JP2009237477A - ズームレンズ - Google Patents

Abstract

【課題】温度変化が生じても光学性能が劣化することなく、常に高い光学性能を維持し、小型、高変倍で明るい像が得られるズームレンズを提供する。
【解決手段】この発明にかかるズームレンズは、物体側から順に、第１レンズＬ₁₁，第２レンズＬ₁₂の２枚のレンズを備え全体として負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ₁と、第１レンズＬ₂₁，第２レンズＬ₂₂の２枚のレンズを備え全体として正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ₂と、正の屈折力を有するレンズＬ₃₁からなる第３レンズ群Ｇ₃と、が配置されて構成される。第２レンズ群Ｇ₂は、第１レンズ群Ｇ₁側に所定の口径を規定する光学絞りＳＴＰを備えている。そして、このズームレンズは、所定の条件を満足することにより、温度変化が生じても光学性能が劣化することなく、常に高い光学性能を維持し、小型、高変倍で明るい像が得られるズームレンズになる。
【選択図】図１

Description

この発明は、高い光学性能を備えた、小型で高変倍が可能なズームレンズに関する。

近年、イメージセンサーの高画素化、大型化が進んでいる。これに伴い、大型のイメージセンサーが撮像装置にも多く用いられている。大型のイメージセンサーに対応するため、撮像装置に搭載される光学系も大型化する傾向にある。小型のイメージセンサーであれば、光学系全長を短くすることができるが、イメージセンサーが大きくなると、その分、光学系全長も長くなってしまう。そこで、できるだけ光学系全長を短くするために、非球面レンズを多用し、かつレンズ枚数を少なくしたズームレンズが提案されている（たとえば、特許文献１を参照。）。

また、近年、携帯電話をはじめとする携帯情報端末の小型化が進み、携帯情報端末に搭載される光学系の小型化も著しい。このような携帯情報端末に搭載される光学系は、小型化、薄型化が容易なレンズ枚数の少ない単焦点レンズが好まれる。加えて、高光学性能化、高変倍化の要求も高まっている。このような要求に応えるため、光学系全長を比較的短くできるネガティブリード型のズームレンズが提案されている（たとえば、特許文献２〜６を参照。）。

特開２００３−１７７３１４号公報 特開２００３−５０３５２号公報 特開２００５−３０１０３１号公報 特開２００６−２０１４９２号公報 特開２００７−３８７３号公報 特開２００５−２９２４０３号公報

特許文献１では、すべてガラスモールドレンズを用い、レンズ枚数も少ない小型のズームレンズが開示されている。この特許文献１に開示されたズームレンズは、非球面を形成しやすくするため、ガラスモールドレンズが多用されている点で、製造コストが増加するという問題がある。

また、特許文献２〜６に開示されているズームレンズでは、成形性の良さやコストメリットを理由として、一部またはすべてのレンズがプラスチックで形成されている。しかし、プラスチックは熱膨張係数がガラスよりも大きいため、温度変化に対する体積変化が敏感であり、その結果、温度変化と共にフランジバック、像面湾曲変化が大きく変化しやすい。特に、プラスチックレンズとガラスモールドレンズを組み合わせた光学系では、プラスチック単体の熱膨張変化により、フランジバック、像面湾曲量変化が大きく発生し、想定された光学性能を維持できる温度範囲が狭くなってしまうという問題がある。

また、特許文献１〜６に開示されたズームレンズでは、物体側から順に、負・正・正の屈折力を有する３群で構成されており、全長の短縮化、低コスト化が図られている。しかしながら、光学性能の温度特性変化については考慮されていないため、温度変化による光学性能の劣化が発生するという問題がある。加えて、それらの変倍率はいずれも小さく、高変倍化を求める昨今のニーズに応えることができないという問題もある。

この発明は、上述した従来技術による問題点を解消するため、温度変化が生じても光学性能が劣化することなく、常に高い光学性能を維持し、小型、高変倍で明るい像が得られるズームレンズを提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するため、請求項１の発明にかかるズームレンズは、物体側から順に配置された、第１レンズ，第２レンズの２枚のレンズを備え全体として負の屈折力を有する第１レンズ群と、第１レンズ，第２レンズの２枚のレンズを備え全体として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、を備え、前記各レンズ群のうちいずれかひとつ以上のレンズ群を移動させることにより広角端から望遠端への変倍を行い、以下の条件式を満足することを特徴とする。
（１） ｆ₂₂／ｆ₁₁＞０．３５
（２） ｆ₂₂／ｆ₂₁＜−１．０
（３） ｆ₂₁＜｜ｆ₂₂｜
ただし、ｆ₁₁は前記第１レンズ群における第１レンズの焦点距離、ｆ₂₁は前記第２レンズ群における第１レンズの焦点距離、ｆ₂₂は前記第２レンズ群における第２レンズの焦点距離を示す。

この請求項１に記載の発明によれば、温度変化による光学性能の劣化を防止することができる小型のズームレンズを提供することができる。

また、請求項２の発明にかかるズームレンズは、物体側から順に配置された、第１レンズ，第２レンズの２枚のレンズを備え全体として負の屈折力を有する第１レンズ群と、第１レンズ，第２レンズの２枚のレンズを備え全体として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、を備え、前記各レンズ群のうちいずれかひとつ以上のレンズ群を移動させることにより広角端から望遠端への変倍を行い、以下の条件式を満足することを特徴とする。
（４） （Ｔ_w×Ｔ_t）／（ｚｋ×ｚｚ）＜４０．０
ただし、Ｔ_wは前記ズームレンズの広角端における全長、Ｔ_tは前記ズームレンズの望遠端における全長、ｚｋは前記ズームレンズにおける像高、ｚｚは前記ズームレンズにおける変倍比を示す。

