JP4377616B2 - ズームレンズ並びにそれを用いた電子スチルカメラ及びビデオカメラ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ズームレンズ並びにそれを用いた電子スチルカメラ及びビデオカメラに関する。さらに詳細には、電子スチルカメラやビデオカメラに用いられる高画質のズームレンズ並びにそれを用いた電子スチルカメラ及びビデオカメラに関する。
【０００２】
【従来の技術】
パーソナルコンピュータの進歩・普及と相まって、画像入力装置として、電子スチルカメラが急速に普及している。また、動画の他に高画質の静止画像を撮影できる機能を搭載したビデオカメラも商品化されている。
【０００３】
電子スチルカメラとしては多くの形態が考えられるが、その１つの形態としてズーム比が３倍程度のズームレンズを搭載したコンパクトタイプがある。コンパクトタイプの電子スチルカメラにおいては、持ち運び易さが要望されており、この要望を満たすためには、少なくとも非使用時の光学全長（レンズ系全体の最も物体側のレンズ面の頂点から固体撮像素子の撮像面までの距離）を短くする必要がある。また、より高い結像性能を有するズームレンズ、広角端における画角の広いズームレンズが求められている。
【０００４】
コンパクトタイプの電子スチルカメラに適したズームレンズとして、物体側から像面側に向かって順に配置された、負パワーの第１レンズ群と、正パワーの第２レンズ群と、正パワーの第３レンズ群とにより構成された３群構成のズームレンズが数多く提案されている（例えば、特許文献１〜４参照）。これら３群構成のズームレンズは、広角端から望遠端へのズーミング（変倍）に際して、第１レンズ群と第２レンズ群との間の空気間隔が単調減少し、第２レンズ群と第３レンズ群との間の空気間隔が単調増加し、第３レンズ群は固定又は移動するように構成されている。また、フォーカス調整は、第３レンズ群を光軸方向に移動させることによって行われている。第３レンズ群は、テレセントリック性を良好にする作用を有している。また、第３レンズ群は、外径の小さい１枚のレンズによって構成されており、パワーの小さい小型モータを用いて高速駆動させることが可能であるため、高速移動が望まれるオートフォーカスのフォーカス調整用レンズ群に適している。第１レンズ群と第２レンズ群の移動は、円筒カムを用いて行われている。従って、円筒カムを利用して非使用時に３つのレンズ群をすべて固体撮像素子側に寄せて沈胴構成とすることが可能となる。そして、電子スチルカメラにこのようなズームレンズを搭載すれば、非使用時の電子スチルカメラの奥行を薄くすることが可能となる。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−０４２２１８号公報
【０００６】
【特許文献２】
特開２００１−１４１９９７号公報
【０００７】
【特許文献３】
特開２００２−２４４０４３号公報
【０００８】
【特許文献４】
特開２００２−２６７９３０号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記特許文献１に開示されたズームレンズの構成では、歪曲収差を十分に補正することができず、また、第２レンズ群の構成枚数が多くレンズ群の全長が長いために、沈胴構成を採用しても非使用時の光学全長を短くすることはできないという問題点を有している。また、上記特許文献２に開示されたズームレンズの構成では、各レンズ群の全長が長いために、上記特許文献１に開示されたズームレンズと同様に、沈胴構成を採用しても非使用時の光学全長を短くすることはできないという問題点を有している。また、上記特許文献３に開示されたズームレンズは、ズーム比が小さいという問題を有している。さらに、上記特許文献４に開示されたズームレンズの構成では、広角端における画角が狭く、また、第２レンズ群の構成枚数が多くレンズ群の全長が長いために、上記特許文献１に開示されたズームレンズと同様に、沈胴構成を採用しても非使用時の光学全長を短くすることはできないという問題点を有している。
