JP3505980B2

JP3505980B2 - 撮像装置

Info

Publication number: JP3505980B2
Application number: JP28707297A
Authority: JP
Inventors: 祐一郎大利; 滋人大森
Original assignee: ミノルタ株式会社
Priority date: 1997-10-20
Filing date: 1997-10-20
Publication date: 2004-03-15
Anticipated expiration: 2017-10-20
Also published as: JPH11119097A; US6101044A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ズームレンズに関
するものであり、特にビデオカメラやデジタルカメラ等
に適したズームレンズに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、ＣＣＤ(Charge Coupled Device)
を撮像素子とするビデオカメラやデジタルカメラに使用
されるズームレンズとして、コンパクトかつ低コストで
ありながら高性能なズームレンズが要求されている。一
般にズームレンズにおいてコンパクト化を達成するため
には、各群のパワーを強くし移動量を小さくする手段が
とられる。そのために発生する高次収差は非球面で抑え
られる。しかしながら、非球面には色収差を補正する能
力がないので、色収差補正が必要なレンズ群には少なく
とも２枚のレンズが必要である。

【０００３】一方、ＣＣＤのフォーマットサイズは年々
小型化の傾向にあり、その結果、レンズ全体のサイズに
も小型化が要求されている。しかし、レンズ全体を小型
化すると、それに伴って製造誤差感度が増加しやすくな
る。特に複数のレンズで構成されているレンズ群におい
ては、その空気間隔誤差や偏芯誤差に起因するレンズ性
能劣化の感度が強くなる。したがって、レンズ群をより
少ないレンズ枚数で構成することができれば、コンパク
ト化を効果的に達成することができるだけでなく、製造
をより有利に行うことができるため低コスト化が可能と
なる。しかし、上述したように、非球面には色収差を補
正する能力がないので、色収差補正が必要なレンズ群を
最少レンズ枚数で構成するには限界がある。

【０００４】非球面に加えて屈折率分布型レンズを用い
れば、構成レンズ枚数を削減することが可能である。屈
折率分布型レンズは、色収差を含むすべての収差に対し
て補正能力があり、構成レンズ枚数の削減に大きな効果
がある。しかしながら、屈折率分布型レンズを用いた設
計例において色収差を補正しようとすると、そのほとん
どの場合では、製造が非常に困難な方向の負の分散分布
になってしまう。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】以上のように、少ない
構成レンズ枚数で色収差を補正することは非常に困難で
ある。そこでこれを解決するための手段として、本発明
者は回折光学素子と負・正の２成分ズーム構成に着目し
た。

【０００６】回折光学素子が色収差補正能力を有するこ
とは従来より知られており、写真用カメラやＣＤ(Compa
ct Disc)ピックアップ等に使用されるレンズの色収差
を、回折光学素子と屈折型レンズとの組み合わせで補正
する提案がいくつかなされている。例えば特開平６−３
２４２６２号公報に、回折光学素子の撮影レンズへの応
用が開示されている。しかしながら、ＣＣＤ等を撮像素
子とするカメラに使用しうる程度の高い性能を有し、し
かもコンパクトで低コストなズームレンズは、未だ知ら
れていない。

【０００７】負・正の２成分ズームレンズは特開平５−
１６４９６５号公報等で提案されており、なかには移動
レンズ群が１枚の屈折型レンズで構成されたものも知ら
れている。しかしながら、いずれの２成分ズームも安価
なレンズ付きフィルム等に応用される程度の低倍率ズー
ムであって、ＣＣＤ等を撮像素子とするカメラに使用さ
れるズームレンズとしては、十分な性能が確保されてい
ない。

【０００８】本発明は、このような状況に鑑みてなされ
たものであって、その目的は、ＣＣＤを撮像素子とする
カメラに使用されるズームレンズとして、コンパクトか
つ低コストでありながら高性能なズームレンズを、少な
い構成レンズ枚数で提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、第１の発明の撮像装置は、ズームレンズと、該ズー
ムレンズが形成した光学像を電気的画像データに変換す
る固体撮像素子と、を備えた撮像装置であって、前記ズ
ームレンズは、物体側から順に、負のパワーを有する第
１レンズ群と、正のパワーを有する第２レンズ群と、の
２成分から成り、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群
との間隔を変化させることによって変倍を行うズームレ
ンズにおいて、以下の式(DS)の位相関数で表される回折
光学面を、前記２つのレンズ群にそれぞれ少なくとも１
面設け、前記第１レンズ群が物体側から負メニスカスレ
ンズ１枚を含む計２枚のレンズで構成され、前記負メニ
スカスレンズが以下の条件式 (1) を満たし、前記第２レ
ンズ群が１枚の正レンズで構成されていることを特徴と
する。 φ(H)＝2π・(ΣRi・Hⁱ)／λ0 … (DS) 0.4 ＜φ 1f ／φ 1 ＜ 1.3 … (1) ただし、 φ(H)：位相関数、 H：光軸に対して垂直な方向の高さ、 Ri：i次の位相係数、 λ0：設計波長、 φ 1f ：第１レンズ群の物体側レンズのパワー、 φ 1 ：第１レンズ群全体のパワーである。