この請求項２に記載の発明によれば、比較的高い像高を維持しながらも、光学系全長の短縮化を図ることができる。

また、請求項３の発明にかかるズームレンズは、物体側から順に配置された、第１レンズ，第２レンズの２枚のレンズを備え全体として負の屈折力を有する第１レンズ群と、第１レンズ，第２レンズの２枚のレンズを備え全体として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、を備え、前記各レンズ群のうちいずれかひとつ以上のレンズ群を移動させることにより広角端から望遠端への変倍を行い、以下の条件式を満足することを特徴とする。
（１） ｆ₂₂／ｆ₁₁＞０．３５
（２） ｆ₂₂／ｆ₂₁＜−１．０
（３） ｆ₂₁＜｜ｆ₂₂｜
（４） （Ｔ_w×Ｔ_t）／（ｚｋ×ｚｚ）＜４０．０
ただし、ｆ₁₁は前記第１レンズ群における第１レンズの焦点距離、ｆ₂₁は前記第２レンズ群における第１レンズの焦点距離、ｆ₂₂は前記第２レンズ群における第２レンズの焦点距離、Ｔ_wは前記ズームレンズの広角端における全長、Ｔ_tは前記ズームレンズの望遠端における全長、ｚｋは前記ズームレンズにおける像高、ｚｚは前記ズームレンズにおける変倍比を示す。

この請求項３に記載の発明によれば、比較的高い像高を維持しながらも、温度変化による光学性能の劣化を防止することができる小型のズームレンズを提供することができる。

また、請求項４の発明にかかるズームレンズは、請求項１〜３のいずれかひとつに記載の発明において、前記ズームレンズの広角端における焦点距離をｆ_w、前記ズームレンズの望遠端における焦点距離をｆ_t、前記第１レンズ群における第２レンズの像面側面の曲率半径をＲ₄とするとき、以下の条件式を満足することを特徴とする。
（５） ｆ_w／Ｒ₄＞０．５
（６） ｆ_t／Ｒ₄＞１．０

この請求項４に記載の発明によれば、球面収差、コマ収差、倍率色収差を良好に補正することができる。

また、請求項５の発明にかかるズームレンズは、請求項４に記載の発明において、前記第２レンズ群における第２レンズの物体側面の曲率半径をＲ₇とするとき、以下の条件式を満足することを特徴とする。
（７） −１＜ｆ_w／Ｒ₇＜０
（８） −３．５＜ｆ_t／Ｒ₇＜０

この請求項５に記載の発明によれば、倍率色収差を良好に補正することができる。

また、請求項６の発明にかかるズームレンズは、請求項１〜５のいずれかひとつに記載の発明において、前記第２レンズ群は前記第１レンズ群側に所定の口径を規定する光学絞りを備えており、広角端から望遠端への変倍に際し、前記第１レンズ群は像側方向に移動し中間領域で折り返したのち物体側へ移動し、前記第２レンズ群は物体側に移動し、前記第３レンズ群は不動であることを特徴とする。

この請求項６に記載の発明によれば、広角端から望遠端への変倍に際し、光学絞りが第２レンズ群と共に物体側に移動するので、像側における軸外光線のテレセントリック性の崩れや、画面周辺の光量低下を防止することができる。加えて、第１，２レンズ群のレンズ径が増大するのを抑制することができる。

また、請求項７の発明にかかるズームレンズは、請求項１〜６のいずれかひとつに記載の発明において、前記第１レンズ群が物体側から順に配置された負レンズと正レンズとにより構成され、前記第２レンズ群が物体側から順に配置された正レンズと負レンズとにより構成され、前記第３レンズ群が正レンズにより構成されていることを特徴とする。

この請求項７に記載の発明によれば、軸上色収差、像面湾曲、倍率色収差などの諸収差を良好に補正することができるとともに、各レンズ間で発生する誤差感度を低減させることができる。

また、請求項８の発明にかかるズームレンズは、請求項１〜７のいずれかひとつに記載の発明において、少なくとも１面以上の非球面を備えていることを特徴とする。

この請求項８に記載の発明によれば、少ないレンズ枚数で諸収差を良好に補正することができる。

また、請求項９の発明にかかるズームレンズは、請求項１〜８のいずれかひとつに記載の発明において、樹脂材料により形成されたレンズを少なくとも１枚以上備えていることを特徴とする。

この請求項９に記載の発明によれば、いずれかのレンズに樹脂材料を使用することにより、光学系の軽量化を図ることができる。

この発明によれば、温度変化が生じても光学性能が劣化することなく、常に高い光学性能を維持し、小型、高変倍で明るい像が得られるズームレンズを提供することができるという効果を奏する。

以下、添付図面を参照して、この発明にかかるズームレンズの好適な実施の形態を詳細に説明する。

図１は、この発明の実施の形態にかかるズームレンズの構成を示す光軸に沿う断面図である。図１に示すように、この実施の形態にかかるズームレンズは、図示しない物体側から順に、第１レンズＬ₁₁，第２レンズＬ₁₂の２枚のレンズを備え全体として負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ₁と、第１レンズＬ₂₁，第２レンズＬ₂₂の２枚のレンズを備え全体として正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ₂と、正の屈折力を有するレンズＬ₃₁からなる第３レンズ群Ｇ₃と、が配置されて構成される。第２レンズ群Ｇ₂は、第１レンズ群Ｇ₁側に所定の口径を規定する光学絞りＳＴＰを備えている。また、第３レンズ群Ｇ₃と像面ＩＭＧとの間には、ＩＲカットフィルタ（赤外線カットフィルタ）や、ローパスフィルタ、ＣＣＤカバーガラスなどで構成されているフィルタＦが配置されている。このフィルタＦは必要に応じて配置されるものであり、不要な場合は省略可能である。また、像面ＩＭＧには、ＣＣＤやＣＭＯＳなどの撮像素子の受光面が配置される。このズームレンズは、前記各レンズ群のうちいずれかひとつ以上のレンズ群を移動させることにより広角端から望遠端への変倍を行う。

この発明は、温度変化が生じても光学性能が劣化することなく、常に高い光学性能を維持し、小型、高変倍で明るい像が得られるズームレンズを提供することを目的としている。そこで、かかる目的を達成するため、このズームレンズには、上記構成に加え、以下に示すような各種条件が設定される。

まず、この実施の形態にかかるズームレンズでは、第１レンズ群Ｇ₁における第１レンズＬ₁₁の焦点距離をｆ₁₁、第２レンズ群Ｇ₂における第１レンズＬ₂₁の焦点距離をｆ₂₁、第２レンズ群Ｇ₂における第２レンズＬ₂₂の焦点距離をｆ₂₂とするとき、次の条件式を満足することが好ましい。
（１） ｆ₂₂／ｆ₁₁＞０．３５
（２） ｆ₂₂／ｆ₂₁＜−１．０
（３） ｆ₂₁＜｜ｆ₂₂｜