【００１０】
尚、ズームレンズの解像度特性は、一般に、画面中央部では高いが、画面周辺部では低いという傾向がある。また、画角を広げていくと、歪曲収差の補正が困難になるという傾向もある。
【００１１】
本発明は、従来技術における前記課題を解決するためになされたものであり、撮影距離が∞の場合のズーム比が２．５〜３．２倍、広角端における画角が７０°〜８０°で、解像度が高く、非使用時の光学全長が短く、歪曲収差が良好に補正されたズームレンズ並びにそれを用いた電子スチルカメラ及びビデオカメラを提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明に係るズームレンズの構成は、物体側から像面側に向かって順に配置された、負パワーの第１レンズ群と、物体側に絞りが固定された正パワーの第２レンズ群と、正パワーの第３レンズ群とからなるズームレンズであって、
前記第１レンズ群は、物体側から順に配置された、負レンズの第１レンズと、負レンズの第２レンズと、正レンズの第３レンズとからなり、
前記第２レンズ群は、物体側から順に配置された、正レンズの第４レンズと、負レンズの第５レンズと、正レンズの第６レンズとからなり、
前記第３レンズ群は、正レンズの第７レンズからなり、
前記第１レンズの像面側の面、前記第４レンズの物体側の面、及び前記第７レンズの物体側の面はいずれも非球面であり、
撮影距離が∞の場合の広角端から望遠端へのズーミングに際して、前記第１レンズ群は像面側に凸の軌跡を描き、前記第２レンズ群は物体側に単調に移動し、 広角端における前記第１レンズの物体側の面の頂点から像面までの距離をＬ_W 、望遠端における前記第１レンズの物体側の面の頂点から像面までの距離をＬ_T 、撮影距離が∞で広角端におけるレンズ系全体の合成焦点距離をｆ_W 、前記第２レンズ群の合成焦点距離をｆ_G2、前記第３レンズ群の合成焦点距離をｆ_G3、前記第４レンズの焦点距離をｆ₄ 、前記第６レンズの焦点距離をｆ₆ としたとき、
｜Ｌ_W −Ｌ_T ｜／Ｌ_W ＜０．１ ‥‥‥（１）
２＜ｆ_G2／ｆ_W ＜３ ‥‥‥（２）
４＜ｆ_G3／ｆ_W ＜５ ‥‥‥（３）
２＜ｆ₄ ／ｆ_G2＜３ ‥‥‥（４）
０．３＜ｆ₆ ／ｆ_G2＜０．５ ‥‥‥（５）
の各条件式を満足し、撮影距離が∞の場合のズーム比が２．５〜３．２倍で、広角端における画角が７０°〜８０°であることを特徴とする。
【００１３】
このズームレンズの構成によれば、撮影距離が∞の場合のズーム比が２．５〜３．２倍、広角端における画角が７０°〜８０°で、解像度が高く、非使用時の光学全長が短いズームレンズを実現することができる。
【００１４】
また、前記本発明のズームレンズの構成においては、前記第４レンズの屈折率をｎ₄ 、アッベ数をν₄ 、前記第６レンズの屈折率をｎ₆ 、アッベ数をν₆ としたとき、
ｎ₄ ＞１．７５ ‥‥‥（６）
ν₄ ＞３５ ‥‥‥（７）
ｎ₆ ＞１．６ ‥‥‥（８）
ν₆ ＞４５ ‥‥‥（９）
の条件式を満足するのが好ましい。この好ましい例によれば、広角端から望遠端へのズーミングに際しての軸上色収差及び倍率色収差を小さくすることができると共に、像面湾曲を小さくすることができる。
【００１５】
また、前記本発明のズームレンズの構成においては、前記第１レンズの焦点距離をｆ₁ 、前記第２レンズの焦点距離をｆ₂ 、前記第１レンズ群の合成焦点距離をｆ_G1としたとき、
