JP2007286577A

JP2007286577A - ズームレンズシステム

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Publication number: JP2007286577A
Application number: JP2006258918A
Authority: JP
Inventors: Kenji Iijima; 健司飯嶋
Original assignee: Nitto Optical Co Ltd
Current assignee: Nitto Optical Co Ltd
Priority date: 2006-03-20
Filing date: 2006-09-25
Publication date: 2007-11-01
Anticipated expiration: 2026-09-25
Also published as: US20070217027A1; JP4960054B2; US7324289B2

Abstract

【課題】デジタルカメラあるいはカメラ機能付きの携帯電話などの情報端末に適したズームレンズシステムを提供する。
【解決手段】物体側から順に、負−正−正の３群構成のズームレンズシステム１１を提供する。第１のレンズ群Ｇ１は、負のガラス製のレンズＬ１１と、負のプラスチック製のレンズＬ１２と、正のプラスチック製のレンズＬ１３とにより構成され、第２のレンズ群Ｇ２は、正のガラス製のレンズＬ２１および負のガラス製のレンズＬ２２からなる接合レンズＣＬと、プラスチック製のレンズＬ２３とにより構成され、第３のレンズ群Ｇ３は、正のプラスチック製のレンズＬ３１により構成される。第２のレンズ群の合成焦点距離ｆ２と、レンズの焦点距離Ｌｆ２３とが以下の条件を満たす。
０＜｜ｆ２／Ｌｆ２３｜＜０．３
【選択図】図２

Description

本発明は、デジタルカメラ、およびデジタルカメラ機能を備えた携帯電話などの情報端末に搭載するのに適したズームレンズシステムに関するものである。

レンズにより結像した画像をＣＣＤおよびＣＭＯＳなどの撮像デバイスによりデジタルデータとして取得するデジタルカメラが知られている。また、そのようなデジタルカメラを内蔵した携帯電話などの情報端末が知られている。
特開２００２−７２０９１号公報特開２００２−７２０９３号公報米国特許６，３０８，０１１号公報

コンパクトなデジタルカメラ用および携帯型の情報端末用のズームレンズとして、軽量でコンパクトなズームレンズシステムが要望されている。軽量化するための１つの方法は、レンズをプラスチック化することである。

特許文献１には、物体側から負−正−正または負−正−負の３群構成で、全体が８枚または９枚のレンズにより構成され、プラスチックレンズを最大限利用した例として、各群の各１枚の計３枚のレンズをプラスチックレンズにしたズームレンズが開示されている。

特許文献２には、物体側から負−正−正または負−正−負の３群構成で、全体が８枚または９枚のレンズにより構成され、プラスチックレンズを最大限利用した例として、１群の２枚、２群および３群は各１枚の計４枚のレンズをプラスチックレンズにしたズームレンズが開示されている。

ズームレンズシステムをさらに軽量化し、コンパクトにするためには、プラスチックレンズの比率を増やし、レンズシステムを構成するレンズ枚数をさらに低減することが望ましい。しかしながら、プラスチックレンズは熱膨張係数の温度依存性が大きいために、様々な条件で使用されるデジタルカメラあるいは情報端末用としては、大きなパワーをプラスチックレンズに負担させることが難しい。上記の例でも、プラスチックレンズの比率は半分以下である。

また、表面の強度もガラスレンズに比べると低いので、これらの用途では、最も物体側で外界に露出するレンズはプラスチック化することが難しい。したがって、プラスチックレンズの使用率を向上することは難しい。

また、コンパクトで軽量なズームレンズシステムを実現するためには、変倍に際してレンズ群を移動するための駆動機構をコンパクトにすることも重要である。特許文献２は、特許文献１に対してプラスチックレンズの比率を増やしている。しかしながら、変倍に対して３群の全てを移動することを前提として設計されており、駆動機構が複雑になるため、携帯型の装置に適しているとは言い難い。

特許文献３には、物体側から負−正−正の３群構成で、全体が７枚または８枚のレンズにより構成されたズームレンズが開示されている。第２レンズユニットの案としては、物体側より、（ａ１）正レンズ１枚、（ａ２）１枚の正レンズおよび１枚の負レンズ、（ａ３）１枚の正レンズ、１枚の負レンズおよび１枚の正レンズ、（ａ４）１枚の正レンズ、１枚の正レンズ、１枚の負レンズ、１枚の正レンズの４つの案が開示されている。また、第２レンズユニットには、基本的にプラスチックレンズは採用されていない。案（ａ４）においては、第２レンズユニットのサイズを縮小するために非球面を採用することが望ましいことが記載されている。案（ａ３）が最も好ましいとされており、第２レンズユニットして、物体側より、凸レンズ、凹レンズ、凸レンズの組合せからなる、いわゆる「トリプレット」と称される構成が好ましいことが開示されている。

