項記載の変倍光学系。

〔１３〕前記第２群の最も像側に負レンズを有することを特徴とする上記１から１２の何れか１項記載の変倍光学系。

〔１４〕前記第２群が少なくとも１枚の前記一体レンズを有し、該一体レンズの少なくとも１枚が正の屈折力を有することを特徴とする上記１から１３の何れか１項記載の変倍光学系。

〔１５〕前記第２群の少なくとも１枚の前記正レンズが以下の条件式を満たすことを特徴とする上記１４記載の変倍光学系。

０．１＜ＨＨ２／φ２＜１０・・・（２）
ただし、ＨＨ２：第２群正レンズの主点間隔、
φ２：第２群正レンズの屈折力、
である。

〔１６〕前記第２群の少なくとも１枚の前記一体レンズが、少なくとも１面の非球面を有することを特徴とする上記１４又は１５記載の変倍光学系。

〔１７〕前記第３群が少なくとも１枚の前記一体レンズを有することを特徴とする上記１から１６の何れか１項記載の変倍光学系。

〔１８〕前記一体レンズの少なくとも１枚が正の屈折力を有する正レンズであることを特徴とする上記１７記載の変倍光学系。

〔１９〕前記第３群の少なくとも１枚の前記正レンズが以下の条件式を満たすことを特徴とする上記１８記載の変倍光学系。

０．１＜ＨＨ３／φ３＜２０・・・（３）
ただし、ＨＨ３：第３群正レンズの主点間隔、
φ３：第３群正レンズの屈折力、
である。

〔２０〕前記第３群の少なくとも１枚の前記一体レンズが、少なくとも１面の非球面を有することを特徴とする上記第１７から１９の何れか１項記載の変倍光学系。

〔２１〕少なくとも１枚の前記一体レンズの最薄部厚さが以下の条件式を満たすことを特徴とする上記１から２０の何れか１項記載の変倍光学系。

〔２２〕前記一体レンズが正の屈折力を有することを特徴とする上記２１記載の変倍光学系。

〔２３〕前記一体レンズを成形する際、一つの成形機で複数の光学機能面を同時に成形することを特徴とする上記１から２２の何れか１項記載の変倍光学系。

〔２４〕前記第１の素材がガラスであることを特徴とする上記１から２３の何れか１項記載の変倍光学系。

〔２５〕前記第２の素材が遮光性を有するものであることを特徴とする上記１から２４の何れか１項記載の変倍光学系。

〔２６〕前記第２の素材が、金属、サーメット又はセラミックスであることを特徴とする上記１から２５の何れか１項記載の変倍光学系。

〔２７〕光学系を構成する少なくとも１つの光学素子の光学材料として有機無機複合材料を用いることを特徴とする上記１から２６の何れか１項記載の変倍光学系。

〔２８〕前記有機無機複合体はジルコニアのナノ粒子を含むことを特徴とする上記２７記載の変倍光学系。

〔２９〕前記有機無機複合体はジルコニアとアルミナのナノ粒子を含むことを特徴とする上記２７記載の変倍光学系。

〔３０〕前記有機無機複合体はニオブ酸化物のナノ粒子を含むことを特徴とする上記２７記載の変倍光学系。

〔３１〕前記有機無機複合体はジルコニウムアルコキシドの加水分解物とアルミナのナノ粒子を含むことを特徴とする上記２７記載の変倍光学系。

〔３２〕上記１から３１の何れか１項記載の変倍光学系と、その像側に配された電子撮像素子とを有することを特徴とする電子機器。

本発明の変倍光学系の実施例１の無限遠物点合焦時の広角端（ａ）、中間状態（ｂ）、望遠端（ｃ）でのレンズ断面図である。実施例２の変倍光学系の図１と同様のレンズ断面図である。実施例１の無限遠物点合焦時の広角端（ａ）、中間状態（ｂ）、望遠端（ｃ）での収差図である。実施例２の図３と同様の収差図である。実施例１の変倍光学系に用いる一体レンズの製造方法を説明するための図であって、成形前の配置（ａ）と成形後の配置（ｂ）を示す図である。図５の製造方法で成形された一体レンズを示す斜視図である。実施例１の変倍光学系に用いる一体レンズの１例を示す断面図である。実施例２の変倍光学系に用いる一体レンズの製造方法を説明するための図であって、成形前の配置（ａ）と成形後の配置（ｂ）を示す図である。図８の製造方法で成形された一体レンズを示す斜視図である。実施例２の変倍光学系に用いる一体レンズの１例を示す断面図である。本発明による変倍光学系を組み込んだデジタルカメラの外観を示す前方斜視図である。図１１のデジタルカメラの後方斜視図である。図１１のデジタルカメラの断面図である。本発明による変倍光学系を対物光学系として組み込れたパソコンのカバーを開いた前方斜視図である。パソコンの撮影光学系の断面図である。図１４の状態の側面図である。本発明による変倍光学系を対物光学系として組み込れた携帯電話の正面図（ａ）、側面図（ｂ）、その撮影光学系の断面図（ｃ）である。

符号の説明

Ｇ１…第１レンズ群
Ｇ２…第２レンズ群
Ｇ３…第３レンズ群
Ｓ…開口絞り
Ｆ…平行平面板群
Ｉ…像面
Ｅ…観察者眼球
１０…一体レンズ
１０’…一体レンズ
１１…第１の素材
１２…第２の素材
１３…第２の素材に形成されている穴
１４…成形型の下押型
１５…成形型の上押型
１６…凸形状部
１７…凹形状部
４０…デジタルカメラ
４１…撮影光学系
４２…撮影用光路
４３…ファインダー光学系
４４…ファインダー用光路
４５…シャッター
４６…フラッシュ
４７…液晶表示モニター
４９…ＣＣＤ
５０…カバー部材
５１…処理手段
５２…記録手段
５３…ファインダー用対物光学系
５５…ポロプリズム
５７…視野枠
５９…接眼光学系
１１２…対物レンズ
１１３…鏡枠
１１４…カバーガラス
１６０…撮像ユニット
１６２…撮像素子チップ
１６６…端子
３００…パソコン
３０１…キーボード
３０２…モニター
３０３…撮影光学系
３０４…撮影光路
３０５…画像
４００…携帯電話
４０１…マイク部
４０２…スピーカ部
４０３…入力ダイアル
４０４…モニター
４０５…撮影光学系
４０６…アンテナ
４０７…撮影光路

Claims

物体側から順に、負の屈折力を有する第１群と、正の屈折力を有する第２群と、正の屈折力を有する第３群とから構成された変倍光学系であって、少なくとも１枚のレンズが、成形後において少なくとも光学機能面を含む面となる第１の素材と、成形後において少なくとも光学機能面を含む面以外の面となる第２の素材とを用いて成形され、前記第１の素材と前記第２の素材とが一体化された一体レンズからなることを特徴とする変倍光学系。
前記第２の素材が遮光性を有するものであることを特徴とする請求項１記載の変倍光学系。
前記第２の素材が、金属、サーメット又はセラミックスであることを特徴とする請求項１又は２記載の変倍光学系。
光学系を構成する少なくとも１つの光学素子の光学材料として有機無機複合材料を用いることを特徴とする請求項１から３の何れか１項記載の変倍光学系。
請求項１から４の何れか１項記載の変倍光学系と、その像側に配された電子撮像素子とを有することを特徴とする電子機器。