【００１０】

【００１１】

【００１２】第２の発明の撮像装置は、上記第１の発
明の構成において、前記ズームレンズの前記第１レンズ
群及び第２レンズ群が以下の条件を満たすことを特徴と
する。 0.02＜｜φd／φ｜＜0.1 ただし、 φd：各レンズ群の回折作用によるパワー、 φ ：各レンズ群のパワーであり、 φd＝-2・m・R2 φ＝φr＋φd ここで、 m ：回折次数、 R2 ：２次の位相係数、 φr：各レンズ群の屈折作用によるパワーである。

【００１３】第３の発明の撮像装置は、上記第１の発
明の構成において、少なくとも１面が非球面から成る屈
折レンズに前記回折光学面を設けたことを特徴とする。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明を実施したズームレ
ンズを、図面を参照しつつ説明する。図１〜図５は、第
１〜第５の実施の形態のズームレンズにそれぞれ対応す
るレンズ構成図であり、広角端[Ｗ]，ミドル(中間焦点
距離状態)[Ｍ]及び望遠端[Ｔ]でのレンズ配置を示して
いる。各レンズ構成図中の矢印(m1,m2)は、ズーミング
における第１レンズ群(Gr1)と第２レンズ群(Gr2)の移動
をそれぞれ模式的に示しており、di(i=4,7)は、ズーミ
ングにおいて変化する可変間隔を示している。また、各
レンズ構成図中、ri(i=1,2,3,...)が付された面は物体
側から数えてi番目の面であり、riに*印が付された面は
非球面、riに#印が付された面は回折光学面である。

【００１５】第１〜第５の実施の形態は、物体側から順
に、負のパワーを有する第１レンズ群(Gr1)と、正のパ
ワーを有する第２レンズ群(Gr2)と、の２成分から成る
ズームレンズであって、第１レンズ群(Gr1)と第２レン
ズ群(Gr2)との間隔(d4)を変化させることによってズー
ミングを行う構成になっている。いずれの実施の形態に
おいても、第２レンズ群(Gr2)の像側にはズーミング時
固定のローカットフィルター(Gr3)が配置されており、
第１レンズ群(Gr1)と第２レンズ群(Gr2)との間には、第
２レンズ群(Gr2)と共にズーム移動する絞り(S)が配置さ
れている。また、第１レンズ群(Gr1)は物体側に凸のメ
ニスカスレンズ(G1,G2)２枚から成っており、第２レン
ズ群(Gr2)は両凸レンズ(G3)１枚から成っている。

【００１６】第１〜第５の実施の形態は、以下の式(DS)
の位相関数で表される回折光学面(すなわち、回折光学
素子が有する回折格子面)を、第１レンズ群(Gr1)と第２
レンズ群(Gr2)とにそれぞれ少なくとも１面設けた構成
になっている。 φ(H)＝2π・(ΣRi・Hⁱ)／λ0 …(DS) ただし、式(DS)中、 φ(H)：位相関数、 H ：光軸に対して垂直な方向の高さ、 Ri ：i次の位相係数、 λ0 ：設計波長である。

【００１７】このように正・負の２成分ズーム構成に式
(DS)で表される回折光学面を用いると、収差補正の自由
度が増えるとともに、回折光学面の大きな負分散の効果
によって、少ないレンズ枚数で色収差を補正することが
可能になる。したがって、高い光学性能を保持しつつ光
学系全体の構成レンズ枚数を減らすことができる。

【００１８】第１〜第５の実施の形態は、第１レンズ群
(Gr1)を構成している物体側の負レンズ(G1)が、以下の
条件式(1)を満たした構成になっている。 0.4＜φ1f／φ1＜1.3 …(1) ただし、 φ1f：第１レンズ群(Gr1)の物体側レンズ(G1)のパワ
ー、 φ1 ：第１レンズ群(Gr1)全体のパワーである。

