JP4257775B2 - ズームレンズ、これを用いたカメラおよび携帯情報端末 - Google Patents
ズームレンズ、これを用いたカメラおよび携帯情報端末 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、デジタルカメラ、ビデオカメラ、銀塩カメラなどに用いることができるズームレンズ、これを用いたカメラおよび携帯情報端末に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
物体側より順に、負の焦点距離を持つ第１群レンズと、正の焦点距離を持つ第２群レンズと、正の焦点距離を持つ第３群レンズを有し、第２群レンズの物体側に第２群レンズと一体に移動する絞りを有しており、短焦点端から長焦点端への変倍に際して、第２群レンズは像側から物体側へと単調に移動し、第１群レンズは変倍に伴う像面位置の変動を補正するように移動する「小型ズームレンズ」がある(例えば、特許文献１参照)。
【０００３】
このようなタイプのズームレンズにおいて、構成の簡素化を進めた「ズームレンズ」も提案されている(例えば、特許文献２参照)。
また、第１群中に形成される空気レンズの両側の面を非球面とした「ズームレンズおよびズームレンズ付きカメラ」も提案されている(例えば、特許文献３参照)。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１０−０３９２１４号公報
【特許文献２】
特開平１１−２８７９５３号公報
【特許文献３】
特開２００１−０３３７０１公報
【０００５】
近年、デジタルカメラは急速に普及しており、デジタルカメラに対するユーザーの要望は多岐にわたっている。中でも、高画質化と小型化は常にユーザーの欲するところであり、ユーザーの要望を道すべき事項としてウエイトが大きい。よって、撮影レンズとして用いるズームレンズにも、高性能化と小型化の両立が求められる。
【０００６】
デジタルカメラ用のズームレンズには多くの種類が考えられるが、小型化に適したタイプとして、物体側より順に、負の焦点距離を持つ第１群と、正の焦点距離を持つ第２群と、正の焦点距離を持つ第３群を有し、第２群の物体側に第２群と一体に移動する絞りを有しており、短焦点端から長焦点端への変倍に際して、第２群は像側から物体側へと単調に移動し、第１群は変倍に伴う像面位置の変動を補正するように移動するように構成したものがある。前述の、特許文献１、特許文献２、特許文献３に記載のものはその例である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１記載のものは上記のタイプとして最も早い出願にかかるものであり、基本的な構成は全て特許文献１に開示されているが、小型化という面では十分でなく、改良の余地がある。
これを改良し構成の簡素化を進めたものとして、特許文献２記載のものなどがある。しかし、この特許文献２に記載の実施例も、第１群には非球面を１面しか有していないため、より小型化を推し進めるための工夫が十分施されているとは言えない。
【０００８】
一方、特許文献３に記載されている実施例では、第１群中に形成される空気レンズの両側の面が非球面となっているが、レンズの材料に屈折率の比較的低いプラスチックを採用しており、十分な収差補正がなされていない。
また、特許文献１記載のものは、広角端撮影画角は７２°程度であり、十分広画角であるとは言えない。
【００１０】
本願発明は、以上の点に鑑みてなされたもので、従来例と同等以上に高性能でありながら、小型で、広角端の撮影画角も例えば８０°というように広画角のズームレンズを提供することを目的としている。
本願発明はまた、より簡素な構造で性能劣化の少ないズームレンズを提供することを目的としている。
【００１１】
本願発明はまた、従来例と同等以上に高性能でありながら，より小型化が可能なズームレンズを撮影光学系として使用した、小型で高画質のカメラを提供することを目的としている。
本願発明はまた、従来例と同等以上に高性能でありながら、より小型化が可能なズームレンズをカメラ機能部の撮影光学系として使用した、小型で高画質の携帯情報端末を提供することを目的としている。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、物体側より順に、負の焦点距離を持つ第１群と、正の焦点距離を持つ第２群と、正の焦点距離を持つ第３群からなり、短焦点端から長焦点端への変倍に際して、第２群は像側から物体側へと単調に移動し、第１群は変倍に伴う像面位置の変動を補正するように移動するズームレンズにおいて、
第２群は物体側から順に、正レンズと、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズと、正レンズとからなり、
以下の条件式を満足することを特徴とする。
１．０＜（Ｒ ｎ ＋Ｒ ｐ ）／２Ｙｍａｘ＜１．５
−０．０５＜（Ｒ ｎ −Ｒ ｐ ）／（Ｒ ｎ ＋Ｒ ｐ ）＜０
ただし、Ｒ ｎ は、第２群の負メニスカスレンズの像側面の曲率半径を、Ｒ ｐ は、第２群の正メニスカスレンズの物体側面の曲率半径を、そして、Ｙｍａｘは最大像高を表す。
【００１７】
請求項２に係る発明は、物体側より順に、負の焦点距離を持つ第１群と、正の焦点距離を持つ第２群と、正の焦点距離を持つ第３群からなり、短焦点端から長焦点端への変倍に際して、第２群は像側から物体側へと単調に移動し、第１群は変倍に伴う像面位置の変動を補正するように移動するズームレンズにおいて、
第２群は物体側から順に、正レンズと、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズと、正レンズとからなり、少なくとも第２群の負メニスカスレンズと正メニスカスレンズが接合され、
以下の条件式を満足することを特徴とする。
０．８＜Ｒ Ｃ ／Ｙｍａｘ＜１．２
ただし、Ｒ Ｃ は接合面の曲率半径を、Ｙｍａｘは最大像高をそれぞれ表す。
【００１９】
請求項３に係る発明は、請求項１または２に記載のズームレンズにおいて、第２群の物体側に第２群と一体に移動する絞りを有し、少なくとも第２群の最も物体側の面が非球面であることを特徴とする。
請求項４に係る発明はカメラに関するもので、請求項１から３のいずれかに記載のズームレンズを、撮影用光学系として有することを特徴とする。
請求項５に係る発明は携帯情報端末に関するもので、請求項１から３のいずれかに記載のズームレンズを、カメラ機能部の撮影用光学系として有することを特徴とする。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明にかかるズームレンズ、これを用いたカメラおよび携帯情報端末の実施形態および具体的な数値で表した実施例について説明する。
本発明にかるズームレンズは、物体側より順に、負の焦点距離を持つ第１群レンズと、正の焦点距離を持つ第２群レンズと、正の焦点距離を持つ第３群レンズを有し、短焦点端から長焦点端への変倍に際して、第２群レンズは像側から物体側へと単調に移動し、第１群レンズは変倍に伴う像面位置の変動を補正するように移動するズームレンズである。
【００２１】
上記のような、負、正、正の３群のレンズで構成されるズームレンズは、一般に、短焦点端から長焦点端への変倍に際して、第２群レンズが像側から物体側へと単調に移動し、第１群が変倍に伴う像面位置の変動を補正するように移動する。変倍機能の大半は第２群が負っており、第３群は主として像面から射出瞳を遠ざけるために設けられている。
【００２２】
