JP2006171212A - ズームレンズ - Google Patents

Abstract

【課題】モバイルカメラに適用されるズームレンズの小型化、低コスト化等を図る。
【解決手段】物体側から像面側に向けて順に、負の屈折力をもつ第１レンズ群Ｉ、正の屈折力をもつ第２レンズ群ＩＩ、正の屈折力をもつ第３レンズ群ＩＩＩを備え、広角端から望遠端へのズーミングに際して、第１レンズ群が固定された状態で、第２レンズ群及び第３レンズ群が移動するズームレンズであって、第１レンズ群Ｉは、負の屈折力をもつ第１レンズ１からなり、第２レンズ群ＩＩは、正の屈折力をもつ第２レンズ２、負の屈折力をもつ第３レンズ３からなり、第３レンズ群ＩＩＩは、正の屈折力をもつ第４レンズ４からなる。これにより、広角端から望遠端の全域において諸収差を良好に補正して、２．５〜３倍程度のズーム比を確保しつつ、小型化、薄型化を達成でき、携帯電話機等に搭載のモバイルカメラに好適な超小型のズームレンズを得ることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＣＣＤ等の固体撮像素子を備えたデジタルスチルカメラ等に適用される小型のズームレンズに関し、特に、携帯電話機、携帯情報端末機（ＰＤＡ）、パーソナルコンピュータ等に搭載あるいは接続して用いられるモバイルカメラに適した小型のズームレンズに関する。

近年、携帯電話機等の市場においては、ＣＣＤ等の固体撮像素子を備えたモバイルカメラを搭載するものが多数存在するようになり、モバイルカメラに適用されるレンズにおいても小型化が求められている。また、携帯電話機等の製品に付加価値を付けるために、単焦点レンズよりも広角〜望遠での撮影が可能なズームレンズの適用が望まれている。
しかしながら、ズームレンズでは、レンズを相対的に光軸方向に移動させて撮影範囲を変化させるため、レンズを配置するスペースとは別に、レンズを移動させるスペースを確保しなければならず、その小型化が困難であった。

通常のデジタルカメラにおいては、レンズユニットに沈胴機構を設けることでスペース上の問題を解決しているものの、この沈胴機構は衝撃に弱いため、落下等により衝撃を受ける頻度が高い携帯電話機等に対して、同様の沈胴機構を採用するのは困難である。
これに対処するべく、レンズ系の全てのレンズ群をそれぞれ可動にして、少ないスペースで所望のズーム比（変倍比）を確保する方法もあるが、携帯電話機等に搭載されるモータや駆動機構は、通常のデジタルカメラに搭載されるものと比較して小型化かつ低コスト化が要求されるため、できるだけ可動とするレンズ群を少なくする必要がある。

そこで、一つ一つのレンズの屈折力を高めて、少ない移動量で所望のズーム比を確保することも可能であるが、レンズの屈折力を高めると、レンズの形状がきつくなって諸収差の補正が困難になり、又、レンズのコバ厚を十分に取れず、さらにはレンズの有効径を十分確保することができない。また、レンズ系の全長を極限まで短くすると、ＣＣＤに対する光線入射角度が広角端と望遠端とで大きく異なり、広角端ではＣＣＤに対応するが特に望遠端においてＣＣＤのマイクロレンズによる光線のケラレ現象を招く。

一方、デジタルカメラに好適とされる従来のズームレンズとして、負の屈折力をもつ一つのレンズからなる第１レンズ群、正の屈折力をもつ一つのレンズからなる第２レンズ群、及び正の屈折力をもつ一つのレンズからなる第３レンズ群を備え、広角端から望遠端へのズーミングに際して、第１レンズ群及び第２レンズ群を移動させるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
また、他のズームレンズとして、負の屈折力をもつ一つのレンズからなる第１レンズ群、正の屈折力と負の屈折力をそれぞれもつ二つのレンズからなる第２レンズ群、及び正の屈折力をもつ一つのレンズからなる第３レンズ群を備え、広角端から望遠端へのズーミングに際して、第３レンズ群を固定した状態で、第１レンズ群と第２レンズ群との間隔が減少すると共に第２レンズ群と第３レンズ群との間隔が増大するように、第１レンズ群及び第２レンズ群を移動させ、さらに、第１レンズ群を移動させてフォーカシングを行うものが知られている（例えば、特許文献２参照）。
特開２００３−１７７３１４号公報 特開２００３−１７７３１５号公報

ところで、上記特許文献１に開示のズームレンズにおいては、３群３枚構成であるため薄型化という点では問題ないが、レンズの枚数が少ないため、広角端から望遠端の全域で収差を良好に補正することが困難であり、ズーム比（変倍比）も２倍程度であり、それ以上のズーム比を確保するのは困難である。
また、特許文献２に開示のズームレンズにおいては、３群４枚構成であるため収差補正の点では良いが、第１レンズ群を前方に移動させてフォーカシングを行うため、全長を短くするのが困難であり、又、落下等の衝撃に対する機構上の強度及び信頼性等に鑑みれば、ズーミングあるいはフォーカシングに際して、最も前面に位置する第１レンズ群を移動させるのは好ましくない。

