JP2010107627A - ズームレンズおよび撮像モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】簡易なレンズ構成にて、レンズ全長の短縮化を図りつつ量産性に優れ、良好な画質が得られるズームレンズ、撮像モジュールを提供する。
【解決手段】物体側より順に、負の屈折力の第１レンズ群、正の屈折力の第２レンズ群、および正の屈折力の第３レンズ群を有し、各レンズ群を移動させてズーミングを行うズームレンズにおいて、第１レンズ群は像側が凹面を向けた負レンズで構成され、第２レンズ群は正、正、負の３枚のレンズから構成されて負レンズの像側が凹面形状である第２レンズ群と、第３レンズ群は物体側に凸面を向けた正レンズで構成することにより、簡易なレンズ構成で、かつ、小型で高性能なズームレンズを得る。
【選択図】図１

Description

本発明は、主にデジタルスチルカメラ、ビデオカメラ、或いは監視カメラ等のように固体撮像素子を用いたカメラに好適なズームレンズに係り、特に携帯電話や小型の情報端末機器等に付属するカメラに好適で、簡易な構成で、かつ小型のズームレンズ、撮像モジュールに関するものである。

近年、情報携帯端末や携帯電話が普及し、撮像素子にＣＣＤ(Charge Coupled Device)やＣＭＯＳ(Complementary Metal Oxide Semiconductor)センサを使ったコンパクトなデジタルカメラやデジタルビデオユニットを内蔵したものも増えてきている。このようなデジタルカメラ等を受光面の有効エリアが比較的小さい撮像素子を使ってコンパクト化する場合、光学系の小型化も必要となる。

有効エリアの小さい撮像素子を備えたデジタルカメラ等に用いられる、レンズ枚数の少ない小型ズームレンズとして、負の屈折力の第１レンズ群と正の屈折力の第２レンズ群の２つのレンズ群で構成され、双方のレンズ間隔を変えてズーミングを行う、いわゆるショートズームタイプの２群ズームレンズが特許文献１に提案されている。

これらのショートズームタイプのズームレンズでは、正の屈折力の第２レンズ群を移動させることで変倍を行い、負の屈折力の第１レンズ群を移動させることで変倍に伴う像点位置の補正を行っている。これらの２つのレンズ群より成るレンズ構成においては、ズーム倍率は２倍程度である。

さらに２倍以上の高い変倍比を有しつつ、レンズ全体をコンパクトな形状にまとめるため、２群ズームレンズの像側に負または正の屈折力の第３レンズ群を配置し、高倍化に伴って発生する諸収差の補正を行った、所謂３群ズームレンズが提案されている。

また、近年、レンズ構成枚数の少ない３群ズームレンズとして、例えば特許文献２、特許文献３等で提案されている。これらの従来例では、第１レンズ群を負レンズと正レンズの２枚のレンズで構成し、第２レンズ群を正レンズと負レンズの２枚のレンズで構成し、第３レンズ群を１枚の正レンズで構成した各レンズ群を構成するレンズ枚数が少ない実施例が開示されている。

さらにレンズ構成枚数の少ない３群ズームとして、特許文献４には携帯電話等に搭載を想定したズームレンズも提案されている。これらの従来例では、携帯電話に搭載するためにレンズ系は極めてコンパクトに第１レンズ群、第２レンズ群、第３レンズ群を全て１枚のレンズで構成した実施例が開示されている。
特開２００１−３３０７７３号公報 特開平１０−２１３７４５号公報 特開２００８−１５５５０号公報 特開２００７−２２５８６４号公報

特許文献１に開示された２群ズームレンズは、各レンズ群の構成枚数が比較的多く、レンズ全長が長い、製造コストが高いなどの欠点を有しており、また諸収差の補正を良好に保つために変倍比は２倍程度であった。

一方、特許文献２〜３に開示された３群ズームレンズは、レンズ構成枚数が少ないものの、主に変倍作用を行う第２レンズ群、第３レンズ群を構成するレンズ感度が高くなり、量産時に鏡枠へ組み込む公差が厳しくなるために、安定した光学性能の供給に対して不利である。

また、特許文献４に開示されたズームレンズは、各レンズ群の構成が１枚のため、コンパクト化には適しているが、諸収差の補正を行うためには不利であり、近年高画素化に伴う光学性能の向上に対して満足できる性能が得られないなどの欠点を有していた。

本発明では、これら従来例の問題点を踏まえた上で、各レンズ群の量産性を考慮した構成にすると共に、所望の変倍比を確保しつつ、変倍レンズ群の組み立ても考慮して小型化を実現し、しかも、良好の画質が得られるズームレンズを提供することを目的とする。