条件式（１）は、第１レンズ群Ｇ₁における第１レンズＬ₁₁と第２レンズ群Ｇ₂における第２レンズＬ₂₂との屈折力のバランスを維持するための条件を規定する式である。この実施の形態のズームレンズは、物体側から順に負・正・正の屈折力が配置された、いわゆるネガティブリード型であるため、条件式（１）を満足することで、ズームレンズの全長を短くすることができ、また、各レンズ群の誤差感度を低く抑えることもできる。

条件式（２），（３）は、第２レンズ群Ｇ₂内の屈折力のバランスを維持する条件を規定する式である。この関係が崩れると、温度変化による光学性能の劣化が生じるため、好ましくない。

一般に、像面における像高を低くするほど、光学系の全長を短くすることができる。現在では撮像素子の製造技術が進歩し、高画素化が可能になったことから、像高が低くても不都合はない。しかしながら、光学系全長が短くなると、温度変化に対するＭＴＦ特性の劣化が著しくなるという問題が発生する。温度変化とともに発生するＭＴＦ特性の変化量を小さくするためには、各レンズの屈折力を小さくするのも一つの手法であるが、そうすると光学系全長が長くなってしまい、発明の目的を達成することができなくなってしまう。そこで、温度変化に対するＭＴＦ特性を良好に保つために、第２レンズ群Ｇ₂内の屈折力のバランスを維持することが重要になる。この実施の形態では、条件式（２），（３）を規定し、第２レンズ群Ｇ₂内の屈折力のバランスの維持を図った。条件式（２），（３）を満足することにより、温度変化に対するＭＴＦ特性の変化を小さくすることができる。

以上により、条件式（１）〜（３）を満足することにより、ズームレンズにおいて、温度変化による光学性能の劣化を抑制することができる。

さらに、この実施の形態にかかるズームレンズでは、当該ズームレンズの広角端における全長をＴ_w、当該ズームレンズの望遠端における全長をＴ_t、当該ズームレンズにおける像高をｚｋ、当該ズームレンズにおける変倍比をｚｚとするとき、次の条件式を満足することが好ましい。
（４） （Ｔ_w×Ｔ_t）／（ｚｋ×ｚｚ）＜４０．０

条件式（４）は像高と光学系全長との関係を規定する式である。この条件式（４）を満足することにより、比較的高い像高を維持しながらも、光学系全長の短縮化を図ることができる。条件式（４）においてその上限を上回ると、光学系の全長が長くなる傾向になる。像高が低ければ、それに伴って全長を短くすることができるが、像高を高くするほど、全長を短くすることが困難になるため、ズームレンズの小型化のためには条件式（４）を満足する必要がある。

さらに、この実施の形態にかかるズームレンズでは、当該ズームレンズの広角端における焦点距離をｆ_w、当該ズームレンズの望遠端における焦点距離をｆ_t、第１レンズ群Ｇ₁における第２レンズＬ₁₂の像面側面の曲率半径をＲ₄とするとき、次の条件式を満足することが好ましい。
（５） ｆ_w／Ｒ₄＞０．５
（６） ｆ_t／Ｒ₄＞１．０

条件式（５），（６）は、倍率色収差、コマ収差、球面収差を良好に補正するための条件を規定する式である。この条件式（５），（６）を満足することにより、全長の短いズームレンズであっても、倍率色収差、コマ収差、球面収差を良好に補正することができる。

さらに、この実施の形態にかかるズームレンズでは、第２レンズ群Ｇ₂における第２レンズＬ₂₂の物体側面の曲率半径をＲ₇とするとき、次の条件式を満足することが好ましい。
（７） −１＜ｆ_w／Ｒ₇＜０
（８） −３．５＜ｆ_t／Ｒ₇＜０

条件式（７），（８）は、倍率色収差を良好に補正するための条件を規定する式である。この条件式（７），（８）を満足することにより、より良好に倍率色収差を補正することが可能になる。

また、この実施の形態にかかるズームレンズでは、広角端から望遠端への変倍に際し、第１レンズ群Ｇ₁を像側方向に移動し中間領域で折り返したのち物体側へ移動させ、第２レンズ群Ｇ₂を物体側に移動させる。第３レンズ群Ｇ₃は常時固定である。

具体的には、第２レンズ群Ｇ₂は、広角端から中間域を経て望遠端への変倍に際し、像面ＩＭＧ側から物体側に移動する。これに伴い、第１レンズ群Ｇ₁は変倍動作に伴う像面変動調節をするように移動する。このときの光学系全長（第１レンズ群Ｇ₁の第１レンズＬ₁₁の物体側面から像面ＩＭＧまでの距離）は、第１レンズ群Ｇ₁の移動に応じて変化するが、第１レンズ群Ｇ₁は物体までの距離の変動に伴う像面移動を調節するように移動する。すなわち、第１レンズ群Ｇ₁を移動させて物体までの距離の変動に伴う像面移動の調節を行うことにより、有限距離での諸収差変動を少なくして良好な光学性能を維持することが可能になるとともに、第１レンズ群Ｇ₁のレンズ径を小さくすることができる。このため、ズームレンズの小型化を促進することができる。

加えて、広角端から望遠端への変倍に際し、光学絞りＳＴＰが第２レンズ群Ｇ₂と共に物体側に移動するので、像面ＩＭＧ側における軸外光線のテレセントリック性の崩れや、画面周辺の光量低下を防止することができる。また、第２レンズ群のレンズ径が増大するのを抑制することができる。

また、この実施の形態にかかるズームレンズにおいて、第１レンズ群Ｇ₁の第１レンズＬ₁₁は、像面ＩＭＧ側に凹面を向けた負の屈折力を有するレンズで構成している。第１レンズＬ₁₁の物体側面は周辺部分に行くほど屈折力が弱くなる形状を有している。このように周辺部分の屈折力が弱くなる形状にすることで、非点収差と歪曲収差を良好に補正することができる。一方、第１レンズ群Ｇ₁の第２レンズＬ₁₂は、物体側に凸面を向けた正の屈折力を有するレンズで構成している。第２レンズＬ₁₂の物体側面は周辺部分に行くほど屈折力が弱くなる形状を有している。