このような構成のズームレンズにおいて、より小型化を図るためには、各群レンズのパワー、特に変倍群である第２群レンズのパワーを強める必要がある。しかし、そうすると第２群レンズの収差補正が難しくなり、その分、第１群レンズで形成される虚像はより良好な収差補正が行われていなければならない。また、第１群レンズを小径化するためには、第１群レンズの中で物体側に配置される負の屈折力と、像側に配置される正の屈折力をそれぞれ強めれば良いが、無闇に屈折力を強めることは収差補正を困難にし、像性能の劣化を招いてしまう。
【００２３】
そこで、本発明においては、第１群を少なくとも２枚のレンズと、その２枚のレンズの間に形成される空気レンズを有する構成とし、その空気レンズの両面を非球面とした。このように、第１群レンズ中の隣接する２つの面を非球面とすることは、軸外光束の高さがあまり変わらない２つの面に大きな自由度を与えることになり、軸外性能を大きく向上させることが可能となるのである。また、２つの非球面を別々のレンズに設けることで、鏡胴等への組み付け時に相対的な偏心の調整ができるため、それぞれ単品の非球面レンズが持つ偏心の影響をキャンセルできるメリットがある。
【００２４】
さらに、本発明においては、以下の条件式を満足するようにした。
ｎｏ＞１．５０
ｎｉ＞１．６０
ただし、ｎｏは、空気レンズの物体側に配置されるレンズのｄ線に対する屈折率、ｎｉは空気レンズの像側に配置されるレンズのｄ線に対する屈折率を表す。
ｎｏが１．５０以下、ｎｉが１．６０以下では、第１群レンズに十分な収差補正能力を与えることができず、各収差、特に非点収差、歪曲収差および倍率色収差のバランスを取ることができなくなる。なお、さらに望ましくは、以下の条件式を満足するのが良い。
ｎｏ＞１．６０
ｎｉ＞１．７０
【００２５】
本発明にかかるズームレンズにおいて、各収差をより良好に補正するためには、第１群レンズが物体側から順に、少なくとも１枚の像側に曲率の大きな面を向けた負レンズと、少なくとも１枚の物体側に曲率の大きな面を向けた正レンズを有し、その負レンズと正レンズの間に形成される空気レンズの両面が非球面であることが望ましい。曲率が大きく光線の屈折角が大きくなりがちな２つの面を非球面とすることで、各収差をより効果的に補正できるようになる。また、このような構成では、非球面以外の面は光線の屈折角が比較的小さく、発生する収差量も小さくなるため、偏心の調整をする際に非球面以外の面を考慮する必要性が薄れ、調整がしやすくなるメリットもある。
【００２６】
より具体的には、第１群レンズを物体側から順に、像側に曲率の大きな面を向けた負レンズと、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズとで構成し、これら２つのレンズの間に形成される空気レンズの両面を非球面とすることもできる。また、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと、物体側に曲率の大きな面を向けた正レンズとで構成し、像側の２つのレンズ間に形成される空気レンズの両面を非球面に構成することもできる。前者の構成によれば、より簡単な構成で小型化に有利となるし、後者の構成によれば、収差補正能力が高まるため広画角化に有利となる。
【００２７】
第１群レンズを物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと、物体側に曲率の大きな面を向けた正レンズとを配置した構成とし、像側の２つのレンズ間に形成される空気レンズの両面を非球面に構成した場合には、以下の条件式を満足することが望ましい。
−２０＜（Ｒｏ＋Ｒｉ）／（Ｒｏ−Ｒｉ）＜−３
ただし、Ｒｏは空気レンズの物体側面、Ｒｉは空気レンズの像側面の曲率半径を表す。（Ｒｏ＋Ｒｉ）／（Ｒｏ−Ｒｉ）が−２０以下になると、空気レンズのパワーが小さくなりすぎ、広角端における歪曲収差が増大してしまう。一方、（Ｒｏ＋Ｒｉ）／（Ｒｏ−Ｒｉ）が−３以上になると、空気レンズのパワーが大きくなり、広角端における歪曲収差の補正には有利となるが、非点収差、コマ収差が大きく発生し、軸外性能が劣化してしまう。なお、さらに望ましくは、以下の条件式を満足するのが良い。
−１０＜（Ｒｏ＋Ｒｉ）／（Ｒｏ−Ｒｉ）＜−５
【００２８】
本発明にかかるズームレンズを、さらに簡素で高性能なものとするためには、第２群レンズの物体側に第２群レンズと一体に移動する絞りを設け、少なくとも第２群レンズの最も物体側の面を非球面とすることが望ましい。第２群レンズの最も物体側の面は絞りの近傍であり、マージナル光線が十分な高さを有している上、光線高さのズーミングによる変化が少ないため、ここに非球面を設けることによって、結像性能の基本となる球面収差を良好に補正することが可能となる。
【００２９】
既に述べたとおり、負、正、正の３群で構成されるズームレンズは、一般に、短焦点端から長焦点端への変倍に際して、第２群レンズが像側から物体側へと単調に移動し、第１群レンズが変倍に伴う像面位置の変動を補正するように移動する。変倍機能の大半は第２群レンズが負っており、第３群レンズは主として像面から射出瞳を遠ざけるために設けられている。このような構成のズームレンズにおいて、より小型化を図るためには、各群レンズのパワー、特に変倍群である第２群レンズのパワーを強める必要がある。このために、第２群レンズにおいて良好な収差補正を行わなければならない。
【００３０】
本発明において、第２群レンズは物体側より順に正レンズと、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズと、正レンズとからなっている。この構成は負レンズの両側に正レンズを配した、いわゆるトリプレットタイプの構成を基本としているが、軸外光線が光軸から離れる像側の正レンズを２枚に分割することにより、軸外収差の補正自由度が増加している。よって、撮影画角が広画角化しても、コマ収差、非点収差等を効果的に補正することが可能となる。
【００３１】
さらに高性能なズームレンズを得るためには、以下の条件式を満足することが望ましい。
１．０＜（Ｒｎ＋Ｒｐ）／２Ｙｍａｘ＜１．５
−０．０５＜（Ｒｎ−Ｒｐ）／（Ｒｎｎ＋Ｒｐ）＜０
ただし、Ｒｎは第２群の負メニスカスレンズの、像側面の曲率半径を、Ｒｐは正メニスカスレンズの物体側面の曲率半径を、そして、Ｙｍａｘは最大像高を表す。（Ｒｎ＋Ｒｐ）／２Ｙｍａｘが１．０以下になると２つの面のパワーが強くなりすぎて収差のバランスが取りにくくなり、１．５以上になると、パワーが小さくなりすぎて十分な収差補正能力を得られなくなり、ともに良好な収差補正が難しくなる。また、（Ｒｎ−Ｒｐ）／（Ｒｎｎ＋Ｒｐ）が条件式の範囲にあれば、球面収差を最も良好に補正できる。さらに望ましくは、以下の条件式を満足するのがよい。
１．１＜（Ｒｎ＋Ｒｐ）／２Ｙｍａｘ＜１．３
【００３２】
本発明にかかるズームレンズにおいて、レンズの組み付け誤差による性能劣化を減少させるためには、第２群の負メニスカスレンズとその像面側の正メニスカスレンズを接合するとよい。負メニスカスレンズの像側面と正メニスカスレンズの物体側面は互いに打ち消しあう方向の収差が大きく発生しているため、これら２つのレンズの相対的な偏心による像性能の劣化は大きい。しかし、両メニスカスレンズを接合することで、そのような像性能の劣化を防止することができる。
【００３３】
両メニスカスレンズを接合した場合、さらに高性能なズームレンズを得るためには、以下の条件式を満足することが望ましい。
０．８＜Ｒｃ／Ｙｍａｘ＜１．２
ただし、Ｒｃは接合面の曲率半径を、Ｙｍａｘは最大像高をそれぞれ表す。ＲＣ／Ｙｍａｘが０．８以下になると接合面のパワーが大きくなりすぎて収差のバランスが取りにくくなり、１．２以上になると、パワーが小さくなりすぎて十分な収差補正能力を得られなくなり、ともに良好な収差補正が難しくなる。さらに望ましくは、以下の条件式を満足するのがよい。
０．９＜ＲＣ／Ｙｍａｘ＜１．１
【００３４】