本発明は、上記の点に鑑みて成されたものであり、その目的とするところは、３群４枚というシンプルな構成であるにも拘わらず、レンズの配置やパワーを適切に設定することにより、諸収差を補正して良好な光学性能を得ると共に、２．５〜３倍程度のズーム比（変倍比）を確保でき、小型、薄型、かつ低コストで、特に携帯電話機等のモバイルカメラに好適なズームレンズを提供することにある。

本発明のズームレンズは、物体側から像面側に向けて順に、負の屈折力をもつ第１レンズ群と、正の屈折力をもつ第２レンズ群と、正の屈折力をもつ第３レンズ群とを備え、広角端から望遠端へのズーミングに際して、第１レンズ群が固定された状態で、第２レンズ群及び第３レンズ群が移動するズームレンズであって、上記第１レンズ群は、負の屈折力をもつ第１レンズからなり、上記第２レンズ群は、正の屈折力をもつ第２レンズ、負の屈折力をもつ第３レンズからなり、上記第３レンズ群は、正の屈折力をもつ第４レンズからなる、ことを特徴としている。
この構成によれば、３群４枚の簡単な構成であるにも拘わらず、ズーミングに際して第２レンズ群と第３レンズ群とを移動させることで、広角端から望遠端の全域において諸収差を良好に補正して、２．５〜３倍程度のズーム比を確保しつつ、小型化、薄型化を達成でき、携帯電話機等に搭載のモバイルカメラに好適な超小型のズームレンズを得ることができる。

上記構成において、広角端における第１レンズ群と第２レンズ群の間隔をＤｗ_１−２、広角端における第２レンズ群と第３レンズ群の間隔をＤｗ_２−３、望遠端における第１レンズ群と第２レンズ群の間隔をＤｔ_１−２、望遠端における第２レンズ群と第３レンズ群の間隔をＤｔ_２−３とするとき、次の条件式（１），（２）
（１） ４．５＜Ｄｗ_１−２／Ｄｗ_２−３＜８．５
（２） Ｄｔ_１−２／Ｄｔ_２−３＜０．２
を満足する、構成を採用することができる。
この構成によれば、広角端及び望遠端における第１レンズ群，第２レンズ群，及び第３レンズ群相互の間隔を規定した条件式（１），（２）を満足することにより、レンズの可動範囲を確保しつつも、レンズ系全長の短縮化を達成でき、又、諸収差を良好に補正することができる。

上記構成において、第２レンズの焦点距離をｆｇ２、広角端における第１レンズの前面から像面までのレンズ系の焦点距離をｆｗとするとき、次の条件式（３）
（３） ｆｇ２／ｆｗ＜１．５
を満足する、構成を採用することができる。
この構成によれば、第２レンズの焦点距離と広角端におけるレンズ系の焦点距離との関係を規定した条件式（３）を満足することにより、諸収差、特に球面収差、コマ収差を良好に補正しつつ、レンズ系全長を短縮化でき、かつ、２．５〜３倍程度のズーム比（変倍比）を確保することができる。

上記構成において、広角端における第１レンズの前面から像面までの距離（バックフォーカスは空気換算距離）をＤｗ、望遠端における第１レンズの前面から像面までの距離（バックフォーカスは空気換算距離）をＤｔ、広角端における第１レンズから像面までのレンズ系の焦点距離をｆｗ、望遠端における第１レンズから像面までのレンズ系の焦点距離をｆｔとするとき、次の条件式（４），（５）
（４） ２．５＜Ｄｗ／ｆｗ＜４．０
（５） １．０＜Ｄｔ／ｆｔ＜２．０
を満足する、構成を採用することができる。
この構成によれば、広角端及び望遠端におけるレンズ系全長と焦点距離との関係を規定した条件式（４），（５）を満足することにより、２．５〜３倍程度の適切なズーム比（変倍比）を確保しつつも、レンズ系全長を容易に短縮することができる。

上記構成において、広角端における第１レンズの前面から像面までのレンズ系の焦点距離をｆｗ、望遠端における第１レンズの前面から像面までのレンズ系の焦点距離をｆｔ、第１レンズ群の焦点距離をｆＧ１、第２レンズ群の焦点距離をｆＧ２、第３レンズ群の焦点距離をｆＧ３とするとき、次の条件式（６），（７），（８）
（６） ２．０＜│ｆＧ１│／│ｆｗ│＜４．０
（７） ０．７＜│ｆＧ１│／│ｆｔ│＜１．５
（８） ０．５＜ｆＧ２／ｆＧ３＜１．２
を満足する、構成を採用することができる。
この構成によれば、それぞれのレンズ群のパワーに関する条件式（６），（７），（８）を満足することにより、諸収差、特に歪曲収差、非点収差を良好に補正することができ、又、レンズ系全長を短縮しつつ、２．５〜３倍程度のズーム比（変倍比）を容易に確保することができる。