本発明の一態様は、物体側から順に、負の屈折力を備えた第１のレンズ群と、正の屈折力を備えた第２のレンズ群と、正の屈折力を備えた第３のレンズ群とを有し、第１のレンズ群および第２のレンズ群が移動することにより変倍可能なズームレンズシステムであって、それぞれのレンズ群は以下のように構成されているものである。第１のレンズ群は、最も物体側に配置された負のガラス製のレンズを含めて２枚または３枚の構成である。第２のレンズ群は、物体側から順に、正のガラス製のレンズおよび負のガラス製のレンズからなる接合レンズと、両面が非球面で、物体側に凸のプラスチック製のメニスカスレンズとにより構成されている。第３のレンズ群は、正のプラスチック製の１枚のレンズにより構成されている。また、第２のレンズ群の合成焦点距離ｆ２と、第２のレンズ群のプラスチック製のメニスカスレンズの焦点距離Ｌｆ２３とが以下の条件を満たす。
０＜｜ｆ２／Ｌｆ２３｜＜０．３・・・（１）

このズームレンズシステムは、全体が６枚または７枚のレンズにより構成され、第１のレンズ群の最も物体側の負のレンズと、第２のレンズ群の接合レンズ（バルサム）を構成する正および負のレンズとを除いた、残り３枚または４枚のレンズをプラスチックレンズにより構成できる。

（１）式の条件は、第２のレンズ群に含まれるプラスチックレンズのパワーの比率を小さくすることにより、温度による性能の変動を小さく抑えるためのものである。したがって、第２のレンズ群のプラスチック製のメニスカスレンズは、パワーのほとんどない、または、パワーの小さな負のプラスチックレンズまたは正のプラスチックレンズである。プラスチックレンズとして、両面が非球面のメニスカスレンズを採用することにより、光線が集中するために全体の口径が小さくなる第２のレンズ群において、レンズ径を大きくしないで収差補正に効果的な非球面の面積を大きくすることを可能としている。

この（１）式の条件は、接合レンズとパワーの弱いレンズとの組合せからなる、全体が正のパワーの第２のレンズ群において、接合レンズのパワーを大きくすることを意味する。従来、接合レンズはパワーが弱まる傾向にあり、主点間隔を短くする点では不利になるため物体側に先行した配置は採用されない。これに対し、このズームレンズシステムにおいては、接合レンズを物体側に先行した配置を採用することにより、第１のレンズ群と第２のレンズ群との主点間隔を近づけ、コンパクトな構成で３倍という大きな変倍率を確保できるようにしている。さらに、第２のレンズ群の接合レンズの像側に配置されたプラスチックレンズを物体側、すなわち、接合レンズ側に凸のメニスカスレンズとすることにより、第２のレンズ群の主点を接合レンズ側に近づけるようにしている。

第２のレンズ群のプラスチック製のメニスカスレンズの一形態は、中心の屈折力が正、周辺の屈折力が負のレンズである。プラスチック製レンズの全体としてのパワーは上げずに、中心軸光に対しては、全体が正の第２のレンズ群のパワーに寄与できる。第２のレンズ群のプラスチック製のメニスカスレンズの他の形態は、全体の屈折力が負のレンズであり、第１のレンズ群と第２のレンズ群との主点間隔を近づけるのに寄与する。

第１のレンズ群の一形態は、２枚のガラスレンズにより構成されるものであり、このズームレンズシステムを全体が６枚のレンズにより構成できる。第１のレンズ群の他の形態は、３枚のレンズにより構成されるものであり、物体側から順に、負のガラス製のレンズと、負のプラスチック製のレンズと、正のプラスチック製のレンズとを含む。このケースでは、ズームレンズシステムが７枚のレンズにより構成され、最も物体側の負のレンズと、接合レンズ（バルサム）を構成する２枚のレンズとを除いた、残り４枚のレンズをプラスチックレンズにより構成できる。このズームレンズシステムは、システムを構成する総枚数が７枚と少なく、プラスチックレンズの比率が半数を超えており、さらに、変倍する際に第３群を固定している。したがって、このズームレンズシステムは、総枚数が少なくコンパクトであり、プラスチックレンズの比率が高いために軽量であり、さらに、変倍する際に第３のレンズ群を動かさなくて良いので駆動機構も含めてコンパクトで軽量に纏めることができるズームレンズシステムとなっている。また、プラスチックレンズの比率が高く、駆動機構も簡易になるので、製造コストも低くできる。

第１のレンズ群が、物体側から順に、負のガラス製のレンズと、負のプラスチック製のレンズと、正のプラスチック製のレンズとにより構成されている形態では、第１のレンズ群の負のプラスチック製のレンズの焦点距離Ｌｆ１２と、第１のレンズ群の正のプラスチック製のレンズの焦点距離Ｌｆ１３とが以下の条件を満たすことが望ましい。
１．０＜｜Ｌｆ１２／Ｌｆ１３｜＜２．０・・・（２）

