JP2005266129A - ズームレンズ及びそれを有する電子撮像装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】光路を折り曲げずに構成枚数を少なくすることで小型化・薄型化できるズームレンズ及びそれを有する電子撮像装置を提供する。
【解決手段】物体側より順に、非球面を有する１つの負レンズ成分Ｌ１１からなる第１レンズ群Ｇ１と、正レンズＬ２１、負レンズＬ２２の２つのレンズ成分からなり全体として正の屈折力を持つ第２レンズ群Ｇ２を有するズームレンズにおいて、次の条件式を満足する。
０．１５ ＜ ｔ1／ｆｗ ＜ ０．６
但し、ｔ1は第１レンズ群の光軸上の厚さ、ｆｗはズームレンズの広角端における全系の焦点距離である。なお、１レンズ成分とは、単体もしくは接合レンズ、又はレンズ表面に樹脂などを密着硬化させた様な複合レンズを指す。従って、媒質境界面の数は、レンズ数よりも１つ多くなる。
【選択図】 図１
【解決手段】物体側より順に、非球面を有する１つの負レンズ成分Ｌ１１からなる第１レンズ群Ｇ１と、正レンズＬ２１、負レンズＬ２２の２つのレンズ成分からなり全体として正の屈折力を持つ第２レンズ群Ｇ２を有するズームレンズにおいて、次の条件式を満足する。
０．１５ ＜ ｔ1／ｆｗ ＜ ０．６
但し、ｔ1は第１レンズ群の光軸上の厚さ、ｆｗはズームレンズの広角端における全系の焦点距離である。なお、１レンズ成分とは、単体もしくは接合レンズ、又はレンズ表面に樹脂などを密着硬化させた様な複合レンズを指す。従って、媒質境界面の数は、レンズ数よりも１つ多くなる。
【選択図】 図１
Description
本発明は、極めて小さな撮像モジュールに使用されるズームレンズに関するものである。また、ズームレンズの小型化を実現させるための撮像モジュール側を工夫した電子撮像装置に関するものである。
近年、銀塩３５ｍｍフィルムカメラに代わる次世代カメラとして、デジタルカメラが普及してきている。最近では、デジタルカメラはますます小型化・薄型化されてきている。また、同時に普及しつつある携帯電話にまで、カメラ機能が搭載されてきている（以下、撮像モジュールという）。しかし、撮像モジュールを携帯電話に搭載するためには、デジタルカメラ以上に小型薄型でなくてはならない。しかしながら、現在携帯電話に搭載出来るほどに小型化されたズームレンズはあまり知られていない。
しかるに、非常に厳しい小型化・薄型化のサイズ条件を満足させるための手段としては、次のＡ〜Ｄの手段が考えられる。
Ａ．沈胴式鏡筒を採用して、光学系を筐体の厚み（奥行き）方向に収納する。この沈胴式鏡筒は、撮影時に光学系がカメラ筐体内からせり出し、携帯時にはカメラ筐体内に収納される構造の鏡筒である。
Ｂ．屈曲光学系を採用して、光学系を筐体の幅方向あるいは高さ方向に収納する。この屈曲光学系は、光学系の光路（光軸）を、ミラーやプリズムなど反射光学素子で折り曲げる構成の光学系である。
Ｃ．光学系の長さをそのままに、光学系を筐体の幅方向（例えば、携帯電話のヒンジ部）に収納する。
Ｄ．光学系の長さをそのままに、筐体に連結する形で光学系を取り付け、連結部を回転可能にする。このようにしておけば、撮影時に、光学系の長手方向の長さが筐体の厚みよりも長くても、収納時には、光学系の長手方向を筐体の幅方向に一致させればよい。よって、収納した状態では、筐体の厚みは増えない。
Ａ．沈胴式鏡筒を採用して、光学系を筐体の厚み（奥行き）方向に収納する。この沈胴式鏡筒は、撮影時に光学系がカメラ筐体内からせり出し、携帯時にはカメラ筐体内に収納される構造の鏡筒である。
Ｂ．屈曲光学系を採用して、光学系を筐体の幅方向あるいは高さ方向に収納する。この屈曲光学系は、光学系の光路（光軸）を、ミラーやプリズムなど反射光学素子で折り曲げる構成の光学系である。
Ｃ．光学系の長さをそのままに、光学系を筐体の幅方向（例えば、携帯電話のヒンジ部）に収納する。
Ｄ．光学系の長さをそのままに、筐体に連結する形で光学系を取り付け、連結部を回転可能にする。このようにしておけば、撮影時に、光学系の長手方向の長さが筐体の厚みよりも長くても、収納時には、光学系の長手方向を筐体の幅方向に一致させればよい。よって、収納した状態では、筐体の厚みは増えない。
小型化や薄型化では、特に、上記Ａ、Ｂの手段のように筐体の厚み方向に光学系を収納できることが望まれる。上記Ａの手段を用いた従来例としては、例えば次の特許文献１に記載のものが、上記Ｂの手段を用いた従来例としては、例えば次の特許文献２に記載のものがある。
特開２００２−３６５５４５号公報
特開２００３−４３３５４号公報
しかし、特許文献１に記載の上記Ａの手段を用いた構成では、光学系を構成するレンズの枚数、あるいは移動レンズ群の数がまだまだ多い。そのため、上記Ｂの手段を用いた構成並みに、筐体を薄くすることは困難である。
また、特許文献２に記載の上記Ｂの手段を用いた構成は、上記Ａの手段を用いた場合よりも、筐体を薄くしやすい。ただし、変倍時の可動レンズ群の移動量や、光学系を構成するレンズの枚数が多くなりがちになる。そのため、体積的には決して小型化には向いていない。
また、特許文献２に記載の上記Ｂの手段を用いた構成は、上記Ａの手段を用いた場合よりも、筐体を薄くしやすい。ただし、変倍時の可動レンズ群の移動量や、光学系を構成するレンズの枚数が多くなりがちになる。そのため、体積的には決して小型化には向いていない。
本発明は、上記従来の課題に鑑みてなされたものであり、小型化・薄型化したズームレンズ、及びそれを有する電子撮像装置を提供することを目的とする。また、諸収差が良好に補正されたズームレンズ、及びそれを有する電子撮像装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明によるズームレンズは、物体側より順に、非球面を有する１つの負レンズ成分からなる第１レンズ群と、正レンズと負レンズの２つのレンズ成分からなり全体として正の屈折力を持つ第２レンズ群を有するズームレンズにおいて、次の条件式を満足することを特徴としている。
０．１５ ＜ ｔ1／ｆｗ ＜ ０．６
但し、ｔ1は第１レンズ群の光軸上の厚さ、ｆｗはズームレンズの広角端における全系の焦点距離である。なお、本願において１レンズ成分とは、単体もしくは接合レンズ、又はレンズ表面に樹脂などを密着硬化させた様な複合レンズを指す。従って、媒質境界面の数は、レンズ数よりも１つ多くなる。
０．１５ ＜ ｔ1／ｆｗ ＜ ０．６
但し、ｔ1は第１レンズ群の光軸上の厚さ、ｆｗはズームレンズの広角端における全系の焦点距離である。なお、本願において１レンズ成分とは、単体もしくは接合レンズ、又はレンズ表面に樹脂などを密着硬化させた様な複合レンズを指す。従って、媒質境界面の数は、レンズ数よりも１つ多くなる。
また、本発明のズームレンズにおいては、前記第１レンズ群が、２面以上の非球面を有するのが好ましい。
また、本発明のズームレンズにおいては、次の条件式を満足するのが好ましい。
−０．５ ＜ （Ｒ1F＋Ｒ1R）／（Ｒ1F−Ｒ1R） ＜ ２
但し、Ｒ1Fは第１レンズ群における最も物体側の面の光軸上の曲率半径、Ｒ1Rは第１レンズ群における最も像側の面の光軸上の曲率半径である。
−０．５ ＜ （Ｒ1F＋Ｒ1R）／（Ｒ1F−Ｒ1R） ＜ ２
但し、Ｒ1Fは第１レンズ群における最も物体側の面の光軸上の曲率半径、Ｒ1Rは第１レンズ群における最も像側の面の光軸上の曲率半径である。
また、本発明のズームレンズにおいては、前記第２レンズ群を構成するいずれかのレンズ要素が、両面ともに非球面であるのが好ましい。
また、本発明のズームレンズにおいては、次の条件式を満足するのが好ましい。
０．７ ＜ ｔ2／ｆｗ ＜ １．６
但し、ｔ2は第２レンズ群における最も物体側の面と最も像側の面との間の光軸上の距離、ｆｗはズームレンズの広角端における全系の焦点距離である。
０．７ ＜ ｔ2／ｆｗ ＜ １．６
但し、ｔ2は第２レンズ群における最も物体側の面と最も像側の面との間の光軸上の距離、ｆｗはズームレンズの広角端における全系の焦点距離である。
また、本発明のズームレンズにおいては、次の条件式を満足するのが好ましい。
０．６ ＜ −ｆ22／ｆ2 ＜ ２．０
但し、ｆ22は第２レンズ群中の負レンズの焦点距離、ｆ2は第２レンズ群の合成焦点距離である。
０．６ ＜ −ｆ22／ｆ2 ＜ ２．０
但し、ｆ22は第２レンズ群中の負レンズの焦点距離、ｆ2は第２レンズ群の合成焦点距離である。
また、本発明のズームレンズにおいては、前記第２レンズ群より像側に１つの正レンズ成分からなる第３レンズ群を有するのが好ましい。
また、本発明のズームレンズにおいては、前記第２レンズ群より像側に非球面を有する１つの正レンズ成分からなる第３レンズ群を有するのが好ましい。
また、本発明のズームレンズにおいては、前記第３レンズ群が、変倍時に不動であるのが好ましい。
また、本発明のズームレンズにおいては、前記第３レンズ群から撮像素子の像面までの距離ｆｂが、次の条件式を満足するのが好ましい。
０．１ ＜ ｆｂ／ｆｗ ＜ １．０
但し、ｆｗはズームレンズの広角端における全系の焦点距離である。
０．１ ＜ ｆｂ／ｆｗ ＜ １．０
但し、ｆｗはズームレンズの広角端における全系の焦点距離である。
また、本発明のズームレンズにおいては、前記第３レンズ群が、次の条件式を満足するのが好ましい。
−１ ＜ （Ｒ3F＋Ｒ3R）／（Ｒ3F−Ｒ3R） ＜ ５
但し、Ｒ3Fは第３レンズ群における最も物体側の面の光軸上の曲率半径、Ｒ3Rは第３レンズ群における最も像側の面の光軸上の曲率半径である。
−１ ＜ （Ｒ3F＋Ｒ3R）／（Ｒ3F−Ｒ3R） ＜ ５
但し、Ｒ3Fは第３レンズ群における最も物体側の面の光軸上の曲率半径、Ｒ3Rは第３レンズ群における最も像側の面の光軸上の曲率半径である。
また、本発明のズームレンズにおいては、前記第１レンズ群又は第３レンズ群が、複数のレンズ要素からなり、アッベ数の最も高いレンズ要素以外のレンズ要素が、中心部よりも周辺部にいくほど収斂性がより強くなる非球面レンズであるのが好ましい。
また、本発明のズームレンズにおいては、より近距離物点への合焦を、前記第１レンズ群を物体側に繰り出すことで達成するようにするのが好ましい。
また、本発明のズームレンズにおいては、各レンズ群を形成するレンズ要素の媒質が、ほぼ一様な屈折率を有するのが好ましい。
また、本発明の電子撮像装置は、上記いずれかの本発明のズームレンズと、前記第３レンズ群の像側に電子撮像素子を有し、前記ズームレンズを通じて結像した像を電子撮像素子で撮像することによって得られた画像データを加工して形状を変化させた画像データとして出力することが可能な電子撮像装置であって、前記ズームレンズが、ほぼ無限遠物点合焦時に次の条件式を満足することを特徴としている。
０．７ ＜ ｙ07／（ｆｗ・ｔａｎω07w） ＜ ０．９６
但し、前記電子撮像素子の有効撮像面内（撮像可能な面内）で中心から最も遠い点までの距離（最大像高）をｙ10としたとき、ｙ07＝０．７ｙ10、ω07wは広角端における前記撮像面上の中心からｙ07の位置に結ぶ像点に対応する物点方向の光軸に対する角度である。