本発明のズームレンズは、物体側から順に、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、を備え、前記第１レンズ群は、像側に凹面を向けた負レンズを含み、前記第２レンズ群は、物体側から順に第１正レンズと第２正レンズと像側に凹面を向けた負のレンズで構成されることを特徴とする。

好適には、以下の条件を満足することを特徴とする。

２．５ ≦ Ｌｗ／ｆｗ ＜ ６．０ ・・・（１）
０．４ ＜ ｒ２／ｆｗ ＜ ２．０ ・・・（２）
但し、
Ｌｗ：広角端におけるレンズ全系の長さ
ｆｗ：広角端におけるレンズ全系の焦点距離
ｒ２：第１レンズ郡の負レンズの像側面の曲率半径
好適には、前記第１レンズ群は１枚のレンズで構成され、前記第３レンズ群は物体側に凸面を向けた１枚の正レンズで構成され、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群と前記第３レンズ群を移動させてズーミングを行うこと特徴とする。

好適には、前記第２レンズ群のレンズの少なくとも１つの面は非球面であることを特徴とする。

好適には、以下の条件を満足することを特徴とする。

ν８ ＜ ３５ ・・・（３）
ｎ８ ＞ １．６ ・・・（４）
但し、
ν８：第２レンズ群の負レンズのアッベ数
ｎ８：第２レンズ群のｄ線での屈折率
好適には、以下の条件を満足することを特徴とする。

０．２ ＜ Ｌ２／ｆ２ ＜ ２．５ ・・・（５）
但し、
ｆ２：第２レンズ群の焦点距離
Ｌ２：第２レンズ群が広角端から望遠端に移動する距離
好適には、以下の条件を満足することを特徴とする。

０．２ ＜ ｄ２３／ｄ２４ ＜ ０．７ ・・・（６）
但し、
ｄ２３：第２レンズ群の第１正レンズと第２正レンズとの光軸上の空気間隔
ｄ２４：第２レンズ群の全長
好適には、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群の間に開口絞りを設け、前記開口絞りは前記第２レンズ群の近傍に配置されていることを特徴とする。

好適には、前記第３レンズ群のレンズの少なくとも１つの面は非球面であることを特徴とする。

また、本発明の光学モジュールは、撮像素子と、前記撮像素子上に像を結像することを対象とした前記ズームレンズと、前記撮像素子と前記ズームレンズを保持するレンズ保持体とを有することを特徴とする。

本発明によれば、各レンズ群の構成枚数を削減すると共に、所望の変倍比を確保しつつ変倍レンズ群の移動量も減らして小型化を実現することができる。さらに、所望のテレセントリック性も維持することが可能である。

以下、図面を用いて本発明のズームレンズ及びそれを用いた撮像装置の実施形態について説明する。実施形態１から４のズームレンズを総称して本実施形態のズームレンズという。

図１は実施形態１のズームレンズのレンズ断面図である。図２から図４は実施形態１のズームレンズの広角端、中間ズーム位置、望遠端での収差図である。実施形態１はズーム比（変倍比）３．１倍、Ｆナンバー３．７（広角端）〜６．１（望遠端）のズームレンズである。

図５は実施形態２のズームレンズのレンズ断面図である。図６から図８は実施形態２のズームレンズの広角端、中間ズーム位置、望遠端での収差図である。実施形態２はズーム比（変倍比）２．６倍、Ｆナンバー３．１（広角端）〜６．１（望遠端）のズームレンズである。

図９は実施形態３のズームレンズのレンズ断面図である。図１０から図１２は実施形態３のズームレンズの広角端、中間ズーム位置、望遠端での収差図である。実施形態３はズーム比（変倍比）２．６倍、Ｆナンバー３．１（広角端）〜６．２（望遠端）のズームレンズである。

図１３は実施形態４のズームレンズのレンズ断面図である。図１４から図１６は実施形態４のズームレンズの広角端、中間ズーム位置、望遠端での収差図である。実施形態４はズーム比（変倍比）２．８倍、Ｆナンバー３．２（広角端）〜６．８（望遠端）のズームレンズである。

各実施形態のレンズ断面図において、左方は物体側（被写体側）で、右方が像側（結像面側）である。Ｇ０はズームレンズであり、負の屈折力（光学的パワー＝焦点距離の逆数）の第１レンズ群Ｇ１、正の屈折力の第２レンズ群Ｇ２、正の屈折力の第３レンズ群Ｇ３からなっている。ＳＰは開口絞りであり、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の間の位置している。

ＩＰは像面であり、ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の固体撮像素子の感光面が配置される。Ｇは水晶ローパスフィルターや赤外カットフィルター等に対応して設計上設けられたガラスブロックである。

各実施形態の収差図において、（Ａ）が球面収差量、（Ｂ）が非点収差量、（Ｃ）が歪曲収差量であり、それぞれｄ線に対する値を示している。また、（Ｂ）中の実線はメリディオナル像面におけるｄ線の値、破線はサジタル像面におけるｄ線の値をそれぞれ示している。