（２）式の条件は、第１のレンズ群に含まれる正のプラスチックレンズの焦点距離と、負のプラスチックレンズとの焦点距離との差（パワー差）を小さくすることにより温度変化によるレンズ性能、特にバックフォーカスの変動を小さくするものである。

第１のレンズ群に含まれる正のプラスチックレンズと負のプラスチックレンズとの焦点距離の差はさらに以下の（２´）式の条件を満足することが好ましい。
１．０＜｜Ｌｆ１２／Ｌｆ１３｜＜１．５・・・（２´）

第２のレンズ群において接合レンズを構成する正のガラスレンズの屈折率Ｌｎ２１は以下の（３）式の条件を満たすことが好ましい。
Ｌｎ２１＞１．６８・・・（３）

第２のレンズ群において接合レンズを構成する正のレンズの屈折率Ｌｎ２１は以下の（３´）式の条件を満たすことがさらに好ましい。
Ｌｎ２１＞１．７０・・・（３´）

（１）式の条件を満たすためには、第２のレンズ群のうち、接合レンズを構成する正のレンズのパワーを大きくする必要がある。しかしながら、曲率を大きくすると収差が発生し易く、パワーの弱いプラスチックレンズでは収差を補正することが難しくなる。そこで、接合レンズを構成する正のレンズの屈折率を高くし、対となる負のレンズと同程度または負のレンズより若干大きな屈折力とすることにより、曲率をそれほど大きくせずにパワーを確保することが好ましい。

ズームレンズシステムでは、一般に負のパワーの大きなレンズ群の移動に伴う焦点距離の変化を使用するので、ペッツベル（Petzval）和を小さくするためなどの目的で正負レンズの組合せからなる接合レンズ（バルサム）では、屈折率の小さな正レンズと、屈折率の大きな負レンズとの組合せが選択される。例えば、屈折率が１．７０未満の正レンズと、屈折率が１．７０以上の負レンズとの組合せが選択される。これに対し、本発明のズームレンズシステムにおいては、条件（３）を満たすように、接合レンズを構成する正レンズの屈折率を大きくすることにより、レンズとしてのトータルの性能を向上できるようにしている。

このように、本発明のズームレンズシステムは、軽量、コンパクトで低コストでありながら、高い変倍率と、良好な結像性能を備えている。したがって、デジタルカメラなどの、ズームレンズシステムおよびそのズームレンズシステムの像面側に配置された撮像デバイスとを有するカメラに適しており、また、カメラ機能と、撮像デバイスからの映像を表示可能な表示デバイスとを有する情報端末に適している。したがって、これらのカメラおよび、携帯電話などの情報端末も本発明に含まれる。

図１に、カメラ機能を有する情報端末の概略構成を示している。この情報端末１は、具体的には、カメラ機能付きの携帯電話あるいはカメラ機能付きのＰＤＡである。情報端末１は、デジタルカメラ機能１０を備えており、このデジタルカメラ機能１０は、ズームレンズシステム１１と、このズームレンズシステム１１の結像位置に配置された撮像デバイス１２と、ズームレンズシステム１１のレンズ群を移動することにより変倍するレンズ駆動機構１３とを備えている。情報端末１は、さらに、表示デバイス２と、データの入出力デバイス３と、ＣＰＵなどの機能を含めた制御ユニット５と、ＲＡＭディスクあるいはハードディスクなどのメモリデバイス６と、無線により公衆電話網あるいはコンピュータネットワークに接続するための通信ユニット７とを備えている。撮像デバイス１２は、例えば、ＣＣＤあるいはＣＭＯＳセンサーであり、ズームレンズシステム１１により撮像デバイス１２の受光面に形成された像をデジタルデータに変換し、表示デバイス２に表示したり、メモリデバイス６に記憶したり、通信ユニット７を介して他の情報端末に発信したりすることができる。

図２に、ズームレンズシステム１１の第１の実施形態の構成を抜き出して示している。図２（ａ）は、物体を拡大して結像する状態である広角端における各レンズの配置を示し、図２（ｂ）は、標準状態である望遠端における各レンズの配置を示している。このズームレンズシステム１１は、結像側１１ｂに撮像デバイス１２が配置され、それとは反対の物体側１１ａが情報端末１から外界に向けて配置される。ズームレンズシステム１１は、物体側１１ａから順番に３つのレンズ群Ｇ１〜Ｇ３にグループ化された７枚のレンズＬ１１〜Ｌ１３、Ｌ２１〜Ｌ２３およびＬ３１により構成されている。これら３つのレンズ群Ｇ１〜Ｇ３は、物体側１１ａから順番に、負−正−正の屈折力を備えており、全体としてレトロフォーカス型で、撮像デバイス１２が設置される結像側１１ｂがテレセントリックあるいはそれに近い状態となり、撮像デバイス１２に鮮明な像を生成できる構成となっている。

