JP2006078581A - ズームレンズ及び撮像装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 デジタルビデオカメラ、デジタルスチルカメラ等の固体撮像素子を用いた撮像装置に好適であり、変倍比が３倍程度のズームレンズの小型化、低価格化及び製造容易化を課題とする。
【解決手段】 物体側より順に、負の屈折力を有する第１レンズ群ＧＲ１と、正の屈折力を有する第２レンズ群ＧＲ２と、正の屈折力を有する第３レンズ群ＧＲ３とが配列されて成り、上記第１レンズ群が物体側より順に配列された、負レンズと、少なくとも１面の非球面を有する正レンズとで構成され、以下の条件式（１）を満足する。
（１）０．４＜Ｄ１／ｆｗ＜０．６６
但し、
Ｄ１：第１レンズ群の最も物体側のレンズ面から最も像側のレンズ面までの距離
ｆｗ：広角端での焦点距離
とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、新規なズームレンズ及び撮像装置に関する。詳しくは、デジタルスチルカメラ等に適した、変倍比３倍程度の小型で安価なズームレンズ及び該ズームレンズを使用した撮像装置に関するものである。
近年、デジタルスチルカメラ等の個体撮像素子を用いた撮像装置が普及しつつある。このような個体撮像素子を用いた撮像装置の普及に伴い一層の高画質化が求められており、特に、画素数の多い撮像素子を用いたデジタルスチルカメラ等においては、画素数の多い個体撮像素子に対応した結像性能にすぐれた撮影用レンズ、特に、ズームレンズが求められている。また、その上、小型化、特に薄型化への要求も強く、小型且つ薄型で高性能なズームレンズが求められている。また、製造が容易なレンズの要求も高い。
このため従来より小型で高い結像性能を有するズームレンズとしては、特許文献１に示されたもののように、物体側より順に配列された、負の屈折力を有する第１レンズ群、正の屈折力を有する第２レンズ群、正の屈折力を有する第３レンズ群から成る３群ズームレンズがあるが、特許文献１に記載されたズームレンズにあっては、最も物体側に位置した負レンズに樹脂による非球面層を形成しており、充分なコストダウンが図れていない。
また、特許文献２に示されたもののように、物体側より順に配列された、負の屈折力を有する第１レンズ群、正の屈折力を有する第２レンズ群、正の屈折力を有する第３レンズ群から成る３群ズームレンズがあるが、最も物体側に位置した負レンズの曲率の強い凹面に非球面を形成したガラスレンズを用いていて、当該ガラスレンズを成形する際の製造難易度が非常に高い。
さらに、特許文献３に示されたもののように、第１レンズ群中の非球面を正レンズに形成することによって非球面レンズの製造難易度を緩和した、負の屈折力を有する第１レンズ群、正の屈折力を有する第２レンズ群、正の屈折力を有する第３レンズ群から成る３群ズームレンズがあるが、各レンズ群の厚みが厚く、沈胴時での小型化の妨げとなる。
特開２００２−３５０７２６号公報 特開２００２−２４４０４３号公報 特開２００４−４７６５号公報
そこで、本発明は、上記したような問題に鑑み、デジタルビデオカメラ、デジタルスチルカメラ等の固体撮像素子を用いた撮像装置に好適であり、変倍比が３倍程度のズームレンズの小型化、低価格化及び製造容易化を課題とする。
本発明ズームレンズは、上記した課題を解決するために、物体側より順に、負の屈折力を有する第１レンズ群と、正の屈折力を有する第２レンズ群と、正の屈折力を有する第３レンズ群とが配列されて成り、上記第１レンズ群が物体側より順に配列された、負レンズと、少なくとも１面の非球面を有する正レンズとで構成され、Ｄ１を第１レンズ群の最も物体側のレンズ面から最も像側のレンズ面までの距離 、ｆｗを広角端での焦点距離として、以下の条件式
（１）０．４＜Ｄ１／ｆｗ＜０．６６
を満足するものである。
また、本発明撮像装置は、上記した課題を解決するために、ズームレンズと、上記ズームレンズ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を備え、上記ズームレンズが、物体側より順に、負の屈折力を有する第１レンズ群と、正の屈折力を有する第２レンズ群と、正の屈折力を有する第３レンズ群とが配列されて成り、上記第１レンズ群が物体側より順に配列された、負レンズと、少なくとも１面の非球面を有する正レンズとで構成され、Ｄ１を第１レンズ群の最も物体側のレンズ面から最も像側のレンズ面までの距離 、ｆｗを広角端での焦点距離として、以下の条件式
（１）０．４＜Ｄ１／ｆｗ＜０．６６
を満足するものである。
従って、本発明にあっては、小型且つ低価格で製造が容易なズームレンズが得られ、また、該ズームレンズを撮像装置に使用することによって、小型且つ低価格で製造が容易な撮像装置を得ることが出来る。
別の本発明ズームレンズは、上記した課題を解決するために、物体側より順に、負の屈折力を有する第１レンズ群と、正の屈折力を有する第２レンズ群と、正の屈折力を有する第３レンズ群とが配列されて成り、上記各レンズ群中に、両面に非球面を有する正レンズを少なくとも１枚有する。