上記構成において、第１レンズは、物体側及び像面側に球面をもつようにガラス材料により形成されている、構成を採用することができる。
この構成によれば、非球面をもつガラスレンズに比べてガラスレンズのコストを低減することができ、携帯電話機等に適用されるモバイルカメラに好適な安価なズームレンズを提供することができる。

上記構成において、第２レンズ及び第３レンズは、物体側及び像面側の両面に非球面を有し、第４レンズは、物体側および像面側の少なくとも一方に非球面を有する、構成を採用することができる。
この構成によれば、第２レンズ及び第３レンズに非球面を設けることにより、広角端から望遠端までの全域において、特に球面収差及びコマ収差を良好に補正することができ、又、第４レンズに非球面を設けることにより、広角端から望遠端までの全域において、特に非点収差を良好に補正することができ、全体として諸収差が良好に補正された光学性能の高いズームレンズを得ることができる。

上記構成において、第２レンズ及び第３レンズは、樹脂材料により形成されている、構成を採用することができる。
この構成によれば、ガラス材料を用いる場合に比べて、コストを低減でき、又、難しい形状も容易に成形することができる。また、軽量化できるため、レンズ群を駆動するモータ等に加わる負荷を小さくでき、それ故に消費電力を少なくすることができる。

上記構成において、第１レンズのアッベ数をν１とするとき、次の条件式（９）
（９） ν１＞６０
を満足する、構成を採用することができる。
この構成によれば、第１レンズのアッベ数を規定する条件式（９）を満足することにより、色収差、特に広角端から望遠端までの全域における軸上色収差を良好に補正することができ、光学性能の高いズームレンズを得ることができる。

上記構成において、第２レンズのアッベ数をν２、第３レンズのアッベ数をν３とするとき、次の条件式（１０）
（１０） ν２−ν３＞２０
を満足する、構成を採用することができる。
この構成によれば、第２レンズと第３レンズとのアッベ数の関係を規定する条件式（１０）を満足することにより、色収差、特に広角端から望遠端までの全域における倍率色収差を良好に補正することができ、光学性能の高いズームレンズを得ることができる。

以上述べたように、本発明のズームレンズによれば、小型化、薄型化、軽量化、低コスト化等が行え、携帯電話機等に搭載されるモバイルカメラ等に好適なズームレンズを得ることができる。
特に、３群４枚構成であるにも拘わらず、パワー配置、非球面を施す位置等を適切に設定したことにより、ズーム比が約２，５〜３倍程度、小型、薄型で、諸収差が良好に補正された光学性能の高いズームレンズを得ることができる。

以下、本発明の最良の実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。
図１及び図２は、本発明に係るズームレンズの一実施形態を示すものであり、図１は基本構成図、図２は広角端，中間位置，望遠端にある状態図である。

このズームレンズにおいては、図１に示すように、物体側から像面側に向けて、全体として負の屈折力をもつ第１レンズ群（Ｉ）と、全体として正の屈折力をもつ第２レンズ群（ＩＩ）と、全体として正の屈折力をもつ第３レンズ群（ＩＩＩ）とが、順次に配列されている。
そして、広角端から望遠端へのズーミングに際しては、図２（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すように、第１レンズ群（Ｉ）は所定位置に固定された状態で、第２レンズ群（ＩＩ）及び第３レンズ群（ＩＩＩ）が移動する、すなわち、第２レンズ群（ＩＩ）が像面側から物体側に移動し、かつ、第３レンズ群（ＩＩＩ）が物体側から像面側に移動する。

第１レンズ群（Ｉ）は、図１に示すように、負の屈折力をもつ一つの第１レンズ１、により構成されている。
第２レンズ群（ＩＩ）は、図１に示すように、物体側から像面側に向けて順に配列された、正の屈折力をもつ第２レンズ２、負の屈折力をもつ第３レンズ３、及び第２レンズ２の前面近傍（前面の直前の位置から前面よりも若干後方の位置）に一体的に配置された所定の口径を画定するレンズ枠等により形成される開口絞りＳＤ、により構成されている。
第３レンズ群（ＩＩＩ）は、図１に示すように、正の屈折力をもつ一つの第４レンズ４、により構成されている。
すなわち、このズームレンズは、ズーミングに際して、所定位置に固定された一つのレンズ群（Ｉ）と、独立して光軸方向にそれぞれ移動する２つのレンズ群（ＩＩ），（ＩＩＩ）とを、４枚のレンズで構成する、３群４枚構成をなすものである。

また、上記配列構成において、第３レンズ群（ＩＩＩ）の第４レンズ４よりも像面側寄りには、赤外線カットフィルタ、ローパスフィルタ等のガラスフィルタ５が配置され、ガラスフィルタ５の後方に固体撮像素子としてのＣＣＤの結像面Ｐが配置される。