上記実施形態にかかるズームレンズを、さらに簡素で高性能なものとするためには、第２群レンズの物体側に第２群レンズと一体に移動する絞りを設け、少なくとも第２群の最も物体側のレンズにおいて物体側面を非球面とすることが望ましい。第２群レンズの最も物体側の面は絞りの近傍であり、マージナル光線が十分な高さを有している上、光線高さのズーミングによる変化が少ないため、ここに非球面を設けることによって、結像性能の基本となる球面収差をより良好に補正することが可能となる。なお、さらに望ましくは第２群の最も物体側のレンズにおいて、物体側面のみならず、像側面も非球面にすると良い。
【００３５】
以下に本発明にかかるズームレンズの具体的な実施例を数値によって示す。実施例にかかるズームレンズの収差は十分に補正されており、これをデジタルカメラに適用した場合、２００万画素〜４００万画素の受光素子に対応することが可能となっている。ズームレンズを本発明のように構成することで、十分な小型化を達成しながら非常に良好な像性能を確保し得ることは、実施例より明らかである。
【００３６】
実施例における記号の意味は以下の通りである。
ｆ ：全系の焦点距離
Ｆ ：Ｆナンバ
ω ：半画角
Ｒ ：曲率半径
Ｄ ：面間隔
Ｎｄ ：ｄ線に対する屈折率
νｄ ：アッベ数
Ｋ ：非球面の円錐定数
Ａ４ ：４次の非球面係数
Ａ６ ：６次の非球面係数
Ａ８ ：８次の非球面係数
Ａ１０ ：１０次の非球面係数
ただし、ここで用いられる非球面は、近軸曲率半径の逆数（近軸曲率）をＣ、光軸からの高さをＨとするとき、以下の式１で定義される。
式１
【００３７】
実施例１
実施例１にかかるズームレンズの光学配置を図１に示す。図１において、物体側（図において左側）から順に、負の焦点距離を持つ第１群レンズ１、正の焦点距離を持つ第２群レンズ２、正の焦点距離を持つ第３群レンズ３、各種フィルタ１２が配置され、ズームレンズを構成している。短焦点端から長焦点端への変倍に際して、第２群レンズ２は像１５側から物体側へと単調に直線的に移動し、第１群レンズ１、第３群レンズ３は変倍に伴う像面位置の変動を補正するように移動する。第１群レンズ１は２枚のレンズＬ１，Ｌ２と、その２枚のレンズの間に形成される空気レンズを有している。この空気レンズの両面すなわちレンズＬ１の像側の面とレンズＬ２の物体側の面は非球面になっている。上記第１群を構成するレンズＬ１は、像側に曲率の大きな面を向けた負メニスカスレンズからなり、レンズＬ２は、物体側に曲率の大きな面を向けた正メニスカスレンズからなる。
【００３８】
第２群レンズ２は、物体側から順に、両凸レンズＬ３と、このレンズＬ３に貼り合わせられた両凹レンズＬ４と、両凸レンズＬ５とからなる。第２群レンズ２の前側すなわち物体側には、適宜の間隔をおいて、第２群レンズ２と一体に移動する絞り１１が配置されている。
第３群レンズ３は、両凸レンズＬ６で構成されている。図１において、Ｒ１，Ｒ２，・・・は物体側から順に曲面を示し、Ｄ１，Ｄ２，・・・は物体側から順に曲面間の間隔を示す。他の実施例についても同様に表示している。
【００３９】
以下に、実施例１の数値を示す。また、実施例１にかかるズームレンズの、短焦点端における収差曲線線図を図５に、中間焦点距離における収差曲線線図を図６に、長焦点端における収差曲線線図を図７に示す。
実施例１
【００４０】
次に、図２に示す実施例２について説明する。実施例２は請求項４記載の発明に対応するもので、前記実施例１と異なる点は、第１群レンズ１が、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ２と、物体側に曲率の大きな面を向けた正レンズＬ３からなる点である。レンズＬ４、レンズＬ５、レンズＬ６からなる第２群レンズ２、レンズＬ７からなる第３群レンズは、実施例１の第２群レンズ、第３群レンズと同じ形式になっている。
以下に、実施例２の数値を示す。実施例２にかかるズームレンズの、短焦点端における収差曲線線図を図８に、中間焦点距離における収差曲線線図を図９に、長焦点端における収差曲線線図を図１０に示す。
実施例２
【００４１】
次に、図３に示す実施例３について説明する。実施例３は、上記実施例２における第２群レンズ２に凸レンズを１枚付加した構成、換言すれば、１枚の凸レンズを２枚に分けた構成になっている。具体的には、第１群レンズ１は負メニスカスレンズＬ１、負レンズＬ２、正レンズＬ３からなり、第２群レンズ２は正レンズＬ４、負レンズＬ５、正レンズＬ６、正レンズＬ７からなり、第３群レンズ３は負メニスカスレンズＬ８からなる。絞り１１は第２群レンズ２と一体に移動する。
以下に、実施例３の数値を示す。実施例３にかかるズームレンズの、短焦点端における収差曲線線図を図１１に、中間焦点距離における収差曲線線図を図１２に、長焦点端における収差曲線線図を図１３に示す。
実施例３
【００４２】
次に、図４に示す実施例４について説明する。実施例４は、上記実施例３における第２群レンズ２の構成と第３レンズ群３の構成を変形したものである。
以下に、実施例４の数値を示す。実施例４にかかるズームレンズの、短焦点端における収差曲線線図を図１４に、中間焦点距離における収差曲線線図を図１５に、長焦点端における収差曲線線図を図１６に示す。
実施例４
【００４３】
次に、実施例５について説明する。なお、実施例５ないし実施例８は、図１７ないし図２０に示すように、第１群レンズ１が、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ２と、物体側に曲率の大きな凸面を向けた正レンズＬ３とからなり、第２群レンズ２が、物体側から順に、正レンズＬ４と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ５と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ６と、正レンズＬ７とからなることを特徴としている。第３群レンズ３はいずれも一つの正レンズＬ８からなる。また、実施例５ないし実施例８のいずれも、第２群レンズ２の物体側に第２群レンズ２と一体に移動する絞り１１を有し、少なくとも第２群レンズ２の最も物体側の面が非球面となっている。
【００４４】
図１７は実施例５にかかるズームレンズの光学配置を示す。この実施例５の数値を以下に示す。また、実施例５にかかるズームレンズの、短焦点端における収差曲線線図を図２１に、中間焦点距離における収差曲線線図を図２２に、長焦点端における収差曲線線図を図２３に示す。
実施例５
【００４５】
図１８は実施例６にかかるズームレンズの光学配置を示す。この実施例６の数値を以下に示す。また、実施例６にかかるズームレンズの、短焦点端における収差曲線線図を図２４に、中間焦点距離における収差曲線線図を図２５に、長焦点端における収差曲線線図を図２６に示す。
実施例６
【００４６】
図１９は実施例７にかかるズームレンズの光学配置を示す。この実施例７の数値を以下に示す。また、実施例７にかかるズームレンズの、短焦点端における収差曲線線図を図２７に、中間焦点距離における収差曲線線図を図２８に、長焦点端における収差曲線線図を図２９に示す。
実施例７
【００４７】
図２０は実施例８にかかるズームレンズの光学配置を示す。この実施例８の数値を以下に示す。また、実施例８にかかるズームレンズの、短焦点端における収差曲線線図を図３０に、中間焦点距離における収差曲線線図を図３１に、長焦点端における収差曲線線図を図３２に示す。
実施例８
【００４８】
以上説明した各実施例にかかるズームレンズをカメラおよび携帯情報端末に用いた例について説明する。