【００１９】条件式(1)は、第１レンズ群(Gr1)の物体側
の負レンズ(G1)のパワーを規定する条件式である。第１
レンズ群を２枚の屈折型レンズで構成する場合、色収差
を補正するために、強い負レンズと正レンズとの組み合
わせにする必要がある。このとき、第１レンズ群を構成
している負レンズの負のパワーは、第１レンズ群全体の
負のパワーよりも大きくなるのが一般的である。この強
い負のパワーを有する負レンズは、特に広角側での負の
歪曲，軸外コマ，像面湾曲及び望遠側の球面収差を大き
く発生させてしまう。

【００２０】第１レンズ群の構成レンズ枚数を１〜２枚
にまで極端に削減すると、第１レンズ群のみでは収差を
補正しきれなくなる。したがって、発生する収差を第２
レンズ群で補正するために、第２レンズ群をレンズ２〜
４枚から成る複雑な構成にする必要が生じる。第２レン
ズ群全体のパワーを弱めれば、第１レンズ群の負レンズ
のパワーを弱くすることはできる。しかし、変倍に伴う
レンズの移動量が増加して、コンパクト化が困難にな
る。また、第１レンズ群を構成する２枚のレンズの間隔
をあけることで、その負レンズのパワーを下げることは
可能である。しかし、やはり前玉有効径及び全長を大き
くする方向であるため、コンパクト化に反することにな
る。

【００２１】第１〜第５の実施の形態にように、負レン
ズ(G1)が条件式(1)を満たすように構成すれば、色収差
補正の大部分を回折光学面で補正することができるた
め、第１レンズ(G1)のパワーを従来に比べて大幅に弱く
することが可能になる。この場合、第２レンズ(G2)のパ
ワーを小さな正から負のパワーまでの範囲で選択するこ
とが可能になる。このように回折光学素子を用いること
によって、第１レンズ群(Gr1)における負の強いパワー
を下げることができるため、３倍ズームレンズでありな
がら第２レンズ群(Gr2)が正レンズ１枚から成るとい
う、従来にない構成にすることが可能となる。

【００２２】条件式(1)の下限を下回った場合、第１レ
ンズ(G1)のパワーが弱くなり、広角側での像面湾曲やコ
マのバランスがとれなくなる。逆に、条件式(1)の上限
を上回った場合、第１レンズ(G1)のパワーが強くなるた
め、望遠側で発生する球面収差等を第２レンズ群(Gr2)
で補正するのが困難になる。

【００２３】第１〜第５の実施の形態は、第１レンズ群
(Gr1)及び第２レンズ群(Gr2)が以下の条件式(2)を満た
した構成になっている。 0.02＜｜φd／φ｜＜0.1 …(2) ただし、 φd：各レンズ群の回折作用によるパワー、 φ ：各レンズ群のパワーであり、φd，φは以下の式(a),(b)でそれぞれ表され
る。 φd＝-2・m・R2 …(a) φ＝φr＋φd …(b) ここで、 m ：回折次数、 R2 ：２次の位相係数、 φr：各レンズ群の屈折作用によるパワーである。

【００２４】この条件式(2)は、各レンズ群における回
折作用によるパワーを規定する条件式である。条件式
(2)を満たすことによって、色収差を良好に補正するこ
とができる。条件式(2)の下限を下回ると、回折光学面
の回折作用によるパワーが弱すぎて、特に軸上色収差の
補正が困難となる。逆に、条件式(2)の上限を上回る
と、回折光学面の回折作用によるパワーが強すぎて、色
収差の補正が過剰になる。

【００２５】第１〜第５の実施の形態のように、回折光
学面を各レンズ群(Gr1,Gr2)に少なくとも１面備えた２
成分ズーム構成においては、第２レンズ群(Gr2)を構成
している正レンズ(G3)の分散値が、以下の条件式(3)を
満足することが望ましい。 V2＞60 …(3) ただし、 V2：第２レンズ群(Gr2)の正レンズ(G3)の分散値である。