図１７は本実施形態のズームレンズを備えた撮像モジュールの図である。図１７において、Ｇ０は第１レンズ群Ｇ１と開口絞りＳＰ、第２レンズ群Ｇ２、第３レンズ群Ｇ３から構成されるズームレンズであり、Ｇは水晶ローパスフィルターや赤外カットフィルターおよび撮像素子Ｓを保護する保護ガラス等に対応して設計上設けられたガラスブロック、ＳはＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の撮像素子である。撮像モジュールは、前記ズームレンズＧ０とガラスブロックＧおよび撮像素子Ｓと、これらを保持するレンズ保持体Ｈから構成されている。

以下、本実施形態のズームレンズの構成とその作用について説明する。

本実施形態のズームレンズは、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Ｇ１が像側に凸状の軌跡で略往復移動、第２レンズ群Ｇ２が物体側に移動、第３レンズ群Ｇ３が略往復移動する。このような第２レンズ群Ｇ２の移動により主な変倍を行い、第１レンズ群Ｇ１の略往復移動及び第３レンズ群Ｇ３の移動によって変倍に伴う像点の移動を補正している。変倍時に３つのレンズ群のうちの少なくとも２つのレンズ群を光軸方向へ移動する構成とする。

開口絞りＳＰは、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の間にあり、第２レンズ群Ｇ２の最も物体側に配置されたレンズに近傍して配置されている。これにより、広角側での入射瞳と第１レンズ群Ｇ１との距離を縮め、第１レンズ群Ｇ１を構成するレンズの外径の増大を抑えている。更に、開口絞りＳＰを挟んで第１レンズ群Ｇ１と第３レンズ群Ｇ３とで軸外の諸収差を打ち消すように設定することが可能となるため、各レンズ群の構成レンズ枚数を増やさずに良好な光学性能を得ることができる。

次に、各レンズ群の構成についてさらに説明する。
第１レンズ群Ｇ１は像側に凹面を向けた負レンズＬ１１で構成されている。これにより主にズーミング中、像面湾曲、色収差などの諸収差を絞りの前後でほぼ対称に発生させ、補正をしやすくしている。

第２レンズ群Ｇ２は物体側から順に第１正レンズＬ２１、第２正レンズＬ２２、負レンズＬ２３で構成され、第１正レンズ２１および第２正レンズ２２は物体側に凸面を向けた形状で、負レンズ２３は像側に凹面を向けた形状である。これにより、軸外の光線の角度を緩和し、コマ収差などの軸外の収差を良好に補正している。

良好なレンズ性能を確保するためには、第２レンズ群Ｇ２中のレンズ少なくとも１つの面が非球面であることが望ましい。屈折力の強い第２レンズ群Ｇ２中に非球面を配置することで、効果的に球面収差、非点収差、コマ収差の補正が可能となる。さらに好ましくは、第２レンズ群Ｇ２の最も像側面に非球面を配置することで、良好なレンズ性能を得ることができる。

第３レンズ群Ｇ３は物体側の面が非球面形状を持つ正レンズＬ３１で構成されている。第３レンズ群Ｇ３を正レンズとすることにより、全ズーム領域にわたる、像面への光線入射角の変化量を少なく抑えることができる。また、第３レンズ群に非球面を配置することにより、非点収差緩和が可能となり、画面周辺の解像性能を良好に保つことができる。

以上のように、本実施形態のズームレンズでは、各レンズ群Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３をそれぞれ適切な屈折力配置と非球面配置することにより、良好な光学性能を保ちつつ、全系のコンパクト化を実現している。さらに、良好な光学性能を得て、レンズ全系の小型化を図るための条件を以下に説明する。

（１−１）以下は変倍比２．５倍以上を確保しつつ、良好な光学性能を得るために好ましい条件である。

２．５ ≦ Ｌｗ／ｆｗ ≦ ６．０ ・・・（１）
ここで、Ｌｗは広角端におけるレンズ全長、ｆｗは広角端におけるレンズ全系の焦点距離をそれぞれ表している。

条件式（１）は、広角端におけるレンズ全長とレンズ全系の焦点距離に関する式である。条件式（１）の上限値を超えるとレンズ全長が長くなり、レンズの突出量が大きくなってしまうため好ましくない。一方、条件式（１）の下限値を下回ると、第１レンズ群Ｇ１および第２レンズ群Ｇ２に強い屈折力が求められて、その結果として収差補正が困難となり好ましくない。

上記内容を鑑みてさらに好ましくは、条件式（１）の数値範囲を、以下の条件式（１ａ）のように設定することにより、２．５倍以上の変倍比のズームレンズにおいて、良好に諸収差を補正し高い結像性能を確保することが可能となる。