物体側１１ａの第１のレンズ群Ｇ１は、全体が負の屈折力を備えたレンズ群であり、物体側１１ａから順に、物体側に凸の負のメニスカスレンズＬ１１と、同じく物体側１１ａに凸の負のメニスカスレンズＬ１２と、物体側１１ａに凸の正のメニスカスレンズＬ１３により構成されている。これらのレンズＬ１１、Ｌ１２およびＬ１３のうち、最も物体側のレンズＬ１１のみがガラス製のレンズであり、他のレンズＬ１２およびＬ１３はプラスチック製のレンズである。さらに、プラスチックレンズＬ１２の両面Ｓ３およびＳ４は非球面である。

第２のレンズ群Ｇ２は、全体が正の屈折力を備えたレンズ群であり、物体側１１ａから、両凸の正レンズＬ２１および両凹の負レンズＬ２２からなる接合レンズ（バルサム）ＣＬと、物体側１１ａに凸のパワーの小さなメニスカスレンズＬ２３により構成されている。これらのレンズＬ２１、Ｌ２２およびＬ２３のうち、レンズＬ２１およびＬ２２はガラス製であり、レンズＬ２３はプラスチックレンズである。プラスチックレンズＬ２３の両面Ｓ１１およびＳ１２は非球面であり、中心（近軸）は正の屈折力、周辺は負の屈折力を備えている。プラスチックレンズＬ２３はほとんどパワーのないレンズであるが、物体側１１ａに凸のメニスカスレンズとすることにより、レンズＬ２３に搭載可能な非球面の面積を広げることが可能となり、レンズＬ２３による収差補正能力を向上できる。また、レンズＬ２３のパワーが小さいといっても第２のレンズ群Ｇ２の主点位置に影響を与えるので、物体側１１ａに凸のメニスカスレンズとすることにより、第２のレンズ群Ｇ２の主点位置を接合レンズＣＬに近づけるようにしている。

第３のレンズ群Ｇ３は、正の屈折力を備えたレンズ群であり、この例では両凸のプラスチック製のレンズＬ３１の一枚構成である。さらに、２枚のプラスチック製の光学フィルタＯＦ１およびＯＦ２を挟んで撮像デバイス１２が配置されている。また、第２のレンズ群Ｇ２の物体側に絞りＳが配置されている。

図２（ａ）および（ｂ）に示すように、広角端から望遠端に変倍するときに、ズームレンズシステム１１の第３のレンズ群Ｇ３は固定され、第１のレンズ群Ｇ１および第２のレンズ群Ｇ２が相互に近接するように動く。したがって、第１のレンズ群Ｇ１および第２のレンズ群Ｇ２のみがレンズ駆動機構１３により駆動される。

図３に、レンズデータを示している。レンズデータは、ｒが物体側から順番に並んだ各レンズの曲率半径（ｍｍ）を示し、ｄは物体側から順番に並んだ各レンズ面の間の距離（ｍｍ）を示し、ｎｄは物体側から順番に並んだ各レンズの屈折率（ｄ線）を示し、νｄは物体側から順番に並んだ各レンズのアッベ数（ｄ線）を示す。また、Ｆｌａｔは平面を示している。以下の実施形態においても同様である。

変倍に際し、絞りＳは第２のレンズ群Ｇ２と共に移動するので、第１のレンズ群Ｇ１と絞りＳとの間の距離ｄ６と、第２のレンズ群Ｇ２と第３のレンズ群Ｇ３との間の距離ｄ１２が変動する。

プラスチック製のレンズＬ１２およびレンズＬ２３の両面Ｓ３、Ｓ４、Ｓ１１およびＳ１２は非球面であり、その非球面係数は以下の通りである。

面Ｓ３
Ｋ＝０．００００
Ａ＝−８．０５３４２×１０^−４、Ｂ＝−４．２４５１６×１０^−５
Ｃ＝２．５７３８９×１０^−５、Ｄ＝−１．２５４３４×１０^−６
ただし、非球面は、Ｘを光軸方向の座標、Ｙを光軸と垂直方向の座標、光の進行方向を正とし、上記の係数Ｋ、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを用いて次式で表される。以下においても同様である。
Ｘ＝Ｙ²／Ｒ／［１＋｛１−（１＋Ｋ）Ｙ²／Ｒ²｝^1/2］
＋ＡＹ⁴＋ＢＹ⁶＋ＣＹ⁸＋ＤＹ¹⁰