【００２６】負・正の２成分ズームの多くは、第１〜第
５の実施の形態のように、変倍のほとんどが第２レンズ
群(Gr2)によって行われる。第１レンズ群(Gr1)の負レン
ズによる虚像が、第２レンズ群(Gr2)の正レンズで変倍
され、結像することになるが、このとき、特に望遠側で
は第２レンズ群(Gr2)による倍率が大きいため、第２レ
ンズ群(Gr2)の残存収差(特に軸上色収差)を補正してお
く必要がある。第２レンズ群(Gr2)をレンズ１枚で構成
する場合には、色収差を補正する必要があるため、回折
光学面を設けることが必要となる。条件式(3)の下限を
超える硝種を用いると、回折光学面による色補正の原理
に基づいて２次の色収差が大きくなるため、広角側と望
遠側とで軸上色収差をバランスさせることができなくな
る。

【００２７】第１〜第５の実施の形態のように、第２レ
ンズ群(Gr2)の前面近傍に絞り(S)がある場合、倍率色収
差を補正する上では後面に回折光学面を設ける方が収差
補正上望ましい。しかし、軸上色収差を補正するのに必
要な回折光学面のパワーと倍率色収差を補正するのに必
要な回折光学面のパワーとは、一般的に同じでない。そ
こで、第３，第４の実施の形態のように、第２レンズ群
(Gr2)に両面回折光学面の回折光学素子を用いることが
収差補正上望ましい。両面に回折光学面を設けることに
よって、後面の回折光学面で主に倍率色収差を補正し、
補正不足の軸上色収差を前面の回折光学面で補正するこ
とが可能になるのである。

【００２８】第１〜第５の実施の形態のように、第２レ
ンズ群(Gr2)は像面側に強い凸面を有することが望まし
い。第２レンズ群(Gr2)が像面側に強い凸面を有する構
成とすることによって、像側テレセントリック性を確保
するとともに像面湾曲を良好に補正することができる。

【００２９】第１〜第５の実施の形態のように、少なく
とも１面が非球面から成る屈折レンズに回折光学面を設
けることが収差補正上望ましく、さらには、第２レンズ
群(Gr2)に両面非球面レンズを用いることが収差補正上
望ましい。位相関数の形状を任意に設計することで、非
球面と同様な効果を回折光学面から得ることは可能であ
る。しかしながら、回折光学面で発生する色収差は、屈
折面で発生する色収差に対して符号が逆であるだけでな
く、その量も大きい(分散値で-2.67)。このため、回折
光学面の位相関数に大きな非球面位相変化量を与えた場
合、色収差の発生度合いが光軸から離れるにしたがって
大きく変化してしまう。その結果、各色ごとの球面収差
のバランスを崩してしまうことになる。したがって、高
次の収差については、その多くを屈折型レンズで補正す
ることが望ましく、そのためには両面非球面が好適であ
る。また、第１〜第５の実施の形態のように、移動群で
ある第２レンズ群(Gr2)がレンズ１枚から成る場合に
は、収差補正の自由度を増やすという観点からも、両面
非球面である方が望ましい。

【００３０】屈折型レンズのレンズ面に回折光学面を設
ける場合、その製造方法としては様々な方法がある。例
えば、モールドにより回折光学面を持ったレンズを成型
する方法，屈折型レンズのレンズ面上に樹脂を成型し、
その表面を回折格子とする複合型成型方法，異方性エッ
チング等により回折光学面を形成する方法等が挙げられ
る。

【００３１】回折光学面は、ブレーズド化(鋸状)された
ものであることが望ましい。回折光学面をブレーズド化
することによって、回折効率を上げることができる。回
折光学面をブレーズド化する方法としては、半導体製造
技術等を用いて鋸形状をステップ形状で近似して製作す
る方法(バイナリーオプティクス)，精密な切削加工によ
り製作された金型でガラス又はプラスチック材料を成型
する方法，ガラスレンズ上に形成された樹脂層に対して
回折光学面の成型を行う方法等が挙げられる。

【００３２】ブレーズド化した回折光学面の回折効率
は、スカラ理論的には１波長，１画角において100％に
することが可能である。各実施の形態に用いられている
回折光学素子において、設計された位相関数を形状の関
数に変換した場合、ブレーズの高さは１ミクロン程度と
なる。このため、入射角度が３０度程度までは、画角の
影響による回折効率の変化は小さいものになる。波長に
よる回折効率の低下は、高次回折光として結像性能に影
響を及ぼす。しかし、これは設計波長の最適化や使用波
長帯域を制限すること等で低減することが可能である。