０．６＜ｆ₁ ／ｆ_G1＜０．９ ‥‥‥（１０）
１．５＜ｆ₂ ／ｆ_G1＜４ ‥‥‥（１１）
の条件式を満足するのが好ましい。この好ましい例によれば、第１レンズ群で発生する歪曲収差を補正することができると共に、第１レンズ群の光学全長を短くすることができる。
【００１６】
また、前記本発明のズームレンズの構成においては、前記第２レンズ群の光学全長をｄ_G2としたとき、
０．５＜ｄ_G2／ｆ_G2＜０．６ ‥‥‥（１２）
の条件式を満足するのが好ましい。この好ましい例によれば、第２レンズ群で発生する諸収差をバランス良く補正することができると共に、第２レンズ群の光学全長を短くすることができる。
【００１７】
また、前記本発明のズームレンズの構成においては、前記第１レンズの物体側の面の曲率半径をＲ_1F、像面側の面の曲率半径をＲ_1R、前記第２レンズの物体側の面の曲率半径をＲ_2F、像面側の面の曲率半径をＲ_2Rとしたとき、
３＜Ｒ_1F／Ｒ_1R＜７ ‥‥‥（１３）
１＜Ｒ_2F／Ｒ_2R＜２ ‥‥‥（１４）
の条件式を満足するのが好ましい。この好ましい例によれば、第１レンズ群で発生する非点収差及び歪曲収差を容易に補正することができる。
【００１８】
また、前記本発明のズームレンズの構成においては、前記第５レンズと前記第６レンズとが接合されているのが好ましい。この好ましい例によれば、第２レンズ群の全長を短くすることができると共に、第２レンズ群の偏心敏感度を低くすることもできる。
【００１９】
また、前記本発明のズームレンズの構成においては、前記第４レンズの像面側の面が平面又は凹面であるのが好ましい。この好ましい例によれば、第４レンズの調心が容易となる。
【００２０】
また、本発明に係る電子スチルカメラの構成は、固体撮像素子とを備えた電子スチルカメラであって、前記ズームレンズとして前記本発明のズームレンズを用いることを特徴とする。
【００２１】
この電子スチルカメラの構成によれば、解像度が高く、非使用時の奥行が薄い電子スチルカメラを実現することができる。
【００２２】
また、前記本発明の電子スチルカメラの構成においては、前記固体撮像素子が傾き調整可能であるのが好ましい。この好ましい例によれば、ズームレンズの各レンズ面が偏心している場合であっても、固体撮像素子を傾斜させることによって固体撮像素子の撮像面上の結像特性を良好なものとすることができるので、撮影画像の結像特性が全領域で良好な電子スチルカメラを実現することができる。
【００２３】
また、本発明に係るビデオカメラの構成は、ズームレンズと、固体撮像素子とを備えたビデオカメラであって、前記ズームレンズとして前記本発明のズームレンズを用いることを特徴とする。
【００２４】
このビデオカメラの構成によれば、解像度が高く、非使用時の奥行が薄いビデオカメラを実現することができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、実施の形態を用いて本発明をさらに具体的に説明する。
【００２６】
［第１の実施の形態］
図１は本発明の第１の実施の形態におけるズームレンズの構成を示す配置図であり、図１（ａ）は広角端の状態、図１（ｂ）は中間位置の状態、図１（ｃ）は望遠端の状態をそれぞれ示している。本実施の形態のズームレンズは、撮影距離が∞の場合のズーム比が２．５〜３．２倍、広角端における画角が７０°〜８０°であり、この構成において、解像度が高く、非使用時の光学全長が短く、歪曲収差が良好に補正され、かつ、偏心敏感度の低いズームレンズを実現するものである。
【００２７】