面Ｓ４
Ｋ＝０．００００
Ａ＝−３．７４８８４×１０^−３、Ｂ＝−３．０３５１２×１０^−４
Ｃ＝５．２３２８３×１０^−５、Ｄ＝−４．６３５９６×１０^−６

面Ｓ１１
Ｋ＝０．００００
Ａ＝−１．７８８７０×１０^−２、Ｂ＝−６．９１９２４×１０^−３
Ｃ＝−２．０６７８４×１０^−３、Ｄ＝１．９７０６９×１０^−４

面Ｓ１２
Ｋ＝０．００００
Ａ＝−１．４７２２３×１０^−３、Ｂ＝−６．７７５９０×１０^−３
Ｃ＝−２．５６１３２×１０^−３、Ｄ＝８．５９４８９×１０^−４

また、ズームレンズシステム１１の変倍時における諸数値は以下の通りである。なお、距離および長さはｍｍ単位であり、以下の実施例においても同様である。

広角端中間望遠端
システムの合成焦点距離ｆ３．０５．２０９．００
ＦＮｏ２．８０３．５６４．８９
ｄ６９．７８９２４．０６５３０．７６２６
ｄ１２２．６５１１４．８５９０８．６７７７
レンズＬ１２の焦点距離Ｌｆ１２：−１２．７４
レンズＬ１３の焦点距離Ｌｆ１３：１１．３８
レンズＬ２３の焦点距離Ｌｆ２３：３１．６５
第２のレンズ群Ｇ２の合成焦点距離ｆ２：６．３８
バックフォーカス長：０．５
条件（１）（｜ｆ２／Ｌｆ２３｜）：０．２０
条件（２）（｜Ｌｆ１２／Ｌｆ１３｜）：１．１２

したがって、本例のズームレンズシステム１１は、条件（１）および（２）を満たし、さらに、条件（２´）を満たす。また、第２のレンズ群の接合レンズを構成する負のレンズＬ２１の屈折率Ｌｎ２１は、レンズデータに示すように１．７４３２０である。したがって、このレンズシステム１１は、条件（３）、さらには、条件（３´）も満たすものである。また、ズームレンズシステム１１は、全体が７枚構成とコンパクトである。さらに、それら７枚の内、最も物体側のレンズＬ１１と、接合レンズＣＬを構成するレンズＬ２１およびＬ２２を除いた、残り４枚はプラスチックレンズであり、プラスチックレンズの占める割合が半分を越える構成となっている。また、変倍率（ズーム比）は３倍と大きく、倍率色収差も含めて諸収差が良好に補正されており、鮮明な画像を撮像デバイス１２に形成することができる。

図４に、本実施形態のズームレンズシステム１１の広角端における球面収差、非点収差および歪曲収差を示している。図５に、本実施形態のズームレンズシステム１１の望遠端における球面収差、非点収差および歪曲収差を示している。球面収差は、６５６ｎｍ（破線）、５８７ｎｍ（実線）および４８６ｎｍ（一点鎖線）の各波長における値を示している。また、非点収差においては、タンジェンシャル光線（Ｔ）およびサジタル光線（Ｓ）の収差をそれぞれ示している。以下に示す収差図においても同様である。このように、本例のズームレンズシステム１１は、７枚構成であり、さらに半数を超える４枚のプラスチックレンズを採用しながら、従来の３群、８枚あるいは９枚構成のズームレンズよりも優れた収差補正能力を備えており、鮮明な像を撮影することができる。

この実施形態のズームレンズシステム１１は、全体が７枚のレンズにより構成され、半数を超えるレンズがプラスチックレンズで構成されているので、コンパクト化および軽量化が容易で、携帯電話などの情報端末に組み込まれるカメラ機能に適したものである。さらに、変倍する際に第３のレンズ群Ｇ３を固定しているので、レンズ駆動機構１３も簡易になり、この点でもコンパクトおよび軽量になり、製造コストを低くできる。

さらに、（１）式および（２）式の条件を満たすことにより、多数のプラスチックレンズを採用したことに起因するレンズ性能の温度依存性を抑制することができる。また、本例のレンズシステム１１は、（２´）式の条件を満たしており、レンズシステムの光学性能の温度依存性を抑制する点で、さらに好ましい。このため、ズームレンズシステム１１を備えたカメラ機能１０により、様々な条件で使用される情報端末において鮮明な画像を安定して得ることが可能となる。

なお、本例のズームレンズシステム１１においては、第２のレンズ群Ｇ２は、パワーの弱く、近軸が正のプラスチック製のメニスカスレンズＬ２３を採用している。これに対し、プラスチック製のメニスカスレンズＬ２３として、パワーの弱い全体が負のプラスチック製のレンズを採用することも可能である。第２のレンズ群Ｇ２の屈折力は全体として正であり、レンズＬ２３の近軸光に対するパワーが正であることは、第２のレンズ群Ｇ２のパワーを確保するための設計には有利である。一方、レンズＬ２３のパワーを（１）式の範囲に抑え、レンズＬ２３の全体のパワーを負にすることは、レンズシステム１１をコンパクトにする点では有利である。