２．８ ≦ Ｌｗ／ｆｗ ＜ ４．９ ・・・（１ａ）
（１−２）以下はレンズ全長を短縮しつつ、良好な光学性能を得るために好ましい条件である。

０．４ ＜ ｒ２／ｆｗ ＜ ２．０ ・・・（２）
ここで、ｒ２は第１レンズ群Ｇ１の負レンズＬ１１の像側の面の曲率半径、ｆｗは広角端におけるレンズ全系の焦点距離をそれぞれ表している。

条件式（２）は、第１レンズ群の像側面の曲率半径と広角端におけるレンズ全系の焦点距離に関する式である。条件式（２）の範囲を満たすことで、第２レンズ群Ｇ２以降での収斂群による像面への結像が最適な距離となるので小型化が可能となる。

条件式（２）の上限値を超えると、第１レンズ群Ｇ１の像側凹面の発散力が弱くなるため、それに応じて第２レンズ群Ｇ２以降での収斂力を低下させる必要がある。しかし、その場合、収差補正を十分に行ないながら、第２レンズ群Ｇ２の移動による変倍比を同時に確保することが困難なため好ましくない。一方、条件式（２）の下限値を下回ると第１レンズ群Ｇ１の像側凹面の発散力が強すぎるため、第２レンズ群Ｇ２以降での収斂群による像面への結像に距離を有するようになり、レンズ光学長の短縮化が困難となる。

上記内容を鑑みてさらに好ましくは、条件式（２）の数値範囲を、以下の条件式（２ａ）のように設定することにより、全長のコンパクト化と良好に諸収差を補正し高い結像性能を確保することが可能となる。

０．５ ＜ ｒ２／ｆｗ ＜ １．５ ・・・（２ａ）
（１−３）以下は良好な光学性能を得るために好ましい条件である。

ν８ ＜ ３５ ・・・（３）
ｎ８ ＞ １．６ ・・・（４）
ここで、ν８は第２レンズ群の負レンズのアッベ数、ｎ８は第２レンズ群の負レンズのｄ線での屈折率をそれぞれ表している。

第２レンズ群の負レンズは硝材とし、条件式（３）は第２レンズ群の負レンズのアッベ数に関する式で、条件式（４）は第２レンズ群の負レンズでのｄ線の屈折率に関する式である。
条件式（３）の範囲を満たす低分散のレンズを用いることで、第２レンズ群Ｇ２、第３レンズ群Ｇ３との間で色収差補正を良好に行うことが可能となる。一方、条件式（３）の範囲を逸脱すると、広角端から望遠端の全域において色収差を抑えたレンズ設計が成立せず、良好な画像が得られなくなる。

条件式（４）の範囲を満たすには、第２レンズ群Ｇ２３の負レンズＬ２３に高屈折率の材料を用いることになる。これにより、小さな曲率のレンズ面で光線を屈折させ、十分光軸から離れた位置まで持ち上げることが可能となるので、収差発生を低減できると同時に、レンズの小型化も可能となる。一方、条件式（４）の範囲を逸脱すると、第２レンズ群Ｇ２の負レンズＬ２３で光線を十分に屈折させられず、レンズ系全体が大型化するとともに、諸収差も十分に補正されず良好な画像が得られなくなる。

上記内容を鑑みてさらに好ましくは、条件式（３）、（４）の数値範囲を、以下の条件式（３ａ）、（４ａ）のように設定することにより、良好に諸収差を補正し高い結像性能を確保することが可能となる。

ν８ ＜ ２８ ・・・（３ａ）
ｎ８ ≧ １．７５ ・・・（４ａ）
（１−４）以下はレンズ全長を短縮し、良好な光学性能を得るために好ましい条件である。

０．２ ＜ Ｌ２／ｆ２ ＜ ２．５ ・・・（５）
ここで、Ｌ２は第２レンズ群の焦点距離、ｆ２は第２レンズ群の広角端から望遠端に移動する距離をそれぞれ表している。

条件式（５）は、第２レンズ群の焦点距離とズーミング時の第２レンズ群の移動量に関する式である。条件式（５）の上限値を超えると、ズーミング時の第２レンズ群Ｇ２の移動量が増大し、光学系の全長が長くなるので好ましくない。一方、条件式（５）の下限値を下回ると、光学系の全長は短くなるが、第２レンズ群Ｇ２の焦点距離が短くなり過ぎるためズーム全域での収差補正が困難となり好ましくない。

上記内容を鑑みてさらに好ましくは、条件式（５）の数値範囲を、以下の条件式（５ａ）のように設定することにより、全長のコンパクト化と良好に諸収差を補正し高い結像性能を確保することが可能となる。