図１に示すように、本実施の形態におけるズームレンズは、物体側（図１では左側）から像面５０側（図１では右側）に向かって順に配置された、負パワーの第１レンズ群１０と、正パワーの第２レンズ群２０と、正パワーの第３レンズ群３０とを備えた３群構成のズームレンズである。絞り８は、第２レンズ群２０の物体側に固定され、第２レンズ群２０と一緒に光軸方向に移動する。
【００２８】
このズームレンズのズーミング（変倍）は、第１レンズ群１０と第２レンズ群２０との間の空気間隔を変えると共に、第３レンズ群３０を光軸方向に移動させることによって行われる。そして、撮影距離が∞の場合の広角端（図１（ａ））から望遠端（図１（ｃ））へのズーミングに際して、第１レンズ群１０は像面側に凸の軌跡を描き、第２レンズ群２０は物体側に単調に移動する。
【００２９】
フォーカス調整は、第３レンズ群３０を光軸方向に移動させることによって行われる。第３レンズ群３０は、３つのレンズ群の中で最も軽いため、高速移動が望まれるオートフォーカスのフォーカス調整用レンズ群に適している。また、第３レンズ群３０は、テレセントリック性を良好にする作用をも有するので、画素ごとに微小正レンズを設けた固体撮像素子を用いる場合に都合がよい。
【００３０】
３群構成のズームレンズにおいて非使用時の光学全長（レンズ系全体の最も物体側のレンズ面の頂点から固体撮像素子の撮像面までの距離）を短くするには、３つのレンズ群の全長を短くすればよい。そのため、後述するように、３つのレンズ群は、いずれも構成枚数を少なくすると共に、各レンズ群の全長が極力短くなるように構成されている。
【００３１】
本実施の形態のズームレンズは、広角端における光学全長と望遠端における光学全長との差を小さくすることにより、使用時の光学全長の最大値が小さくなるように構成されている。また、本実施の形態のズームレンズは、第２レンズ群２０の合成焦点距離と第３レンズ群３０の合成焦点距離を適切に設定し、第４レンズ４（第２レンズ群２０の最も物体側のレンズ）の焦点距離と第６レンズ６（第２レンズ群２０の最も像面側のレンズ）の焦点距離を適切に設定することにより、結像特性が良好となるようにされた上で、使用時の光学全長が短くなるように構成されている。
【００３２】
負、正、正の３群構成のズームレンズの使用時における光学全長は、広角端又は望遠端で最長となり、途中のズーム位置で最短となる。
【００３３】
本実施の形態におけるズームレンズは、以下のような特徴を有している。
【００３４】
図１に示すように、第１レンズ群１０は、その全長を短くするために、物体側から順に配置された、負レンズの第レンズ１、負レンズの第２レンズ２、正レンズの第３レンズ３の３枚のレンズによって構成されている。負レンズの第１及び第２レンズ１、２で負の歪曲収差が発生するが、正レンズの第３レンズ３で正の歪曲収差を発生させて、レンズ系全体の広角端における負の歪曲収差の低減が図られている。また、この歪曲収差をさらに小さくするために、第１レンズ１の像面側の面が非球面とされている。
【００３５】
第２レンズ群２０は、物体側から順に配置された、正レンズの第４レンズ４、負レンズの第５レンズ５、正レンズの第６レンズ６の３枚のレンズによって構成されている。そして、この場合、第４レンズ４は、物体側に曲率の強い面が向けられている。また、この場合、第４レンズ４の物体側近傍に絞り８が配置されているので、軸上光線の入射高は第４レンズ４で最大となり、第４レンズ４が両面とも球面の場合には第４レンズ４で負の球面収差が発生する。そこで、第４レンズ４の物体側の面を非球面とすることにより、第２レンズ群２０で発生する球面収差の低減が図られている。また、第５レンズ５と第６レンズ６とを接合することにより、第２レンズ群２０の全長が短くなるように構成されている。
【００３６】