【００３３】次に、第１〜第５の実施の形態に用いられ
ている第２，第３レンズ(G2,G3)のような、屈折光学面
と回折光学面の両方を有する光学素子(すなわち回折−
屈折ハイブリッド型光学素子)における色収差の取り扱
いを説明する。薄肉系の軸上色収差PACは、次の式(A)で
与えられる。

【００３４】PAC∝(φr／νr)＋(φd／νd) …(A) ただし、 φr：屈折光学素子のパワー(すなわち屈折作用によるパ
ワー)、 φd：回折光学素子のパワー(すなわち回折作用によるパ
ワー)、 νr：屈折光学素子の分散値、 νd：回折光学素子の分散値である。

【００３５】上式(A)中のνr,νdは、以下の式(B),(C)
でそれぞれ表される。式(C)から分かるように、回折光
学面は負の大きな分散値(-2.67)を有し、その分散は形
状によらないのが特徴である。 νr＝(Ｎd−1)／(ＮG−ＮC) …(B) νd＝λd／(λG−λC)＝-2.67 …(C) ただし、Ｎd：ｄ線に対する屈折率、ＮG：Ｇ線に対する屈折率、ＮC：Ｃ線に対する屈折率、 λd：ｄ線の波長、 λG：Ｇ線の波長、 λC：Ｃ線の波長である。

【００３６】

【実施例】以下、本発明を実施したズームレンズの構成
を、コンストラクションデータ，収差図等を挙げて、更
に具体的に説明する。ここで例として挙げる実施例１〜
５は、前述した第１〜第５の実施の形態にそれぞれ対応
しており、第１〜第５の実施の形態を表すレンズ構成図
(図１〜図５)は、対応する実施例１〜５のレンズ構成を
それぞれ示している。

【００３７】各実施例のコンストラクションデータにお
いて、ri(i=1,2,3,...)は物体側から数えてi番目の面の
曲率半径、di(i=1,2,3,...)は物体側から数えてi番目の
軸上面間隔を示しており、Ni(i=1,2,3,...),νi(i=1,2,
3,...)は物体側から数えてi番目の光学要素のｄ線に対
する屈折率,アッベ数を示している。また、コンストラ
クションデータ中、ズーミングにおいて変化する軸上面
間隔(可変間隔)は、広角端(短焦点距離端)[Ｗ]〜ミドル
(中間焦点距離状態)[Ｍ]〜望遠端(長焦点距離端)[Ｔ]で
の各レンズ群間の軸上空気間隔である。各焦点距離状態
[Ｗ]，[Ｍ]，[T]に対応する全系の焦点距離ｆ，画角2ω
及びＦナンバーFNOを併せて示し、表１に各実施例の条
件式対応値を示す。

【００３８】曲率半径riに*印が付された面は、非球面
で構成された面であることを示し、非球面の面形状を表
わす以下の式(AS)で定義されるものとする。また、曲率
半径riに#印が付された面は、回折光学面で構成された
面であることを示し、回折光学面のピッチの位相形状を
表す前述の式(DS)で定義されるものとする(なお、全実
施例においてm=1である)。各非球面の非球面データ及び
各回折光学面の回折光学面データを他のデータと併せて
示す。

【００３９】

【数１】

【００４０】ただし、式(AS)中、 H ：光軸に対して垂直な方向の高さ、 X(H)：高さHの位置での光軸方向の変位量(面頂点基
準)、 C ：近軸曲率、 ε ：２次曲面パラメータ、 Ai ：i次の非球面係数である。

【００４１】《実施例１》ｆ=3.340〜5.500〜9.650(mm) 2ω=58.2〜37.4〜21.8(degree) FNO=2.54〜3.50〜4.10 [曲率半径] [軸上面間隔] [屈折率] [アッベ数] r1*= 4.233 d1= 0.400 N1=1.76743 ν1= 49.48 r2*= 2.641 d2= 2.933 r3*= 4.670 d3= 2.044 N2=1.83350 ν2= 21.00 r4*#= 3.214 d4= 6.364〜2.782〜0.400 r5= ∞{絞り(S)} d5= 0.100 r6*= 24.412 d6= 2.800 N3=1.49310 ν3= 83.58 r7*#=-2.980 d7= 0.938〜2.976〜6.892 r8= ∞ d8= 3.600 N4=1.54426 ν4= 69.60 r9= ∞

【００４２】[第１面(r1)の非球面データ] ε= 1.00000000 A4= 2.4096709×10^-3 A6= 7.7614229×10^-4 A8=-3.2095548×10^-5