レンズＬ２３のパワーを抑える代わりに、接合レンズＣＬを構成する正レンズＬ２１のパワーを上げて、第２のレンズ群Ｇ２としての正のパワーを確保することができる。さらに、正レンズＬ２１のパワーを上げることによる性能劣化を防止するために、（３）式の条件を満足する高屈折率の正レンズＬ２１を採用している。また、本例の正レンズＬ２１は、さらに（３´）式の条件を満足する高屈折率のレンズを採用している。また、パワーの大きな接合レンズＣＬを採用するので、第２のレンズ群Ｇ２を接合レンズＣＬが物体側に先行した配置とし、第１のレンズ群Ｇ１との主点間隔を近づけて、全体がコンパクトなレンズシステムでありながら３倍という高変倍率が得られるようにしている。

図６に、ズームレンズシステム１１の第２の実施形態の構成を抜き出して示している。図６（ａ）は、物体を拡大して結像する状態である広角端における各レンズの配置を示し、図６（ｂ）は、標準状態である望遠端における各レンズの配置を示している。本例のズームレンズシステム１１は、物体側１１ａから順番に負−正−正のパワーの３つのレンズ群Ｇ１〜Ｇ３にグループ化された６枚のレンズＬ１１、Ｌ１２、Ｌ２１〜Ｌ２３およびＬ３１により構成されている。また、第１のレンズ群Ｇ１が２枚構成である点を除くと、基本的な構成は、上記の第１の実施形態のズームレンズシステムと共通する。

図７に、本例のズームレンズシステム１１の各レンズのデータを示している。本例の第１のレンズ群Ｇ１は、物体側１１ａから順に、物体側に凸の負のメニスカスレンズＬ１１と、物体側１１ａに凸の正のメニスカスレンズＬ１２により構成されている。これらのレンズＬ１１およびＬ１２は、いずれも屈折率が１．８以上の高屈のガラス製のレンズである。さらに、ガラス製のレンズＬ１１の結像側１１ｂの面Ｓ２を非球面にしている。高屈のガラス製のレンズと非球面とを採用することにより、２枚レンズという簡単な構成に第１のレンズ群Ｇ１としてパワーと、収差補正性能とを得ている。

第２のレンズ群Ｇ２の結像側１１ｂに配置された、物体側に凸のパワーの小さなメニスカスレンズＬ２３は、両面Ｓ９およびＳ１０が非球面であり、中心（近軸）も含めて負の屈折力を備えている。変倍に際し、第１のレンズ群Ｇ１と絞りＳとの間の距離ｄ４と、第２のレンズ群Ｇ２と第３のレンズ群Ｇ３との間の距離ｄ１０が変動する。

レンズＬ１１の結像側の面Ｓ２、およびレンズＬ２３の両面Ｓ９およびＳ１０は非球面であり、その非球面係数は以下の通りである。

面Ｓ２
Ｋ＝０．００００
Ａ＝−４．７７７１×１０^−３、Ｂ＝−７．０５０８×１０^−４
Ｃ＝９．３４２８×１０^−５、Ｄ＝−３．１０８２×１０^−５

面Ｓ９
Ｋ＝０．００００
Ａ＝−２．１２３８×１０^−２、Ｂ＝６．５３８６×１０^−４
Ｃ＝−１．０９８０×１０^−２、Ｄ＝２．８９７８×１０^−３

面Ｓ１０
Ｋ＝０．００００
Ａ＝２．０６７８×１０^−３、Ｂ＝２．４７１２×１０^−３
Ｃ＝−１．２２９９×１０^−２、Ｄ＝４．１４６９×１０^−３

また、ズームレンズシステム１１の変倍時における諸数値は以下の通りである。

広角端中間望遠端
システムの合成焦点距離ｆ３．０５．２０９．００
ＦＮｏ２．７４３．５４４．９５
ｄ４６．９９１５２．８６５８０．４８３７
ｄ１０２．３３８７４．５５６０８．３９６５
レンズＬ２３の焦点距離Ｌｆ２３： −２３２．９９
第２のレンズ群Ｇ２の合成焦点距離ｆ２：５．４４
バックフォーカス長：０．７５
条件（１）（｜ｆ２／Ｌｆ２３｜）：０．０２

本例のズームレンズシステム１１は、メニスカスレンズＬ２３は、パワーの非常に弱い、全体が負のメニスカスレンズであり、条件（１）を満たす。さらに、第２のレンズ群の接合レンズを構成する正のレンズＬ２１の屈折率Ｌｎ２１は、レンズデータに示すように１．８０４２０である。したがって、このレンズシステム１１は、条件（３）および条件（３´）も満たす。