また、別の本発明撮像装置は、上記した課題を解決するために、ズームレンズと、上記ズームレンズ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を備え、上記ズームレンズが、物体側より順に、負の屈折力を有する第１レンズ群と、正の屈折力を有する第２レンズ群と、正の屈折力を有する第３レンズ群とが配列されて成り、上記各レンズ群中に、両面に非球面を有する正レンズを少なくとも１枚有する。
従って、別の本発明にあっては、小型且つ低価格で製造が容易なズームレンズが得られ、また、該ズームレンズを撮像装置に使用することによって、小型且つ低価格で製造が容易な撮像装置を得ることが出来る。
本発明ズームレンズは、物体側より順に、負の屈折力を有する第１レンズ群と、正の屈折力を有する第２レンズ群と、正の屈折力を有する第３レンズ群とが配列されて成り、上記第１レンズ群が物体側より順に配列された、負レンズと、少なくとも１面の非球面を有する正レンズとで構成され、Ｄ１を第１レンズ群の最も物体側のレンズ面から最も像側のレンズ面までの距離 、ｆｗを広角端での焦点距離として、以下の条件式
（１）０．４＜Ｄ１／ｆｗ＜０．６６
を満足することを特徴とする。
また、本発明撮像装置は、ズームレンズと、上記ズームレンズ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を備え、上記ズームレンズが、物体側より順に、負の屈折力を有する第１レンズ群と、正の屈折力を有する第２レンズ群と、正の屈折力を有する第３レンズ群とが配列されて成り、上記第１レンズ群が物体側より順に配列された、負レンズと、少なくとも１面の非球面を有する正レンズとで構成され、Ｄ１を第１レンズ群の最も物体側のレンズ面から最も像側のレンズ面までの距離 、ｆｗを広角端での焦点距離として、以下の条件式
（１）０．４＜Ｄ１／ｆｗ＜０．６６
を満足することを特徴とする。
従って、本発明ズームレンズにあっては、高性能でありながら、小型であり、さらに、製造が容易で低価格で構成することが出来る。また、本発明撮像装置は、上記ズームレンズを使用することにより、小型でありながら高性能で、さらに製造が容易で低価格である。
別の本発明ズームレンズは、物体側より順に、負の屈折力を有する第１レンズ群と、正の屈折力を有する第２レンズ群と、正の屈折力を有する第３レンズ群とが配列されて成り、上記各レンズ群中に、両面に非球面を有する正レンズを少なくとも１枚有することを特徴とする。
また、別の本発明撮像装置は、ズームレンズと、上記ズームレンズ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を備えた撮像装置であって、上記ズームレンズが、物体側より順に、負の屈折力を有する第１レンズ群と、正の屈折力を有する第２レンズ群と、正の屈折力を有する第３レンズ群とが配列されて成り、上記各レンズ群中に、両面に非球面を有する正レンズを少なくとも１枚有することを特徴とする。
従って、別の本発明ズームレンズにあっては、高性能でありながら、小型であり、さらに、製造が容易で低価格で構成することが出来る。また、別の本発明撮像装置は、上記ズームレンズを使用することにより、小型でありながら高性能で、さらに製造が容易で低価格である。
請求項２及び請求項１４に記載した発明にあっては、上記各レンズ群中に、少なくとも１面の非球面を有する正レンズを有するので、各種収差の補正が容易になる。
請求項４乃至請求項６並びに請求項１６乃至請求項１８に記載した発明にあっては、上記第２レンズ群中に正レンズと、少なくとも１枚の負レンズとで構成される接合レンズを有し、Ｎdpを接合レンズを構成する正レンズのｄ線での屈折率、Ｎdnを接合レンズを構成する負レンズのｄ線での屈折率、νdpを接合レンズを構成する正レンズのアッベ数、νdnを接合レンズを構成する負レンズのアッベ数として、上記接合レンズが以下の条件式
（２）０．０５＜｜Ｎdp−Ｎdn｜＜０．４
（３）２．０＜｜νdp−νdn｜＜５０．０
を満足するので、各種収差、特に非点収差と倍率収差の補正が容易である。
請求項７乃至請求項１２並びに請求項１９乃至請求項２４に記載した発明にあっては、ズーミング中に各レンズ群が可動であるので、３倍程度の倍率を確保しながら、各種収差が良好に補正される。
以下に、本発明ズームレンズ及び撮像装置を実施するための最良の形態について添付図面を参照して説明する。
本発明ズームレンズは、物体側より順に、負の屈折力を有する第１レンズ群ＧＲ１と、正の屈折力を有する第２レンズ群ＧＲ２と、正の屈折力を有する第３レンズ群ＧＲ３が配列されて成り、上記第１レンズ群が物体側より順に配列された、負レンズＧ１と、少なくとも１面の非球面を有する正レンズＧ２とで構成され、以下の条件式を満足する。
（１）０．４＜Ｄ１／ｆｗ＜０．６６
但し、