図３３は、上記ズームレンズをデジタルカメラに用いた例を示す。図３３において、カメラは、撮影レンズ２０とＣＣＤなどのエリアセンサからなる受光素子を有し、撮影レンズ２０によって形成される撮影対象物の像を上記受光素子の受光部によって読み取るように構成されている。この撮影レンズ２０として、前記実施例１から実施例８について説明したズームレンズを用いる。図３３に示すデジタルカメラは、光学式ファインダ２１、シャッタボタン２２、ズーム操作レバー２３、ストロボ発光器などからなるフラッシュの発光部２４を有している。また、カメラの背面側に、液晶パネルなどからなるモニタ２５、各種の操作ボタン２６、電源スイッチ２９などを有している。さらに、側面部に、メモリーカードスロット２７、通信カードスロット２８を有している。
【００４９】
撮影レンズ２０は、カメラの携帯時には図３３（ａ）に示すように沈胴状態にあり、ユーザーが電源スイッチ２９を操作して電源を入れると、図３３（ｂ）に示すように鏡胴が繰り出される。このとき、鏡胴の内部でズームレンズの各群レンズは例えば短焦点端の配置となり、ズーム操作レバー２３を操作することで各群レンズの配置が変化し、長焦点端への変倍を行うことができる。このとき、ファインダ２１も撮影レンズ２０の画角の変化に連動して変倍する。
【００５０】
いま、シャッタボタン２２を半押しすると、測距回路を含むオートフォーカス回路が作動してフォーカシングがなされる。前記実施例１から実施例８にかかるズームレンズにおいて、フォーカシングは第１群レンズ１または第３群レンズ３の光軸方向への移動、もしくは、受光素子の光軸方向への移動によって行うことができる。シャッタボタン２２をさらに押し込むと撮影がなされ、その後の処理については後で説明する。
【００５１】
カメラの形式は、伝統的な銀塩写真方式のカメラであってもよいが、図３３はデジタルカメラの例を示している。デジタルカメラは、通信機能を付加することによって携帯情報端末として使用することもできる。図３３に示す例では、スロット２７にメモリーカードを挿入し、スロット２８に通信カードを挿入することができ、通信カードの挿入によって通信機能を付加し、携帯情報端末として使用することができるようになっている。この携帯情報端末として使用することを可能にするための信号処理系統の例を図３４に示す。
【００５２】
図３４において、ＣＣＤエリアセンサからなる受光素子３２の受光部には、撮影レンズ２０によって撮影対象物の像が結ばれ、受光素子３２からは、結ばれた像に対応する画像信号が出力される。この画像信号は、ＣＰＵあるいはマイクロプロセッサなどからなる中央演算装置３１によって制御される信号処理装置３３、画像処理装置３４などによって、信号処理、画像処理が行われ、半導体メモリ３７に記録される。半導体メモリ３７は、カメラに内蔵されたものであってもよいし、前記スロット２７に挿入されたメモリーカードであってもよい。半導体メモリ３７に記録された画像信号は、中央演算装置３１の制御によって液晶モニタ２５に入力し、液晶モニタ２５で画像を表示することができる。また、前記スロット２８に挿入された通信カード３８を介して外部と通信し、画像信号を外部に送信することもできる。半導体メモリ３７に記録した画像を液晶モニタ２５に表示し、あるいは通信カード等３８を使用して外部へ送信する際は、前記操作ボタン２６を使用して行う。液晶モニタ２５には撮影中の画像を表示することもできる。半導体メモリ３７および通信カード等３８を挿入する前記スロット２７、２８は、それぞれ専用でもよいし汎用のものであってもよい。
【００５３】
以上に説明したようなカメラないしは携帯情報端末に、前記実施例１から実施例８のうちのいずれかのズームレンズを撮影レンズとして使用することによって、２００万画素〜４００万画素クラスの受光素子を使用した高画質で小型のカメラないしは携帯情報端末を実現することができる。
【００５４】
【発明の効果】
本発明によれば、従来例と同等以上に高性能でありながら、より小型化が可能なズームレンズを得るという所期の目的を達成することができるとともに、このズームレンズをカメラや携帯情報端末に適用することによって、高性能でより小型化されたカメラや携帯情報端末を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかるズームレンズの実施例１を示す光学配置図である。
【図２】本発明にかかるズームレンズの実施例２を示す光学配置図である。
【図３】本発明にかかるズームレンズの実施例３を示す光学配置図である。
【図４】本発明にかかるズームレンズの実施例４を示す光学配置図である。
【図５】実施例１のズームレンズの短焦点端における収差曲線図である。
【図６】実施例１のズームレンズの中間焦点距離における収差曲線図である。
【図７】実施例１のズームレンズの長焦点端における収差曲線図である。
【図８】実施例２のズームレンズの短焦点端における収差曲線図である。
【図９】実施例２のズームレンズの中間焦点距離における収差曲線図である。
【図１０】実施例２のズームレンズの長焦点端における収差曲線図である。
【図１１】実施例３のズームレンズの短焦点端における収差曲線図である。
【図１２】実施例３のズームレンズの中間焦点距離における収差曲線図である。
【図１３】実施例３のズームレンズの長焦点端における収差曲線図である。
【図１４】実施例４のズームレンズの短焦点端における収差曲線図である。
【図１５】実施例４のズームレンズの中間焦点距離における収差曲線図である。
【図１６】実施例４のズームレンズの長焦点端における収差曲線図である。
【図１７】本発明にかかるズームレンズの実施例５を示す光学配置図である。
【図１８】本発明にかかるズームレンズの実施例６を示す光学配置図である。
【図１９】本発明にかかるズームレンズの実施例７を示す光学配置図である。
【図２０】本発明にかかるズームレンズの実施例８を示す光学配置図である。
【図２１】実施例５のズームレンズの短焦点端における収差曲線図である。
【図２２】実施例５のズームレンズの中間焦点距離における収差曲線図である。
【図２３】実施例５のズームレンズの長焦点端における収差曲線図である。
【図２４】実施例６のズームレンズの短焦点端における収差曲線図である。
【図２５】実施例６のズームレンズの中間焦点距離における収差曲線図である。
【図２６】実施例６のズームレンズの長焦点端における収差曲線図である。
【図２７】実施例７のズームレンズの短焦点端における収差曲線図である。
【図２８】実施例７のズームレンズの中間焦点距離における収差曲線図である。
【図２９】実施例７のズームレンズの長焦点端における収差曲線図である。
【図３０】実施例８のズームレンズの短焦点端における収差曲線図である。
【図３１】実施例８のズームレンズの中間焦点距離における収差曲線図である。
【図３２】実施例８のズームレンズの長焦点端における収差曲線図である。
【図３３】本発明にかかるカメラまたは携帯情報端末の例を示す（ａ）は斜め前方からの斜視図、（ｂ）は異なる作動態様を示す斜め前方からの斜視図、（ｃ）は斜め後方からの斜視図である。
【図３４】上記カメラまたは携帯情報端末の信号処理系統の例を示すブロック図である。
【符号の説明】
１ 第１群レンズ
２ 第２群レンズ
３ 第３群レンズ
【発明の属する技術分野】
本発明は、デジタルカメラ、ビデオカメラ、銀塩カメラなどに用いることができるズームレンズ、これを用いたカメラおよび携帯情報端末に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
物体側より順に、負の焦点距離を持つ第１群レンズと、正の焦点距離を持つ第２群レンズと、正の焦点距離を持つ第３群レンズを有し、第２群レンズの物体側に第２群レンズと一体に移動する絞りを有しており、短焦点端から長焦点端への変倍に際して、第２群レンズは像側から物体側へと単調に移動し、第１群レンズは変倍に伴う像面位置の変動を補正するように移動する「小型ズームレンズ」がある(例えば、特許文献１参照)。
【０００３】
このようなタイプのズームレンズにおいて、構成の簡素化を進めた「ズームレンズ」も提案されている(例えば、特許文献２参照)。