図８に、本実施形態のズームレンズシステム１１の広角端における球面収差、非点収差および歪曲収差を示している。図９に、本実施形態のズームレンズシステム１１の望遠端における球面収差、非点収差および歪曲収差を示している。このズームレンズシステム１１は、全体が６枚構成とさらにコンパクトである。また、変倍率は３倍と高く、図８および図９に示すように、倍率色収差も含めて諸収差が良好に補正されており、鮮明な画像を撮像デバイス１２に形成することができる。

図１０に、ズームレンズシステム１１の第３の実施形態の構成を抜き出して示している。図１０（ａ）は、物体を拡大して結像する状態である広角端における各レンズの配置を示し、図１０（ｂ）は、標準状態である望遠端における各レンズの配置を示している。本例のズームレンズシステム１１は、物体側１１ａから順番に負−正−正のパワーの３つのレンズ群Ｇ１〜Ｇ３にグループ化された７枚のレンズＬ１１〜Ｌ１３、Ｌ２１〜Ｌ２３およびＬ３１により構成され、基本的な構成は、上記の第１の実施形態のズームレンズシステムと共通する。

図１１に、本例のズームレンズシステム１１の各レンズのデータを示している。本例の第２のレンズ群Ｇ２の結像側１１ｂに配置された、物体側に凸のパワーの小さなメニスカスレンズＬ２３は、両面Ｓ１１およびＳ１２が非球面であり、中心（近軸）も含めて負の屈折力を備えている。変倍に際し、第１のレンズ群Ｇ１と絞りＳとの間の距離ｄ６と、第２のレンズ群Ｇ２と第３のレンズ群Ｇ３との間の距離ｄ１２が変動する。

レンズＬ１２の両面Ｓ３およびＳ４と、レンズＬ２３の両面Ｓ１１およびＳ１２は非球面であり、その非球面係数は以下の通りである。

面Ｓ３
Ｋ＝０．００００
Ａ＝−１．４３９４×１０^−３、Ｂ＝１．１９３８×１０^−３
Ｃ＝−１．７８１４×１０^−４、Ｄ＝１．３３７６×１０^−５

面Ｓ４
Ｋ＝−６．３４５１
Ａ＝１．８８６５×１０^−３、Ｂ＝６．９０７８×１０^−４
Ｃ＝−１．５８９２×１０^−４、Ｄ＝８．４３７５×１０^−６

面Ｓ１１
Ｋ＝０．００００
Ａ＝−１．４８９６×１０^−２、Ｂ＝−３．２３６６×１０^−３
Ｃ＝−４．６５９２×１０^−３、Ｄ＝１．０８１２×１０^−３

面Ｓ１２
Ｋ＝０．００００
Ａ＝３．１０３６×１０^−３、Ｂ＝−２．６５８０×１０^−３
Ｃ＝−６．０４３３×１０^−３、Ｄ＝１．９３８８×１０^−３

広角端中間望遠端
システムの合成焦点距離ｆ３．０５．２０９．００
ＦＮｏ２．８４３．６１４．９５
ｄ６８．１９１５３．１３９６０．２２２９
ｄ１２２．６５８６４．７７１０８．４３０４
レンズＬ１２の焦点距離Ｌｆ１２： −１７．３８
レンズＬ１３の焦点距離Ｌｆ１３：９．６６
レンズＬ２３の焦点距離Ｌｆ２３： −６７．０４
第２のレンズ群Ｇ２の合成焦点距離ｆ２：５．８７
バックフォーカス長：０．７５
条件（１）（｜ｆ２／Ｌｆ２３｜）：０．０９
条件（２）（｜Ｌｆ１２／Ｌｆ１３｜）：１．８０

したがって、本例のズームレンズシステム１１は、条件（１）および（２）を満たす。この実施形態のレンズシステム１１においても、レンズＬ２３は、全体が負の非常にパワーの弱いメニスカスレンズである。このように、上記の第２の実施形態および第３の実施形態のレンズシステムは、以下の条件（１´）を満たし、第２のレンズ群Ｇ２にパワーの非常に弱い負のメニスカスレンズを採用することにより良好に収差を補正できている。
０＜｜ｆ２／Ｌｆ２３｜＜０．１・・・（１´）

本例のズームレンズシステム１１は、全体が７枚構成とコンパクトであり、それら７枚の内、最も物体側のレンズＬ１１と、接合レンズＣＬを構成するレンズＬ２１およびＬ２２を除いた、残り４枚はプラスチックレンズであり、プラスチックレンズの占める割合が半分を越える構成である。第２のレンズ群の接合レンズを構成する負のレンズＬ２１の屈折率Ｌｎ２１は、レンズデータに示すように１．６９６８０であり、条件（３）を満たす。このため、全体がコンパクトなレンズシステムであると共に、３倍という高変倍率を得ることができる。