ここで、レンズ系（第１レンズ群（Ｉ）の前面から結像面Ｐまで）の焦点距離はｆ、第１レンズ群（Ｉ）の焦点距離はｆＧ１、第２レンズ群（ＩＩ）の焦点距離はｆＧ２、第３レンズ群（ＩＩＩ）の焦点距離はｆＧ３、広角端におけるレンズ系の焦点距離はｆｗ、望遠端におけるレンズ系の焦点距離はｆｔ、中間位置におけるレンズ系の焦点距離はｆｍ、第２レンズ２の焦点距離はｆｇ２、で表す。
また、第１レンズ１、開口絞りＳＤ、第２レンズ２〜第４レンズ４、及びガラスフィルタ５においては、図１に示すように、それぞれの面はＳｉ（ｉ＝１〜１１）、それぞれの面Ｓｉの曲率半径はＲｉ（ｉ＝１〜１１）、ｄ線に対する屈折率はＮｉ及びアッベ数はνｉ（ｉ＝１〜５）で表す。

さらに、第１レンズ１〜ガラスフィルタ５までのそれぞれの光軸Ｌ上での距離（厚さ、空気間隔）はＤｉ（ｉ＝１〜１０）、広角端におけるレンズ系（バックフォーカスは空気換算距離）の距離はＤｗ、望遠端におけるレンズ系（バックフォーカスは空気換算距離）の距離はＤｔ、広角端における第１レンズ群（Ｉ）と第２レンズ群（ＩＩ）の間隔はＤｗ_１−２（＝Ｄ２又はＤ２＋Ｄ３）、広角端における第２レンズ群（ＩＩ）と第３レンズ群（ＩＩＩ）の間隔はＤｗ_２−３（＝Ｄ７）、望遠端における第１レンズ群（Ｉ）と第２レンズ群（ＩＩ）の間隔はＤｔ_１−２（＝Ｄ２又はＤ２＋Ｄ３）、望遠端における第２レンズ群（ＩＩ）と第３レンズ群（ＩＩＩ）の間隔はＤｔ_２−３（＝Ｄ７）、第４レンズ４の後面Ｓ９から像面Ｐまでの間隔（空気換算距離）をバックフォーカス、ガラスフィルタ５の後面Ｓ１１から像面Ｐまでの距離をＢＦとする。

第１レンズ１は、ガラス材料により形成されて、物体側に凹面Ｓ１及び像面側に凹面Ｓ２を向けた負の屈折力をもつ両凹形状のレンズである。
第２レンズ２は、樹脂材料（プラスチック材料）により形成されて、物体側に凸面Ｓ４及び像面側に凸面Ｓ５を向けた正の屈折力をもつ両凸形状のレンズである。
第３レンズ３は、樹脂材料（プラスチック材料）により形成されて、物体側に凸面Ｓ６及び像面側に凹面Ｓ７を向けた負の屈折力をもつメニスカス形状のレンズである。
第４レンズ４は、ガラス材料により形成されて、物体側及び像面側に凸面Ｓ８，Ｓ９を向けた正の屈折力をもつ両凸形状のレンズである。
このように、第２レンズ２及び第３レンズ３は、樹脂材料（プラスチック材料）により形成されているため、ガラス材料により形成される場合に比べて、レンズ系の軽量化、低コスト化を達成でき、又、複雑な形状も容易に成形することができる。また、軽量化できることで、第２レンズ群（ＩＩ）を駆動するモータ等に加わる負荷を小さくでき、それ故に消費電力を少なくすることができる。

第１レンズ１の物体側及び像面側の両面Ｓ１，Ｓ２は、球面として形成されている。すなわち、第１レンズ１がガラス材料により球面をもつレンズとして形成されているため、レンズのコストを低減することができ、携帯電話機等に適用されるモバイルカメラに好適な安価なズームレンズを提供することができる。
ここで、第２レンズ２の物体側及び像面側の両面Ｓ４，Ｓ５、第３レンズ３の物体側及び像面側の両面Ｓ６，Ｓ７、第４レンズ４の物体側及び像面側の少なくとも一方の面Ｓ８又はＳ９は、非球面として形成されてもよい。
このように、第２レンズ２に非球面Ｓ４，Ｓ５を設けることで、広角端から望遠端までの全域において、特に球面収差及びコマ収差を良好に補正することができ、又、第４レンズに非球面Ｓ８又はS９を設けることにより、広角端から望遠端までの全域において、特に非点収差を良好に補正することができ、全体として諸収差が良好に補正された光学性能の高いズームレンズを得ることができる。

ここで、非球面を表す式としては、次式で規定される。
Ｚ＝Ｃｙ^２／［１＋（１−εＣ^２ｙ^２）^１／２］＋Ｄｙ^４＋Ｅｙ^６＋Ｆｙ^８＋Ｇｙ^１０＋Ｈｙ^１２、ただし、Ｚ：非球面の頂点における接平面から，光軸Ｌからの高さがｙの非球面上の点までの距離、ｙ：光軸からの高さ、Ｃ：非球面の頂点における曲率（１／Ｒ）、ε：円錐定数、Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈ：非球面係数である。