また、第１群中に形成される空気レンズの両側の面を非球面とした「ズームレンズおよびズームレンズ付きカメラ」も提案されている(例えば、特許文献３参照)。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１０−０３９２１４号公報
【特許文献２】
特開平１１−２８７９５３号公報
【特許文献３】
特開２００１−０３３７０１公報
【０００５】
近年、デジタルカメラは急速に普及しており、デジタルカメラに対するユーザーの要望は多岐にわたっている。中でも、高画質化と小型化は常にユーザーの欲するところであり、ユーザーの要望を道すべき事項としてウエイトが大きい。よって、撮影レンズとして用いるズームレンズにも、高性能化と小型化の両立が求められる。
【０００６】
デジタルカメラ用のズームレンズには多くの種類が考えられるが、小型化に適したタイプとして、物体側より順に、負の焦点距離を持つ第１群と、正の焦点距離を持つ第２群と、正の焦点距離を持つ第３群を有し、第２群の物体側に第２群と一体に移動する絞りを有しており、短焦点端から長焦点端への変倍に際して、第２群は像側から物体側へと単調に移動し、第１群は変倍に伴う像面位置の変動を補正するように移動するように構成したものがある。前述の、特許文献１、特許文献２、特許文献３に記載のものはその例である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１記載のものは上記のタイプとして最も早い出願にかかるものであり、基本的な構成は全て特許文献１に開示されているが、小型化という面では十分でなく、改良の余地がある。
これを改良し構成の簡素化を進めたものとして、特許文献２記載のものなどがある。しかし、この特許文献２に記載の実施例も、第１群には非球面を１面しか有していないため、より小型化を推し進めるための工夫が十分施されているとは言えない。
【０００８】
一方、特許文献３に記載されている実施例では、第１群中に形成される空気レンズの両側の面が非球面となっているが、レンズの材料に屈折率の比較的低いプラスチックを採用しており、十分な収差補正がなされていない。
また、特許文献１記載のものは、広角端撮影画角は７２°程度であり、十分広画角であるとは言えない。
【００１０】
本願発明は、以上の点に鑑みてなされたもので、従来例と同等以上に高性能でありながら、小型で、広角端の撮影画角も例えば８０°というように広画角のズームレンズを提供することを目的としている。
本願発明はまた、より簡素な構造で性能劣化の少ないズームレンズを提供することを目的としている。
【００１１】
本願発明はまた、従来例と同等以上に高性能でありながら，より小型化が可能なズームレンズを撮影光学系として使用した、小型で高画質のカメラを提供することを目的としている。
本願発明はまた、従来例と同等以上に高性能でありながら、より小型化が可能なズームレンズをカメラ機能部の撮影光学系として使用した、小型で高画質の携帯情報端末を提供することを目的としている。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、物体側より順に、負の焦点距離を持つ第１群と、正の焦点距離を持つ第２群と、正の焦点距離を持つ第３群からなり、短焦点端から長焦点端への変倍に際して、第２群は像側から物体側へと単調に移動し、第１群は変倍に伴う像面位置の変動を補正するように移動するズームレンズにおいて、
第２群は物体側から順に、正レンズと、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズと、正レンズとからなり、
以下の条件式を満足することを特徴とする。
１．０＜（Ｒ ｎ ＋Ｒ ｐ ）／２Ｙｍａｘ＜１．５
−０．０５＜（Ｒ ｎ −Ｒ ｐ ）／（Ｒ ｎ ＋Ｒ ｐ ）＜０
ただし、Ｒ ｎ は、第２群の負メニスカスレンズの像側面の曲率半径を、Ｒ ｐ は、第２群の正メニスカスレンズの物体側面の曲率半径を、そして、Ｙｍａｘは最大像高を表す。
【００１７】
請求項２に係る発明は、物体側より順に、負の焦点距離を持つ第１群と、正の焦点距離を持つ第２群と、正の焦点距離を持つ第３群からなり、短焦点端から長焦点端への変倍に際して、第２群は像側から物体側へと単調に移動し、第１群は変倍に伴う像面位置の変動を補正するように移動するズームレンズにおいて、
第２群は物体側から順に、正レンズと、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズと、正レンズとからなり、少なくとも第２群の負メニスカスレンズと正メニスカスレンズが接合され、
以下の条件式を満足することを特徴とする。
０．８＜Ｒ Ｃ ／Ｙｍａｘ＜１．２
ただし、Ｒ Ｃ は接合面の曲率半径を、Ｙｍａｘは最大像高をそれぞれ表す。
【００１９】
請求項３に係る発明は、請求項１または２に記載のズームレンズにおいて、第２群の物体側に第２群と一体に移動する絞りを有し、少なくとも第２群の最も物体側の面が非球面であることを特徴とする。
請求項４に係る発明はカメラに関するもので、請求項１から３のいずれかに記載のズームレンズを、撮影用光学系として有することを特徴とする。
請求項５に係る発明は携帯情報端末に関するもので、請求項１から３のいずれかに記載のズームレンズを、カメラ機能部の撮影用光学系として有することを特徴とする。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明にかかるズームレンズ、これを用いたカメラおよび携帯情報端末の実施形態および具体的な数値で表した実施例について説明する。
本発明にかるズームレンズは、物体側より順に、負の焦点距離を持つ第１群レンズと、正の焦点距離を持つ第２群レンズと、正の焦点距離を持つ第３群レンズを有し、短焦点端から長焦点端への変倍に際して、第２群レンズは像側から物体側へと単調に移動し、第１群レンズは変倍に伴う像面位置の変動を補正するように移動するズームレンズである。
【００２１】
上記のような、負、正、正の３群のレンズで構成されるズームレンズは、一般に、短焦点端から長焦点端への変倍に際して、第２群レンズが像側から物体側へと単調に移動し、第１群が変倍に伴う像面位置の変動を補正するように移動する。変倍機能の大半は第２群が負っており、第３群は主として像面から射出瞳を遠ざけるために設けられている。
【００２２】
このような構成のズームレンズにおいて、より小型化を図るためには、各群レンズのパワー、特に変倍群である第２群レンズのパワーを強める必要がある。しかし、そうすると第２群レンズの収差補正が難しくなり、その分、第１群レンズで形成される虚像はより良好な収差補正が行われていなければならない。また、第１群レンズを小径化するためには、第１群レンズの中で物体側に配置される負の屈折力と、像側に配置される正の屈折力をそれぞれ強めれば良いが、無闇に屈折力を強めることは収差補正を困難にし、像性能の劣化を招いてしまう。
【００２３】
そこで、本発明においては、第１群を少なくとも２枚のレンズと、その２枚のレンズの間に形成される空気レンズを有する構成とし、その空気レンズの両面を非球面とした。このように、第１群レンズ中の隣接する２つの面を非球面とすることは、軸外光束の高さがあまり変わらない２つの面に大きな自由度を与えることになり、軸外性能を大きく向上させることが可能となるのである。また、２つの非球面を別々のレンズに設けることで、鏡胴等への組み付け時に相対的な偏心の調整ができるため、それぞれ単品の非球面レンズが持つ偏心の影響をキャンセルできるメリットがある。
【００２４】
さらに、本発明においては、以下の条件式を満足するようにした。
ｎｏ＞１．５０
ｎｉ＞１．６０
ただし、ｎｏは、空気レンズの物体側に配置されるレンズのｄ線に対する屈折率、ｎｉは空気レンズの像側に配置されるレンズのｄ線に対する屈折率を表す。