０．７ ＜ ｙ07／（ｆｗ・ｔａｎω07w） ＜ ０．９６
但し、前記電子撮像素子の有効撮像面内（撮像可能な面内）で中心から最も遠い点までの距離（最大像高）をｙ10としたとき、ｙ07＝０．７ｙ10、ω07wは広角端における前記撮像面上の中心からｙ07の位置に結ぶ像点に対応する物点方向の光軸に対する角度である。
本発明によれば、高画素数の撮像素子を用いてもズームレンズの体積の小型化・薄型化をともに達成出来、さらに広角化などの仕様の向上そしてコストダウンも可能となる。
実施例の説明に先立ち、本発明の作用効果について説明する。
本発明の電子撮像装置においては、物体側より順に、非球面を有する１つの負レンズ成分からなる第１レンズ群と、正レンズと負レンズの２つのレンズ成分からなり全体として正の屈折力を持つ第２レンズ群を有するズームレンズを採用した。この種のズームレンズにおいては、第１レンズ群と第２レンズ群とを、合計３レンズ成分で構成するのが好ましい。これにより、鏡筒沈胴時における筐体の厚みを極力薄くすることが出来る。
また、収差補正の観点からすると、第１レンズ群は、その厚みを薄くしても収差への影響（収差変動）が少ない。そこで、この第１レンズ群を極力薄くすることで、筐体（光学系）の厚みを薄くする効果を出している。なお、上述のように、１レンズ成分とは単体もしくは接合レンズ、又はレンズ表面に樹脂などを密着硬化させた様な複合レンズを指す。従って、単レンズ以外では、媒質境界面の数は、レンズ数よりも１つ多くなる。
そして、次の条件式(1)を満足するようにしている。
０．１５ ＜ ｔ1／ｆｗ ＜ ０．６ …(1)
但し、ｔ1は第１レンズ群の光軸上の厚さ、ｆｗはズームレンズの広角端における全系の焦点距離である。
条件式(1)の上限値を上回ると、鏡筒沈胴時における光学系の厚みを薄くすることが困難になる。一方、条件式(1)の下限値を下回ると、光学系の厚みが薄くなり過ぎる。この場合、個々のレンズの成形性が困難となる。また、樹脂レンズの場合、製品組み込み後において、環境変化などで変形しやすくなってしまう。
本発明の電子撮像装置においては、物体側より順に、非球面を有する１つの負レンズ成分からなる第１レンズ群と、正レンズと負レンズの２つのレンズ成分からなり全体として正の屈折力を持つ第２レンズ群を有するズームレンズを採用した。この種のズームレンズにおいては、第１レンズ群と第２レンズ群とを、合計３レンズ成分で構成するのが好ましい。これにより、鏡筒沈胴時における筐体の厚みを極力薄くすることが出来る。
また、収差補正の観点からすると、第１レンズ群は、その厚みを薄くしても収差への影響（収差変動）が少ない。そこで、この第１レンズ群を極力薄くすることで、筐体（光学系）の厚みを薄くする効果を出している。なお、上述のように、１レンズ成分とは単体もしくは接合レンズ、又はレンズ表面に樹脂などを密着硬化させた様な複合レンズを指す。従って、単レンズ以外では、媒質境界面の数は、レンズ数よりも１つ多くなる。
そして、次の条件式(1)を満足するようにしている。
０．１５ ＜ ｔ1／ｆｗ ＜ ０．６ …(1)
但し、ｔ1は第１レンズ群の光軸上の厚さ、ｆｗはズームレンズの広角端における全系の焦点距離である。
条件式(1)の上限値を上回ると、鏡筒沈胴時における光学系の厚みを薄くすることが困難になる。一方、条件式(1)の下限値を下回ると、光学系の厚みが薄くなり過ぎる。この場合、個々のレンズの成形性が困難となる。また、樹脂レンズの場合、製品組み込み後において、環境変化などで変形しやすくなってしまう。
なお、次の条件式(1')を満足すると、より好ましい。
０．１８ ＜ ｔ1／ｆｗ ＜ ０．５ …(1')
さらに、次の条件式(1")を満足すると、より一層好ましい。
０．２０ ＜ ｔ1／ｆｗ ＜ ０．４５ …(1")
０．１８ ＜ ｔ1／ｆｗ ＜ ０．５ …(1')
さらに、次の条件式(1")を満足すると、より一層好ましい。
０．２０ ＜ ｔ1／ｆｗ ＜ ０．４５ …(1")
また、第１レンズ群は、歪曲収差やコマ収差の収差補正上、２面以上の非球面を有するのがよく、物体側と像側の両側の面は非球面であるのがよい。
また、第１レンズ群は、次の条件式(2)を満足するとよい。
−０．５ ＜ （Ｒ1F＋Ｒ1R）／（Ｒ1F−Ｒ1R） ＜ ２ …(2)
但し、Ｒ1Fは第１レンズ群における最も物体側の面の光軸上の曲率半径、Ｒ1Rは第１レンズ群における最も像側の面の光軸上の曲率半径である。
条件式(2)の上限値を上回ると、使用状態における光学全長が長くなりやすくなってしまう。一方、条件式(2)の下限値を下回ると、歪曲収差、コマ収差が許容できなくなる。
−０．５ ＜ （Ｒ1F＋Ｒ1R）／（Ｒ1F−Ｒ1R） ＜ ２ …(2)
但し、Ｒ1Fは第１レンズ群における最も物体側の面の光軸上の曲率半径、Ｒ1Rは第１レンズ群における最も像側の面の光軸上の曲率半径である。
条件式(2)の上限値を上回ると、使用状態における光学全長が長くなりやすくなってしまう。一方、条件式(2)の下限値を下回ると、歪曲収差、コマ収差が許容できなくなる。
なお、次の条件式(2')を満足すると、より好ましい。
０ ＜ （Ｒ1F＋Ｒ1R）／（Ｒ1F−Ｒ1R） ＜ １．５ …(2')
さらに、次の条件式(2")を満足すると、より一層好ましい。
０．３ ＜ （Ｒ1F＋Ｒ1R）／（Ｒ1F−Ｒ1R） ＜ １ …(2")
０ ＜ （Ｒ1F＋Ｒ1R）／（Ｒ1F−Ｒ1R） ＜ １．５ …(2')
さらに、次の条件式(2")を満足すると、より一層好ましい。
０．３ ＜ （Ｒ1F＋Ｒ1R）／（Ｒ1F−Ｒ1R） ＜ １ …(2")
次に、第２レンズ群について説明する。
第２レンズ群は変倍をつかさどる群であり、最も収差が発生しやすい群である。従って、第２レンズ群を構成するいずれかのレンズ要素を両面ともに非球面とするのが良い。
第２レンズ群は変倍をつかさどる群であり、最も収差が発生しやすい群である。従って、第２レンズ群を構成するいずれかのレンズ要素を両面ともに非球面とするのが良い。
また、小型で収差補正を良好にするために、次の条件式(3)を満足するとよい。
０．７ ＜ ｔ2／ｆｗ ＜ １．６ …(3)
但し、ｔ2は第２レンズ群における最も物体側の面と最も像側の面との間の光軸上の距離、ｆｗはズームレンズの広角端における全系の焦点距離である。
条件式(3)の上限値を上回ると、鏡筒沈胴時における光学系の厚みを薄くすることが困難になる。一方、条件式(3)の下限値を下回ると、第２レンズ群でのパワーが不足するので、全長が長くなりやすい。又は、非点収差の補正が困難となる。
０．７ ＜ ｔ2／ｆｗ ＜ １．６ …(3)
但し、ｔ2は第２レンズ群における最も物体側の面と最も像側の面との間の光軸上の距離、ｆｗはズームレンズの広角端における全系の焦点距離である。
条件式(3)の上限値を上回ると、鏡筒沈胴時における光学系の厚みを薄くすることが困難になる。一方、条件式(3)の下限値を下回ると、第２レンズ群でのパワーが不足するので、全長が長くなりやすい。又は、非点収差の補正が困難となる。
なお、次の条件式(3')を満足すると、より好ましい。
０．８ ＜ ｔ2／ｆｗ ＜ １．４ …(3')
さらに、次の条件式(3")を満足すると、より一層好ましい。
０．９ ＜ ｔ2／ｆｗ ＜ １．２ …(3")
０．８ ＜ ｔ2／ｆｗ ＜ １．４ …(3')
さらに、次の条件式(3")を満足すると、より一層好ましい。
０．９ ＜ ｔ2／ｆｗ ＜ １．２ …(3")
ところで、全長を短くするために、第２レンズ群は物体側から正レンズ・負レンズの順に配置されている。この場合、正レンズ・負レンズのそれぞれに、ある程度の屈折力がないと全長が短くはならない。ここで、負レンズの屈折力が決まれば、正レンズの屈折力もある程度決まってくる。このため、負レンズの屈折力についてのみ規定しておけば十分である。しかるに、第２レンズ群における負レンズは、次の条件式(4)を満足するのが好ましい。
０．６ ＜ −ｆ22／ｆ2 ＜ ２．０ …(4)
但し、ｆ22は第２レンズ群中の負レンズの焦点距離、ｆ2は第２レンズ群の合成焦点距離である。
条件式(4)の上限値を上回ると、全長が長くなりやすく、また軸上色収差が補正不足になりやすい。一方、条件式(4)の下限値を下回ると、球面収差やコマ収差の補正が困難となる。特に、合焦を行うにあたって、この負レンズのみを単独で移動させると、レンズ移動量に対する焦点位置の移動量、つまり合焦感度が著しく大きくなる。そのため、精度の保証が困難となる。
０．６ ＜ −ｆ22／ｆ2 ＜ ２．０ …(4)
但し、ｆ22は第２レンズ群中の負レンズの焦点距離、ｆ2は第２レンズ群の合成焦点距離である。
条件式(4)の上限値を上回ると、全長が長くなりやすく、また軸上色収差が補正不足になりやすい。一方、条件式(4)の下限値を下回ると、球面収差やコマ収差の補正が困難となる。特に、合焦を行うにあたって、この負レンズのみを単独で移動させると、レンズ移動量に対する焦点位置の移動量、つまり合焦感度が著しく大きくなる。そのため、精度の保証が困難となる。
なお、次の条件式(4')を満足すると、より好ましい。
０．７ ＜ −ｆ22／ｆ2 ＜ １．６ …(4')
さらに、次の条件式(4")を満足すると、より一層好ましい。
０．８ ＜ −ｆ22／ｆ2 ＜ １．２ …(4")
０．７ ＜ −ｆ22／ｆ2 ＜ １．６ …(4')
さらに、次の条件式(4")を満足すると、より一層好ましい。
０．８ ＜ −ｆ22／ｆ2 ＜ １．２ …(4")
次に、第３レンズ群について説明する。第３レンズ群は、第２レンズ群に後続して配置されており、１つの正レンズ成分からなる。
この第３レンズ群の存在意義の１つは、コマ収差や歪曲収差を補正することである。また、存在意義のもう１つは、主光線射出角を小さくしてシェーディングを緩和することである。特に、コマ収差や歪曲収差は、第３レンズ群に非球面を導入することでかなり改善される。但し、上述のように、１レンズ成分とは単体もしくは接合レンズ、又はレンズ表面に樹脂などを密着硬化させた様な複合レンズを指す。
この第３レンズ群の存在意義の１つは、コマ収差や歪曲収差を補正することである。また、存在意義のもう１つは、主光線射出角を小さくしてシェーディングを緩和することである。特に、コマ収差や歪曲収差は、第３レンズ群に非球面を導入することでかなり改善される。但し、上述のように、１レンズ成分とは単体もしくは接合レンズ、又はレンズ表面に樹脂などを密着硬化させた様な複合レンズを指す。
なお、第１レンズ群と第２レンズ群を変倍時に移動することでズームは一応完結する。ここで、収差補正が不十分な場合にのみ、第３レンズ群を、変倍時に移動させることがある。しかしながら、移動群を少なくすることは小型化にとって有利であるから、第３レンズ群は変倍時には不動とするのがよい。
また、第３レンズ群にはコマ収差補正のために非球面を導入するのがよい。ところが、第３レンズ群が像面に近すぎると、コマ収差の補正が出来なくなる。このため、第３レンズ群から像面までは、ある程度の距離が必要である。つまり、前記第３レンズ群から撮像素子の像面までの距離ｆｂが次の条件式(5)を満足するのがよい。