０．６ ＜ Ｌ２／ｆ２ ＜ １．８５ ・・・（５ａ）
（１−５）以下はレンズ全長を短縮し、製造を容易にするために好ましい条件である。

０．２ ＜ ｄ２３／ｄ２４ ＜ ０．７ ・・・（６）
ここで、ｄ２３は第２レンズ群の第１正レンズと第２正レンズとの光軸上の空気間隔、ｄ２４は第２レンズ群の全長をそれぞれ表している。

条件式（６）は、第２レンズ群Ｇ２の第１正レンズＬ２１と第２正レンズＬ２２の間に位置する空気間隔と第２レンズ群の全長とに関する式である。条件式（６）の通り、第２レンズ群Ｇ２の第１正レンズＬ２１と第２正レンズＬ２２の間隔をある一定量に確保するレンズ構成とすることで、極端に強い屈折力を持ったレンズ群を用いることなく、全長の短い変倍比が３程度のズームレンズを構成することが可能となる。

条件式（６）の上限値を超えると、第２レンズ群Ｇ２中のコマ収差、非点収差の補正が十分に行えず、小型かつ適当なレンズ性能を得ることができなくなる。一方、下限値を下回ると、第２レンズ群Ｇ２に強い屈折力を持たせざるを得なくなり、小型かつ製造が困難となり好ましくない。

上記内容を鑑みてさらに好ましくは、条件式（６）の数値範囲を、以下の条件式（６ａ）のように設定することにより、全長のコンパクト化と良好に諸収差を補正し高い結像性能を確保することが可能となる。

０．２２ ≦ ｄ２３／ｄ２４ ≦ ０．５２ ・・・（６ａ）
以上、本発明の実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。例えば、上記実施例において、赤外カットコートをガラスブロックＧの面に施す事が一般的である。しかし、本発明はこのような構成に限られず、他のレンズ面やローパスフィルター等のフィルタに赤外カットコートを施しても良い。或いは、赤外カットフィルターを別途設ける構成としても良い。

以下に、実施形態１から４にそれぞれ対応する数値データを示す。各数値実施例において、図１のように物体側の面から順に番号（ｉ）を付与し、ｉは物体側からの面の順序を示し、ｒｉは第ｉ面の近軸曲率半径、ｄｉは第ｉ面と第（ｉ＋１）面との間隔、ｎｉ、νｉはそれぞれｄ線に対する屈折率、アッベ数を示す。また、像側の２面は水晶ローパスフィルター、赤外カットフィルター等に相当し、設計上設けられたガラスブロックＧである。

また、非球面形状は光軸からの高さＨの位置での光軸方向の変位を、面頂点を基準にしてＸとするとき

で表される。但しｒは近軸曲率半径、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅは非球面係数、Ｋは円錐定数である。

（実施例１）
表１から表５は実施例１の各数値を示す。

表１は、実施例１における全系の焦点距離（ｆ：ｍｍ）、Ｆナンバー（Ｆｎｏ）、全画角（２ω：°）の数値を示している。

表２は、実施例１におけるズームレンズの各面番号（ｉ）に対応した各レンズ（Ｌｉ）、絞り（ＳＰ）、ガラスブロック（Ｇ）、像面（ＩＰ）の近軸曲率半径（ｒ：ｍｍ）、間隔（ｄ：ｍｍ）、ｄ線に対する屈折率（ｎ）、ｄ線に対するアッベ数（ν）を示している。

表３は、実施例１における非球面を含む第２レンズ群Ｇ２の負レンズＬ２３および第３レンズ群Ｇ３のレンズＬ３１の所定面の非球面係数を示す。表３においてＫは円錐定数、Ａは４次の非球面係数、Ｂは６次の非球面係数、Ｃは８次の非球面係数、Ｄは１０次の非球面係数をそれぞれ表している。

表４は、変倍に伴って間隔が変化する面２、９、１１の可変間隔、焦点間隔の数値を示している。

表５は、条件式（１）から（６）の各数値を示している。実施例１においては、条件式（１）の値が他の実施例と比較して上限値に最も近く、条件式（６）が下限値に最も近い値を示している。
条件式（１）の上限値を超えると、レンズ全長が長くなり、レンズの突出量が大きくなる。
条件式（６）の下限値を下回ると、第２レンズ群Ｇ２に強い屈折力を持たせざるを得なくなり、小型かつ製造が困難となる。
全長を比較的長くすることで、製造誤差感度を緩く保ちながら、良好な光学性能が得られている。
実施例１は各条件式を満たしており、光学系のコンパクト化を図りつつ、良好な画質および所望の変倍比を確保したズームレンズを得られる。

実施例１において図１はレンズ断面図を、図２、３、４は収差図を示している。図２は広角端、図３は中間ズーム位置、図４は望遠端における収差を示している。各収差図において（Ａ）が球面収差、（Ｂ）が非点収差、（Ｃ）が歪曲収差をそれぞれ表している。
図２、３、４からわかるように、実施例１によれば、球面、非点、歪曲の諸収差が良好に補正され、結像性能に優れたズームレンズを得られる。