ｎｏが１．５０以下、ｎｉが１．６０以下では、第１群レンズに十分な収差補正能力を与えることができず、各収差、特に非点収差、歪曲収差および倍率色収差のバランスを取ることができなくなる。なお、さらに望ましくは、以下の条件式を満足するのが良い。
ｎｏ＞１．６０
ｎｉ＞１．７０
【００２５】
本発明にかかるズームレンズにおいて、各収差をより良好に補正するためには、第１群レンズが物体側から順に、少なくとも１枚の像側に曲率の大きな面を向けた負レンズと、少なくとも１枚の物体側に曲率の大きな面を向けた正レンズを有し、その負レンズと正レンズの間に形成される空気レンズの両面が非球面であることが望ましい。曲率が大きく光線の屈折角が大きくなりがちな２つの面を非球面とすることで、各収差をより効果的に補正できるようになる。また、このような構成では、非球面以外の面は光線の屈折角が比較的小さく、発生する収差量も小さくなるため、偏心の調整をする際に非球面以外の面を考慮する必要性が薄れ、調整がしやすくなるメリットもある。
【００２６】
より具体的には、第１群レンズを物体側から順に、像側に曲率の大きな面を向けた負レンズと、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズとで構成し、これら２つのレンズの間に形成される空気レンズの両面を非球面とすることもできる。また、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと、物体側に曲率の大きな面を向けた正レンズとで構成し、像側の２つのレンズ間に形成される空気レンズの両面を非球面に構成することもできる。前者の構成によれば、より簡単な構成で小型化に有利となるし、後者の構成によれば、収差補正能力が高まるため広画角化に有利となる。
【００２７】
第１群レンズを物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと、物体側に曲率の大きな面を向けた正レンズとを配置した構成とし、像側の２つのレンズ間に形成される空気レンズの両面を非球面に構成した場合には、以下の条件式を満足することが望ましい。
−２０＜（Ｒｏ＋Ｒｉ）／（Ｒｏ−Ｒｉ）＜−３
ただし、Ｒｏは空気レンズの物体側面、Ｒｉは空気レンズの像側面の曲率半径を表す。（Ｒｏ＋Ｒｉ）／（Ｒｏ−Ｒｉ）が−２０以下になると、空気レンズのパワーが小さくなりすぎ、広角端における歪曲収差が増大してしまう。一方、（Ｒｏ＋Ｒｉ）／（Ｒｏ−Ｒｉ）が−３以上になると、空気レンズのパワーが大きくなり、広角端における歪曲収差の補正には有利となるが、非点収差、コマ収差が大きく発生し、軸外性能が劣化してしまう。なお、さらに望ましくは、以下の条件式を満足するのが良い。
−１０＜（Ｒｏ＋Ｒｉ）／（Ｒｏ−Ｒｉ）＜−５
【００２８】
本発明にかかるズームレンズを、さらに簡素で高性能なものとするためには、第２群レンズの物体側に第２群レンズと一体に移動する絞りを設け、少なくとも第２群レンズの最も物体側の面を非球面とすることが望ましい。第２群レンズの最も物体側の面は絞りの近傍であり、マージナル光線が十分な高さを有している上、光線高さのズーミングによる変化が少ないため、ここに非球面を設けることによって、結像性能の基本となる球面収差を良好に補正することが可能となる。
【００２９】
既に述べたとおり、負、正、正の３群で構成されるズームレンズは、一般に、短焦点端から長焦点端への変倍に際して、第２群レンズが像側から物体側へと単調に移動し、第１群レンズが変倍に伴う像面位置の変動を補正するように移動する。変倍機能の大半は第２群レンズが負っており、第３群レンズは主として像面から射出瞳を遠ざけるために設けられている。このような構成のズームレンズにおいて、より小型化を図るためには、各群レンズのパワー、特に変倍群である第２群レンズのパワーを強める必要がある。このために、第２群レンズにおいて良好な収差補正を行わなければならない。
【００３０】
本発明において、第２群レンズは物体側より順に正レンズと、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズと、正レンズとからなっている。この構成は負レンズの両側に正レンズを配した、いわゆるトリプレットタイプの構成を基本としているが、軸外光線が光軸から離れる像側の正レンズを２枚に分割することにより、軸外収差の補正自由度が増加している。よって、撮影画角が広画角化しても、コマ収差、非点収差等を効果的に補正することが可能となる。
【００３１】
さらに高性能なズームレンズを得るためには、以下の条件式を満足することが望ましい。
１．０＜（Ｒｎ＋Ｒｐ）／２Ｙｍａｘ＜１．５
−０．０５＜（Ｒｎ−Ｒｐ）／（Ｒｎｎ＋Ｒｐ）＜０
ただし、Ｒｎは第２群の負メニスカスレンズの、像側面の曲率半径を、Ｒｐは正メニスカスレンズの物体側面の曲率半径を、そして、Ｙｍａｘは最大像高を表す。（Ｒｎ＋Ｒｐ）／２Ｙｍａｘが１．０以下になると２つの面のパワーが強くなりすぎて収差のバランスが取りにくくなり、１．５以上になると、パワーが小さくなりすぎて十分な収差補正能力を得られなくなり、ともに良好な収差補正が難しくなる。また、（Ｒｎ−Ｒｐ）／（Ｒｎｎ＋Ｒｐ）が条件式の範囲にあれば、球面収差を最も良好に補正できる。さらに望ましくは、以下の条件式を満足するのがよい。
１．１＜（Ｒｎ＋Ｒｐ）／２Ｙｍａｘ＜１．３
【００３２】
本発明にかかるズームレンズにおいて、レンズの組み付け誤差による性能劣化を減少させるためには、第２群の負メニスカスレンズとその像面側の正メニスカスレンズを接合するとよい。負メニスカスレンズの像側面と正メニスカスレンズの物体側面は互いに打ち消しあう方向の収差が大きく発生しているため、これら２つのレンズの相対的な偏心による像性能の劣化は大きい。しかし、両メニスカスレンズを接合することで、そのような像性能の劣化を防止することができる。
【００３３】
両メニスカスレンズを接合した場合、さらに高性能なズームレンズを得るためには、以下の条件式を満足することが望ましい。
０．８＜Ｒｃ／Ｙｍａｘ＜１．２
ただし、Ｒｃは接合面の曲率半径を、Ｙｍａｘは最大像高をそれぞれ表す。ＲＣ／Ｙｍａｘが０．８以下になると接合面のパワーが大きくなりすぎて収差のバランスが取りにくくなり、１．２以上になると、パワーが小さくなりすぎて十分な収差補正能力を得られなくなり、ともに良好な収差補正が難しくなる。さらに望ましくは、以下の条件式を満足するのがよい。
０．９＜ＲＣ／Ｙｍａｘ＜１．１
【００３４】
上記実施形態にかかるズームレンズを、さらに簡素で高性能なものとするためには、第２群レンズの物体側に第２群レンズと一体に移動する絞りを設け、少なくとも第２群の最も物体側のレンズにおいて物体側面を非球面とすることが望ましい。第２群レンズの最も物体側の面は絞りの近傍であり、マージナル光線が十分な高さを有している上、光線高さのズーミングによる変化が少ないため、ここに非球面を設けることによって、結像性能の基本となる球面収差をより良好に補正することが可能となる。なお、さらに望ましくは第２群の最も物体側のレンズにおいて、物体側面のみならず、像側面も非球面にすると良い。
【００３５】
以下に本発明にかかるズームレンズの具体的な実施例を数値によって示す。実施例にかかるズームレンズの収差は十分に補正されており、これをデジタルカメラに適用した場合、２００万画素〜４００万画素の受光素子に対応することが可能となっている。ズームレンズを本発明のように構成することで、十分な小型化を達成しながら非常に良好な像性能を確保し得ることは、実施例より明らかである。
【００３６】
実施例における記号の意味は以下の通りである。
ｆ ：全系の焦点距離
Ｆ ：Ｆナンバ
ω ：半画角
Ｒ ：曲率半径
Ｄ ：面間隔
Ｎｄ ：ｄ線に対する屈折率
νｄ ：アッベ数
Ｋ ：非球面の円錐定数
Ａ４ ：４次の非球面係数
Ａ６ ：６次の非球面係数