また、上記構成において、好ましくは、広角端における第１レンズ群（Ｉ）と第２レンズ群（ＩＩ）の間隔Ｄｗ_１−２、広角端における第２レンズ群（ＩＩ）と第３レンズ群（ＩＩＩ）の間隔Ｄｗ_２−３、望遠端における第１レンズ群（Ｉ）と第２レンズ群（ＩＩ）の間隔Ｄｔ_１−２、望遠端における第２レンズ群（ＩＩ）と第３レンズ群（ＩＩＩ）の間隔Ｄｔ_２−３が、次の条件式（１），（２）
（１） ４．５＜Ｄｗ_１−２／Ｄｗ_２−３＜８．５
（２） Ｄｔ_１−２／Ｄｔ_２−３＜０．２
を満足するように形成される。

条件式（１），（２）は、第１レンズ群（Ｉ），第２レンズ群（ＩＩ），第３レンズ群（ＩＩＩ）相互間の広角端及び望遠端における光軸上の間隔を規定したものである。すなわち、Ｄｗ_１−２／Ｄｗ_２−３の値が４．５以下になり、Ｄｔ_１−２／Ｄｔ_２−３の値が０．２以上になると、レンズを可動させるためのスペースを確保できなくなり、それ故にレンズのパワーを大きくすると諸収差を補正するのが困難になる。一方、Ｄｗ_１−２／Ｄｗ_２−３の値が８．５以上になると、レンズを可動させるスペースが広くなり過ぎて、レンズ系全長の短縮化が困難になる。したがって、条件式（１），（２）を満たすことにより、レンズの可動範囲を確保しつつも、レンズ系全長の短縮化を達成でき、又、諸収差を良好に補正することができる。

上記構成において、好ましくは、第２レンズ２の焦点距離ｆｇ２、広角端における第１レンズ１の前面Ｓ１から像面Ｐまでのレンズ系の焦点距離ｆｗが、次の条件式（３）
（３） ｆｇ２／ｆｗ＜１．５
を満足するように形成される。
条件式（３）は、第２レンズ２の焦点距離と広角端におけるレンズ系の焦点距離との関係を規定したものである。ｆｇ２／ｆｗの値が１．５以上の場合、レンズ系全長を短縮したまま２．５〜３程度のズーム比（変倍比）を確保しようとすると、第２レンズ２のパワーが弱くなり過ぎ、その分を第３レンズ３のパワーを強くして補わなければならないため、諸収差、特に、球面収差、コマ収差の補正が困難になる。一方、収差補正を優先すると、第２レンズ群（ＩＩ）のパワーが弱くなり過ぎて、レンズ系全長を短縮したままで２．５から３倍程度のズーム比を確保するのが困難になる。したがって、条件式（３）を満たすことにより、諸収差、特に球面収差、コマ収差を良好に補正しつつ、レンズ系全長を短縮化でき、かつ、２．５〜３倍程度のズーム比（変倍比）を確保することができる。

上記構成において、好ましくは、広角端における第１レンズ１の前面Ｓ１から像面Ｐまでの距離（バックフォーカスは空気換算距離）Ｄｗ、望遠端における第１レンズ１の前面Ｓ１から像面Ｐまでの距離（バックフォーカスは空気換算距離）Ｄｔ、広角端における第１レンズ１から像面までのレンズ系の焦点距離ｆｗ、望遠端における第１レンズ１から像面Ｐまでのレンズ系の焦点距離ｆｔが、次の条件式（４），（５）
（４） ２．５＜Ｄｗ／ｆｗ＜４．０
（５） １．０＜Ｄｔ／ｆｔ＜２．０
を満足するように形成される。

条件式（４），（５）は、広角端及び望遠端におけるレンズ系全長と焦点距離との関係を規定したものである。Ｄｗ／ｆｗの値及びＤｔ／ｆｔの値が、それぞれの条件式から逸脱すると、適切なズーム比を確保した上でレンズ系全長を短くするのが困難になる。したがって、条件式（４），（５）を満たすことにより、２．５〜３倍程度の適切なズーム比（変倍比）を確保しつつも、レンズ系全長を容易に短縮することができる。

上記構成において、好ましくは、広角端における第１レンズ１の前面Ｓ１から像面Ｐまでのレンズ系の焦点距離ｆｗ、望遠端における第１レンズ１の前面Ｓ１から像面Ｐまでのレンズ系の焦点距離ｆｔ、第１レンズ群（Ｉ）の焦点距離ｆＧ１、第２レンズ群（ＩＩ）の焦点距離ｆＧ２、第３レンズ群（ＩＩＩ）の焦点距離ｆＧ３が、次の条件式（６），（７），（８）
（６） ２．０＜│ｆＧ１│／│ｆｗ│＜４．０
（７） ０．７＜│ｆＧ１│／│ｆｔ│＜１．５
（８） ０．５＜ｆＧ２／ｆＧ３＜１．２
を満足するように形成される。