また、第２レンズ群Ｇ₂の第１レンズＬ₂₁は、正の屈折力を有する両凸レンズで構成している。一方、第２レンズ群Ｇ₂の第２レンズＬ₂₂は負の屈折力を有する両凹レンズで構成している。このように、第２レンズ群Ｇ₂を両凸レンズと両凹レンズの２枚で構成することにより、球面収差、非点収差、コマ収差を良好に補正することができる。

また、第３レンズ群Ｇ₃のレンズＬ₃₁は、物体側に凸面を向けた正の屈折力を有するレンズで構成している。このようにすることで、非点収差、コマ収差を良好に補正することができる。

第１レンズ群Ｇ₁〜第３レンズ群Ｇ₃のレンズ構成を上記のようにすることで、軸上色収差、像面湾曲、倍率色収差などの諸収差を良好に補正することができるとともに、各レンズ間で発生する誤差感度を低減させることもできるようになる。

また、この実施の形態にかかるズームレンズは、少なくとも１面以上の非球面を備えていることが好ましい。このようにすることで、少ないレンズ枚数で全変倍域における諸収差を良好に補正することができ、高い光学性能を維持できる。

また、この実施の形態にかかるズームレンズは、樹脂材料により形成されたレンズを少なくとも１枚以上備えていることが好ましい。このようにすることで、光学系の軽量化を図ることができる。また、樹脂は成型が容易であることから、光学系のコスト低減を図ることもできる。

以上説明したように、この実施の形態にかかるズームレンズは、上記のような特徴を備えているので、温度変化が生じても光学性能が劣化することなく、常に高い光学性能を維持し、高変倍が可能で明るい像が得られる小型のズームレンズになる。また、このズームレンズは、適宜非球面が形成されたレンズを用いて構成することにより、少ないレンズ枚数で諸収差を効果的に補正できるとともに、光学系の小型軽量化、製造コストの低減化を図ることができる。

以下、この発明にかかるズームレンズの実施例を示す。

（実施例１）
図２は、実施例１にかかるズームレンズの構成を示す光軸に沿う断面図である。このズームレンズは、図示しない物体側から順に、第１レンズＬ₁₁₁，第２レンズＬ₁₁₂の２枚のレンズを備え全体として負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ₁₁と、第１レンズＬ₁₂₁，第２レンズＬ₁₂₂の２枚のレンズを備え全体として正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ₁₂と、正の屈折力を有するレンズＬ₁₃₁からなる第３レンズ群Ｇ₁₃と、が配置されて構成される。第２レンズ群Ｇ₁₂は、第１レンズ群Ｇ₁₁側に所定の口径を規定する光学絞りＳＴＰを備えている。また、第３レンズ群Ｇ₁₃と像面ＩＭＧとの間には、ＩＲカットフィルタ（赤外線カットフィルタ）や、ローパスフィルタ、ＣＣＤカバーガラスなどで構成されているフィルタＦが配置されている。このフィルタＦは必要に応じて配置されるものであり、不要な場合は省略可能である。また、像面ＩＭＧには、ＣＣＤやＣＭＯＳなどの撮像素子の受光面が配置される。

第１レンズ群Ｇ₁₁の第１レンズＬ₁₁₁は、像面ＩＭＧ側に凹面を向けた負の屈折力を有するレンズで構成している。第１レンズＬ₁₁₁の物体側面は周辺部分に行くほど屈折力が弱くなる形状を有している。一方、第１レンズ群Ｇ₁₁の第２レンズＬ₁₁₂は、物体側に凸面を向けた正の屈折力を有するレンズで構成している。第２レンズＬ₁₁₂の物体側面は周辺部分に行くほど屈折力が弱くなる形状を有している。

第２レンズ群Ｇ₁₂の第１レンズＬ₁₂₁は、正の屈折力を有する両凸レンズで構成している。一方、第２レンズ群Ｇ₁₂の第２レンズＬ₁₂₂は負の屈折力を有する両凹レンズで構成している。

第３レンズ群Ｇ₁₃のレンズＬ₁₃₁は、物体側に凸面を向けた正の屈折力を有するレンズで構成している。

この実施例では、第１レンズ群Ｇ₁₁〜第３レンズ群Ｇ₁₃を構成するすべてのレンズ面に非球面が形成されている。また、このズームレンズを構成する各レンズを樹脂で形成することが好ましい。

また、この実施例にかかるズームレンズでは、広角端から望遠端への変倍に際し、第１レンズ群Ｇ₁₁を像側方向に移動し中間領域で折り返したのち物体側へ移動させ、第２レンズ群Ｇ₁₂を物体側に移動させる。第３レンズ群Ｇ₁₃は常時固定である。

以下、実施例１にかかるズームレンズに関する各種数値データを示す。

ズームレンズ全長＝17.89（広角端）〜16.61（中間域）〜18.37（望遠端）
ズームレンズの広角端における焦点距離（ｆ_w）＝3.99
ズームレンズの中間域における焦点距離＝6.74
ズームレンズの望遠端における焦点距離（ｆ_t）＝11.62
Ｆナンバー＝3.58（広角端）〜4.70（中間域）〜6.99（望遠端）
水平画角（２ω）＝59.5°（広角端）〜36.7°（中間域）〜22.1°（望遠端）
第１レンズ群Ｇ₁₁の焦点距離＝-7.61
第１レンズ群Ｇ₁₁中の第１レンズＬ₁₁₁の焦点距離（ｆ₁₁）＝-5.70
第１レンズ群Ｇ₁₁中の第２レンズＬ₁₁₂の焦点距離（ｆ₁₂）＝21.67
第２レンズ群Ｇ₁₂の焦点距離＝5.18
第２レンズ群Ｇ₁₂中の第１レンズＬ₁₂₁の焦点距離（ｆ₂₁）＝3.03
第２レンズ群Ｇ₁₂中の第２レンズＬ₁₂₂の焦点距離（ｆ₂₂）＝-3.53
第３レンズ群Ｇ₁₃の焦点距離＝19.67
像高（ｚｋ）＝2.95（広角端）〜2.95（中間域）〜2.95（望遠端）
変倍比（ｚｚ）＝2.91
第１レンズ群Ｇ₁₁における第２レンズＬ₁₁₂の像面側面の曲率半径（Ｒ₄）＝3.70
第２レンズ群Ｇ₁₂における第２レンズＬ₁₂₂の物体側面の曲率半径（Ｒ₇）＝-7.47