Ａ８ ：８次の非球面係数
Ａ１０ ：１０次の非球面係数
ただし、ここで用いられる非球面は、近軸曲率半径の逆数（近軸曲率）をＣ、光軸からの高さをＨとするとき、以下の式１で定義される。
式１
実施例１
実施例１にかかるズームレンズの光学配置を図１に示す。図１において、物体側（図において左側）から順に、負の焦点距離を持つ第１群レンズ１、正の焦点距離を持つ第２群レンズ２、正の焦点距離を持つ第３群レンズ３、各種フィルタ１２が配置され、ズームレンズを構成している。短焦点端から長焦点端への変倍に際して、第２群レンズ２は像１５側から物体側へと単調に直線的に移動し、第１群レンズ１、第３群レンズ３は変倍に伴う像面位置の変動を補正するように移動する。第１群レンズ１は２枚のレンズＬ１，Ｌ２と、その２枚のレンズの間に形成される空気レンズを有している。この空気レンズの両面すなわちレンズＬ１の像側の面とレンズＬ２の物体側の面は非球面になっている。上記第１群を構成するレンズＬ１は、像側に曲率の大きな面を向けた負メニスカスレンズからなり、レンズＬ２は、物体側に曲率の大きな面を向けた正メニスカスレンズからなる。
【００３８】
第２群レンズ２は、物体側から順に、両凸レンズＬ３と、このレンズＬ３に貼り合わせられた両凹レンズＬ４と、両凸レンズＬ５とからなる。第２群レンズ２の前側すなわち物体側には、適宜の間隔をおいて、第２群レンズ２と一体に移動する絞り１１が配置されている。
第３群レンズ３は、両凸レンズＬ６で構成されている。図１において、Ｒ１，Ｒ２，・・・は物体側から順に曲面を示し、Ｄ１，Ｄ２，・・・は物体側から順に曲面間の間隔を示す。他の実施例についても同様に表示している。
【００３９】
以下に、実施例１の数値を示す。また、実施例１にかかるズームレンズの、短焦点端における収差曲線線図を図５に、中間焦点距離における収差曲線線図を図６に、長焦点端における収差曲線線図を図７に示す。
実施例１
次に、図２に示す実施例２について説明する。実施例２は請求項４記載の発明に対応するもので、前記実施例１と異なる点は、第１群レンズ１が、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ２と、物体側に曲率の大きな面を向けた正レンズＬ３からなる点である。レンズＬ４、レンズＬ５、レンズＬ６からなる第２群レンズ２、レンズＬ７からなる第３群レンズは、実施例１の第２群レンズ、第３群レンズと同じ形式になっている。
以下に、実施例２の数値を示す。実施例２にかかるズームレンズの、短焦点端における収差曲線線図を図８に、中間焦点距離における収差曲線線図を図９に、長焦点端における収差曲線線図を図１０に示す。
実施例２
次に、図３に示す実施例３について説明する。実施例３は、上記実施例２における第２群レンズ２に凸レンズを１枚付加した構成、換言すれば、１枚の凸レンズを２枚に分けた構成になっている。具体的には、第１群レンズ１は負メニスカスレンズＬ１、負レンズＬ２、正レンズＬ３からなり、第２群レンズ２は正レンズＬ４、負レンズＬ５、正レンズＬ６、正レンズＬ７からなり、第３群レンズ３は負メニスカスレンズＬ８からなる。絞り１１は第２群レンズ２と一体に移動する。
以下に、実施例３の数値を示す。実施例３にかかるズームレンズの、短焦点端における収差曲線線図を図１１に、中間焦点距離における収差曲線線図を図１２に、長焦点端における収差曲線線図を図１３に示す。
実施例３
次に、図４に示す実施例４について説明する。実施例４は、上記実施例３における第２群レンズ２の構成と第３レンズ群３の構成を変形したものである。
以下に、実施例４の数値を示す。実施例４にかかるズームレンズの、短焦点端における収差曲線線図を図１４に、中間焦点距離における収差曲線線図を図１５に、長焦点端における収差曲線線図を図１６に示す。
実施例４
次に、実施例５について説明する。なお、実施例５ないし実施例８は、図１７ないし図２０に示すように、第１群レンズ１が、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ２と、物体側に曲率の大きな凸面を向けた正レンズＬ３とからなり、第２群レンズ２が、物体側から順に、正レンズＬ４と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ５と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ６と、正レンズＬ７とからなることを特徴としている。第３群レンズ３はいずれも一つの正レンズＬ８からなる。また、実施例５ないし実施例８のいずれも、第２群レンズ２の物体側に第２群レンズ２と一体に移動する絞り１１を有し、少なくとも第２群レンズ２の最も物体側の面が非球面となっている。
【００４４】
図１７は実施例５にかかるズームレンズの光学配置を示す。この実施例５の数値を以下に示す。また、実施例５にかかるズームレンズの、短焦点端における収差曲線線図を図２１に、中間焦点距離における収差曲線線図を図２２に、長焦点端における収差曲線線図を図２３に示す。
実施例５
図１８は実施例６にかかるズームレンズの光学配置を示す。この実施例６の数値を以下に示す。また、実施例６にかかるズームレンズの、短焦点端における収差曲線線図を図２４に、中間焦点距離における収差曲線線図を図２５に、長焦点端における収差曲線線図を図２６に示す。
実施例６
図１９は実施例７にかかるズームレンズの光学配置を示す。この実施例７の数値を以下に示す。また、実施例７にかかるズームレンズの、短焦点端における収差曲線線図を図２７に、中間焦点距離における収差曲線線図を図２８に、長焦点端における収差曲線線図を図２９に示す。
実施例７
図２０は実施例８にかかるズームレンズの光学配置を示す。この実施例８の数値を以下に示す。また、実施例８にかかるズームレンズの、短焦点端における収差曲線線図を図３０に、中間焦点距離における収差曲線線図を図３１に、長焦点端における収差曲線線図を図３２に示す。
実施例８
以上説明した各実施例にかかるズームレンズをカメラおよび携帯情報端末に用いた例について説明する。
図３３は、上記ズームレンズをデジタルカメラに用いた例を示す。図３３において、カメラは、撮影レンズ２０とＣＣＤなどのエリアセンサからなる受光素子を有し、撮影レンズ２０によって形成される撮影対象物の像を上記受光素子の受光部によって読み取るように構成されている。この撮影レンズ２０として、前記実施例１から実施例８について説明したズームレンズを用いる。図３３に示すデジタルカメラは、光学式ファインダ２１、シャッタボタン２２、ズーム操作レバー２３、ストロボ発光器などからなるフラッシュの発光部２４を有している。また、カメラの背面側に、液晶パネルなどからなるモニタ２５、各種の操作ボタン２６、電源スイッチ２９などを有している。さらに、側面部に、メモリーカードスロット２７、通信カードスロット２８を有している。
【００４９】
撮影レンズ２０は、カメラの携帯時には図３３（ａ）に示すように沈胴状態にあり、ユーザーが電源スイッチ２９を操作して電源を入れると、図３３（ｂ）に示すように鏡胴が繰り出される。このとき、鏡胴の内部でズームレンズの各群レンズは例えば短焦点端の配置となり、ズーム操作レバー２３を操作することで各群レンズの配置が変化し、長焦点端への変倍を行うことができる。このとき、ファインダ２１も撮影レンズ２０の画角の変化に連動して変倍する。
【００５０】
いま、シャッタボタン２２を半押しすると、測距回路を含むオートフォーカス回路が作動してフォーカシングがなされる。前記実施例１から実施例８にかかるズームレンズにおいて、フォーカシングは第１群レンズ１または第３群レンズ３の光軸方向への移動、もしくは、受光素子の光軸方向への移動によって行うことができる。シャッタボタン２２をさらに押し込むと撮影がなされ、その後の処理については後で説明する。
【００５１】