Ｄ１：第１レンズ群の最も物体側のレンズ面から最も像側のレンズ面までの距離
ｆｗ：広角端での焦点距離
とする。
本発明ズームレンズにあって、第１レンズ群ＧＲ１の非球面は正レンズＧ２に形成されるので、その製造が容易である。
上記条件式（１）は、第１レンズ群ＧＲ１の全長を規定する条件式である。沈胴時の厚みを小さくするために第１レンズ群ＧＲ１の全長をでだけ小さくすることが好ましいが、条件式（１）の下限を下回ると第１レンズ群ＧＲ１中の偏芯誤差による性能劣化や、間隔誤差による球面収差やレンズバックの変動が大きくなり、非常に高い組み込み精度が要求される。条件式（１）の上限を上回ると第１レンズ群ＧＲ１の厚みが厚くなり沈胴時にコンパクトにすることが困難になる。
そして、本発明ズームレンズは、各レンズ群中に、少なくとも１面の非球面を有する正レンズを有することが望ましい。これによって、各種収差の補正が容易になると共に、非球面を正レンズに形成することによって、製造上の難易度が増大することがない。
別の本発明ズームレンズは、物体側より順に、負の屈折力を有する第１レンズ群ＧＲ１と、正の屈折力を有する第２レンズ群ＧＲ２と、正の屈折力を有する第３レンズ群ＧＲ３とが配列されて成り、上記各レンズ群中に、両面に非球面を有する正レンズを少なくとも１枚有するものである。
別の本発明ズームレンズにあっては、少ないレンズ枚数で構成することが可能であると共に小型化が可能である。すなわち、各レンズ群中に少なくとも２つの非球面を有することによって、少ないレンズ枚数でも良好な収差補正が可能であり、また、各レンズのパワーを上げても収差補正が容易であるため、各レンズのパワーを上げることによってレンズ群の移動量に対する変倍率を上げて、全長を短く、すなわち、小型化をすることが出来る。さらに、両面に非球面が形成されるレンズが正レンズであるので、製造上の難易度が増大することがない。
本発明及び別の本発明ズームレンズ共に、上記第２レンズ群ＧＲ２中に正レンズと、少なくとも１枚の負レンズとで構成される接合レンズを有し、上記接合レンズが、Ｎdpを接合レンズを構成する正レンズのｄ線での屈折率、Ｎdnを接合レンズを構成する負レンズのｄ線での屈折率、νdpを接合レンズを構成する正レンズのアッベ数、νdnを接合レンズを構成する負レンズのアッベ数として、以下の条件式（２）及び（３）を満足することが望ましい。
（２）０．０５＜｜Ｎdp−Ｎdn｜＜０．４
（３）２．０＜｜νdp−νdn｜＜５０．０
上記条件式（２）及び（３）は、第２レンズ群ＧＲ２に含まれる接合レンズを構成する各レンズの屈折率とアッベ数を規定したものである。各条件式に示す数値が規定した範囲を外れると、非点収差と倍率色収差を補正することが困難になってしまう。
さらに、本発明及び別の本発明ズームレンズ共に、ズーミング中に各レンズ群が可動であることが望ましい。これによって、３倍程度の倍率を確保しながら、各種収差が良好に補正される。
以下に、本発明及び別の本発明ズームレンズの実施形態及び数値実施例について図１乃至図１６を参照して、また、表１乃至表１３を用いて説明する。
なお、数値実施例において使用する記号の意味は次のとおりである。
ＦNo：Ｆナンバー
ｆ：焦点距離
ω：半画角
ｓｉ：物体側から数えてｉ番目の面
ｒｉ：上記面ｓｉの曲率半径
ｄｉ：物体側からｉ番目の面とｉ＋１番目の面との間の面間隔
ｎｉ：第ｉレンズのｄ線（波長５８７．６ｎｍ）における屈折率
νｉ：第ｉレンズのｄ線（波長５８７．６ｎｍ）におけるアッベ数
また、非球面形状は、次の数１式によって定義されるものとする。
Figure 2006078581
但し、
ｘ ： レンズ面頂点からの光軸方向の距離
ｙ ： 光軸と垂直な方向の高さ
ｃ ： レンズ頂点での近軸曲率
ε ： 円錐定数
Ai ： 第 i 次の非球面係数
とする。
図１は第１の実施の形態のレンズ構成を示す図である。第１の実施の形態にかかるズームレンズは、物体側より順に、負の屈折力を有する第１レンズ群ＧＲ１、正の屈折力を有する第２レンズ群ＧＲ２、正の屈折力を有する第３レンズ群ＧＲ３が配列されて成る。そして、第１レンズ群ＧＲ１は、像側に強い曲率の凹面を有する負レンズＧ１と、両面に非球面を有する正レンズＧ２とで構成される。第２レンズ群ＧＲ２は、両面に非球面を有する正レンズＧ３と、正レンズＧ４と負レンズＧ５の接合レンズとで構成されている。第３レンズ群ＧＲ３は、両面に非球面を有する正レンズＧ６で構成される。そして、各レンズ群は、広角端から望遠端へのズーミングに際し、図１に矢印で示すように、光軸方向へ移動する。また、開口絞りＩＲは第２レンズ群ＧＲ２の物体側に近接して配置され、ズーミング中は第２レンズ群ＧＲ２と共に移動する。なお、図１中、ＬＰＦは第３レンズ群ＧＲ３と結像面ＩＭＧとの間に介挿されたローパスフィルタである。
表１に第１の実施の形態に具体的数値を適用した数値実施例１の光学系のデータを示す。なお、以下の表において、「ＡＳＰ」は当該面が非球面形状で構成されていることを示し、「ＩＮＦＩＮＩＴＹ」は当該面が平面で構成されていることを示す。