【００４３】[第２面(r2)の非球面データ] ε= 1.00000000 A4= 4.2248094×10^-4 A6= 1.3071165×10^-3 A8= 4.4105022×10^-5

【００４４】[第３面(r3)の非球面データ] ε= 1.00000000 A4=-6.1274913×10^-3 A6= 4.0416677×10^-4

【００４５】[第４面(r4)の非球面データ] ε= 1.00000000 A4=-1.5666886×10^-2 A6= 1.4979941×10^-3 A8=-2.0274521×10^-4

【００４６】[第６面(r6)の非球面データ] ε= 1.00000000 A4=-1.1836390×10^-2 A6= 7.2806595×10^-5 A8=-5.4745865×10^-4 A10=-3.6590492×10^-5

【００４７】[第７面(r7)の非球面データ] ε= 1.00000000 A4= 2.4919773×10^-4 A6=-1.7083995×10^-5 A8=-4.7574664×10^-5

【００４８】[第４面(r4)の回折光学面データ] R2= 6.3751254×10^-3

【００４９】[第７面(r7)の回折光学面データ] R2=-3.6793989×10^-3 R4=-5.8721570×１０^−５

【００５０】

【００５１】[第１面(r1)の非球面データ] ε= 1.00000000 A4= 7.5205270×10^-3 A6=-9.5419788×10^-5 A8=-7.9108339×１０^−６

【００５２】［第２面(r2)の非球面データ] ε= 1.00000000 A4= 1.1002107×10^-2 A6= 1.7890219×10^-3 A8= 1.6989267×10^-4

【００５３】[第３面(r3)の非球面データ] ε= 1.00000000 A4=-3.9449187×10^-3 A6= 7.6750573×10^-4 A8= 1.5782164×10^-5

【００５４】[第４面(r4)の非球面データ] ε= 1.00000000 A4=-9.8278411×10^-3 A6= 1.0407448×10^-3 A8=-7.6206809×10^-5

【００５５】[第６面(r6)の非球面データ] ε= 1.00000000 A4=-1.0881678×10^-2 A6=-6.6030538×10^-4 A8=-1.8087742×10^-4 A10=-6.4170689×10^-5

【００５６】[第７面(r7)の非球面データ] ε= 1.00000000 A4= 1.4511090×10^-3 A6=-6.1466225×10^-5 A8=-1.0313734×10^-5

【００５７】[第４面(r4)の回折光学面データ] R2= 7.3629437×10^-3 R4=-6.9574648×10^-4

【００５８】[第６面(r6)の回折光学面データ] R2=-5.9784243×10^-3 R4=-1.6593147×10^-4

【００５９】

【００６０】[第１面(r1)の非球面データ] ε= 1.00000000 A4= 1.7704213×10^-2 A6=-6.2479333×10^-4 A8=-1.5176983×10^-5

【００６１】[第２面(r2)の非球面データ] ε= 1.00000000 A4= 2.2422210×10^-2 A6= 2.4218013×10^-3 A8= 3.4614924×10^-4 A10=-1.1900530×10^-4 A12= 5.2834106×10^-6

【００６２】[第３面(r3)の非球面データ] ε= 1.00000000 A4=-4.6031039×10^-3 A6= 1.7477483×10^-3 A8=-2.1531297×10^-4 A10=-8.9077970×10^-8 A12= 1.4228218×10^-6

【００６３】[第４面(r4)の非球面データ] ε= 1.00000000 A4=-1.2593208×10^-2 A6= 2.1442579×10^-3 A8=-4.7089638×10^-4 A10= 2.6176474×10^-5

【００６４】[第６面(r6)の非球面データ] ε= 1.00000000 A4=-1.0682211×10^-2 A6=-1.0550702×10^-3 A8= 1.4167827×10^-4 A10=-1.0157855×10^-4

【００６５】[第７面(r7)の非球面データ] ε= 1.00000000 A4= 1.1808530×10^-3 A6=-2.0168018×10^-4 A8= 3.6691023×10^-5 A10=-4.0890286×10^-6

【００６６】[第４面(r4)の回折光学面データ] R2= 5.8769490×10^-3

【００６７】[第６面(r6)の回折光学面データ] R2=-1.8592257×10^-3 R4=-6.9294939×10^-4

【００６８】[第７面(r7)の回折光学面データ] R2=-1.9404985×10^-3 R4= 1.0074765×１０^−４

【００６９】

【００７０】[第１面(r1)の非球面データ] ε= 1.00000000 A4= 1.6614090×10^-2 A6=-9.4613166×10^-4 A8= 8.1982220×１０^−６