図１２に、本実施形態のズームレンズシステム１１の広角端における球面収差、非点収差および歪曲収差を示している。図１３に、本実施形態のズームレンズシステム１１の望遠端における球面収差、非点収差および歪曲収差を示している。また、変倍率は３倍と大きく、倍率色収差も含めて諸収差が良好に補正されており、鮮明な画像を撮像デバイス１２に形成することができる。

なお、上記に示した例では、カメラ機能１０が搭載された情報端末１を例に説明しているが、カメラ機能を独立に提供するデジタルカメラ、ウェブカメラなどに本発明のズームレンズシステムを採用することは可能であり、コンパクトでズーム比の大きなカメラを提供することができる。

ズームレンズシステムを含むカメラ機能を搭載した情報端末の一例を示す図である。第１の実施形態のズームレンズシステムのレンズ構成を示す図であり、広角端（ａ）および望遠端（ｂ）の各状態におけるレンズの配置を示す図である。図２に示すズームレンズシステムの各レンズのデータを示す図である。図２に示すズームレンズシステムの縦収差図であり、広角端における収差を示す図である。図２に示すズームレンズシステムの縦収差図であり、望遠端における収差を示す図である。第２の実施形態のズームレンズシステムのレンズ構成を示す図であり、広角端（ａ）および望遠端（ｂ）の各状態におけるレンズの配置を示す図である。図６に示すズームレンズシステムの各レンズのデータを示す図である。図６に示すズームレンズシステムの縦収差図であり、広角端における収差を示す図である。図６に示すズームレンズシステムの縦収差図であり、望遠端における収差を示す図である。第３の実施形態のズームレンズシステムのレンズ構成を示す図であり、広角端（ａ）および望遠端（ｂ）の各状態におけるレンズの配置を示す図である。図１０に示すズームレンズシステムの各レンズのデータを示す図である。図１０に示すズームレンズシステムの縦収差図であり、広角端における収差を示す図である。図１０に示すズームレンズシステムの縦収差図であり、望遠端における収差を示す図である。

符号の説明

１情報端末
１０カメラ機能
１１ズームレンズシステム
１２撮像デバイス

Claims

物体側から順に、負の屈折力を備えた第１のレンズ群と、正の屈折力を備えた第２のレンズ群と、正の屈折力を備えた第３のレンズ群とを有し、前記第１のレンズ群および前記第２のレンズ群が移動することにより変倍可能なズームレンズシステムであって、
前記第１のレンズ群は、最も物体側に配置された負のガラス製のレンズを含めて２枚または３枚の構成であり、
前記第２のレンズ群は、物体側から順に、正のガラス製のレンズおよび負のガラス製のレンズからなる接合レンズと、両面が非球面で、物体側に凸のプラスチック製のメニスカスレンズとにより構成され、
前記第３のレンズ群は、正のプラスチック製の１枚のレンズにより構成されており、
前記第２のレンズ群の合成焦点距離ｆ２と、前記第２のレンズ群の前記プラスチック製のメニスカスレンズの焦点距離Ｌｆ２３とが以下の条件を満たす、ズームレンズシステム。
０＜｜ｆ２／Ｌｆ２３｜＜０．３
請求項１において、前記第１のレンズ群は、物体側から順に、前記負のガラス製のレンズと、負のプラスチック製のレンズと、正のプラスチック製のレンズとにより構成され、前記第１のレンズ群の前記負のプラスチック製のレンズの焦点距離Ｌｆ１２と、前記第１のレンズ群の前記正のプラスチック製のレンズの焦点距離Ｌｆ１３とが以下の条件を満たす、ズームレンズシステム。
１．０＜｜Ｌｆ１２／Ｌｆ１３｜＜２．０
請求項１において、前記第２のレンズ群の前記正のガラス製のレンズの屈折率Ｌｎ２１が以下の条件を満たす、ズームレンズシステム。
Ｌｎ２１＞１．６８
請求項１において、前記第２のレンズ群の前記プラスチック製のメニスカスレンズは、中心の屈折力が正、周辺の屈折力が負のレンズである、ズームレンズシステム。
請求項１において、前記第２のレンズ群の前記プラスチック製のメニスカスレンズは、全体の屈折力が負のレンズである、ズームレンズシステム。
請求項１ないし５のいずれかに記載のズームレンズシステムと、そのズームレンズシステムの像面側に配置された撮像デバイスとを有するカメラ。
請求項６に記載のカメラと、
前記撮像デバイスからの映像を表示可能な表示デバイスとを有する情報端末。