Figure 2006078581
第１の実施の形態において、第１レンズ群ＧＲ１と開口絞りＩＲとの間の面間隔ｄ４、第２レンズ群ＧＲ２と第３レンズ群ＧＲ３との間の面間隔ｄ１０、第３レンズ群ＧＲ３とローパスフィルタＬＰＦとの間の面間隔ｄ１２はズーミング時に可変である。そこで、広角端位置、広角端と望遠端との間の中間焦点位置及び望遠端位置での上記各面間隔ｄ４、ｄ１０、ｄ１２の数値実施例１における値を焦点距離ｆ、ＦナンバーＦNo、半画角ωと共に表２に示す。
Figure 2006078581
第１の実施の形態においては、各レンズ群中には、両面に非球面を有する正レンズを少なくとも１枚有する。すなわち、第１レンズ群ＧＲ１中の正レンズＧ２の両面ｓ３、ｓ４、第２レンズ群ＧＲ２中の正レンズＧ３の両面ｓ６、ｓ７、第３レンズ群ＧＲ３の正レンズＧ６の両面ｓ１１、ｓ１２は非球面で構成されている。そこで、上記各面ｓ３、ｓ４、ｓ６、ｓ７、ｓ１１、ｓ１２の４次、６次、８次及び１０次の非球面係数を円錐定数εと共に表３に示す。
Figure 2006078581
図２に広角端位置における、図３に広角端と望遠端との間の中間焦点位置における、図４に望遠端位置における数値実施例１の諸収差図を示す。なお、これら収差図において、球面収差では縦軸は開放Ｆ値との割合、横軸にデフォーカスをとり、実線がｄ線、破線がＣ線、１点鎖線がｇ線での球面収差を表わす。非点収差では縦軸が像高、横軸がフォーカスで、実線がサジタル像面を、破線がメリジオナル像面を表わす。歪曲収差では縦軸が像高、横軸は％で表わす。
図５は第２の実施の形態のレンズ構成を示す図である。第２の実施の形態にかかるズームレンズは、物体側より順に、負の屈折力を有する第１レンズ群ＧＲ１、正の屈折力を有する第２レンズ群ＧＲ２、正の屈折力を有する第３レンズ群ＧＲ３が配列されて成る。第１レンズ群ＧＲ１は、像側に強い曲率の凹面を有する負レンズＧ１と、両面に非球面を有する正レンズＧ２とで構成される。第２レンズ群ＧＲ２は、両面に非球面を有する正レンズＧ３と、負レンズＧ４と正レンズＧ５と負レンズＧ６の３枚接合レンズとで構成されている。第３レンズ群ＧＲ３は、両面に非球面を有する正レンズＧ７で構成される。
そして、各レンズ群は、広角端から望遠端へのズーミングに際し、図５に矢印で示すように、光軸方向へ移動する。また、開口絞りＩＲは第２レンズ群ＧＲ２の物体側に近接して配置され、ズーミング中は第２レンズ群ＧＲ２と共に移動する。なお、図５中、ＬＰＦは第３レンズ群ＧＲ３と結像面ＩＭＧとの間に介挿されたローパスフィルタである。
表４に第２の実施の形態に具体的数値を適用した数値実施例２の光学系のデータを示す。
Figure 2006078581
第２の実施の形態において、第１レンズ群ＧＲ１と開口絞りＩＲとの間の面間隔ｄ４、第２レンズ群ＧＲ２と第３レンズ群ＧＲ３との間の面間隔ｄ１１、第３レンズ群ＧＲ３とローパスフィルタＬＰＦとの間の面間隔ｄ１３はズーミング時に可変である。そこで、広角端位置、広角端と望遠端との間の中間焦点位置及び望遠端位置での上記各面間隔ｄ４、ｄ１１、ｄ１３の数値実施例２における値を焦点距離ｆ、ＦナンバーＦNo、半画角ωと共に表５に示す。
Figure 2006078581
第２の実施の形態においては、各レンズ群中には、両面に非球面を有する正レンズを少なくとも１枚有する。すなわち、第１レンズ群ＧＲ１中の正レンズＧ２の両面ｓ３、ｓ４、第２レンズ群ＧＲ２中の正レンズＧ３の両面ｓ６、ｓ７、第３レンズ群ＧＲ３の正レンズＧ７の両面ｓ１２、ｓ１３は非球面で構成されている。そこで、上記各面ｓ３、ｓ４、ｓ６、ｓ７、ｓ１２、ｓ１３の４次、６次、８次及び１０次の非球面係数を円錐定数εと共に表６に示す。
Figure 2006078581
図６に広角端位置における、図７に広角端と望遠端との間の中間焦点位置における、図８に望遠端位置における数値実施例２の諸収差図を示す。なお、これら収差図において、球面収差では縦軸は開放Ｆ値との割合、横軸にデフォーカスをとり、実線がｄ線、破線がＣ線、１点鎖線がｇ線での球面収差を表わす。非点収差では縦軸が像高、横軸がフォーカスで、実線がサジタル像面を、破線がメリジオナル像面を表わす。歪曲収差では縦軸が像高、横軸は％で表わす。
図９は第３の実施の形態のレンズ構成を示す図である。第３の実施の形態にかかるズームレンズは、物体側より順に、負の屈折力を有する第１レンズ群ＧＲ１、正の屈折力を有する第２レンズ群ＧＲ２、正の屈折力を有する第３レンズ群ＧＲ３が配列されて成る。第１レンズ群ＧＲ１は、像側に強い曲率の凹面を有する負レンズＧ１と、両面に非球面を有する正レンズＧ２とで構成される。第２レンズ群ＧＲ２は、両面に非球面を有する正レンズＧ３と、開口絞りＩＲと、負レンズＧ４と正レンズＧ５と負レンズＧ６の３枚接合レンズとで構成されている。第３レンズ群ＧＲ３は、両面に非球面を有する正レンズＧ７で構成される。