【００７１】［第２面(r2)の非球面データ] ε= 1.00000000 A4= 1.7239183×10^-2 A6= 2.1992477×10^-3 A8= 2.2239041×10^-4 A10=-1.1064369×10^-4 A12= 6.7600109×10^-6

【００７２】[第３面(r3)の非球面データ] ε= 1.00000000 A4=-6.7596727×10^-3 A6= 1.8703213×10^-3 A8=-1.6763363×10^-4 A10=-6.8743446×10^-6 A12= 1.8013972×10^-6

【００７３】[第４面(r4)の非球面データ] ε= 1.00000000 A4=-1.2043298×10^-2 A6= 2.0686306×10^-3 A8=-4.3883134×10^-4 A10= 3.0161085×10^-5

【００７４】[第６面(r6)の非球面データ] ε= 1.00000000 A4=-9.6695261×10^-3 A6=-6.0140199×10^-4 A8=-3.6310251×10^-5 A10=-5.7609604×10^-5

【００７５】[第７面(r7)の非球面データ] ε= 1.00000000 A4= 1.3621595×10^-3 A6=-1.3319191×10^-4 A8= 3.3759508×10^-5 A10=-3.0091588×10^-6

【００７６】[第４面(r4)の回折光学面データ] R2= 4.0780988×10^-3

【００７７】[第６面(r6)の回折光学面データ] R2=-3.4366634×10^-3 R4=-3.6918886×10^-4

【００７８】[第７面(r7)の回折光学面データ] R2=-1.0499820×10^-3 R4= 1.5981976×10^-5

【００７９】

【００８０】[第１面(r1)の非球面データ] ε= 1.00000000 A4= 1.5761237×10^-2 A6=-4.3705196×10^-4 A8=-5.2070776×10^-6

【００８１】[第２面(r2)の非球面データ] ε= 1.00000000 A4= 1.9444735×10^-2 A6= 2.5748322×10^-3 A8= 9.2066400×10^-5

【００８２】[第３面(r3)の非球面データ] ε= 1.00000000 A4=-7.7284232×10^-3 A6= 2.1151530×10^-3 A8=-1.6575468×10^-4

【００８３】[第４面(r4)の非球面データ] ε= 1.00000000 A4=-1.4192133×10^-2 A6= 2.4903031×10^-3 A8=-3.6125386×10^-4

【００８４】[第６面(r6)の非球面データ] ε= 1.00000000 A4=-1.0226135×10^-2 A6=-3.1594281×10^-4 A8=-5.1456928×10^-4 A10= 2.4408263×10^-5

【００８５】[第７面(r7)の非球面データ] ε= 1.00000000 A4= 9.7831029×10^-4 A6=-1.2341501×10^-4 A8= 9.7318192×10^-6

【００８６】[第４面(r4)の回折光学面データ] R2= 7.1757128×10^-3 R4=-7.6586412×10^-4

【００８７】[第７面(r7)の回折光学面データ] R2=-4.6817670×10^-3 R4= 4.6372754×１０^−５

【００８８】

【表１】

【００８９】図６〜図８は実施例１の収差図、図９〜図
１１は実施例２の収差図、図１２〜図１４は実施例３の
収差図、図１５〜図１７は実施例４の収差図、図１８〜
図２０は実施例５の収差図であり、それぞれ広角端
[Ｗ]，ミドル(中間焦点距離状態)[Ｍ]，望遠端[Ｔ]での
諸収差を示している。各焦点距離状態での収差図は、左
から順に、球面収差(LONGITUDINAL SPHERICAL ABER.)，
非点収差(ASTIGMATIC FIELD CURVES)，歪曲収差(% DIST
ORTION)を表しており、破線はＣ線(波長:λC=656.3nm)
に対する収差、実線はｄ線(波長:λd=587.6nm)に対する
収差、一点鎖線はＧ線(波長:λG=435.8nm)に対する収差
を表している。球面収差{横軸(mm)}の縦軸は、入射高さ
をその最大高さで規格化した値を表しており、非点収差
{横軸(mm)}及び歪曲収差{横軸(％)}の縦軸は像高IMG HT
(mm)を表している。また、実線Xはサジタル面での非点
収差を表しており、実線Yはメリディオナル面での非点
収差を表している。