０．１ ＜ ｆｂ／ｆｗ ＜ １．０ …(5)
条件式(5)の下限値を下回ると、コマ収差の補正が困難となってしまう。一方、条件式(5)の上限値を上回ると、全長が長くなり、沈胴機構上不利となりやすい。
０．１ ＜ ｆｂ／ｆｗ ＜ １．０ …(5)
条件式(5)の下限値を下回ると、コマ収差の補正が困難となってしまう。一方、条件式(5)の上限値を上回ると、全長が長くなり、沈胴機構上不利となりやすい。
なお、次の条件式(5')を満足すると、より好ましい。
０．２ ＜ ｆｂ／ｆｗ ＜ ０．８ …(5')
さらに、次の条件式(5")を満足すると、より一層好ましい。
０．３ ＜ ｆｂ／ｆｗ ＜ ０．６ …(5")
０．２ ＜ ｆｂ／ｆｗ ＜ ０．８ …(5')
さらに、次の条件式(5")を満足すると、より一層好ましい。
０．３ ＜ ｆｂ／ｆｗ ＜ ０．６ …(5")
また、第３レンズ群は、次の条件式(6)を満足するのが好ましい。
−１ ＜ （Ｒ3F＋Ｒ3R）／（Ｒ3F−Ｒ3R） ＜ ５ …(6)
但し、Ｒ3Fは第３レンズ群における最も物体側の面の光軸上の曲率半径、Ｒ3Rは第３レンズ群における最も像側の面の光軸上の曲率半径である。
条件式(6)の上限値を上回ると、球面収差が補正しづらくなる。一方、条件式(6)の下限値を下回ると、コマ収差・非点収差が補正しづらくなる。その結果、結像性能を実用的範囲に収めることが困難になる。
−１ ＜ （Ｒ3F＋Ｒ3R）／（Ｒ3F−Ｒ3R） ＜ ５ …(6)
但し、Ｒ3Fは第３レンズ群における最も物体側の面の光軸上の曲率半径、Ｒ3Rは第３レンズ群における最も像側の面の光軸上の曲率半径である。
条件式(6)の上限値を上回ると、球面収差が補正しづらくなる。一方、条件式(6)の下限値を下回ると、コマ収差・非点収差が補正しづらくなる。その結果、結像性能を実用的範囲に収めることが困難になる。
なお、次の条件式(6')を満足すると、より好ましい。
−０．５ ＜ （Ｒ3F＋Ｒ3R）／（Ｒ3F−Ｒ3R） ＜ ３ …(6')
さらに、次の条件式(6")を満足すると、より一層好ましい。
０ ＜ （Ｒ3F＋Ｒ3R）／（Ｒ3F−Ｒ3R） ＜ ２ …(6")
−０．５ ＜ （Ｒ3F＋Ｒ3R）／（Ｒ3F−Ｒ3R） ＜ ３ …(6')
さらに、次の条件式(6")を満足すると、より一層好ましい。
０ ＜ （Ｒ3F＋Ｒ3R）／（Ｒ3F−Ｒ3R） ＜ ２ …(6")
ところで、本発明のズームレンズは、構成枚数が極めて少ないため、変倍に伴う色収差が発生しやすい。この場合、色収差を補正するために、通常、第１レンズ群を、負レンズと正レンズを少なくとも各１枚づつ含む様に構成する。しかしながら、このようにすると、光軸方向の厚みが著しく増大する。
そこで本発明では、第１レンズ群と第３レンズ群の少なくとも一方を、複数のレンズ要素で構成している。そして、複数のレンズ要素のうち、アッベ数の最も高いレンズ要素以外のレンズ要素を、中心部よりも周辺部にいくほど収斂性がより強くなる非球面レンズとしている。これは、変倍比が大きく異なるほど、第１レンズ群と第３レンズ群において、広角端と望遠端における軸外主光線の高さが大きく異なることを利用したものである。特に、接合面は、色収差以外の収差補正に影響が少ない。そこで、この接合面を非球面にすると効果が大きい。
ここで、複数のレンズ要素を用いながらも、光学系を薄くする手段の１つについて説明する。その方法とは、ベースの非球面レンズ上に、紫外線硬化型樹脂を設ける方法である。この場合、紫外線硬化型樹脂という一つのレンズが、ベースの非球面レンズ上に形成されていることになる。特に紫外線硬化型樹脂を使ったレンズは、通常レンズよりも、厚みをかなり薄く形成できるという利点がある。
また、第１レンズ群と第３レンズ群は、焦点距離の値（例えば、広角端の位置や望遠端の位置）によって、光学系の瞳から離れた所に位置する。このような位置では、レンズ面上における各光線の通過位置が、画角に応じてそれぞれ異なる。すなわち、光束が通過する領域、すなわちレンズの有効領域が、おおむね角型となる。
そこで、紫外線硬化型樹脂レンズの製造にあたって、その外形形状を角型にする。このようにすれば、それらを碁盤目状（アレイ状）に配列した状態、すなわち多数の紫外線硬化型樹脂レンズを１枚のシート状にして、一回の成形で製造ができるという利点がある。そして、このシートをカットすれば、多数の紫外線硬化型樹脂レンズを、簡単に得ることができる。もちろん、他の製造方法を用いても良い。
そこで、紫外線硬化型樹脂レンズの製造にあたって、その外形形状を角型にする。このようにすれば、それらを碁盤目状（アレイ状）に配列した状態、すなわち多数の紫外線硬化型樹脂レンズを１枚のシート状にして、一回の成形で製造ができるという利点がある。そして、このシートをカットすれば、多数の紫外線硬化型樹脂レンズを、簡単に得ることができる。もちろん、他の製造方法を用いても良い。
なお、第３レンズ群を合焦のために移動すると、収差変動、特に非点収差が著しく変動する。また、第２レンズ群の負レンズだけを合焦のために移動するのは、精度確保が困難となるので好ましくない。このため、より近距離物点への合焦は、第１レンズ群を物体側に繰り出すようにするのがよい。
また、本発明のズームレンズにおける各レンズ群は、１枚又は２枚というような最小枚数で構成している。そのため、レンズに不均質媒質を用いることも考えられる。しかし、不均質媒質を用いたレンズは、製造が困難である。また、各レンズがそれぞれ所定の効果を出すためには、一定以上の厚みが必要となる。このため、屈折率がほぼ一様な媒質で、レンズを構成するのが好ましい。
ところで、撮像素子の画素サイズがある程度以上小さくなると、回折の影響によりナイキスト周波数以上の成分がなくなる。そこで、これを利用すれば、光学ローパスフィルターを省略することができる。これは、ズームレンズ全体を極力薄くする点からも好ましい。
そこで、次の条件式(8)を満足するのが好ましい。
Ｆｗ ≧ ａ（μｍ） …(8)
但し、Ｆｗは広角端における解放Ｆ値、ａは撮像素子の水平方向の画素間距離（単位：μｍ）である。
条件式(8)を満足すると、光学ローパスフィルターを光路中に配置しなくてよくなる。よって、光学系を小型化できる。
そこで、次の条件式(8)を満足するのが好ましい。
Ｆｗ ≧ ａ（μｍ） …(8)
但し、Ｆｗは広角端における解放Ｆ値、ａは撮像素子の水平方向の画素間距離（単位：μｍ）である。
条件式(8)を満足すると、光学ローパスフィルターを光路中に配置しなくてよくなる。よって、光学系を小型化できる。
なお、上記条件(8)を満足する場合、画質確保の点から、開口絞りは開放のみとするのが好ましい。これは、この場合の光学系が、開口絞りの径が常に一定の光学系ということである。そして、この場合の光学系では、絞り込みの動作が不要になるため、絞り込み機構を省略できる。よって、その分だけ、小型化が可能になる。なお、条件式(8)を満足しない場合は、光学ローパスフィルターが必要である。
また、条件式(8')を満足すると、より好ましい。
Ｆｗ ≧ １．２ａ（μｍ） …(8')
さらに、条件式(8")を満足すると、より一層好ましい。
Ｆｗ ≧ １．４ａ（μｍ） …(8")
Ｆｗ ≧ １．２ａ（μｍ） …(8')
さらに、条件式(8")を満足すると、より一層好ましい。
Ｆｗ ≧ １．４ａ（μｍ） …(8")
最後に、電子撮像装置について説明する。電子撮像装置としては、奥行きの薄型化と広画角化を両立させたものが好ましい。
ここで、無限遠物体を、歪曲収差がない光学系で結像したとする。この場合、結像した像に歪曲がないので、
ｆ＝ｙ／ｔａｎω
が成立する。
但し、ｙは像点の光軸からの高さ、ｆは結像系の焦点距離、ωは前記撮像面上の中心からｙの位置に結ぶ像点に対応する物点方向の光軸に対する角度である。
一方、光学系に樽型の歪曲収差がある場合は、
ｆ＞ｙ／ｔａｎω
となる。つまり、ｆとｙとを一定の値とするならば、ωは大きな値となる。
ここで、無限遠物体を、歪曲収差がない光学系で結像したとする。この場合、結像した像に歪曲がないので、
ｆ＝ｙ／ｔａｎω
が成立する。
但し、ｙは像点の光軸からの高さ、ｆは結像系の焦点距離、ωは前記撮像面上の中心からｙの位置に結ぶ像点に対応する物点方向の光軸に対する角度である。
一方、光学系に樽型の歪曲収差がある場合は、
ｆ＞ｙ／ｔａｎω
となる。つまり、ｆとｙとを一定の値とするならば、ωは大きな値となる。
そこで、電子撮像装置には、特に広角端近傍の焦点距離において、意図的に大きな樽型の歪曲収差を有したズームレンズを用いるのが良い。この場合、歪曲収差を補正しなくて済む分だけ、光学系の広画角化が達成できる。ただし、物体の像は、樽型の歪曲収差を有した状態で電子撮像素子上に結像する。そこで、電子撮像装置では、電子撮像素子で得られた画像データを、画像処理で加工するようにしている。この加工では、樽型の歪曲収差を補正するように、画像データ（画像の形状）を変化させる。このようにすれば、最終的に得られた画像データは、物体とほぼ相似の形状を持つ画像データとなる。よって、この画像データに基づいて、物体の画像をＣＲＴやプリンターに出力すればよい。
ここで、ズームレンズには、ほぼ無限遠物点合焦時に次の条件式(7)を満足するものを採用するのがよい。
０．７ ＜ ｙ07／（ｆｗ・ｔａｎω07w） ＜ ０．９６ …(7)
但し、電子撮像素子の有効撮像面内（撮像可能な面内）で中心から最も遠い点までの距離（最大像高）をｙ10としたとき、ｙ07＝０．７ｙ10、ω07wは広角端における撮像面上の中心からｙ07の位置に結ぶ像点に対応する物点方向の光軸に対する角度である。
上記条件式(7)はズーム広角端における樽型歪曲の度合いを規定したものである。条件式(7)を満足すれば、光学系を肥大化させずに、広い画角の情報を取り込むことが可能となる。なお、樽型に歪んだ像は撮像素子にて光電変換されて、樽型に歪んだ画像データとなる。しかしながら、樽型に歪んだ画像データには、電子撮像装置の信号処理系にて、電気的に形状変化に相当する加工が施される。このようにすれば、最終的に出力された画像データを表示装置にて再生したとしても、歪曲が補正されて被写体形状にほぼ相似した画像が得られる。
０．７ ＜ ｙ07／（ｆｗ・ｔａｎω07w） ＜ ０．９６ …(7)
但し、電子撮像素子の有効撮像面内（撮像可能な面内）で中心から最も遠い点までの距離（最大像高）をｙ10としたとき、ｙ07＝０．７ｙ10、ω07wは広角端における撮像面上の中心からｙ07の位置に結ぶ像点に対応する物点方向の光軸に対する角度である。
上記条件式(7)はズーム広角端における樽型歪曲の度合いを規定したものである。条件式(7)を満足すれば、光学系を肥大化させずに、広い画角の情報を取り込むことが可能となる。なお、樽型に歪んだ像は撮像素子にて光電変換されて、樽型に歪んだ画像データとなる。しかしながら、樽型に歪んだ画像データには、電子撮像装置の信号処理系にて、電気的に形状変化に相当する加工が施される。このようにすれば、最終的に出力された画像データを表示装置にて再生したとしても、歪曲が補正されて被写体形状にほぼ相似した画像が得られる。