そして、各レンズ群は、広角端から望遠端へのズーミングに際し、図９に矢印で示すように、光軸方向へ移動する。なお、図９中、ＬＰＦは第３レンズ群ＧＲ３と結像面ＩＭＧとの間に介挿されたローパスフィルタである。
表７に第３の実施の形態に具体的数値を適用した数値実施例３の光学系のデータを示す。
Figure 2006078581
第３の実施の形態において、第１レンズ群ＧＲ１と第２レンズ群ＧＲ２との間の面間隔ｄ４、第２レンズ群ＧＲ２と第３レンズ群ＧＲ３との間の面間隔ｄ１１、第３レンズ群ＧＲ３とローパスフィルタＬＰＦとの間の面間隔ｄ１３はズーミング時に可変である。そこで、広角端位置、広角端と望遠端との間の中間焦点位置及び望遠端位置での上記各面間隔ｄ４、ｄ１１、ｄ１３の数値実施例３における値を焦点距離ｆ、ＦナンバーＦNo、半画角ωと共に表８に示す。
Figure 2006078581
第３の実施の形態においては、各レンズ群中には、両面に非球面を有する正レンズを少なくとも１枚有する。すなわち、第１レンズ群ＧＲ１中の正レンズＧ２の両面ｓ３、ｓ４、第２レンズ群ＧＲ２中の正レンズＧ３の両面ｓ６、ｓ７、第３レンズ群ＧＲ３の正レンズＧ７の両面ｓ１２、ｓ１３は非球面で構成されている。そこで、上記各面ｓ３、ｓ４、ｓ６、ｓ７、ｓ１２、ｓ１３の４次、６次、８次及び１０次の非球面係数を円錐定数εと共に表９に示す。
Figure 2006078581
図１０に広角端位置における、図１１に広角端と望遠端との間の中間焦点位置における、図１２に望遠端位置における数値実施例３の諸収差図を示す。なお、これら収差図において、球面収差では縦軸は開放Ｆ値との割合、横軸にデフォーカスをとり、実線がｄ線、破線がＣ線、１点鎖線がｇ線での球面収差を表わす。非点収差では縦軸が像高、横軸がフォーカスで、実線がサジタル像面を、破線がメリジオナル像面を表わす。歪曲収差では縦軸が像高、横軸は％で表わす。
図１３は第４の実施の形態のレンズ構成を示す図である。第４の実施の形態にかかるズームレンズは、物体側より順に、負の屈折力を有する第１レンズ群ＧＲ１、正の屈折力を有する第２レンズ群ＧＲ２、正の屈折力を有する第３レンズ群ＧＲ３が配列されて成る。そして、第１レンズ群ＧＲ１は、像側に強い曲率の凹面を有する負レンズＧ１と、両面に非球面を有する正レンズＧ２とで構成される。第２レンズ群ＧＲ２は、両面に非球面を有する正レンズＧ３と、正レンズＧ４と負レンズＧ５の接合レンズとで構成されている。第３レンズ群ＧＲ３は、両面に非球面を有する正レンズＧ６で構成される。そして、各レンズ群は、広角端から望遠端へのズーミングに際し、図１３に矢印で示すように、光軸方向へ移動する。また、開口絞りＩＲは第２レンズ群ＧＲ２の物体側に近接して配置され、ズーミング中は第２レンズ群ＧＲ２と共に移動する。なお、図１３中、ＬＰＦは第３レンズ群ＧＲ３と結像面ＩＭＧとの間に介挿されたローパスフィルタである。
表１０に第４の実施の形態に具体的数値を適用した数値実施例４の光学系のデータを示す。
Figure 2006078581
第４の実施の形態において、第１レンズ群ＧＲ１と開口絞りＩＲとの間の面間隔ｄ４、第２レンズ群ＧＲ２と第３レンズ群ＧＲ３との間の面間隔ｄ１０、第３レンズ群ＧＲ３とローパスフィルタＬＰＦとの間の面間隔ｄ１２はズーミング時に可変である。そこで、広角端位置、広角端と望遠端との間の中間焦点位置及び望遠端位置での上記各面間隔ｄ４、ｄ１０、ｄ１２の数値実施例４における値を焦点距離ｆ、ＦナンバーＦNo、半画角ωと共に表１１に示す。
Figure 2006078581
第４の実施の形態においては、各レンズ群中には、両面に非球面を有する正レンズを少なくとも１枚有する。すなわち、第１レンズ群ＧＲ１中の正レンズＧ２の両面ｓ３、ｓ４、第２レンズ群ＧＲ２中の正レンズＧ３の両面ｓ６、ｓ７、第３レンズ群ＧＲ３の正レンズＧ６の両面ｓ１１、ｓ１２は非球面で構成されている。そこで、上記各面ｓ３、ｓ４、ｓ６、ｓ７、ｓ１１、ｓ１２の４次、６次、８次及び１０次の非球面係数を円錐定数εと共に表１２に示す。
Figure 2006078581
図１４に広角端位置における、図１５に広角端と望遠端との間の中間焦点位置における、図１６に望遠端位置における数値実施例４の諸収差図を示す。なお、これら収差図において、球面収差では縦軸は開放Ｆ値との割合、横軸にデフォーカスをとり、実線がｄ線、破線がＣ線、１点鎖線がｇ線での球面収差を表わす。非点収差では縦軸が像高、横軸がフォーカスで、実線がサジタル像面を、破線がメリジオナル像面を表わす。歪曲収差では縦軸が像高、横軸は％で表わす。
上記各条件式（１）、（２）及び（３）の各数値実施例１〜４における対応値を表１３に示す。
Figure 2006078581
上記各数値実施例１〜４のズームレンズは、上記表１３から明らかなように、条件式（１）、（２）及び（３）を満足し、また、各収差図に示すように、広角端位置、広角端と望遠端との間の中間焦点位置及び望遠端位置において、各収差ともバランス良く補正されていることが分かる。