第３レンズ群３０は、１枚の正レンズの第７レンズ７によって構成されており、その全長は短くなっている。この第７レンズ７は、物体側の面が非球面となっており、これにより、正の歪曲収差を発生させて、広角端における負の歪曲収差の絶対値の低減が図られている。
【００３７】
フォーカス調整は、第１レンズ群１０と第２レンズ群２０を固定し、第３レンズ群３０だけを光軸方向に移動させることによって行われる。この場合、第３レンズ群３０は、撮影距離が短くなるにしたがって物体側に出ていく。第３レンズ群３０は、１枚のレンズによって構成され、移動する他の機構部品をも含めた移動部分が軽いので、第３レンズ群３０を小型でパワーの小さいモータを用いて高速で移動させることが可能となり、その結果、オートフォーカス調整を高速で行うことが可能となる。尚、フォーカス調整のために第７レンズ７が移動する際に倍率色収差が変化するが、実用上問題のない程度に抑制されている。
【００３８】
ズームレンズの像面５０側には、物体側から順に、赤外カットフィルタと、３枚の水晶板からなる光学ローパスフィルタと、固体撮像素子とが配置されており、固体撮像素子には保護のためのカバーガラスが取り付けられている。図１においては、赤外カットフィルタ、光学ローパスフィルタ及びカバーガラスが１つの等価な平行平板素子４０として表されている。ズームレンズによる被写体の像は、固体撮像素子の撮像面（像面５０）上に形成される。
【００３９】
本実施の形態におけるズームレンズは、次の条件式を満足するように構成されている。
【００４０】
｜Ｌ_W −Ｌ_T ｜／Ｌ_W ＜０．１ ‥‥‥（１）
２＜ｆ_G2／ｆ_W ＜３ ‥‥‥（２）
４＜ｆ_G3／ｆ_W ＜５ ‥‥‥（３）
２＜ｆ₄ ／ｆ_G2＜３ ‥‥‥（４）
０．３＜ｆ₆ ／ｆ_G2＜０．５ ‥‥‥（５）
ここで、Ｌ_W は広角端における光学全長（第１レンズ１の物体側のレンズ面の頂点から固体撮像素子の撮像面までの距離）、Ｌ_T は望遠端における光学全長、ｆ_W は撮影距離が∞で広角端におけるレンズ系全体の合成焦点距離である。また、ｆ_Giは、物体側から見て、第ｉ番目（ｉは自然数）のレンズ群の合成焦点距離である。また、物体側から見て、第ｉ番目（ｉは自然数）のレンズを第ｉレンズとしたとき、ｆ_i は第ｉレンズの焦点距離を表している。
【００４１】
上記条件式（１）は、使用時の光学全長の最大値を小さくすると共に、良好な結像特性を確保するための条件式である。使用時の光学全長の最大値を小さくするには、広角端における光学全長と望遠端における光学全長とを等しくするのが理想的である。但し、広角端における光学全長と望遠端における光学全長を完全に等しくしようとすると、結像特性が犠牲となる場合もある。上記条件式（１）は、このことを考慮して得られた条件式である。上記条件式（１）が満足されない場合には、使用時の光学全長を短くすると共に、良好な結像特性を確保することが困難となる。
【００４２】
上記条件式（２）は、使用時の光学全長を極力短くすると共に、諸収差の発生をバランス良く補正するための条件式である。ｆ_G2／ｆ_W が３以上になると、第２レンズ群２０の物像間距離（物点から像点までの距離）が長くなるために、使用時の光学全長が長くなってしまう。この場合、第３レンズ群３０の倍率を小さくすれば光学全長が短くなるが、第３レンズ群３０のパワーが大きくなるために第３レンズ群３０で発生する像面湾曲が補正不足となり、この像面湾曲を第１レンズ群１０と第２レンズ群２０とで補正することが困難となる。一方、ｆ_G2／ｆ_W が２以下になると、使用時の光学全長は短くなるものの、望遠端において第１レンズ群１０と第２レンズ群２０との間に絞り８を配置できるだけの空気間隔を確保することが困難となる。
【００４３】