（実施例２）
表６から表１０は実施例２の各数値を示す。

表６は、実施例２における全系の焦点距離（ｆ：ｍｍ）、Ｆナンバー（Ｆｎｏ）、全画角（２ω：°）の数値を示している。

表７は、実施例２におけるズームレンズの各面番号（ｉ）に対応した各レンズ（Ｌｉ）、絞り（ＳＰ）、ガラスブロック（Ｇ）、像面（ＩＰ）の近軸曲率半径（ｒ：ｍｍ）、間隔（ｄ：ｍｍ）、ｄ線に対する屈折率（ｎ）、ｄ線に対するアッベ数（ν）を示している。

表８は、実施例２における非球面を含む第２レンズ群Ｇ２の負レンズＬ２３および第３レンズ群Ｇ３のレンズＬ３１の所定面の非球面係数を示す。表８においてＫは円錐定数、Ａは４次の非球面係数、Ｂは６次の非球面係数、Ｃは８次の非球面係数、Ｄは１０次の非球面係数をそれぞれ表している。

表９は、変倍に伴って間隔が変化する面２、９、１１の可変間隔、焦点間隔の数値を示している。

表１０は、条件式（１）から（６）の各数値を示している。実施例２においては、条件式（２）、（３）の値が他の実施例と比較して上限値に最も近く、条件式（４）が下限値に最も近い値を示す。
条件式（２）の上限値を超えると、第１レンズ群Ｇ１の像側凹面の発散力が弱くなるため、それに応じて第２レンズ群Ｇ２以降での収斂力を低下させる必要がある。しかし、その場合、収差補正を十分に行ないながら、第２レンズ群Ｇ２の移動による変倍比を同時に確保することが困難となる。
条件式（３）の範囲を逸脱すると、広角端から望遠端の全域において色収差を抑えたレンズ設計が成立せず、良好な画像が得られなくなる。
条件式（４）の範囲を逸脱すると、第２レンズ群Ｇ２中の負レンズＬ２３で光線を十分に屈折させられず、レンズ系全体が大型化するとともに、諸収差も十分に補正されず良好な画像が得られなくなる。

第２レンズ群Ｇ２の負レンズＬ２３のレンズ材料には、高価な高屈折率材料を用いる方が高い屈折力が得られ、小型ズームレンズの性能確保に有利だが、条件式（４）の値が小さい、低コストな硝子材料を用いることも可能であることを示している。
実施例２は各条件式を満たしており、光学系のコンパクト化を図りつつ、良好な画質および所望の変倍比を確保したズームレンズを得られる。

実施例２において図５はレンズ断面図を、図６、７、８は収差図を示している。図６は広角端、図７は中間ズーム位置、図８は望遠端における収差を示している。各収差図において（Ａ）が球面収差、（Ｂ）が非点収差、（Ｃ）が歪曲収差をそれぞれ表している。
図６、７、８からわかるように、実施例２によれば、球面、非点、歪曲の諸収差が良好に補正され、結像性能に優れたズームレンズを得られる。

（実施例３）
表１１から表１２は実施例１の各数値を示す。

表１１は、実施例３における全系の焦点距離（ｆ：ｍｍ）、Ｆナンバー（Ｆｎｏ）、全画角（２ω：°）の数値を示している。

表１２は、実施例３におけるズームレンズの各面番号（ｉ）に対応した各レンズ（Ｌｉ）、絞り（ＳＰ）、ガラスブロック（Ｇ）、像面（ＩＰ）の近軸曲率半径（ｒ：ｍｍ）、間隔（ｄ：ｍｍ）、ｄ線に対する屈折率（ｎ）、ｄ線に対するアッベ数（ν）を示している。

表１３は、実施例３における非球面を含む第１レンズ群Ｇ１のレンズＬ１１および第２レンズ群Ｇ２の負レンズＬ２３、第３レンズ群Ｇ３のレンズＬ３１の所定面の非球面係数を示す。表３においてＫは円錐定数、Ａは４次の非球面係数、Ｂは６次の非球面係数、Ｃは８次の非球面係数、Ｄは１０次の非球面係数をそれぞれ表している。
第２レンズ群の屈折力が比較的強いが、これにより、ズーム時の第２レンズ群変動量を比較的小さくする効果を得ている。