次に、上記ズームレンズを用いた本発明及び別の本発明撮像装置の実施の形態について説明する。図１７は、上記した本発明ズームレンズ及び別の本発明ズームレンズを搭載可能なデジタルスチルカメラの構成例を示すブロック図である。
図１７に示すデジタルスチルカメラ１００は、撮像機能を担うカメラブロック１０と、撮像された画像信号のアナログ−デジタル変換等の信号処理を行うカメラ信号処理部２０と、画像信号の記録再生処理を行う画像処理部３０と、撮像された画像等を表示するＬＣＤ（Liquid Crystal Display）４０と、メモリカード５１への書き込み／読み出しを行うＲ／Ｗ（リーダ／ライタ）５０と、装置全体を制御するＣＰＵ６０と、ユーザによる操作入力のための入力部７０と、カメラブロック１０内のレンズの駆動を制御するレンズ駆動制御部８０を具備する。
カメラブロック１０は、本発明が適用されるズームレンズ１１（上記実施の形態乃至数値実施例１乃至４にかかるズームレンズを使用することができる）を含む光学系や、ＣＣＤ等の撮像素子１２等により構成される。カメラ信号処理部２０は、撮像素子１２からの出力信号に対するデジタル信号への変換や、ノイズ除去、画質補正、輝度・色差信号への変換等の信号処理を行う。画像処理部３０は、所定の画像データフォーマットに基づく画像信号の圧縮符号化・伸長復号化処理や、解像度等のデータ仕様の変換処理等を行う。
メモリカード５１は、着脱可能な半導体メモリからなる。Ｒ／Ｗ５０は、画像処理部３０によって符号化された画像データをメモリカード５１に書き込み、またメモリカード５１に記録された画像データを読み出す。ＣＰＵ６０は、デジタルスチルカメラ内の各回路ブロックを制御する制御処理部であり、入力部７０からの指示入力信号等に基づいて各回路ブロックを制御する。
入力部７０は、例えば、シャッタ操作を行うためのシャッタレリーズボタンや、動作モードを選択するための選択スイッチ等により構成され、ユーザによる操作に応じた指示入力信号をＣＰＵ６０に対して出力する。レンズ駆動制御部８０は、ＣＰＵ６０からの制御信号に基づいて、ズームレンズ１１内のレンズを駆動する図示しないモータ等を制御する。
以下、このデジタルスチルカメラ１００の動作を簡単に説明する。
撮影の待機状態では、ＣＰＵ６０による制御の下で、カメラブロック１０において撮像された画像信号が、カメラ信号処理部２０を介してＬＣＤ４０に出力され、カメラスルー画像として表示される。また、入力部７０からのズーミングのための指示入力信号が入力されると、ＣＰＵ６０がレンズ駆動制御部８０に制御信号を出力し、レンズ駆動制御部８０の制御に基づいて、ズームレンズ１１内の所定のレンズが移動される。
そして、入力部７０からの指示入力信号によりカメラブロック１０の図示しないシャッタが切られると、撮像された画像信号がカメラ信号処理部２０から画像処理部３０に出力されて圧縮符号化処理され、所定のデータフォーマットのデジタルデータに変換される。変換されたデータはＲ／Ｗ５０に出力され、メモリカード５１に書き込まれる。
なお、フォーカシングは、例えば、シャッタレリーズボタンが半押しされた場合、あるいは記録のために全押しされた場合等に、ＣＰＵ６０からの制御信号に基づいてレンズ駆動制御部８０がズームレンズ１１内の所定のレンズを移動させることにより行われる。
また、メモリカード５１に記録された画像データを再生する場合は、入力部７０による操作に応じて、Ｒ／Ｗ５０によりメモリカード５１から所定の画像データが読み出され、画像処理部３０で伸張復号化処理された後、再生画像信号がＬＣＤ４０に出力される。これにより再生画像が表示される。
なお、上記した実施の形態では、本発明撮像装置をデジタルスチルカメラに適用した場合について説明したが、例えば、ビデオカメラといった他の撮像装置等に適用することも可能である。
その他、上記した各実施の形態及び各数値実施例において示した各部の具体的な形状や構造並びに数値は、本発明を実施するに際して行う具体化のほんの一例を示したものに過ぎず、これらによって、本発明の技術的範囲が限定的に解釈されることがあってはならないものである。
変倍比３倍程度の小型で安価なズームレンズ及び撮像装置を提供することが出来、特に固体撮像素子を用いたデジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ等に適用して好適である。