（条件式（１）に関する数値）
ｆ₂₂／ｆ₁₁＝0.62

（条件式（２）に関する数値）
ｆ₂₂／ｆ₂₁＝-1.17

（条件式（３）に関する数値）
ｆ₂₁＝3.03，｜ｆ₂₂｜＝3.53
∴ｆ₂₁＜｜ｆ₂₂｜

（条件式（４）に関する数値）
（Ｔ_w×Ｔ_t）／（ｚｋ×ｚｚ）＝38.16

（条件式（５）に関する数値）
ｆ_w／Ｒ₄＝1.01

（条件式（６）に関する数値）
ｆ_t／Ｒ₄＝3.14

（条件式（７）に関する数値）
ｆ_w／Ｒ₇＝-0.53

（条件式（８）に関する数値）
ｆ_t／Ｒ₇＝-1.56

ｒ₁＝303.49（非球面）
ｄ₁＝0.50 ｎｄ₁＝1.52 νｄ₁＝56.24
ｒ₂＝2.97（非球面）
ｄ₂＝1.39
ｒ₃＝3.12（非球面）
ｄ₃＝0.74 ｎｄ₂＝1.61 νｄ₂＝25.57
ｒ₄＝3.70（非球面）
ｄ₄＝6.00（広角端）〜2.53（中間域）〜0.42（望遠端）
ｒ₅＝∞（絞り）
ｄ₅＝0.30
ｒ₆＝2.38（非球面）
ｄ₆＝1.57 ｎｄ₃＝1.52 νｄ₃＝56.24
ｒ₇＝-3.73（非球面）
ｄ₇＝0.13
ｒ₈＝-7.47（非球面）
ｄ₈＝1.86 ｎｄ₄＝1.61 νｄ₄＝25.57
ｒ₉＝3.38（非球面）
ｄ₉＝1.99（広角端）〜4.18（中間域）〜8.07（望遠端）
ｒ₁₀＝11.22（非球面）
ｄ₁₀＝1.24 ｎｄ₅＝1.52 νｄ₅＝56.24
ｒ₁₁＝-128.71（非球面）
ｄ₁₁＝0.50
ｒ₁₂＝∞
ｄ₁₂＝0.30 ｎｄ₆＝1.52 νｄ₆＝64.17
ｒ₁₃＝∞
ｄ₁₃＝1.35
ｒ₁₄＝∞（像面）

円錐係数（ε）および非球面係数（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）
（第１面）
ε＝0，
Ａ＝0， Ｂ＝1.33×10^-2，
Ｃ＝-1.68×10^-3， Ｄ＝1.26×10^-4
Ｅ＝-6.24×10^-6， Ｆ＝1.48×10^-7
（第２面）
ε＝1.21，
Ａ＝0， Ｂ＝8.41×10^-3，
Ｃ＝1.67×10^-3， Ｄ＝-6.60×10^-4
Ｅ＝1.23×10^-4， Ｆ＝-1.19×10^-5
（第３面）
ε＝0.51，
Ａ＝0， Ｂ＝-1.27×10^-2，
Ｃ＝2.61×10^-3， Ｄ＝-5.03×10^-4
Ｅ＝4.62×10^-5， Ｆ＝-2.93×10^-6
（第４面）
ε＝0.96，
Ａ＝0， Ｂ＝-1.58×10^-2，
Ｃ＝3.32×10^-3， Ｄ＝-1.02×10^-3
Ｅ＝1.34×10^-4， Ｆ＝-7.50×10^-6
（第６面）
ε＝1.32，
Ａ＝0， Ｂ＝-4.91×10^-3，
Ｃ＝6.12×10^-4， Ｄ＝-5.51×10^-4
Ｅ＝-1.61×10^-4， Ｆ＝0
（第７面）
ε＝0，
Ａ＝0， Ｂ＝3.86×10^-2，
Ｃ＝-2.83×10^-2， Ｄ＝3.69×10^-3
Ｅ＝-4.29×10^-5， Ｆ＝0
（第８面）
ε＝0，
Ａ＝0， Ｂ＝2.26×10^-2，
Ｃ＝-2.85×10^-2， Ｄ＝1.75×10^-3
Ｅ＝2.57×10^-4， Ｆ＝0
（第９面）
ε＝1.08，
Ａ＝0， Ｂ＝1.06×10^-2，
Ｃ＝-1.66×10^-4， Ｄ＝-7.91×10^-4
Ｅ＝3.63×10^-4， Ｆ＝0
（第１０面）
ε＝0，
Ａ＝0， Ｂ＝8.78×10^-4，
Ｃ＝9.03×10^-5， Ｄ＝1.99×10^-6
Ｅ＝-5.54×10^-7， Ｆ＝0
（第１１面）
ε＝0，
Ａ＝0， Ｂ＝1.10×10^-4，
Ｃ＝-1.52×10^-4， Ｄ＝2.31×10^-5
Ｅ＝-1.41×10^-6， Ｆ＝0

また、図３は、実施例１にかかるズームレンズの広角端における非点収差図および歪曲収差図である。図４は、実施例１にかかるズームレンズの広角端における倍率色収差図である。図５は、実施例１にかかるズームレンズの広角端における球面収差図である。図６は、実施例１にかかるズームレンズの中間域における非点収差図および歪曲収差図である。図７は、実施例１にかかるズームレンズの中間域における倍率色収差図である。図８は、実施例１にかかるズームレンズの中間域における球面収差図である。図９は、実施例１にかかるズームレンズの望遠端における非点収差図および歪曲収差図である。図１０は、実施例１にかかるズームレンズの望遠端における倍率色収差図である。図１１は、実施例１にかかるズームレンズの望遠端における球面収差図である。図中、ｄはｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ）、ｇはｇ線（λ＝４３５．８ｎｍ）、ＣはＣ線（λ＝６５６．３８ｎｍ）に相当する波長の収差を表す。そして、非点収差図における符号Ｓ，Ｍは、それぞれサジタル像面、メリジオナル像面に対する収差を表す。