カメラの形式は、伝統的な銀塩写真方式のカメラであってもよいが、図３３はデジタルカメラの例を示している。デジタルカメラは、通信機能を付加することによって携帯情報端末として使用することもできる。図３３に示す例では、スロット２７にメモリーカードを挿入し、スロット２８に通信カードを挿入することができ、通信カードの挿入によって通信機能を付加し、携帯情報端末として使用することができるようになっている。この携帯情報端末として使用することを可能にするための信号処理系統の例を図３４に示す。
【００５２】
図３４において、ＣＣＤエリアセンサからなる受光素子３２の受光部には、撮影レンズ２０によって撮影対象物の像が結ばれ、受光素子３２からは、結ばれた像に対応する画像信号が出力される。この画像信号は、ＣＰＵあるいはマイクロプロセッサなどからなる中央演算装置３１によって制御される信号処理装置３３、画像処理装置３４などによって、信号処理、画像処理が行われ、半導体メモリ３７に記録される。半導体メモリ３７は、カメラに内蔵されたものであってもよいし、前記スロット２７に挿入されたメモリーカードであってもよい。半導体メモリ３７に記録された画像信号は、中央演算装置３１の制御によって液晶モニタ２５に入力し、液晶モニタ２５で画像を表示することができる。また、前記スロット２８に挿入された通信カード３８を介して外部と通信し、画像信号を外部に送信することもできる。半導体メモリ３７に記録した画像を液晶モニタ２５に表示し、あるいは通信カード等３８を使用して外部へ送信する際は、前記操作ボタン２６を使用して行う。液晶モニタ２５には撮影中の画像を表示することもできる。半導体メモリ３７および通信カード等３８を挿入する前記スロット２７、２８は、それぞれ専用でもよいし汎用のものであってもよい。
【００５３】
以上に説明したようなカメラないしは携帯情報端末に、前記実施例１から実施例８のうちのいずれかのズームレンズを撮影レンズとして使用することによって、２００万画素〜４００万画素クラスの受光素子を使用した高画質で小型のカメラないしは携帯情報端末を実現することができる。
【００５４】
【発明の効果】
本発明によれば、従来例と同等以上に高性能でありながら、より小型化が可能なズームレンズを得るという所期の目的を達成することができるとともに、このズームレンズをカメラや携帯情報端末に適用することによって、高性能でより小型化されたカメラや携帯情報端末を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかるズームレンズの実施例１を示す光学配置図である。
【図２】本発明にかかるズームレンズの実施例２を示す光学配置図である。
【図３】本発明にかかるズームレンズの実施例３を示す光学配置図である。
【図４】本発明にかかるズームレンズの実施例４を示す光学配置図である。
【図５】実施例１のズームレンズの短焦点端における収差曲線図である。
【図６】実施例１のズームレンズの中間焦点距離における収差曲線図である。
【図７】実施例１のズームレンズの長焦点端における収差曲線図である。
【図８】実施例２のズームレンズの短焦点端における収差曲線図である。
【図９】実施例２のズームレンズの中間焦点距離における収差曲線図である。
【図１０】実施例２のズームレンズの長焦点端における収差曲線図である。
【図１１】実施例３のズームレンズの短焦点端における収差曲線図である。
【図１２】実施例３のズームレンズの中間焦点距離における収差曲線図である。
【図１３】実施例３のズームレンズの長焦点端における収差曲線図である。
【図１４】実施例４のズームレンズの短焦点端における収差曲線図である。
【図１５】実施例４のズームレンズの中間焦点距離における収差曲線図である。
【図１６】実施例４のズームレンズの長焦点端における収差曲線図である。
【図１７】本発明にかかるズームレンズの実施例５を示す光学配置図である。
【図１８】本発明にかかるズームレンズの実施例６を示す光学配置図である。
【図１９】本発明にかかるズームレンズの実施例７を示す光学配置図である。
【図２０】本発明にかかるズームレンズの実施例８を示す光学配置図である。
【図２１】実施例５のズームレンズの短焦点端における収差曲線図である。
【図２２】実施例５のズームレンズの中間焦点距離における収差曲線図である。
【図２３】実施例５のズームレンズの長焦点端における収差曲線図である。
【図２４】実施例６のズームレンズの短焦点端における収差曲線図である。
【図２５】実施例６のズームレンズの中間焦点距離における収差曲線図である。
【図２６】実施例６のズームレンズの長焦点端における収差曲線図である。
【図２７】実施例７のズームレンズの短焦点端における収差曲線図である。
【図２８】実施例７のズームレンズの中間焦点距離における収差曲線図である。
【図２９】実施例７のズームレンズの長焦点端における収差曲線図である。
【図３０】実施例８のズームレンズの短焦点端における収差曲線図である。
【図３１】実施例８のズームレンズの中間焦点距離における収差曲線図である。
【図３２】実施例８のズームレンズの長焦点端における収差曲線図である。
【図３３】本発明にかかるカメラまたは携帯情報端末の例を示す（ａ）は斜め前方からの斜視図、（ｂ）は異なる作動態様を示す斜め前方からの斜視図、（ｃ）は斜め後方からの斜視図である。
【図３４】上記カメラまたは携帯情報端末の信号処理系統の例を示すブロック図である。
【符号の説明】
１ 第１群レンズ
２ 第２群レンズ
３ 第３群レンズ
Claims (5)
- 物体側より順に、負の焦点距離を持つ第１群と、正の焦点距離を持つ第２群と、正の焦点距離を持つ第３群からなり、短焦点端から長焦点端への変倍に際して、第２群は像側から物体側へと単調に移動し、第１群は変倍に伴う像面位置の変動を補正するように移動するズームレンズにおいて、
第２群は物体側から順に、正レンズと、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズと、正レンズとからなり、
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。
１．０＜（Ｒｎ＋Ｒｐ）／２Ｙｍａｘ＜１．５
−０．０５＜（Ｒｎ−Ｒｐ）／（Ｒｎ＋Ｒｐ）＜０
ただし、Ｒｎは、第２群の負メニスカスレンズの像側面の曲率半径を、Ｒｐは、第２群の正メニスカスレンズの物体側面の曲率半径を、そして、Ｙｍａｘは最大像高を表す。 - 物体側より順に、負の焦点距離を持つ第１群と、正の焦点距離を持つ第２群と、正の焦点距離を持つ第３群からなり、短焦点端から長焦点端への変倍に際して、第２群は像側から物体側へと単調に移動し、第１群は変倍に伴う像面位置の変動を補正するように移動するズームレンズにおいて、
第２群は物体側から順に、正レンズと、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズと、正レンズとからなり、少なくとも第２群の負メニスカスレンズと正メニスカスレンズが接合され、
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。
０．８＜ＲＣ／Ｙｍａｘ＜１．２
ただし、ＲＣは接合面の曲率半径を、Ｙｍａｘは最大像高をそれぞれ表す。 - 請求項１または２のいずれかに記載のズームレンズにおいて、第２群の物体側に第２群と一体に移動する絞りを有し、少なくとも第２群の最も物体側の面が非球面であることを特徴とするズームレンズ。
- 請求項１から３のいずれかに記載のズームレンズを、撮影用光学系として有することを特徴とするカメラ。
- 請求項１から３のいずれかに記載のズームレンズを、カメラ機能部の撮影用光学系として有することを特徴とする携帯情報端末。
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