図２乃至図４と共に本発明ズームレンズの第１の実施の形態を示すものであり、本図はレンズ構成を示す概略図である。 広角端における球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。 広角端と望遠端との中間焦点位置における球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。 望遠端における球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。 図６乃至図８と共に本発明ズームレンズの第２の実施の形態を示すものであり、本図はレンズ構成を示す概略図である。 広角端における球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。 広角端と望遠端との中間焦点位置における球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。 望遠端における球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。 図１０乃至図１２と共に本発明ズームレンズの第３の実施の形態を示すものであり、本図はレンズ構成を示す概略図である。 広角端における球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。 広角端と望遠端との中間焦点位置における球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。 望遠端における球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。 図１４乃至図１６と共に本発明ズームレンズの第４の実施の形態を示すものであり、本図はレンズ構成を示す概略図である。 広角端における球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。 広角端と望遠端との中間焦点位置における球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。 望遠端における球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。 本発明撮像装置の実施の形態を示す構成ブロック図である。
符号の説明
ＧＲ１…第１レンズ群、ＧＲ２…第２レンズ群、ＧＲ３…第３レンズ群、１００…デジタルスチルカメラ（撮像装置）、１１…ズームレンズ、１２…撮像素子

Claims (24)

  1. 物体側より順に、負の屈折力を有する第１レンズ群と、正の屈折力を有する第２レンズ群と、正の屈折力を有する第３レンズ群とが配列されて成り、上記第１レンズ群が物体側より順に配列された、負レンズと、少なくとも１面の非球面を有する正レンズとで構成され、以下の条件式（１）を満足することを特徴とするズームレンズ。
    （１）０．４＜Ｄ１／ｆｗ＜０．６６
    但し、
    Ｄ１：第１レンズ群の最も物体側のレンズ面から最も像側のレンズ面までの距離
    ｆｗ：広角端での焦点距離
    とする。
  2. 上記各レンズ群中に、少なくとも１面の非球面を有する正レンズを有する
    ことを特徴とする請求項１に記載のズームレンズ。
  3. 物体側より順に、負の屈折力を有する第１レンズ群と、正の屈折力を有する第２レンズ群と、正の屈折力を有する第３レンズ群とが配列されて成り、上記各レンズ群中に、両面に非球面を有する正レンズを少なくとも１枚有する
    ことを特徴とするズームレンズ。
  4. 上記第２レンズ群中に正レンズと、少なくとも１枚の負レンズとで構成される接合レンズを有し、上記接合レンズが以下の条件式（２）及び（３）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。
    （２）０．０５＜｜Ｎdp−Ｎdn｜＜０．４
    （３）２．０＜｜νdp−νdn｜＜５０．０
    但し、
    Ｎdp：接合レンズを構成する正レンズのｄ線での屈折率
    Ｎdn：接合レンズを構成する負レンズのｄ線での屈折率
    νdp：接合レンズを構成する正レンズのアッベ数
    νdn：接合レンズを構成する負レンズのアッベ数
    とする。
  5. 上記第２レンズ群中に正レンズと、少なくとも１枚の負レンズとで構成される接合レンズを有し、上記接合レンズが以下の条件式（２）及び（３）を満足することを特徴とする請求項２に記載のズームレンズ。
    （２）０．０５＜｜Ｎdp−Ｎdn｜＜０．４
    （３）２．０＜｜νdp−νdn｜＜５０．０
    但し、
    Ｎdp：接合レンズを構成する正レンズのｄ線での屈折率
    Ｎdn：接合レンズを構成する負レンズのｄ線での屈折率
    νdp：接合レンズを構成する正レンズのアッベ数
    νdn：接合レンズを構成する負レンズのアッベ数
    とする。
  6. 上記第２レンズ群中に正レンズと、少なくとも１枚の負レンズとで構成される接合レンズを有し、上記接合レンズが以下の条件式（２）及び（３）を満足することを特徴とする請求項３に記載のズームレンズ。
    （２）０．０５＜｜Ｎdp−Ｎdn｜＜０．４
    （３）２．０＜｜νdp−νdn｜＜５０．０
    但し、
    Ｎdp：接合レンズを構成する正レンズのｄ線での屈折率
    Ｎdn：接合レンズを構成する負レンズのｄ線での屈折率
    νdp：接合レンズを構成する正レンズのアッベ数
    νdn：接合レンズを構成する負レンズのアッベ数
    とする。