条件式(7)の上限値を上回る場合で、特に、１に近い値をとる場合は、歪曲収差が光学的に良く補正されたことに相当する補正を、画像処理で行うことができる。ただし、光学系の小型化を維持しながら、広い視野角に亘って像を取り込むことが困難となる。一方、条件式(7)の下限値を下回ると、光学系の歪曲収差による画像歪みを画像処理で補正した場合、画角周辺部の放射方向への引き伸ばし率が高くなりすぎる。その結果、画像周辺部の鮮鋭度の劣化が目立つようになってしまう。
条件式(7)を満足するようにして、光学系で意図的に歪曲収差を出すようにし、電子撮像素子で撮像後に電気的に画像処理して歪みを補正する方法を導入すれば、光学系の小型化と広角化（歪曲込みの垂直方向の画角を３８°以上にする）が可能となる。
条件式(7)を満足するようにして、光学系で意図的に歪曲収差を出すようにし、電子撮像素子で撮像後に電気的に画像処理して歪みを補正する方法を導入すれば、光学系の小型化と広角化（歪曲込みの垂直方向の画角を３８°以上にする）が可能となる。
なお、次の条件式(7')を満足すると、より好ましい。
０．７５ ＜ ｙ07／（ｆｗ・ｔａｎω07w） ＜ ０．９４ …(7')
さらに、次の条件式(7")を満足すると、より一層好ましい。
０．８０ ＜ ｙ07／（ｆｗ・ｔａｎω07w） ＜ ０．９２ …(7")
０．７５ ＜ ｙ07／（ｆｗ・ｔａｎω07w） ＜ ０．９４ …(7')
さらに、次の条件式(7")を満足すると、より一層好ましい。
０．８０ ＜ ｙ07／（ｆｗ・ｔａｎω07w） ＜ ０．９２ …(7")
本発明のズームレンズは、以上述べた条件式や構成上の特徴を、個々に、満足あるいは備えることにより、小型化あるいは良好な収差補正が実現できる。また、本発明のズームレンズは、上記条件式や構成上の特徴を、組み合わせて備える（満足する）こともできる。この場合、いっそうの小型化、あるいはより良好な収差補正を達成できる。また、本発明のズームレンズを有する電子撮像装置においても、同じ事が言える。
次に本発明の実施例について図面を用いて説明する。
次に本発明の実施例について図面を用いて説明する。
図１は本発明の実施例１にかかるズームレンズの無限遠物点合焦時の光学構成を示す光軸に沿う断面図であり、(a)は広角端、(b)は中間、(c)は望遠端での状態を示している。図２は実施例１にかかるズームレンズの無限遠物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図であり、(a)は広角端、(b)は中間、(c)は望遠端での状態を示している。図３は実施例１にかかるズームレンズの無限遠合焦時における、最大像高の０．７倍の像高でのコマ収差（横収差）、最大像高でのコマ収差（横収差）、最大像高の０．７倍の像高でのコマ収差（縦収差）、最大像高でのコマ収差（縦収差）を示す図であり、(a)は広角端、(b)は中間、(c)は望遠端での状態を示している。
実施例１のズームレンズは、図１に示すように、物体側より順に、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を有している。なお、図１中、ＣＧはカバーガラス、Ｉは撮像素子の撮像面である。
第１レンズ群Ｇ１は、両凹レンズＬ１１で構成されている。
第２レンズ群Ｇ２は、両凸レンズＬ２１と、両凹レンズＬ２２とで構成されており、全体で正の屈折力を有している。
第３レンズ群Ｇ３は、両凸レンズＬ３１で構成されている。
第１レンズ群Ｇ１は、両凹レンズＬ１１で構成されている。
第２レンズ群Ｇ２は、両凸レンズＬ２１と、両凹レンズＬ２２とで構成されており、全体で正の屈折力を有している。
第３レンズ群Ｇ３は、両凸レンズＬ３１で構成されている。
広角端から望遠端へと変倍する際には、第１レンズ群Ｇ１は一旦像側へ移動した後に物体側へ移動し、第２レンズ群Ｇ２は開口絞りＳとともに物体側へ移動し、第３レンズ群Ｇ３は位置が固定されている。
また、近距離物点への合焦は、第１レンズ群Ｇ１を物体側に移動して行うようになっている。
非球面は、第１レンズ群Ｇ１中の両凹レンズＬ１１の両面、第２レンズ群Ｇ２中の両凸レンズＬ２１の両面、両凹レンズＬ２２の像側の面、第３レンズ群Ｇ３中の両凸レンズＬ３１の像側の面に設けられている。
また、近距離物点への合焦は、第１レンズ群Ｇ１を物体側に移動して行うようになっている。
非球面は、第１レンズ群Ｇ１中の両凹レンズＬ１１の両面、第２レンズ群Ｇ２中の両凸レンズＬ２１の両面、両凹レンズＬ２２の像側の面、第３レンズ群Ｇ３中の両凸レンズＬ３１の像側の面に設けられている。
次に、実施例１のズームレンズを構成する光学部材の数値データを示す。
なお、実施例１の数値データにおいて、ｒ1、ｒ2、…は各レンズ面の曲率半径、ｄ1、ｄ2、…は各レンズの肉厚または空気間隔、ｎd1、ｎd2、…は各レンズのｄ線での屈折率、νd1、νd2、…は各レンズのアッべ数、Ｆｎｏ．はＦナンバー、ｆは全系焦点距離、Ｄ０は物体から第１面までの距離を表している。
なお、非球面形状は、光軸方向をｚ、光軸に直交する方向をｙにとり、円錐係数をＫ、非球面係数をＡ4、Ａ6、Ａ8、Ａ10としたとき、次の式で表される。
ｚ＝（ｙ2／ｒ）／［１＋｛１−（１＋Ｋ）（ｙ／ｒ）2｝1/2］
＋Ａ4ｙ4＋Ａ6ｙ6＋Ａ8ｙ8＋Ａ10ｙ10
なお、これらの記号は後述の実施例の数値データにおいても共通である。
なお、実施例１の数値データにおいて、ｒ1、ｒ2、…は各レンズ面の曲率半径、ｄ1、ｄ2、…は各レンズの肉厚または空気間隔、ｎd1、ｎd2、…は各レンズのｄ線での屈折率、νd1、νd2、…は各レンズのアッべ数、Ｆｎｏ．はＦナンバー、ｆは全系焦点距離、Ｄ０は物体から第１面までの距離を表している。
なお、非球面形状は、光軸方向をｚ、光軸に直交する方向をｙにとり、円錐係数をＫ、非球面係数をＡ4、Ａ6、Ａ8、Ａ10としたとき、次の式で表される。
ｚ＝（ｙ2／ｒ）／［１＋｛１−（１＋Ｋ）（ｙ／ｒ）2｝1/2］
＋Ａ4ｙ4＋Ａ6ｙ6＋Ａ8ｙ8＋Ａ10ｙ10
なお、これらの記号は後述の実施例の数値データにおいても共通である。
数値データ１
ｒ1＝-35.1212（非球面）
ｄ1＝0.8057 ｎd1＝1.52542 νd1＝55.78
ｒ2＝3.8887（非球面）
ｄ2＝Ｄ２
ｒ3＝∞（絞り）
ｄ3＝0.6307
ｒ4＝2.4630（非球面）
ｄ4＝1.3771 ｎd4＝1.52542 νd4＝55.78
ｒ5＝-3.3002（非球面）
ｄ5＝0.9651
ｒ6＝-7.7807
ｄ6＝1.2085 ｎd6＝1.60687 νd6＝27.03
ｒ7＝3.2153（非球面）
ｄ7＝Ｄ７
ｒ8＝232.0586
ｄ8＝1.1990 ｎd8＝1.52542 νd8＝55.78
ｒ9＝-3.1595（非球面）
ｄ9＝0.8000
ｒ10＝∞
ｄ10＝0.5000 ｎd10＝1.51633 νd10＝64.14
ｒ11＝∞
ｄ11＝Ｄ１１
ｒ12＝∞（撮像面）
ｄ12＝0
ｒ1＝-35.1212（非球面）
ｄ1＝0.8057 ｎd1＝1.52542 νd1＝55.78
ｒ2＝3.8887（非球面）
ｄ2＝Ｄ２
ｒ3＝∞（絞り）
ｄ3＝0.6307
ｒ4＝2.4630（非球面）
ｄ4＝1.3771 ｎd4＝1.52542 νd4＝55.78
ｒ5＝-3.3002（非球面）
ｄ5＝0.9651
ｒ6＝-7.7807
ｄ6＝1.2085 ｎd6＝1.60687 νd6＝27.03
ｒ7＝3.2153（非球面）
ｄ7＝Ｄ７
ｒ8＝232.0586
ｄ8＝1.1990 ｎd8＝1.52542 νd8＝55.78
ｒ9＝-3.1595（非球面）
ｄ9＝0.8000
ｒ10＝∞
ｄ10＝0.5000 ｎd10＝1.51633 νd10＝64.14
ｒ11＝∞
ｄ11＝Ｄ１１
ｒ12＝∞（撮像面）
ｄ12＝0
非球面係数
第１面
Ｋ＝0
Ａ2 ＝0 Ａ4 ＝-2.0716×10-2 Ａ6 ＝3.5101×10-3
Ａ8 ＝-2.0021×10-4 Ａ10 ＝0
第２面
Ｋ＝0
Ａ2 ＝0 Ａ4 ＝-2.8820×10-2 Ａ6 ＝7.0639×10-3
Ａ8 ＝-4.9068×10-4 Ａ10 ＝0
第４面
Ｋ＝-3.7238
Ａ2 ＝0 Ａ4 ＝2.0100×10-2 Ａ6 ＝-9.0986×10-4
Ａ8 ＝0 Ａ10 ＝0
第５面
Ｋ＝0
Ａ2 ＝0 Ａ4 ＝1.2516×10-2 Ａ6 ＝2.7283×10-3
Ａ8 ＝-4.5918×10-4 Ａ10 ＝0
第７面
Ｋ＝3.3200
Ａ2 ＝0 Ａ4 ＝-4.4575×10-3 Ａ6 ＝-4.7766×10-3
Ａ8 ＝4.8172×10-5 Ａ10 ＝0
第９面
Ｋ＝-1.8885
Ａ2 ＝0 Ａ4 ＝1.6837×10-2 Ａ6 ＝-4.0368×10-3
Ａ8 ＝2.7254×10-4 Ａ10 ＝0
第１面
Ｋ＝0
Ａ2 ＝0 Ａ4 ＝-2.0716×10-2 Ａ6 ＝3.5101×10-3
Ａ8 ＝-2.0021×10-4 Ａ10 ＝0
第２面
Ｋ＝0
Ａ2 ＝0 Ａ4 ＝-2.8820×10-2 Ａ6 ＝7.0639×10-3
Ａ8 ＝-4.9068×10-4 Ａ10 ＝0
第４面
Ｋ＝-3.7238
Ａ2 ＝0 Ａ4 ＝2.0100×10-2 Ａ6 ＝-9.0986×10-4
Ａ8 ＝0 Ａ10 ＝0
第５面
Ｋ＝0
Ａ2 ＝0 Ａ4 ＝1.2516×10-2 Ａ6 ＝2.7283×10-3
Ａ8 ＝-4.5918×10-4 Ａ10 ＝0
第７面
Ｋ＝3.3200
Ａ2 ＝0 Ａ4 ＝-4.4575×10-3 Ａ6 ＝-4.7766×10-3
Ａ8 ＝4.8172×10-5 Ａ10 ＝0
第９面
Ｋ＝-1.8885
Ａ2 ＝0 Ａ4 ＝1.6837×10-2 Ａ6 ＝-4.0368×10-3
Ａ8 ＝2.7254×10-4 Ａ10 ＝0
ズームデータ
Ｄ０（物体から第１面までの距離）が∞のとき
広角端 中間 望遠端
ｆ（ｍｍ） 3.12693 4.81086 8.05103
Ｆｎｏ． 2.8201 3.5039 4.8293
Ｄ２ 4.57449 2.39301 0.77046
Ｄ７ 0.70324 2.00230 4.51175
Ｄ１１ 0.30205 0.31424 0.30157
Ｄ０（物体から第１面までの距離）が∞のとき
広角端 中間 望遠端
ｆ（ｍｍ） 3.12693 4.81086 8.05103
Ｆｎｏ． 2.8201 3.5039 4.8293
Ｄ２ 4.57449 2.39301 0.77046
Ｄ７ 0.70324 2.00230 4.51175
Ｄ１１ 0.30205 0.31424 0.30157
図４は本発明の実施例２にかかるズームレンズの無限遠物点合焦時の光学構成を示す光軸に沿う断面図であり、(a)は広角端、(b)は中間、(c)は望遠端での状態を示している。図５は実施例２にかかるズームレンズの無限遠物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図であり、(a)は広角端、(b)は中間、(c)は望遠端での状態を示している。図６は実施例２にかかるズームレンズの無限遠合焦時における、最大像高の０．７倍の像高でのコマ収差（横収差）、最大像高でのコマ収差（横収差）、最大像高の０．７倍の像高でのコマ収差（縦収差）、最大像高でのコマ収差（縦収差）を示す図であり、(a)は広角端、(b)は中間、(c)は望遠端での状態を示している。