（実施例２）
図１２は、実施例２にかかるズームレンズの構成を示す光軸に沿う断面図である。このズームレンズは、図示しない物体側から順に、第１レンズＬ₂₁₁，第２レンズＬ₂₁₂の２枚のレンズを備え全体として負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ₂₁と、第１レンズＬ₂₂₁，第２レンズＬ₂₂₂の２枚のレンズを備え全体として正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ₂₂と、正の屈折力を有するレンズＬ₂₃₁からなる第３レンズ群Ｇ₂₃と、が配置されて構成される。第２レンズ群Ｇ₂₂を構成する第１レンズＬ₂₂₁の物体側面には所定の口径を規定する光学絞りＳＴＰが設けられている。また、第３レンズ群Ｇ₂₃と像面ＩＭＧとの間には、ＩＲカットフィルタ（赤外線カットフィルタ）や、ローパスフィルタ、ＣＣＤカバーガラスなどで構成されているフィルタＦが配置されている。このフィルタＦは必要に応じて配置されるものであり、不要な場合は省略可能である。また、像面ＩＭＧには、ＣＣＤやＣＭＯＳなどの撮像素子の受光面が配置される。

第１レンズ群Ｇ₂₁の第１レンズＬ₂₁₁は、像面ＩＭＧ側に凹面を向けた負の屈折力を有するレンズで構成している。第１レンズＬ₂₁₁の物体側面は周辺部分に行くほど屈折力が弱くなる形状を有している。一方、第１レンズ群Ｇ₂₁の第２レンズＬ₂₁₂は、物体側に凸面を向けた正の屈折力を有するレンズで構成している。第２レンズＬ₂₁₂の物体側面は周辺部分に行くほど屈折力が弱くなる形状を有している。

第２レンズ群Ｇ₂₂の第１レンズＬ₂₂₁は、正の屈折力を有する両凸レンズで構成している。一方、第２レンズ群Ｇ₂₂の第２レンズＬ₂₂₂は負の屈折力を有する両凹レンズで構成している。

第３レンズ群Ｇ₂₃のレンズＬ₂₃₁は、物体側に凸面を向けた正の屈折力を有するレンズで構成している。

この実施例では、第１レンズ群Ｇ₂₁を構成する第２レンズＬ₂₁₂の像面ＩＭＧ側の面、および第２レンズ群Ｇ₂₂を構成する第１レンズＬ₂₂₁の物体側面には、非球面が形成されている。また、第２レンズ群Ｇ₂₂を構成する第２レンズＬ₂₂₂の両面、および第３レンズ群Ｇ₂₃を構成するレンズＬ₂₃₁の両面にも、非球面が形成されている。また、このズームレンズを構成する各レンズを樹脂で形成することが好ましい。

また、この実施例にかかるズームレンズでは、広角端から望遠端への変倍に際し、第１レンズ群Ｇ₂₁を像側方向に移動し中間領域で折り返したのち物体側へ移動させ、第２レンズ群Ｇ₂₂を物体側に移動させる。第３レンズ群Ｇ₂₃は常時固定である。

以下、実施例２にかかるズームレンズに関する各種数値データを示す。

ズームレンズ全長＝16.51（広角端）〜15.20（中間域）〜16.50（望遠端）
ズームレンズの広角端における焦点距離（ｆ_w）＝3.85
ズームレンズの中間域における焦点距離＝6.99
ズームレンズの望遠端における焦点距離（ｆ_t）＝10.99
Ｆナンバー＝3.53（広角端）〜4.95（中間域）〜6.75（望遠端）
水平画角（２ω）＝61.5°（広角端）〜34.6°（中間域）〜22.9°（望遠端）
第１レンズ群Ｇ₂₁の焦点距離＝-7.98
第１レンズ群Ｇ₂₁中の第１レンズＬ₂₁₁の焦点距離（ｆ₁₁）＝-6.68
第１レンズ群Ｇ₂₁中の第２レンズＬ₂₁₂の焦点距離（ｆ₁₂）＝40.21
第２レンズ群Ｇ₂₂の焦点距離＝4.75
第２レンズ群Ｇ₂₂中の第１レンズＬ₂₂₁の焦点距離（ｆ₂₁）＝3.09
第２レンズ群Ｇ₂₂中の第２レンズＬ₂₂₂の焦点距離（ｆ₂₂）＝-3.29
第３レンズ群Ｇ₂₃の焦点距離＝9.38
像高（ｚｋ）＝2.95（広角端）〜2.95（中間域）〜2.95（望遠端）
変倍比（ｚｚ）＝2.85
第１レンズ群Ｇ₂₁における第２レンズＬ₂₁₂の像面側面の曲率半径（Ｒ₄）＝6.86
第２レンズ群Ｇ₂₂における第２レンズＬ₂₂₂の物体側面の曲率半径（Ｒ₇）＝-30.90