条件式（６），（７），（８）は、それぞれのレンズ群のパワーに関して規定したものである。│ｆＧ１│／│ｆｗ│の値が４以上、│ｆＧ１│／│ｆｔ│の値が１．５以上になると、第１レンズ群（Ｉ）のパワーが弱くなり過ぎて、レンズ系全長を短縮したまま、２．５〜３倍程度のズーム比を確保するのが困難になる。一方、│ｆＧ１│／│ｆｗ│の値が２以下、│ｆＧ１│／│ｆｔ│の値が０．７以下になると、第１レンズ群（Ｉ）のパワーが強くなり過ぎて、各収差を補正するのが困難になり、特に、広角端〜望遠端までの歪曲収差の補正が困難になる。
また、ｆＧ２／ｆＧ３の値が１．２以上になると、第２レンズ群（ＩＩ）に対して第３レンズ群（ＩＩＩ）のパワーが強くなり過ぎて、各収差を補正するのが困難になり、特に、広角端〜望遠端までの非点収差を補正するのが困難になる。一方、ｆＧ２／ｆＧ３の値が０．５以下になると、第２レンズ群（ＩＩ）に対して第３レンズ群（ＩＩＩ）のパワーが弱くなり過ぎて、レンズ系全長を短縮したまま、２．５〜３倍程度のズーム比を確保するのが困難になる。
したがって、条件式（６），（７），（８）を満たすことにより、諸収差、特に歪曲収差、非点収差を良好に補正することができ、又、レンズ系全長を短縮しつつ、２．５〜３倍程度のズーム比（変倍比）を容易に確保することができる。

上記構成において、好ましくは、第１レンズ１のアッベ数ν１が、次の条件式（９）
（９） ν１＞６０
を満足するように形成される。
条件式（９）は、第１レンズ１のアッベ数を規定するものであり、この条件式（９）を満たすことにより、色収差、特に広角端〜望遠端までの全域における軸上色収差を良好に補正することができ、光学性能の高いズームレンズを得ることができる。

上記構成において、好ましくは、第２レンズ２のアッベ数ν２、第３レンズ３のアッベ数ν３が、次の条件式（１０）
（１０） ν２−ν３＞２０
を満足するように形成される。
条件式（１０）は、第２レンズ２と第３レンズ２とのアッベ数の関係を規定するものであり、この条件式（１０）を満たすことにより、色収差、特に広角端〜望遠端までの全域における倍率色収差を良好に補正することができ、光学性能の高いズームレンズを得ることができる。

上記構成からなるズームレンズの具体的な数値による実施例を、実施例１として以下に示す。実施例１における主な仕様諸元は表１に、種々の数値データ（設定値）は表２に、非球面に関する数値データは表３に、広角端，中間位置，望遠端におけるそれぞれのレンズ系の焦点距離（広角端ｆｗ、中間位置ｆｍ、望遠端ｆｔ）、光軸Ｌ上での可変距離（広角端、中間位置、望遠端での間隔）Ｄ２（Ｄｗ_１−２，Ｄｍ_１−２，Ｄｔ_１−２），Ｄ７（Ｄｗ_２−３，Ｄｍ_２−３，Ｄｔ_２−３）、Ｄ９（Ｄｗ_３−４，Ｄｍ_３−４，Ｄｔ_３−４）に関する数値データは表４にそれぞれ示される。
また、条件式（１）〜（１０）の数値データは、
（１）Ｄｗ_１−２／ｆｗ_２−３＝６．２９１／１．２３０＝５．１１
（２）Ｄｔ_１−２／Ｄｔ_２−３＝０．９３７／８．３４０＝０．１１
（３）ｆｇ２／ｆｗ＝２．９８／４．８４＝０．６２
（４）Ｄｗ／ｆｗ＝１５．８３／４．８４＝３．２７
（５）Ｄｔ／ｆｔ＝１５．８３／１１．９＝１．５３
（６）│ｆＧ１│／│ｆｗ│＝１４．０７／４．４８＝２．９１
（７）│ｆＧ１│／│ｆｔ│＝１４．０７／１１．９＝１．１８
（８）ｆＧ２／ｆＧ３＝６．８３／８．８７＝０．７８
（９）ν１＝８１．５
（１０）ν２−ν３＝５６．３−３０．３＝２６．０
となる。

さらに、広角端、中間位置、望遠端における球面収差、非点収差、歪曲収差（ディスト−ション）、倍率色収差に関する収差線図は、図３、図４、図５に示されるような結果となる。尚、図３ないし図５において、ｇはｇ線による収差、ｄはｄ線による収差、ｃはｃ線による収差をそれぞれ示し、Ｓはサジタル平面での収差、Ｍはメリジオナル平面での収差を示す。

以上の実施例１では、広角〜中間〜望遠のそれぞれの位置において、レンズ系全長（第１レンズ１の前面Ｓ１〜像面Ｐ）が空気換算距離で１５．８３ｍｍ（一定）、ズーム比（変倍比）が２．４６（一定）、Ｆナンバーが３．９９〜５．６６〜７．２４、画角（２ω）が６２．８°〜３７．６°〜２５．６°となり、小型、薄型で、諸収差が良好に補正された光学性能の高いズームレンズが得られる。