実施例２のズームレンズは、図４に示すように、物体側より順に、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を有している。なお、図４中、ＣＧはカバーガラス、Ｉは撮像素子の撮像面である。
第１レンズ群Ｇ１は、両凹レンズＬ１１で構成されている。
第２レンズ群Ｇ２は、両凸レンズＬ２１と、両凹レンズＬ２２とで構成されており、全体で正の屈折力を有している。
第３レンズ群Ｇ３は、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ３１’と両凸レンズＬ３２との接合レンズで構成されており、全体で正の屈折力を有している。
第１レンズ群Ｇ１は、両凹レンズＬ１１で構成されている。
第２レンズ群Ｇ２は、両凸レンズＬ２１と、両凹レンズＬ２２とで構成されており、全体で正の屈折力を有している。
第３レンズ群Ｇ３は、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ３１’と両凸レンズＬ３２との接合レンズで構成されており、全体で正の屈折力を有している。
広角端から望遠端へと変倍する際には、第１レンズ群Ｇ１は一旦像側へ移動した後に物体側へ移動し、第２レンズ群Ｇ２は開口絞りＳとともに物体側へ移動し、第３レンズ群Ｇ３は位置が固定されている。
また、近距離物点への合焦は、第１レンズ群Ｇ１を物体側に移動して行うようになっている。
非球面は、第１レンズ群Ｇ１中の両凹レンズＬ１１の両面、第２レンズ群Ｇ２中の両凸レンズＬ２１の両面、両凹レンズＬ２２の像側の面、第３レンズ群Ｇ３中の負メニスカスレンズＬ３１’と両凸レンズＬ３２との接合面、両凸レンズＬ３２の像側の面に設けられている。また、負メニスカスレンズＬ３１’は、中心部よりも周辺部に行くほど収斂性がより強くなる非球面レンズとして構成されている。
また、近距離物点への合焦は、第１レンズ群Ｇ１を物体側に移動して行うようになっている。
非球面は、第１レンズ群Ｇ１中の両凹レンズＬ１１の両面、第２レンズ群Ｇ２中の両凸レンズＬ２１の両面、両凹レンズＬ２２の像側の面、第３レンズ群Ｇ３中の負メニスカスレンズＬ３１’と両凸レンズＬ３２との接合面、両凸レンズＬ３２の像側の面に設けられている。また、負メニスカスレンズＬ３１’は、中心部よりも周辺部に行くほど収斂性がより強くなる非球面レンズとして構成されている。
次に、実施例２のズームレンズを構成する光学部材の数値データを示す。
数値データ２
ｒ1＝-45.0080（非球面）
ｄ1＝0.8990 ｎd1＝1.52542 νd1＝55.78
ｒ2＝3.9568（非球面）
ｄ2＝Ｄ２
ｒ3＝∞（絞り）
ｄ3＝0.6693
ｒ4＝2.6162（非球面）
ｄ4＝1.3155 ｎd4＝1.52542 νd4＝55.78
ｒ5＝-3.3324（非球面）
ｄ5＝0.9734
ｒ6＝-8.5682
ｄ6＝1.1515 ｎd6＝1.60687 νd6＝27.03
ｒ7＝3.4544（非球面）
ｄ7＝Ｄ７
ｒ8＝14.9964
ｄ8＝0.1000 ｎd8＝1.60687 νd8＝27.03
ｒ9＝7.0000（非球面）
ｄ9＝1.2081 ｎd9＝1.52542 νd8＝55.78
ｒ10＝-4.9165（非球面）
ｄ10＝0.8000
ｒ11＝∞
ｄ11＝0.5000 ｎd11＝1.51633 νd8＝64.14
ｒ12＝∞
ｄ12＝Ｄ１２
ｒ13＝∞（撮像面）
ｄ13＝0
数値データ２
ｒ1＝-45.0080（非球面）
ｄ1＝0.8990 ｎd1＝1.52542 νd1＝55.78
ｒ2＝3.9568（非球面）
ｄ2＝Ｄ２
ｒ3＝∞（絞り）
ｄ3＝0.6693
ｒ4＝2.6162（非球面）
ｄ4＝1.3155 ｎd4＝1.52542 νd4＝55.78
ｒ5＝-3.3324（非球面）
ｄ5＝0.9734
ｒ6＝-8.5682
ｄ6＝1.1515 ｎd6＝1.60687 νd6＝27.03
ｒ7＝3.4544（非球面）
ｄ7＝Ｄ７
ｒ8＝14.9964
ｄ8＝0.1000 ｎd8＝1.60687 νd8＝27.03
ｒ9＝7.0000（非球面）
ｄ9＝1.2081 ｎd9＝1.52542 νd8＝55.78
ｒ10＝-4.9165（非球面）
ｄ10＝0.8000
ｒ11＝∞
ｄ11＝0.5000 ｎd11＝1.51633 νd8＝64.14
ｒ12＝∞
ｄ12＝Ｄ１２
ｒ13＝∞（撮像面）
ｄ13＝0
非球面係数
第１面
Ｋ＝0
Ａ2 ＝0 Ａ4 ＝-1.6114×10-2 Ａ6 ＝2.4254×10-3
Ａ8 ＝-1.2403×10-4 Ａ10 ＝0
第２面
Ｋ＝0
Ａ2 ＝0 Ａ4 ＝-2.2120×10-2 Ａ6 ＝4.9977×10-3
Ａ8 ＝-3.1633×10-4 Ａ10 ＝0
第４面
Ｋ＝-3.6667
Ａ2 ＝0 Ａ4 ＝1.4880×10-2 Ａ6 ＝-1.9691×10-3
Ａ8 ＝0 Ａ10 ＝0
第５面
Ｋ＝0
Ａ2 ＝0 Ａ4 ＝1.1657×10-2 Ａ6 ＝-2.7078×10-3
Ａ8 ＝1.0504×10-3 Ａ10 ＝0
第７面
Ｋ＝3.2972
Ａ2 ＝0 Ａ4 ＝-1.1181×10-2 Ａ6 ＝2.4364×10-3
Ａ8 ＝-8.9622×10-4 Ａ10 ＝0
第９面
Ｋ＝0
Ａ2 ＝0 Ａ4 ＝-6.0000×10-3 Ａ6 ＝0
Ａ8 ＝0 Ａ10 ＝0
第１０面
Ｋ＝-1.8635
Ａ2 ＝0 Ａ4 ＝1.6675×10-3 Ａ6 ＝2.1495×10-4
Ａ8 ＝-3.9340×10-5 Ａ10 ＝0
第１面
Ｋ＝0
Ａ2 ＝0 Ａ4 ＝-1.6114×10-2 Ａ6 ＝2.4254×10-3
Ａ8 ＝-1.2403×10-4 Ａ10 ＝0
第２面
Ｋ＝0
Ａ2 ＝0 Ａ4 ＝-2.2120×10-2 Ａ6 ＝4.9977×10-3
Ａ8 ＝-3.1633×10-4 Ａ10 ＝0
第４面
Ｋ＝-3.6667
Ａ2 ＝0 Ａ4 ＝1.4880×10-2 Ａ6 ＝-1.9691×10-3
Ａ8 ＝0 Ａ10 ＝0
第５面
Ｋ＝0
Ａ2 ＝0 Ａ4 ＝1.1657×10-2 Ａ6 ＝-2.7078×10-3
Ａ8 ＝1.0504×10-3 Ａ10 ＝0
第７面
Ｋ＝3.2972
Ａ2 ＝0 Ａ4 ＝-1.1181×10-2 Ａ6 ＝2.4364×10-3
Ａ8 ＝-8.9622×10-4 Ａ10 ＝0
第９面
Ｋ＝0
Ａ2 ＝0 Ａ4 ＝-6.0000×10-3 Ａ6 ＝0
Ａ8 ＝0 Ａ10 ＝0
第１０面
Ｋ＝-1.8635
Ａ2 ＝0 Ａ4 ＝1.6675×10-3 Ａ6 ＝2.1495×10-4
Ａ8 ＝-3.9340×10-5 Ａ10 ＝0
ズームデータ
Ｄ０（物体から第１面までの距離）が∞のとき
広角端 中間 望遠端
ｆ（ｍｍ） 3.27459 5.06808 8.46658
Ｆｎｏ． 2.8347 3.5042 4.8166
Ｄ２ 4.59902 2.33423 0.65744
Ｄ７ 0.57830 2.02210 4.71846
Ｄ１２ 0.58496 0.57612 0.58491
Ｄ０（物体から第１面までの距離）が∞のとき
広角端 中間 望遠端
ｆ（ｍｍ） 3.27459 5.06808 8.46658
Ｆｎｏ． 2.8347 3.5042 4.8166
Ｄ２ 4.59902 2.33423 0.65744
Ｄ７ 0.57830 2.02210 4.71846
Ｄ１２ 0.58496 0.57612 0.58491
図７は本発明の実施例３にかかるズームレンズの無限遠物点合焦時の光学構成を示す光軸に沿う断面図であり、(a)は広角端、(b)は中間、(c)は望遠端での状態を示している。図８は実施例３にかかるズームレンズの無限遠物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図であり、(a)は広角端、(b)は中間、(c)は望遠端での状態を示している。図９は実施例３にかかるズームレンズの無限遠合焦時における、最大像高の０．７倍の像高でのコマ収差（横収差）、最大像高でのコマ収差（横収差）、最大像高の０．７倍の像高でのコマ収差（縦収差）、最大像高でのコマ収差（縦収差）を示す図であり、(a)は広角端、(b)は中間、(c)は望遠端での状態を示している。
実施例３のズームレンズは、図７に示すように、物体側より順に、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を有している。なお、図４中、ＣＧはカバーガラス、Ｉは撮像素子の撮像面である。
第１レンズ群Ｇ１は、物体側の面が凹面で、像側の面がレンズ中央部で像側に凹面を向けレンズ周辺部で像側に凸面を向けた非球面レンズＬ１１’と、物体側の面がレンズ中央部で物体側に凸面を向けレンズ周辺部で物体側に凹面を向け、像側の面が像側に凹面を向けた非球面レンズＬ１２との接合レンズで構成されており、全体で負の屈折力を有している。
第２レンズ群Ｇ２は、両凸レンズＬ２１と、両凹レンズＬ２２とで構成されており、全体で正の屈折力を有している。
第３レンズ群Ｇ３は、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ３１’と両凸レンズＬ３２との接合レンズで構成されており、全体で正の屈折力を有している。
第１レンズ群Ｇ１は、物体側の面が凹面で、像側の面がレンズ中央部で像側に凹面を向けレンズ周辺部で像側に凸面を向けた非球面レンズＬ１１’と、物体側の面がレンズ中央部で物体側に凸面を向けレンズ周辺部で物体側に凹面を向け、像側の面が像側に凹面を向けた非球面レンズＬ１２との接合レンズで構成されており、全体で負の屈折力を有している。
第２レンズ群Ｇ２は、両凸レンズＬ２１と、両凹レンズＬ２２とで構成されており、全体で正の屈折力を有している。
第３レンズ群Ｇ３は、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ３１’と両凸レンズＬ３２との接合レンズで構成されており、全体で正の屈折力を有している。
広角端から望遠端へと変倍する際には、第１レンズ群Ｇ１は一旦像側へ移動した後に物体側へ移動し、第２レンズ群Ｇ２は開口絞りＳとともに物体側へ移動し、第３レンズ群Ｇ３は位置が固定されている。
また、近距離物点への合焦は、第１レンズ群Ｇ１を物体側に移動して行うようになっている。
非球面は、第１レンズ群Ｇ１中の非球面レンズＬ１１’，Ｌ１２のすべての面、第２レンズ群Ｇ２中の両凸レンズＬ２１の両面、両凹レンズＬ２２の像側の面、第３レンズ群Ｇ３中の負メニスカスレンズＬ３１’と両凸レンズＬ３２との接合面、両凸レンズＬ３２の像側の面に設けられている。また、非球面レンズＬ１１’、負メニスカスレンズＬ３１’は、中心部よりも周辺部に行くほど収斂性がより強くなる非球面レンズとして構成されている。