（条件式（１）に関する数値）
ｆ₂₂／ｆ₁₁＝0.49

（条件式（２）に関する数値）
ｆ₂₂／ｆ₂₁＝-1.06

（条件式（３）に関する数値）
ｆ₂₁＝3.09，｜ｆ₂₂｜＝3.29
∴ｆ₂₁＜｜ｆ₂₂｜

（条件式（４）に関する数値）
（Ｔ_w×Ｔ_t）／（ｚｋ×ｚｚ）＝32.4

（条件式（５）に関する数値）
ｆ_w／Ｒ₄＝0.56

（条件式（６）に関する数値）
ｆ_t／Ｒ₄＝1.60

（条件式（７）に関する数値）
ｆ_w／Ｒ₇＝-0.12

（条件式（８）に関する数値）
ｆ_t／Ｒ₇＝-0.36

ｒ₁＝33.65
ｄ₁＝0.50 ｎｄ₁＝1.49 νｄ₁＝70.44
ｒ₂＝2.96
ｄ₂＝1.45
ｒ₃＝5.58
ｄ₃＝0.70 ｎｄ₂＝1.61 νｄ₂＝26.00
ｒ₄＝6.86（非球面）
ｄ₄＝5.62（広角端）〜2.03（中間域）〜0.41（望遠端）
ｒ₅＝2.01（非球面）
ｄ₅＝1.26 ｎｄ₃＝1.52 νｄ₃＝64.20
ｒ₆＝-6.19
ｄ₆＝0.09
ｒ₇＝-30.90（非球面）
ｄ₇＝2.10 ｎｄ₄＝1.61 νｄ₄＝26.00
ｒ₈＝2.23（非球面）
ｄ₈＝1.38（広角端）〜3.68（中間域）〜6.60（望遠端）
ｒ₉＝42.78（非球面）
ｄ₉＝1.68 ｎｄ₅＝1.53 νｄ₅＝56.24
ｒ₁₀＝-5.51（非球面）
ｄ₁₀＝0.50
ｒ₁₁＝∞
ｄ₁₁＝0.30 ｎｄ₆＝1.52 νｄ₆＝64.17
ｒ₁₂＝∞
ｄ₁₂＝0.89
ｒ₁₃＝∞（像面）

円錐係数（ε）および非球面係数（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）
（第４面）
ε＝1.0，
Ａ＝0， Ｂ＝-4.55×10^-3，
Ｃ＝-5.43×10^-4， Ｄ＝-2.09×10^-5
Ｅ＝-7.84×10^-6， Ｆ＝5.85×10^-7
（第５面）
ε＝1.0，
Ａ＝0， Ｂ＝-7.26×10^-3，
Ｃ＝-2.09×10^-4， Ｄ＝-2.07×10^-4
Ｅ＝3.02×10^-5， Ｆ＝-1.52×10^-6
（第７面）
ε＝1.0，
Ａ＝0， Ｂ＝5.80×10^-3，
Ｃ＝5.66×10^-3， Ｄ＝-1.56×10^-3
Ｅ＝1.79×10^-3， Ｆ＝0
（第８面）
ε＝1.0，
Ａ＝0， Ｂ＝7.28×10^-2，
Ｃ＝-4.26×10^-2， Ｄ＝2.58×10^-2
Ｅ＝-8.09×10^-3， Ｆ＝0
（第９面）
ε＝1.0，
Ａ＝0， Ｂ＝3.04×10^-2，
Ｃ＝-5.43×10^-2， Ｄ＝2.99×10^-2
Ｅ＝-1.61×10^-2， Ｆ＝0
（第１０面）
ε＝1.0，
Ａ＝0， Ｂ＝1.05×10^-3，
Ｃ＝-3.92×10^-3， Ｄ＝3.47×10^-4
Ｅ＝-6.19×10^-5， Ｆ＝0

また、図１３は、実施例２にかかるズームレンズの広角端における非点収差図および歪曲収差図である。図１４は、実施例２にかかるズームレンズの広角端における倍率色収差図である。図１５は、実施例２にかかるズームレンズの広角端における球面収差図である。図１６は、実施例２にかかるズームレンズの中間域における非点収差図および歪曲収差図である。図１７は、実施例２にかかるズームレンズの中間域における倍率色収差図である。図１８は、実施例２にかかるズームレンズの中間域における球面収差図である。図１９は、実施例２にかかるズームレンズの望遠端における非点収差図および歪曲収差図である。図２０は、実施例２にかかるズームレンズの望遠端における倍率色収差図である。図２１は、実施例２にかかるズームレンズの望遠端における球面収差図である。図中、ｄはｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ）、ｇはｇ線（λ＝４３５．８ｎｍ）、ＣはＣ線（λ＝６５６．３８ｎｍ）に相当する波長の収差を表す。そして、非点収差図における符号Ｓ，Ｍは、それぞれサジタル像面、メリジオナル像面に対する収差を表す。

なお、上記数値データにおいて、ｒ₁，ｒ₂，・・・・は各レンズ、絞り面などの曲率半径、ｄ₁，ｄ₂，・・・・は各レンズ、絞りなどの肉厚またはそれらの面間隔、ｎｄ₁，ｎｄ₂，・・・・は各レンズのｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ）における屈折率、νｄ₁，νｄ₂，・・・・は各レンズのｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ）におけるアッベ数を示している。

また、上記各非球面形状は、光軸と垂直な高さをＨ、面頂を原点としたときの高さＨにおける光軸方向の変位量をＸ（Ｈ）とするとき、以下に示す式により表される。

ただし、Ｒは近軸曲率半径、εは円錐係数、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆはそれぞれ２次，４次，６次，８次，１０次，１２次の非球面係数である。

以上説明したように、上記各実施例のズームレンズによれば、上記条件式を満足することで、温度変化が生じても光学性能が劣化することなく、常に高い光学性能を維持することが可能になる。

また、上記各実施例のズームレンズは、適宜非球面が形成されたレンズを用いて構成されていることにより、少ないレンズ枚数で諸収差を効果的に補正できるとともに、光学系の小型軽量化、製造コストの低減化を図ることができる。また、ズームレンズを構成するいずれかのレンズに樹脂材料を使用すれば、より一層の光学系の軽量化を図ることができる。

以上のように、この発明にかかるズームレンズは、携帯電話やＰＤＡをはじめとする小型撮像装置に有用であり、特に、温度変化が著しい場所で使用される撮像装置に適している。

この発明の実施の形態にかかるズームレンズの構成を示す光軸に沿う断面図である。 実施例１にかかるズームレンズの構成を示す光軸に沿う断面図である。 実施例１にかかるズームレンズの広角端における非点収差図および歪曲収差図である。 実施例１にかかるズームレンズの広角端における倍率色収差図である。 実施例１にかかるズームレンズの広角端における球面収差図である。 実施例１にかかるズームレンズの中間域における非点収差図および歪曲収差図である。 実施例１にかかるズームレンズの中間域における倍率色収差図である。 実施例１にかかるズームレンズの中間域における球面収差図である。 実施例１にかかるズームレンズの望遠端における非点収差図および歪曲収差図である。 実施例１にかかるズームレンズの望遠端における倍率色収差図である。 実施例１にかかるズームレンズの望遠端における球面収差図である。 実施例２にかかるズームレンズの構成を示す光軸に沿う断面図である。 実施例２にかかるズームレンズの広角端における非点収差図および歪曲収差図である。 実施例２にかかるズームレンズの広角端における倍率色収差図である。 実施例２にかかるズームレンズの広角端における球面収差図である。 実施例２にかかるズームレンズの中間域における非点収差図および歪曲収差図である。 実施例２にかかるズームレンズの中間域における倍率色収差図である。 実施例２にかかるズームレンズの中間域における球面収差図である。 実施例２にかかるズームレンズの望遠端における非点収差図および歪曲収差図である。 実施例２にかかるズームレンズの望遠端における倍率色収差図である。 実施例２にかかるズームレンズの望遠端における球面収差図である。