図６及び図７は、本発明に係るズームレンズの他の実施形態を示すものであり、図６は基本構成図、図７は広角端，中間位置，望遠端にある状態図である。
この実施形態においては、種々の数値データを変更した以外は、前述の実施形態と同一である。この構成からなるズームレンズの具体的な数値による実施例を、実施例２として以下に示す。

上記構成からなるズームレンズの具体的な数値による実施例を、実施例２として以下に示す。実施例２における主な仕様諸元は表５に、種々の数値データ（設定値）は表６に、非球面に関する数値データは表７に、広角端，中間位置，望遠端におけるそれぞれのレンズ系の焦点距離（広角端ｆｗ、中間位置ｆｍ、望遠端ｆｔ）、光軸Ｌ上での距離（広角端、中間位置、望遠端での間隔）Ｄ２＋Ｄ３（Ｄｗ_１−２，Ｄｍ_１−２，Ｄｔ_１−２），Ｄ７（Ｄｗ_２−３，Ｄｍ_２−３，Ｄｔ_２−３）、Ｄ９（Ｄｗ_３−４，Ｄｍ_３−４，Ｄｔ_３−４）に関する数値データは表８にそれぞれ示される。
また、条件式（１）〜（１０）の数値データは、
（１）Ｄｗ_１−２／ｆｗ_２−３＝８．１０２／１．１５５＝７．０１
（２）Ｄｔ_１−２／Ｄｔ_２−３＝０．８７／１０．７２０＝０．０８
（３）ｆｇ２／ｆｗ＝３．２１／４．７８＝０．６７
（４）Ｄｗ／ｆｗ＝１７．９１／４．７８＝３．７４
（５）Ｄｔ／ｆｔ＝１７．９１／１４．０２＝１．２８
（６）│ｆＧ１│／│ｆｗ│＝１５．０８／４．７７＝３．１６
（７）│ｆＧ１│／│ｆｔ│＝１５．０８／１４．０２＝１．０８
（８）ｆＧ２／ｆＧ３＝７．６２／１０．０２＝０．７６
（９）ν１＝８１．５
（１０）ν２−ν３＝５６．３−３０．３＝２６．０
となる。

さらに、広角端、中間位置、望遠端における球面収差、非点収差、歪曲収差（ディスト−ション）、倍率色収差に関する収差線図は、図８、図９、図１０に示されるような結果となる。尚、図８ないし図１０において、ｇはｇ線による収差、ｄはｄ線による収差、ｃはｃ線による収差をそれぞれ示し、Ｓはサジタル平面での収差、Ｍはメリジオナル平面での収差を示す。

以上の実施例２では、広角〜中間〜望遠のそれぞれの位置において、レンズ系全長（第１レンズ１の前面Ｓ１〜像面Ｐ）が空気換算距離で１７．９１ｍｍ（一定）、ズーム比（変倍比）が２．９３（一定）、Ｆナンバーが３．９６〜６．５８〜７．９９、画角（２ω）が６４．５°〜３０．８°〜２２．０°となり、小型、薄型で、諸収差が良好に補正された光学性能の高いズームレンズが得られる。

以上述べたように、本発明のズームレンズは、小型化、薄型化、軽量化、低コスト化等が達成されるため、小型化が要求される携帯電話機等に搭載されるモバイルカメラに好適であるのは勿論のこと、通常のデジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ、あるいは、ズーミング撮影を行うその他のレンズ光学系においても有用である。

本発明に係るズームレンズの一実施形態を示す基本構成図である。 図１に示すズームレンズの状態図を示すものであり、（ａ）は広角端にある状態図、（ｂ）は中間位置にある状態図、（ｃ）は望遠端にある状態図である。 実施例１に係るズームレンズにおいて、広角端における、球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差の各収差図を示す。 実施例１に係るズームレンズにおいて、中間位置における、球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差の各収差図を示す。 実施例１に係るズームレンズにおいて、望遠端における、球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差の各収差図を示す。 本発明に係るズームレンズの他の実施形態を示す基本構成図である。 図６に示すズームレンズの状態図を示すものであり、（ａ）は広角端にある状態図、（ｂ）は中間位置にある状態図、（ｃ）は望遠端にある状態図である。 実施例２に係るズームレンズにおいて、広角端における、球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差の各収差図を示す。 実施例２に係るズームレンズにおいて、中間位置における、球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差の各収差図を示す。 実施例２に係るズームレンズにおいて、望遠端における、球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差の各収差図を示す。