また、近距離物点への合焦は、第１レンズ群Ｇ１を物体側に移動して行うようになっている。
非球面は、第１レンズ群Ｇ１中の非球面レンズＬ１１’，Ｌ１２のすべての面、第２レンズ群Ｇ２中の両凸レンズＬ２１の両面、両凹レンズＬ２２の像側の面、第３レンズ群Ｇ３中の負メニスカスレンズＬ３１’と両凸レンズＬ３２との接合面、両凸レンズＬ３２の像側の面に設けられている。また、非球面レンズＬ１１’、負メニスカスレンズＬ３１’は、中心部よりも周辺部に行くほど収斂性がより強くなる非球面レンズとして構成されている。
次に、実施例３のズームレンズを構成する光学部材の数値データを示す。
数値データ３
ｒ1＝-66.0069（非球面）
ｄ1＝0.4000 ｎd1＝1.60687 νd1＝27.03
ｒ2＝1996.5066（非球面）
ｄ2＝0.9000 ｎd2＝1.52542 νd2＝55.78
ｒ3＝4.0125（非球面）
ｄ3＝Ｄ３
ｒ4＝∞（絞り）
ｄ4＝0.6563
ｒ5＝2.5696（非球面）
ｄ5＝1.3432 ｎd5＝1.52542 νd5＝55.78
ｒ6＝-3.4415（非球面）
ｄ6＝0.9845
ｒ7＝-8.1032
ｄ7＝1.2113 ｎd7＝1.60687 νd7＝27.03
ｒ8＝3.3418（非球面）
ｄ8＝Ｄ８
ｒ9＝15.8235
ｄ9＝0.1000 ｎd9＝1.60687 νd7＝27.03
ｒ10＝6.9465（非球面）
ｄ10＝1.1972 ｎd10＝1.52542 νd10＝55.78
ｒ11＝-3.8090（非球面）
ｄ11＝0.8000
ｒ12＝∞
ｄ12＝0.5000 ｎd12＝1.51633 νd10＝64.14
ｒ13＝∞
ｄ13＝Ｄ１３
ｒ14＝∞
ｄ14＝0
数値データ３
ｒ1＝-66.0069（非球面）
ｄ1＝0.4000 ｎd1＝1.60687 νd1＝27.03
ｒ2＝1996.5066（非球面）
ｄ2＝0.9000 ｎd2＝1.52542 νd2＝55.78
ｒ3＝4.0125（非球面）
ｄ3＝Ｄ３
ｒ4＝∞（絞り）
ｄ4＝0.6563
ｒ5＝2.5696（非球面）
ｄ5＝1.3432 ｎd5＝1.52542 νd5＝55.78
ｒ6＝-3.4415（非球面）
ｄ6＝0.9845
ｒ7＝-8.1032
ｄ7＝1.2113 ｎd7＝1.60687 νd7＝27.03
ｒ8＝3.3418（非球面）
ｄ8＝Ｄ８
ｒ9＝15.8235
ｄ9＝0.1000 ｎd9＝1.60687 νd7＝27.03
ｒ10＝6.9465（非球面）
ｄ10＝1.1972 ｎd10＝1.52542 νd10＝55.78
ｒ11＝-3.8090（非球面）
ｄ11＝0.8000
ｒ12＝∞
ｄ12＝0.5000 ｎd12＝1.51633 νd10＝64.14
ｒ13＝∞
ｄ13＝Ｄ１３
ｒ14＝∞
ｄ14＝0
非球面係数
第１面
Ｋ＝0
Ａ2 ＝0 Ａ4 ＝-1.1328×10-2 Ａ6 ＝1.5240×10-3
Ａ8 ＝-8.1836×10-5 Ａ10 ＝0
第２面
Ｋ＝0
Ａ2 ＝0 Ａ4 ＝-2.0000×10-2 Ａ6 ＝1.8548×10-3
Ａ8 ＝-1.1687×10-4 Ａ10 ＝0
第３面
Ｋ＝0
Ａ2 ＝0 Ａ4 ＝-1.6210×10-2 Ａ6 ＝4.5973×10-3
Ａ8 ＝-3.9298×10-4 Ａ10 ＝0
第５面
Ｋ＝-3.6735
Ａ2 ＝0 Ａ4 ＝1.5546×10-2 Ａ6 ＝-1.6898×10-3
Ａ8 ＝0 Ａ10 ＝0
第６面
Ｋ＝0
Ａ2 ＝0 Ａ4 ＝8.8169×10-3 Ａ6 ＝7.8395×10-4
Ａ8 ＝-4.7145×10-4 Ａ10 ＝0
第８面
Ｋ＝3.2912
Ａ2 ＝0 Ａ4 ＝-1.0175×10-2 Ａ6 ＝2.1986×10-3
Ａ8 ＝-1.0915×10-3 Ａ10 ＝0
第１０面
Ｋ＝0
Ａ2 ＝0 Ａ4 ＝-8.0000×10-3 Ａ6 ＝0
Ａ8 ＝0 Ａ10 ＝0
第１１面
Ｋ＝-1.8636
Ａ2 ＝0 Ａ4 ＝1.6784×10-3 Ａ6 ＝2.1725×10-4
Ａ8 ＝-3.6642×10-5 Ａ10 ＝0
第１面
Ｋ＝0
Ａ2 ＝0 Ａ4 ＝-1.1328×10-2 Ａ6 ＝1.5240×10-3
Ａ8 ＝-8.1836×10-5 Ａ10 ＝0
第２面
Ｋ＝0
Ａ2 ＝0 Ａ4 ＝-2.0000×10-2 Ａ6 ＝1.8548×10-3
Ａ8 ＝-1.1687×10-4 Ａ10 ＝0
第３面
Ｋ＝0
Ａ2 ＝0 Ａ4 ＝-1.6210×10-2 Ａ6 ＝4.5973×10-3
Ａ8 ＝-3.9298×10-4 Ａ10 ＝0
第５面
Ｋ＝-3.6735
Ａ2 ＝0 Ａ4 ＝1.5546×10-2 Ａ6 ＝-1.6898×10-3
Ａ8 ＝0 Ａ10 ＝0
第６面
Ｋ＝0
Ａ2 ＝0 Ａ4 ＝8.8169×10-3 Ａ6 ＝7.8395×10-4
Ａ8 ＝-4.7145×10-4 Ａ10 ＝0
第８面
Ｋ＝3.2912
Ａ2 ＝0 Ａ4 ＝-1.0175×10-2 Ａ6 ＝2.1986×10-3
Ａ8 ＝-1.0915×10-3 Ａ10 ＝0
第１０面
Ｋ＝0
Ａ2 ＝0 Ａ4 ＝-8.0000×10-3 Ａ6 ＝0
Ａ8 ＝0 Ａ10 ＝0
第１１面
Ｋ＝-1.8636
Ａ2 ＝0 Ａ4 ＝1.6784×10-3 Ａ6 ＝2.1725×10-4
Ａ8 ＝-3.6642×10-5 Ａ10 ＝0
ズームデータ
Ｄ０（物体から第１面までの距離）が∞のとき
広角端 中間 望遠端
ｆ（ｍｍ） 3.23138 5.03143 8.45392
Ｆｎｏ． 2.8455 3.5768 4.9351
Ｄ３ 4.59091 2.31694 0.62178
Ｄ８ 0.54016 2.04018 4.81213
Ｄ１３ 0.51571 0.49149 0.51551
Ｄ０（物体から第１面までの距離）が∞のとき
広角端 中間 望遠端
ｆ（ｍｍ） 3.23138 5.03143 8.45392
Ｆｎｏ． 2.8455 3.5768 4.9351
Ｄ３ 4.59091 2.31694 0.62178
Ｄ８ 0.54016 2.04018 4.81213
Ｄ１３ 0.51571 0.49149 0.51551
次に、上記各実施例における条件式パラメータ値を次の表１に示す。
表１
（注１）は、最大像高ｙ10に対応する半画角は歪曲収差込みの値を掲載しているが、各実施例ともに広角端近傍では歪曲収差を画像処理にて補正することを前提としているため、補正後の半画角を掲載している。
特に、ｙ06に対応する半画角がおおむね変化しないように補正を実施した場合につき掲載している。（つまり、最大像高が全変倍領域で一律にならない。広角端近傍にて小さくなっている。）
（注２）は、歪曲収差補正前における計算値である。
表１
（注１）は、最大像高ｙ10に対応する半画角は歪曲収差込みの値を掲載しているが、各実施例ともに広角端近傍では歪曲収差を画像処理にて補正することを前提としているため、補正後の半画角を掲載している。
特に、ｙ06に対応する半画角がおおむね変化しないように補正を実施した場合につき掲載している。（つまり、最大像高が全変倍領域で一律にならない。広角端近傍にて小さくなっている。）
（注２）は、歪曲収差補正前における計算値である。
さて、以上のような本発明のズーム光学系は、ズームレンズ等の結像光学系で物体像を形成しその像をＣＣＤやＣＭＯＳなどの撮像素子に受光させて撮影を行う撮影装置、とりわけデジタルカメラやビデオカメラ、情報処理装置の例であるパソコン、電話、携帯端末、特に持ち運びに便利な携帯電話等に用いることができる。以下に、その実施形態を例示する。
図１０〜図１２に本発明によるズーム光学系をデジタルカメラの撮影光学系４１に組み込んだ構成の概念図を示す。図１０はデジタルカメラ４０の外観を示す前方斜視図、図１１は同後方斜視図、図１２はデジタルカメラ４０の光学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、撮影用光路４２を有する撮影光学系４１、ファインダー用光路４４を有する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。そして、撮影者が、カメラ４０の上部に配置されたシャッター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のズーム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、ＣＣＤ４９の撮像面上に形成される。このＣＣＤ４９で受光された物体像は、処理手段５１を介し、電子画像としてカメラ背面に設けられた液晶表示モニター４７に表示される。また、この処理手段５１にはメモリ等が配置され、撮影された電子画像を記録することもできる。なお、このメモリは処理手段５１と別体に設けてもよいし、フロッピー（登録商標）ディスクやメモリーカード、ＭＯ等により電子的に記録書込を行うように構成してもよい。
デジタルカメラ４０は、この例の場合、撮影用光路４２を有する撮影光学系４１、ファインダー用光路４４を有する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。そして、撮影者が、カメラ４０の上部に配置されたシャッター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のズーム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、ＣＣＤ４９の撮像面上に形成される。このＣＣＤ４９で受光された物体像は、処理手段５１を介し、電子画像としてカメラ背面に設けられた液晶表示モニター４７に表示される。また、この処理手段５１にはメモリ等が配置され、撮影された電子画像を記録することもできる。なお、このメモリは処理手段５１と別体に設けてもよいし、フロッピー（登録商標）ディスクやメモリーカード、ＭＯ等により電子的に記録書込を行うように構成してもよい。
さらに、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が配置されている。このファインダー用対物光学系５３は、カバーレンズ５４、第１プリズム１０、開口絞り２、第２プリズム２０、フォーカス用レンズ６６からなる。このファインダー用対物光学系５３によって、結像面６７上に物体像が形成される。この物体像は、像正立部材であるポロプリズム５５の視野枠５７上に形成される。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。
このように構成されたデジタルカメラ４０によれば、撮影光学系４１の構成枚数を少なくした小型化・薄型化のズームレンズを有する電子撮像装置が実現できる。
次に、本発明のズーム光学系が対物光学系として内蔵された情報処理装置の一例であるパソコンを図１３〜図１５に示す。図１３はパソコン３００のカバーを開いた状態の前方斜視図、図１４はパソコン３００の撮影光学系３０３の断面図、図１５は図１３の側面図である。図１３〜図１５に示されるように、パソコン３００は、キーボード３０１と、情報処理手段や記録手段と、モニター３０２と、撮影光学系３０３とを有している。