表１４は、変倍に伴って間隔が変化する面２、９、１１の可変間隔、焦点間隔の数値を示している。

表１５は、条件式（１）から（６）の各数値を示している。実施例３においては、条件式（５）の値が他の実施例と比較して最も下限値に近く、条件式（６）の値が最も上限値近くを示している。
条件式（５）の下限値を下回ると、光学系の全長は短くなるが、第２レンズ群Ｇ２の焦点距離が短くなり過ぎるためズーム全域での収差補正が困難となる。
条件式（６）の上限値を超えると、第２レンズ群Ｇ２中のコマ収差、非点収差の補正が十分に行えず、小型かつ適当なレンズ性能を得ることができなくなる。
実施例３は各条件式を満たしており、光学系のコンパクト化を図りつつ、良好な画質および所望の変倍比を確保したズームレンズを得られる。

実施例３において図９はレンズ断面図を、図１０、１１、１２は収差図を示している。図１０は広角端、図１１は中間ズーム位置、図１２は望遠端における収差を示している。各収差図において（Ａ）が球面収差、（Ｂ）が非点収差、（Ｃ）が歪曲収差をそれぞれ表している。
図１０、１１、１２からわかるように、実施例３によれば、球面、非点、歪曲の諸収差が良好に補正され、結像性能に優れたズームレンズを得られる。

（実施例４）
表１６から表１７は実施例４の各数値を示す。

表１６は、実施例４における全系の焦点距離（ｆ：ｍｍ）、Ｆナンバー（Ｆｎｏ）、全画角（２ω：°）の数値を示している。

表１７は、実施例４におけるズームレンズの各面番号（ｉ）に対応した各レンズ（Ｌｉ）、絞り（ＳＰ）、ガラスブロック（Ｇ）、像面（ＩＰ）の近軸曲率半径（ｒ：ｍｍ）、間隔（ｄ：ｍｍ）、ｄ線に対する屈折率（ｎ）、ｄ線に対するアッベ数（ν）を示している。

表１８は、実施例４における非球面を含む第１レンズ群Ｇ１のレンズＬ１１および第２レンズ群Ｇ２の負レンズＬ２３、第３レンズ群Ｇ３のレンズＬ３１の所定面の非球面係数を示す。表３においてＫは円錐定数、Ａは４次の非球面係数、Ｂは６次の非球面係数、Ｃは８次の非球面係数、Ｄは１０次の非球面係数をそれぞれ表している。

表１９は、変倍に伴って間隔が変化する面２、９、１１の可変間隔、焦点間隔の数値を示している。

表２０は、条件式（１）から（６）の各数値を示している。実施例４においては、条件式（１）、（２）、（６）の値が他の実施例と比較して下限値に最も近く、条件式（５）の値が最も上限値近くを示している。
条件式（１）の下限値を下回ると、第１レンズ群Ｇ１および第２レンズ群Ｇ２に強い屈折力が求められて、その結果として収差補正が困難となる。
条件式（２）の下限値を下回ると、第１レンズ群Ｇ１の像側凹面の発散力が強すぎるため、第２レンズ群Ｇ２以降での収斂群による像面への結像に距離を有するようになり、レンズ光学長の短縮化が困難となる
条件式（６）は実施例１と同様に、他の実施例と比較して下限値に最も近い値を示す。
条件式（５）の上限値を超えると、ズーミング時の第２レンズ群Ｇ２の移動量が増大し、光学系の全長が長くなる。第２レンズ群Ｇ２の屈折力が弱い一方、第２レンズ群Ｇ２のズーム移動量が大きいことを示している。小型なズームレンズでありながら、屈折力の弱い、つまり製造難易度の比較的低いレンズ構成である。
実施例４は各条件式を満たしており、光学系のコンパクト化を図りつつ、良好な画質および所望の変倍比を確保したズームレンズを得られる。

実施例４において図１３はレンズ断面図を、図１４、１５、１６は収差図を示している。図１４は広角端、図１５は中間ズーム位置、図１６は望遠端における収差を示している。各収差図において（Ａ）が球面収差、（Ｂ）が非点収差、（Ｃ）が歪曲収差をそれぞれ表している。
図１４、１５、１６からわかるように、実施例４によれば、球面、非点、歪曲の諸収差が良好に補正され、結像性能に優れたズームレンズを得られる。

なお、このように構成されたズームレンズＧ０とガラスブロックＧおよびＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の撮像素子Ｓと、これらを保持するレンズ保持体Ｈとで撮像モジュールが構成されている。さらには、図示していないカバー等のハウジングや電子部品を組み込むことにより、例えば、デジタルスチルカメラや携帯電話搭載カメラや携帯情報端末搭載カメラ等のレンズ全長の規制が厳しい撮像装置に適用可能である。特に、携帯電話機等にも搭載可能な好適なレンズ全長および高い光学性能を有することから、デジタル入力機器に適している。

以上説明した本実施形態のズームレンズによれば、固体撮像素子を用いた撮影系に好適な、構成レンズ枚数が少なくコンパクトで、特に沈胴ズームレンズに適した、変倍比が２〜３倍程度の優れた光学性能を有するズームレンズが実現できる。