【００９０】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、負
・正の２成分ズーム構成に回折光学面が用いられている
ため、コンパクトかつ低コストでありながら高性能なズ
ームレンズを、少ない構成レンズ枚数で実現することが
できる。つまり、ＣＣＤ等の撮像素子に対し軸上から軸
外にかけて十分な性能(３倍程度の比較的大きなズーム
比で2.5程度の広角側Ｆナンバー)を確保しながら、従来
の屈折型レンズのみでは達成できない程度にまでレンズ
枚数を削減して、コンパクト化及び低コスト化を達成す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施の形態(実施例１)のレンズ構成図。

【図２】第２の実施の形態(実施例２)のレンズ構成図。

【図３】第３の実施の形態(実施例３)のレンズ構成図。

【図４】第４の実施の形態(実施例４)のレンズ構成図。

【図５】第５の実施の形態(実施例５)のレンズ構成図。

【図６】実施例１の広角端[Ｗ]での収差図。

【図７】実施例１のミドル[Ｍ]での収差図。

【図８】実施例１の望遠端[Ｔ]での収差図。

【図９】実施例２の広角端[Ｗ]での収差図。

【図１０】実施例２のミドル[Ｍ]での収差図。

【図１１】実施例２の望遠端[Ｔ]での収差図。

【図１２】実施例３の広角端[Ｗ]での収差図。

【図１３】実施例３のミドル[Ｍ]での収差図。

【図１４】実施例３の望遠端[Ｔ]での収差図。

【図１５】実施例４の広角端[Ｗ]での収差図。

【図１６】実施例４のミドル[Ｍ]での収差図。

【図１７】実施例４の望遠端[Ｔ]での収差図。

【図１８】実施例５の広角端[Ｗ]での収差図。

【図１９】実施例５のミドル[Ｍ]での収差図。

【図２０】実施例５の望遠端[Ｔ]での収差図。

【符号の説明】

Gr1 …第１レンズ群 Gr2 …第２レンズ群 Gr3 …ローカットフィルター G1 …第１レンズ G2 …第２レンズ G3 …第３レンズ S …絞り

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平６−273670（ＪＰ，Ａ) 特開平５−164965（ＪＰ，Ａ) 特開平２−124509（ＪＰ，Ａ) 特開平６−324262（ＪＰ，Ａ) 特開平９−197274（ＪＰ，Ａ) 特開平11−52235（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02B 9/00 - 17/08 G02B 21/02 - 21/04 G02B 25/00 - 25/04

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ズームレンズと、該ズームレンズが形成
した光学像を電気的画像データに変換する固体撮像素子
と、を備えた撮像装置であって、前記ズームレンズは、物体側から順に、負のパワーを有
する第１レンズ群と、正のパワーを有する第２レンズ群
と、の２成分から成り、前記第１レンズ群と前記第２レ
ンズ群との間隔を変化させることによって変倍を行うズ
ームレンズにおいて、以下の式(DS)の位相関数で表され
る回折光学面を、前記２つのレンズ群にそれぞれ少なく
とも１面設け、前記第１レンズ群が物体側から負メニス
カスレンズ１枚を含む計２枚のレンズで構成され、前記
負メニスカスレンズが以下の条件式 (1) を満たし、前記
第２レンズ群が１枚の正レンズで構成されていることを
特徴とする撮像装置； φ(H)＝2π・(ΣRi・Hⁱ)／λ0 … (DS) 0.4 ＜φ 1f ／φ 1 ＜ 1.3 … (1) ただし、 φ(H)：位相関数、 H：光軸に対して垂直な方向の高さ、 Ri：i次の位相係数、 λ0：設計波長、 φ 1f ：第１レンズ群の物体側レンズのパワー、 φ 1 ：第１レンズ群全体のパワーである。
【請求項２】前記ズームレンズの前記第１レンズ群及
び第２レンズ群が以下の条件を満たすことを特徴とする
請求項１記載の撮像装置； 0.02＜｜φd／φ｜＜0.1 ただし、 φd：各レンズ群の回折作用によるパワー、 φ：各レンズ群のパワーであり、 φd＝-2・m・R2 φ＝φr＋φd ここで、 m：回折次数、 R2：２次の位相係数、 φr：各レンズ群の屈折作用によるパワーである。
【請求項３】少なくとも１面が非球面から成る屈折レ
ンズに前記回折光学面を設けたことを特徴とする請求項
１記載の撮像装置。