ここで、キーボード３０１は、外部から操作者が情報を入力するためのものである。情報処理手段や記録手段は、図示を省略している。モニター３０２は、情報を操作者に表示するためのものである。撮影光学系３０３は、操作者自身や周辺の像を撮影するためのものである。モニター３０２は、液晶表示素子やＣＲＴディスプレイ等であってよい。液晶表示素子としては、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がある。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、その場所に限らず、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。
ここで、キーボード３０１は、外部から操作者が情報を入力するためのものである。情報処理手段や記録手段は、図示を省略している。モニター３０２は、情報を操作者に表示するためのものである。撮影光学系３０３は、操作者自身や周辺の像を撮影するためのものである。モニター３０２は、液晶表示素子やＣＲＴディスプレイ等であってよい。液晶表示素子としては、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がある。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、その場所に限らず、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、本発明によるズーム光学系からなる対物光学系１００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。
鏡枠の先端には、対物光学系１００を保護するためのカバーガラス１０２が配置されている。
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、最終的に、物体像は電子画像としてモニター３０２に表示される、図１３には、その一例として、操作者が撮影した画像３０５が示されている。また、この画像３０５は、処理手段を介し、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。遠隔地への画像伝達は、インターネットや電話を利用する。
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、最終的に、物体像は電子画像としてモニター３０２に表示される、図１３には、その一例として、操作者が撮影した画像３０５が示されている。また、この画像３０５は、処理手段を介し、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。遠隔地への画像伝達は、インターネットや電話を利用する。
次に、本発明のズーム光学系が撮影光学系として内蔵された情報処理装置の一例である電話、特に持ち運びに便利な携帯電話を図１６に示す。図１６(a)は携帯電話４００の正面図、図１６(b)は側面図、図１６(c)は撮影光学系４０５の断面図である。図１６(a)〜(c)に示されるように、携帯電話４００は、マイク部４０１と、スピーカ部４０２と、入力ダイアル４０３と、モニター４０４と、撮影光学系４０５と、アンテナ４０６と、処理手段とを有している。
ここで、マイク部４０１は、操作者の声を情報として入力するためのものである。スピーカ部４０２は、通話相手の声を出力するためのものである。入力ダイアル４０３は、操作者が情報を入力するためのものである。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ためのものである。アンテナ４０６は、通信電波の送信と受信を行うためのものである。処理手段（不図示）は、画像情報や通信情報、入力信号等の処理を行ためのものである。
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、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上に配された本発明によるズーム光学系を有する対物光学系１００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。
ここで、マイク部４０１は、操作者の声を情報として入力するためのものである。スピーカ部４０２は、通話相手の声を出力するためのものである。入力ダイアル４０３は、操作者が情報を入力するためのものである。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ためのものである。アンテナ４０６は、通信電波の送信と受信を行うためのものである。処理手段（不図示）は、画像情報や通信情報、入力信号等の処理を行ためのものである。
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、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上に配された本発明によるズーム光学系を有する対物光学系１００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。
鏡枠の先端には、対物光学系１００を保護するためのカバーガラス１０２が配置されている。
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、最終的に物体像は、電子画像としてモニター４０４に、又は、通信相手のモニターに、又は、両方に表示される。また、処理手段には信号処理機能が含まれている。通信相手に画像を送信する場合、この機能により、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。
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、最終的に物体像は、電子画像としてモニター４０４に、又は、通信相手のモニターに、又は、両方に表示される。また、処理手段には信号処理機能が含まれている。通信相手に画像を送信する場合、この機能により、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。
以上のように、本発明のズームレンズ及びそれを用いた電子撮像装置は、特許請求の範囲に記載された発明の他に、次のような特徴を備えている。
（１）次の条件式を満足することを特徴とする請求項１に記載のズームレンズ。
０．１８ ＜ ｔ1／ｆｗ ＜ ０．５
但し、ｔ1は第１レンズ群の光軸上の厚さ、ｆｗはズームレンズの広角端における全系の焦点距離である。また、１レンズ成分とは、単体もしくは接合レンズ、又はレンズ表面に樹脂などを密着硬化させた様な複合レンズを指す。従って、媒質境界面の数は、レンズ数よりも１つ多くなる。
０．１８ ＜ ｔ1／ｆｗ ＜ ０．５
但し、ｔ1は第１レンズ群の光軸上の厚さ、ｆｗはズームレンズの広角端における全系の焦点距離である。また、１レンズ成分とは、単体もしくは接合レンズ、又はレンズ表面に樹脂などを密着硬化させた様な複合レンズを指す。従って、媒質境界面の数は、レンズ数よりも１つ多くなる。
（２）次の条件式を満足することを特徴とする請求項１に記載のズームレンズ。
０．２０ ＜ ｔ1／ｆｗ ＜ ０．４５
但し、ｔ1は第１レンズ群の光軸上の厚さ、ｆｗはズームレンズの広角端における全系の焦点距離である。また、１レンズ成分とは、単体もしくは接合レンズ、又はレンズ表面に樹脂などを密着硬化させた様な複合レンズを指す。従って、媒質境界面の数は、レンズ数よりも１つ多くなる。
０．２０ ＜ ｔ1／ｆｗ ＜ ０．４５
但し、ｔ1は第１レンズ群の光軸上の厚さ、ｆｗはズームレンズの広角端における全系の焦点距離である。また、１レンズ成分とは、単体もしくは接合レンズ、又はレンズ表面に樹脂などを密着硬化させた様な複合レンズを指す。従って、媒質境界面の数は、レンズ数よりも１つ多くなる。
（３）次の条件式を満足することを特徴とする請求項１に記載のズームレンズ。
０ ＜ （Ｒ1F＋Ｒ1R）／（Ｒ1F−Ｒ1R） ＜ １．５
但し、Ｒ1Fは第１レンズ群における最も物体側の面の光軸上の曲率半径、Ｒ1Rは第１レンズ群における最も像側の面の光軸上の曲率半径である。
０ ＜ （Ｒ1F＋Ｒ1R）／（Ｒ1F−Ｒ1R） ＜ １．５
但し、Ｒ1Fは第１レンズ群における最も物体側の面の光軸上の曲率半径、Ｒ1Rは第１レンズ群における最も像側の面の光軸上の曲率半径である。
（４）次の条件式を満足することを特徴とする請求項１に記載のズームレンズ。
０．３ ＜ （Ｒ1F＋Ｒ1R）／（Ｒ1F−Ｒ1R） ＜ １
但し、Ｒ1Fは第１レンズ群における最も物体側の面の光軸上の曲率半径、Ｒ1Rは第１レンズ群における最も像側の面の光軸上の曲率半径である。
０．３ ＜ （Ｒ1F＋Ｒ1R）／（Ｒ1F−Ｒ1R） ＜ １
但し、Ｒ1Fは第１レンズ群における最も物体側の面の光軸上の曲率半径、Ｒ1Rは第１レンズ群における最も像側の面の光軸上の曲率半径である。
（５）次の条件式を満足することを特徴とする請求項１に記載のズームレンズ。
０．８ ＜ ｔ2／ｆｗ ＜ １．４
但し、ｔ2は第２レンズ群における最も物体側の面と最も像側の面との間の光軸上の距離、ｆｗはズームレンズの広角端における全系の焦点距離である。
０．８ ＜ ｔ2／ｆｗ ＜ １．４
但し、ｔ2は第２レンズ群における最も物体側の面と最も像側の面との間の光軸上の距離、ｆｗはズームレンズの広角端における全系の焦点距離である。
（６）次の条件式を満足することを特徴とする請求項１に記載のズームレンズ。
０．９ ＜ ｔ2／ｆｗ ＜ １．２
但し、ｔ2は第２レンズ群における最も物体側の面と最も像側の面との間の光軸上の距離、ｆｗはズームレンズの広角端における全系の焦点距離である。
０．９ ＜ ｔ2／ｆｗ ＜ １．２
但し、ｔ2は第２レンズ群における最も物体側の面と最も像側の面との間の光軸上の距離、ｆｗはズームレンズの広角端における全系の焦点距離である。
（７）次の条件式を満足することを特徴とする請求項１に記載のズームレンズ。
０．７ ＜ −ｆ22／ｆ2 ＜ １．６
但し、ｆ22は第２レンズ群中の負レンズの焦点距離、ｆ2は第２レンズ群の合成焦点距離である。
０．７ ＜ −ｆ22／ｆ2 ＜ １．６
但し、ｆ22は第２レンズ群中の負レンズの焦点距離、ｆ2は第２レンズ群の合成焦点距離である。
（８）次の条件式を満足することを特徴とする請求項１に記載のズームレンズ。
０．８ ＜ −ｆ22／ｆ2 ＜ １．２
但し、ｆ22は第２レンズ群中の負レンズの焦点距離、ｆ2は第２レンズ群の合成焦点距離である。
０．８ ＜ −ｆ22／ｆ2 ＜ １．２
但し、ｆ22は第２レンズ群中の負レンズの焦点距離、ｆ2は第２レンズ群の合成焦点距離である。
（９）前記第３レンズ群から撮像素子の像面までの距離ｆｂが、次の条件式を満足することを特徴とする請求項１に記載のズームレンズ。