符号の説明

Ｉ 第１レンズ群
ＩＩ 第２レンズ群
ＩＩＩ 第３レンズ群
１ 第１レンズ（第１レンズ群）
２ 第２レンズ（第２レンズ群）
３ 第３レンズ（第２レンズ群）
４ 第４レンズ（第３レンズ群）
５ ガラスフィルタ
ＳＤ 開口絞り
Ｄ１〜Ｄ１０ 光軸上の距離
Ｒ１〜Ｒ１１ 曲率半径
Ｓ１〜Ｓ１１ 面
Ｄｗ 広角端におけるレンズ系の全長
Ｄｔ 望遠端におけるレンズ系の全長
Ｄｗ_１−２ 広角端における第１レンズ群と第２レンズ群の間隔
Ｄｔ_１−２ 望遠端における第１レンズ群と第２レンズ群の間隔
Ｄｗ_２−３ 広角端における第２レンズ群と第３レンズ群の間隔
Ｄｔ_２−３ 望遠端における第２レンズ群と第３レンズ群の間隔
ｆＧ１ 第１レンズ群の焦点距離
ｆＧ２ 第２レンズ群の焦点距離
ｆＧ３ 第３レンズ群の焦点距離
ｆｇ２ 第２レンズの焦点距離
ｆｗ 広角端におけるレンズ系の焦点距離
ｆｔ 望遠端におけるレンズ系の焦点距離
ν１ 第１レンズのアッベ数
ν２ 第２レンズのアッベ数
ν３ 第３レンズのアッベ数
Ｌ 光軸

Claims (10)

1. 物体側から像面側に向けて順に、負の屈折力をもつ第１レンズ群と、正の屈折力をもつ第２レンズ群と、正の屈折力をもつ第３レンズ群とを備え、広角端から望遠端へのズーミングに際して、前記第１レンズ群が固定された状態で、前記第２レンズ群及び第３レンズ群が移動するズームレンズであって、
   前記第１レンズ群は、負の屈折力をもつ第１レンズからなり、
   前記第２レンズ群は、正の屈折力をもつ第２レンズ、負の屈折力をもつ第３レンズからなり、
   前記第３レンズ群は、正の屈折力をもつ第４レンズからなる、
   ことを特徴とするズームレンズ。
2. 広角端における前記第１レンズ群と第２レンズ群の間隔をＤｗ_１−２、広角端における前記第２レンズ群と第３レンズ群の間隔をＤｗ_２−３、望遠端における前記第１レンズ群と第２レンズ群の間隔をＤｔ_１−２、望遠端における前記第２レンズ群と第３レンズ群の間隔をＤｔ_２−３とするとき、次の条件式（１），（２）を満足する、ことを特徴とする請求項１記載のズームレンズ。
   （１） ４．５＜Ｄｗ_１−２／Ｄｗ_２−３＜８．５
   （２） Ｄｔ_１−２／Ｄｔ_２−３＜０．２
3. 前記第２レンズの焦点距離をｆｇ２、広角端における前記第１レンズの前面から像面までのレンズ系の焦点距離をｆｗとするとき、次の条件式（３）を満足する、ことを特徴とする請求項１又は２に記載のズームレンズ。
   （３） ｆｇ２／ｆｗ＜１．５
4. 広角端における前記第１レンズの前面から像面までの距離（バックフォーカスは空気換算距離）をＤｗ、望遠端における前記第１レンズの前面から像面までの距離（バックフォーカスは空気換算距離）をＤｔ、広角端における前記第１レンズから像面までのレンズ系の焦点距離をｆｗ、望遠端における前記第１レンズから像面までのレンズ系の焦点距離をｆｔとするとき、次の条件式（４），（５）を満足する、ことを特徴とする請求項１ないし３いずれかに記載のズームレンズ。
   （４） ２．５＜Ｄｗ／ｆｗ＜４．０
   （５） １．０＜Ｄｔ／ｆｔ＜２．０
5. 広角端における前記第１レンズの前面から像面までのレンズ系の焦点距離をｆｗ、望遠端における前記第１レンズの前面から像面までのレンズ系の焦点距離をｆｔ、前記第１レンズ群の焦点距離をｆＧ１、前記第２レンズ群の焦点距離をｆＧ２、前記第３レンズ群の焦点距離をｆＧ３とするとき、次の条件式（６），（７），（８）を満足する、ことを特徴とする請求項１ないし４いずれかに記載のズームレンズ。
   （６） ２．０＜│ｆＧ１│／│ｆｗ│＜４．０
   （７） ０．７＜│ｆＧ１│／│ｆｔ│＜１．５
   （８） ０．５＜ｆＧ２／ｆＧ３＜１．２
6. 前記第１レンズは、物体側及び像面側に球面をもつようにガラス材料により形成されている、
   ことを特徴とする請求項１ないし５いずれかに記載のズームレンズ。
7. 前記２レンズ及び第３レンズは、物体側及び像面側の両面に非球面を有し、
   前記第４レンズは、物体側および像面側の少なくとも一方に非球面を有する、
   ことを特徴とする請求項１ないし６いずれかに記載のズームレンズ。
8. 前記第２レンズ及び第３レンズは、樹脂材料により形成されている、
   ことを特徴とする請求項１ないし７いずれかに記載のズームレンズ。
9. 前記第１レンズのアッベ数をν１とするとき、次の条件式（９）を満足する、ことを特徴とする請求項１ないし８いずれかに記載のズームレンズ。
   （９） ν１＞６０
10. 前記第２レンズのアッベ数をν２、前記第３レンズのアッベ数をν３とするとき、次の条件式（１０）を満足する、ことを特徴とする請求項１ないし９いずれかに記載のズームレンズ。
    （１０） ν２−ν３＞２０
    
    

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