又、所定のレンズ群中に効果的に非球面を導入すること、特に第２レンズ群Ｇ２に１面以上の非球面を導入することによって軸外諸収差、特に非点収差・歪曲収差および大口径比化した際の球面収差の補正が効果的に行える。

実施形態１のズームレンズのレンズ断面図である。 実施形態１のズームレンズの広角端における収差図である。 実施形態１のズームレンズの中間ズーム位置における収差図である。 実施形態１のズームレンズの望遠端における収差図である。 実施形態２のズームレンズのレンズ断面図である。 実施形態２のズームレンズの広角端における収差図である。 実施形態２のズームレンズの中間ズーム位置における収差図である。 実施形態２のズームレンズの望遠端における収差図である。 実施形態３のズームレンズのレンズ断面図である。 実施形態３のズームレンズの広角端における収差図である。 実施形態３のズームレンズの中間ズーム位置における収差図である。 実施形態３のズームレンズの望遠端における収差図である。 実施形態４のズームレンズのレンズ断面図である。 実施形態４のズームレンズの広角端における収差図である。 実施形態４のズームレンズの中間ズーム位置における収差図である。 実施形態４のズームレンズの望遠端における収差図である。 本実施形態のズームレンズを備えた撮像モジュールの図である。

符号の説明

Ｇ０・・・ズームレンズ
Ｇ１・・・第１レンズ群
Ｇ２・・・第２レンズ群
Ｇ３・・・第３レンズ群
Ｌ１１・・・第１レンズ群負レンズ
Ｌ２１・・・第２レンズ群第１正レンズ
Ｌ２２・・・第２レンズ群第２正レンズ
Ｌ２３・・・第２レンズ群負レンズ
Ｌ３１・・・第３レンズ群正レンズ
ＳＰ・・・開口絞り
ＩＰ・・・像面
Ｓ・・・撮像素子
Ｇ・・・ガラスブロック
ΔＳ・・・サジタル像面
ΔＭ・・・メリディオナル像面
Ｈ・・・レンズ保持体

Claims (10)

1. 物体側から順に、
   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、を備え、
   前記第１レンズ群は、像側に凹面を向けた負レンズを含み、
   前記第２レンズ群は、物体側から順に第１正レンズと第２正レンズと像側に凹面を向けた負のレンズで構成されることを特徴とするズームレンズ。
2. 以下の条件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。
   ２．５ ＜ Ｌｗ／ｆｗ ＜ ６．０ ・・・（１）
   ０．４ ＜ ｒ２／ｆｗ ＜ ２．０ ・・・（２）
   但し、Ｌｗ：広角端におけるレンズ全系の長さ、ｆｗ：広角端におけるレンズ全系の焦点距離、ｒ２：第１レンズ郡の負レンズの像側面の曲率半径 をそれぞれ表している。
3. 前記第１レンズ群は１枚のレンズで構成され、前記第３レンズ群は物体側に凸面を向けた１枚の正レンズで構成され、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群と前記第３レンズ群を移動させてズーミングを行うこと特徴とする請求項１または２に記載のズームレンズ。
4. 前記第２レンズ群のレンズの少なくとも１つの面は非球面であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のズームレンズ。
5. 以下の条件を満足することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のズームレンズ。
   ν８ ＜ ３５ ・・・（３）
   ｎ８ ＞ １．６ ・・・（４）
   但し、ν８：第２レンズ群の負レンズのアッベ数、ｎ８：第２レンズ群の負レンズのｄ線での屈折率 をそれぞれ表している。
6. 以下の条件を満足することを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のズームレンズ。
   ０．２ ＜ Ｌ２／ｆ２ ＜ ２．５ ・・・（５）
   但し、ｆ２：第２レンズ群の焦点距離、Ｌ２：第２レンズ群が広角端から望遠端に移動する距離 をそれぞれ表している。
7. 以下の条件を満足することを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載のズームレンズ。
   ０．２ ＜ ｄ２３／ｄ２４ ＜ ０．７ ・・・（６）
   但し、ｄ２３：第２レンズ群の第１正レンズと第２正レンズとの光軸上の空気間隔、ｄ２４：第２レンズ群の全長 を表している。
8. 前記第１レンズ群と前記第２レンズ群の間に開口絞りを設け、前記開口絞りは第２レンズ群の近傍に配置されていることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載のズームレンズ。
9. 前記第３レンズ群のレンズの少なくとも１つの面は非球面であることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載のズームレンズ。
10. 撮像素子と、
    前記撮像素子上に像を結像することを対象とした請求項１から９のいずれかに記載のズームレンズと、
    前記撮像素子と前記ズームレンズを保持するレンズ保持体と、を有することを特徴とする撮像モジュール。