符号の説明

Ｇ₁，Ｇ₁₁，Ｇ₂₁ 第１レンズ群
Ｇ₂，Ｇ₁₂，Ｇ₂₂ 第２レンズ群
Ｇ₃，Ｇ₁₃，Ｇ₂₃ 第３レンズ群
Ｌ₁₁，Ｌ₂₁，Ｌ₁₁₁，Ｌ₁₂₁，Ｌ₂₁₁，Ｌ₂₂₁ 第１レンズ
Ｌ₁₂，Ｌ₂₂，Ｌ₁₁₂，Ｌ₁₂₂，Ｌ₂₁₂，Ｌ₂₂₂ 第２レンズ
Ｌ₃₁，Ｌ₁₃₁，Ｌ₂₃₁ 第３レンズ
ＳＴＰ 光学絞り
Ｆ フィルタ
ＩＭＧ 像面

Claims (9)

1. 物体側から順に配置された、第１レンズ，第２レンズの２枚のレンズを備え全体として負の屈折力を有する第１レンズ群と、第１レンズ，第２レンズの２枚のレンズを備え全体として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、を備え、
   前記各レンズ群のうちいずれかひとつ以上のレンズ群を移動させることにより広角端から望遠端への変倍を行い、
   以下の条件式を満足することを特徴とするズームレンズ。
   （１） ｆ₂₂／ｆ₁₁＞０．３５
   （２） ｆ₂₂／ｆ₂₁＜−１．０
   （３） ｆ₂₁＜｜ｆ₂₂｜
   ただし、ｆ₁₁は前記第１レンズ群における第１レンズの焦点距離、ｆ₂₁は前記第２レンズ群における第１レンズの焦点距離、ｆ₂₂は前記第２レンズ群における第２レンズの焦点距離を示す。
2. 物体側から順に配置された、第１レンズ，第２レンズの２枚のレンズを備え全体として負の屈折力を有する第１レンズ群と、第１レンズ，第２レンズの２枚のレンズを備え全体として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、を備え、
   前記各レンズ群のうちいずれかひとつ以上のレンズ群を移動させることにより広角端から望遠端への変倍を行い、
   以下の条件式を満足することを特徴とするズームレンズ。
   （４） （Ｔ_w×Ｔ_t）／（ｚｋ×ｚｚ）＜４０．０
   ただし、Ｔ_wは前記ズームレンズの広角端における全長、Ｔ_tは前記ズームレンズの望遠端における全長、ｚｋは前記ズームレンズにおける像高、ｚｚは前記ズームレンズにおける変倍比を示す。
3. 物体側から順に配置された、第１レンズ，第２レンズの２枚のレンズを備え全体として負の屈折力を有する第１レンズ群と、第１レンズ，第２レンズの２枚のレンズを備え全体として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、を備え、
   前記各レンズ群のうちいずれかひとつ以上のレンズ群を移動させることにより広角端から望遠端への変倍を行い、
   以下の条件式を満足することを特徴とするズームレンズ。
   （１） ｆ₂₂／ｆ₁₁＞０．３５
   （２） ｆ₂₂／ｆ₂₁＜−１．０
   （３） ｆ₂₁＜｜ｆ₂₂｜
   （４） （Ｔ_w×Ｔ_t）／（ｚｋ×ｚｚ）＜４０．０
   ただし、ｆ₁₁は前記第１レンズ群における第１レンズの焦点距離、ｆ₂₁は前記第２レンズ群における第１レンズの焦点距離、ｆ₂₂は前記第２レンズ群における第２レンズの焦点距離、Ｔ_wは前記ズームレンズの広角端における全長、Ｔ_tは前記ズームレンズの望遠端における全長、ｚｋは前記ズームレンズにおける像高、ｚｚは前記ズームレンズにおける変倍比を示す。
4. 前記ズームレンズの広角端における焦点距離をｆ_w、前記ズームレンズの望遠端における焦点距離をｆ_t、前記第１レンズ群における第２レンズの像面側面の曲率半径をＲ₄とするとき、以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１〜３のいずれかひとつに記載のズームレンズ。
   （５） ｆ_w／Ｒ₄＞０．５
   （６） ｆ_t／Ｒ₄＞１．０
5. 前記第２レンズ群における第２レンズの物体側面の曲率半径をＲ₇とするとき、以下の条件式を満足することを特徴とする請求項４に記載のズームレンズ。
   （７） −１＜ｆ_w／Ｒ₇＜０
   （８） −３．５＜ｆ_t／Ｒ₇＜０
6. 前記第２レンズ群は前記第１レンズ群側に所定の口径を規定する光学絞りを備えており、
   広角端から望遠端への変倍に際し、前記第１レンズ群は像側方向に移動し中間領域で折り返したのち物体側へ移動し、前記第２レンズ群は物体側に移動し、前記第３レンズ群は不動であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかひとつに記載のズームレンズ。
7. 前記第１レンズ群は物体側から順に配置された負レンズと正レンズとにより構成され、前記第２レンズ群は物体側から順に配置された正レンズと負レンズとにより構成され、前記第３レンズ群は正レンズにより構成されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかひとつに記載のズームレンズ。
8. 前記ズームレンズは、少なくとも１面以上の非球面を備えていることを特徴とする請求項１〜７のいずれかひとつに記載のズームレンズ。
9. 前記ズームレンズは、樹脂材料により形成されたレンズを少なくとも１枚以上備えていることを特徴とする請求項１〜８のいずれかひとつに記載のズームレンズ。

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