０．２ ＜ ｆｂ／ｆｗ ＜ ０．８
但し、ｆｗはズームレンズの広角端における全系の焦点距離である。
０．２ ＜ ｆｂ／ｆｗ ＜ ０．８
但し、ｆｗはズームレンズの広角端における全系の焦点距離である。
（１０）前記第３レンズ群から撮像素子の像面までの距離ｆｂが、次の条件式を満足することを特徴とする請求項１に記載のズームレンズ。
０．３ ＜ ｆｂ／ｆｗ ＜ ０．６
但し、ｆｗはズームレンズの広角端における全系の焦点距離である。
０．３ ＜ ｆｂ／ｆｗ ＜ ０．６
但し、ｆｗはズームレンズの広角端における全系の焦点距離である。
（１１）前記第３レンズ群が、次の条件式を満足することを特徴とする請求項１に記載のズームレンズ。
−０．５ ＜ （Ｒ3F＋Ｒ3R）／（Ｒ3F−Ｒ3R） ＜ ３
但し、Ｒ3Fは第３レンズ群における最も物体側の面の光軸上の曲率半径、Ｒ3Rは第３レンズ群における最も像側の面の光軸上の曲率半径である。
−０．５ ＜ （Ｒ3F＋Ｒ3R）／（Ｒ3F−Ｒ3R） ＜ ３
但し、Ｒ3Fは第３レンズ群における最も物体側の面の光軸上の曲率半径、Ｒ3Rは第３レンズ群における最も像側の面の光軸上の曲率半径である。
（１２）前記第３レンズ群が、次の条件式を満足することを特徴とする請求項１に記載のズームレンズ。
０ ＜ （Ｒ3F＋Ｒ3R）／（Ｒ3F−Ｒ3R） ＜ ２
但し、Ｒ3Fは第３レンズ群における最も物体側の面の光軸上の曲率半径、Ｒ3Rは第３レンズ群における最も像側の面の光軸上の曲率半径である。
０ ＜ （Ｒ3F＋Ｒ3R）／（Ｒ3F−Ｒ3R） ＜ ２
但し、Ｒ3Fは第３レンズ群における最も物体側の面の光軸上の曲率半径、Ｒ3Rは第３レンズ群における最も像側の面の光軸上の曲率半径である。
（１３）前記ズームレンズが、ほぼ無限遠物点合焦時に次の条件式を満足することを特徴とする請求項１５に記載の電子撮像装置。
０．７５ ＜ ｙ07／（ｆｗ・ｔａｎω07w） ＜ ０．９４
但し、前記電子撮像素子の有効撮像面内（撮像可能な面内）で中心から最も遠い点までの距離（最大像高）をｙ10としたとき、ｙ07＝０．７ｙ10、ω07wは広角端における前記撮像面上の中心からｙ07の位置に結ぶ像点に対応する物点方向の光軸に対する角度である。
０．７５ ＜ ｙ07／（ｆｗ・ｔａｎω07w） ＜ ０．９４
但し、前記電子撮像素子の有効撮像面内（撮像可能な面内）で中心から最も遠い点までの距離（最大像高）をｙ10としたとき、ｙ07＝０．７ｙ10、ω07wは広角端における前記撮像面上の中心からｙ07の位置に結ぶ像点に対応する物点方向の光軸に対する角度である。
（１４）前記ズームレンズが、ほぼ無限遠物点合焦時に次の条件式を満足することを特徴とする請求項１５に記載の電子撮像装置。
０．８０ ＜ ｙ07／（ｆｗ・ｔａｎω07w） ＜ ０．９２
但し、前記電子撮像素子の有効撮像面内（撮像可能な面内）で中心から最も遠い点までの距離（最大像高）をｙ10としたとき、ｙ07＝０．７ｙ10、ω07wは広角端における前記撮像面上の中心からｙ07の位置に結ぶ像点に対応する物点方向の光軸に対する角度である。
０．８０ ＜ ｙ07／（ｆｗ・ｔａｎω07w） ＜ ０．９２
但し、前記電子撮像素子の有効撮像面内（撮像可能な面内）で中心から最も遠い点までの距離（最大像高）をｙ10としたとき、ｙ07＝０．７ｙ10、ω07wは広角端における前記撮像面上の中心からｙ07の位置に結ぶ像点に対応する物点方向の光軸に対する角度である。
Ｇ１ 第１レンズ群
Ｇ２ 第２レンズ群
Ｇ３ 第３レンズ群
Ｌ１１ 両凹レンズ
Ｌ１１’ 物体側の面が凹面で、像側の面がレンズ中央部で像側に凹面を向けレンズ周辺部で像側に凸面を向けた非球面レンズ
Ｌ１２ 物体側の面がレンズ中央部で物体側に凸面を向けレンズ周辺部で物体側に凹面を向け、像側の面が像側に凹面を向けた非球面レンズ
Ｌ２１ 両凸レンズ
Ｌ２２ 両凹レンズ
Ｌ３１ 両凸レンズ
Ｌ３１’ 物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズ
Ｌ３２ 両凸レンズ
ＣＧ カバーガラス
Ｉ 撮像面
Ｅ 観察者の眼球
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 撮像面
５１ 処理手段
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
６６ フォーカス用レンズ
６７ 結像面
１００ 対物光学系
１０２ カバーガラス
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
Ｇ２ 第２レンズ群
Ｇ３ 第３レンズ群
Ｌ１１ 両凹レンズ
Ｌ１１’ 物体側の面が凹面で、像側の面がレンズ中央部で像側に凹面を向けレンズ周辺部で像側に凸面を向けた非球面レンズ
Ｌ１２ 物体側の面がレンズ中央部で物体側に凸面を向けレンズ周辺部で物体側に凹面を向け、像側の面が像側に凹面を向けた非球面レンズ
Ｌ２１ 両凸レンズ
Ｌ２２ 両凹レンズ
Ｌ３１ 両凸レンズ
Ｌ３１’ 物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズ
Ｌ３２ 両凸レンズ
ＣＧ カバーガラス
Ｉ 撮像面
Ｅ 観察者の眼球
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 撮像面
５１ 処理手段
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
６６ フォーカス用レンズ
６７ 結像面
１００ 対物光学系
１０２ カバーガラス
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 (15)
- 物体側より順に、非球面を有する１つの負レンズ成分からなる第１レンズ群と、正レンズと負レンズの２つのレンズ成分からなり全体として正の屈折力を持つ第２レンズ群を有するズームレンズにおいて、次の条件式を満足することを特徴とするズームレンズ。
０．１５ ＜ ｔ1／ｆｗ ＜ ０．６
但し、ｔ1は第１レンズ群の光軸上の厚さ、ｆｗはズームレンズの広角端における全系の焦点距離である。また、１レンズ成分とは、単体もしくは接合レンズ、又はレンズ表面に樹脂などを密着硬化させた様な複合レンズを指す。従って、媒質境界面の数は、レンズ数よりも１つ多くなる。 - 前記第１レンズ群が、２面以上の非球面を有することを特徴とする請求項１に記載のズームレンズ。
- 次の条件式を満足することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のズームレンズ。
−０．５ ＜ （Ｒ1F＋Ｒ1R）／（Ｒ1F−Ｒ1R） ＜ ２
但し、Ｒ1Fは第１レンズ群における最も物体側の面の光軸上の曲率半径、Ｒ1Rは第１レンズ群における最も像側の面の光軸上の曲率半径である。 - 前記第２レンズ群を構成するいずれかのレンズ要素が、両面ともに非球面であることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載のズームレンズ。
- 次の条件式を満足することを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載のズームレンズ。
０．７ ＜ ｔ2／ｆｗ ＜ １．６
但し、ｔ2は第２レンズ群における最も物体側の面と最も像側の面との間の光軸上の距離、ｆｗはズームレンズの広角端における全系の焦点距離である。 - 次の条件式を満足することを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載のズームレンズ。
０．６ ＜ −ｆ22／ｆ2 ＜ ２．０
但し、ｆ22は第２レンズ群中の負レンズの焦点距離、ｆ2は第２レンズ群の合成焦点距離である。 - 前記第２レンズ群より像側に１つの正レンズ成分からなる第３レンズ群を有することを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれかに記載のズームレンズ。
但し、１レンズ成分とは、単体もしくは接合レンズ、又はレンズ表面に樹脂などを密着硬化させた様な複合レンズを指す。従って、媒質境界面の数は、レンズ数よりも１つ多くなる。 - 前記第２レンズ群より像側に非球面を有する１つの正レンズ成分からなる第３レンズ群を有することを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれかに記載のズームレンズ。
但し、１レンズ成分とは、単体もしくは接合レンズ、又はレンズ表面に樹脂などを密着硬化させた様な複合レンズを指す。従って、媒質境界面の数は、レンズ数よりも１つ多くなる。 - 前記第３レンズ群が、変倍時に不動であることを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれかに記載のズームレンズ。
- 前記第３レンズ群から撮像素子の像面までの距離ｆｂが、次の条件式を満足することを特徴とする請求項１〜請求項９のいずれかに記載のズームレンズ。
０．１ ＜ ｆｂ／ｆｗ ＜ １．０
但し、ｆｗはズームレンズの広角端における全系の焦点距離である。 - 前記第３レンズ群が、次の条件式を満足することを特徴とする請求項１〜請求項１０のいずれかに記載のズームレンズ。
−１ ＜ （Ｒ3F＋Ｒ3R）／（Ｒ3F−Ｒ3R） ＜ ５
但し、Ｒ3Fは第３レンズ群における最も物体側の面の光軸上の曲率半径、Ｒ3Rは第３レンズ群における最も像側の面の光軸上の曲率半径である。 - 前記第１レンズ群又は第３レンズ群が、複数のレンズ要素からなり、アッベ数の最も高いレンズ要素以外のレンズ要素が、中心部よりも周辺部にいくほど収斂性がより強くなる非球面レンズであることを特徴とする請求項１〜請求項１１のいずれかに記載のズームレンズ。
- より近距離物点への合焦を、前記第１レンズ群を物体側に繰り出すことで達成するようにしたことを特徴とする請求項１〜請求項１２のいずれかに記載のズームレンズ。
- 各レンズ群を形成するレンズ要素の媒質が、ほぼ一様な屈折率を有することを特徴とする請求項１〜請求項１３のいずれかに記載のズームレンズ。
- 請求項１〜１４のいずれかに記載のズームレンズと、前記第３レンズ群の像側に電子撮像素子を有し、前記ズームレンズを通じて結像した像を電子撮像素子で撮像することによって得られた画像データを加工して形状を変化させた画像データとして出力することが可能な電子撮像装置であって、前記ズームレンズが、ほぼ無限遠物点合焦時に次の条件式を満足することを特徴とする電子撮像装置。
０．７ ＜ ｙ07／（ｆｗ・ｔａｎω07w） ＜ ０．９６
但し、前記電子撮像素子の有効撮像面内（撮像可能な面内）で中心から最も遠い点までの距離（最大像高）をｙ10としたとき、ｙ07＝０．７ｙ10、ω07wは広角端における前記撮像面上の中心からｙ07の位置に結ぶ像点に対応する物点方向の光軸に対する角度である。
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