  7. ズーミング中に各レンズ群が可動である
    ことを特徴とする請求項１に記載のズームレンズ。
  8. ズーミング中に各レンズ群が可動である
    ことを特徴とする請求項２に記載のズームレンズ。
  9. ズーミング中に各レンズ群が可動である
    ことを特徴とする請求項３に記載のズームレンズ。
  10. ズーミング中に各レンズ群が可動である
    ことを特徴とする請求項４に記載のズームレンズ。
  11. ズーミング中に各レンズ群が可動である
    ことを特徴とする請求項５に記載のズームレンズ。
  12. ズーミング中に各レンズ群が可動である
    ことを特徴とする請求項６に記載のズームレンズ。
  13. ズームレンズと、上記ズームレンズ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を備えた撮像装置であって、
    上記ズームレンズが、物体側より順に、負の屈折力を有する第１レンズ群と、正の屈折力を有する第２レンズ群と、正の屈折力を有する第３レンズ群とが配列されて成り、上記第１レンズ群が物体側より順に配列された、負レンズと、少なくとも１面の非球面を有する正レンズとで構成され、以下の条件式（１）を満足することを特徴とする撮像装置。
    （１）０．４＜Ｄ１／ｆｗ＜０．６６
    但し、
    Ｄ１：第１レンズ群の最も物体側のレンズ面から最も像側のレンズ面までの距離
    ｆｗ：広角端での焦点距離
    とする。
  14. 上記各レンズ群中に、少なくとも１面の非球面を有する正レンズを有する
    ことを特徴とする請求項１３に記載の撮像装置。
  15. ズームレンズと、上記ズームレンズ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を備えた撮像装置であって、
    上記ズームレンズが、物体側より順に、負の屈折力を有する第１レンズ群と、正の屈折力を有する第２レンズ群と、正の屈折力を有する第３レンズ群とが配列されて成り、上記各レンズ群中に、両面に非球面を有する正レンズを少なくとも１枚有する
    ことを特徴とする撮像装置。
  16. 上記第２レンズ群中に正レンズと、少なくとも１枚の負レンズとで構成される接合レンズを有し、上記接合レンズが以下の条件式（２）及び（３）を満足することを特徴とする請求項１３に記載の撮像装置。
    （２）０．０５＜｜Ｎdp−Ｎdn｜＜０．４
    （３）２．０＜｜νdp−νdn｜＜５０．０
    但し、
    Ｎdp：接合レンズを構成する正レンズのｄ線での屈折率
    Ｎdn：接合レンズを構成する負レンズのｄ線での屈折率
    νdp：接合レンズを構成する正レンズのアッベ数
    νdn：接合レンズを構成する負レンズのアッベ数
    とする。
  17. 上記第２レンズ群中に正レンズと、少なくとも１枚の負レンズとで構成される接合レンズを有し、上記接合レンズが以下の条件式（２）及び（３）を満足することを特徴とする請求項１４に記載の撮像装置。
    （２）０．０５＜｜Ｎdp−Ｎdn｜＜０．４
    （３）２．０＜｜νdp−νdn｜＜５０．０
    但し、
    Ｎdp：接合レンズを構成する正レンズのｄ線での屈折率
    Ｎdn：接合レンズを構成する負レンズのｄ線での屈折率
    νdp：接合レンズを構成する正レンズのアッベ数
    νdn：接合レンズを構成する負レンズのアッベ数
    とする。
  18. 上記第２レンズ群中に正レンズと、少なくとも１枚の負レンズとで構成される接合レンズを有し、上記接合レンズが以下の条件式（２）及び（３）を満足することを特徴とする請求項１５に記載の撮像装置。
    （２）０．０５＜｜Ｎdp−Ｎdn｜＜０．４
    （３）２．０＜｜νdp−νdn｜＜５０．０
    但し、
    Ｎdp：接合レンズを構成する正レンズのｄ線での屈折率
    Ｎdn：接合レンズを構成する負レンズのｄ線での屈折率
    νdp：接合レンズを構成する正レンズのアッベ数
    νdn：接合レンズを構成する負レンズのアッベ数
    とする。
  19. ズーミング中に各レンズ群が可動である
    ことを特徴とする請求項１３に記載の撮像装置。
  20. ズーミング中に各レンズ群が可動である
    ことを特徴とする請求項１４に記載の撮像装置。
  21. ズーミング中に各レンズ群が可動である
    ことを特徴とする請求項１５に記載の撮像装置。
  22. ズーミング中に各レンズ群が可動である
    ことを特徴とする請求項１６に記載の撮像装置。
  23. ズーミング中に各レンズ群が可動である
    ことを特徴とする請求項１７に記載の撮像装置。
  24. ズーミング中に各レンズ群が可動である
    ことを特徴とする請求項１８に記載の撮像装置。
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