上記条件式（３）は、固体撮像素子に入射する最大像高における主光線の傾斜角を小さく、つまりテレセントリック性を良好にすると共に、像面湾曲を低減するための条件式である。ｆ_G3／ｆ_W が４以下になると、テレセントリック性は良好となるものの、レンズ系全体の像面湾曲を補正しきれなくなる。一方、ｆ_G3／ｆ_W が５以上になると、像面湾曲は低減するものの、テレセントリック性が不十分となる。
【００４４】
上記条件式（４）及び（５）は、第２レンズ群２０で発生する諸収差をバランス良く補正すると共に、使用時のレンズ系全体の光学全長を短くするための条件式である。ｆ₄ ／ｆ_G2が３以上となる場合、又はｆ₆ ／ｆ_G2が０．３以下となる場合には、第２レンズ群２０の物体側主点の物体側への偏りが不十分となるために、望遠端において第１レンズ群１０の像面側主点から第２レンズ群２０の物体側主点までの距離を所望の長さにしようとすると、第１レンズ群１０と第２レンズ群２０との間に絞り８を配置できるだけの空気間隔を確保することが困難となる。一方、ｆ₄ ／ｆ_G2が２以下となる場合、又はｆ₆ ／ｆ_G2が０．５以上となる場合には、第２レンズ群２０の物体側主点の物体側への偏りは十分となって、望遠端において第１レンズ群１０と第２レンズ群２０との間に絞り８を配置できるだけの空気間隔を確保すると共に、使用時の光学全長を短くすることができるが、第５レンズ５のパワーが過大となるために、第５レンズ５で発生する球面収差、コマ収差を他のレンズでバランス良く補正することが困難となる。
【００４５】
また、本実施の形態におけるズームレンズは、次の条件式を満足するのが望ましい。
【００４６】
ｎ₄ ＞１．７５ ‥‥‥（６）
ν₄ ＞３５ ‥‥‥（７）
ｎ₆ ＞１．６ ‥‥‥（８）
ν₆ ＞４５ ‥‥‥（９）
ここで、ｎ_i は第ｉレンズの屈折率、ν_i は第ｉレンズのアッベ数である。
【００４７】
上記条件式（６）〜（９）は、広角端から望遠端へのズーミングに際しての軸上色収差及び倍率色収差を小さくすると共に、像面湾曲を小さくするための条件式である。上記条件式（６）〜（９）のいずれかが満足されない場合には、いずれかのズーム位置において軸上色収差又は倍率色収差が大きくなるために色にじみが目立ったり、像面湾曲が小さくならないために撮影画像の一部で結像特性が悪くなったりするという問題が生じる。
【００４８】
また、本実施の形態におけるズームレンズは、次の条件式を満足するのが望ましい。
【００４９】
０．６＜ｆ₁ ／ｆ_G1＜０．９ ‥‥‥（１０）
１．５＜ｆ₂ ／ｆ_G1＜４ ‥‥‥（１１）
ここで、ｆ_i は第ｉレンズの焦点距離である。
【００５０】
上記条件式（１０）及び（１１）は、第１レンズ群１０で発生する歪曲収差を補正すると共に、第１レンズ群１０の光学全長を短くするための条件式である。ｆ₁ ／ｆ_G1が０．９以上となる場合、又はｆ₂ ／ｆ_G1が４以上となる場合には、歪曲収差を補正することは容易となるが、第１レンズ群１０の光学全長が長くなるために、使用時の光学全長及び沈胴時の光学全長が長くなってしまう。一方、ｆ₁ ／ｆ_G1が０．６以下となる場合、又はｆ₂ ／ｆ_G1が１．５以下となる場合には、第１レンズ群１０の光学全長を短くすることはできるが、歪曲収差を補正することが困難となる。
【００５１】
また、本実施の形態におけるズームレンズは、次の条件式を満足するのが望ましい。
【００５２】
０．５＜ｄ_G2／ｆ_G2＜０．６ ‥‥‥（１２）
ここで、ｄ_G2は第２レンズ群２０の光学全長である。
【００５３】
上記条件式（１２）は、第２レンズ群２０で発生する諸収差をバランス良く補正すると共に、第２レンズ群２０の光学全長を短くするための条件式である。ｄ_G2／ｆ_G2が０．６以上になると、第２レンズ群２０の光学全長を短くすることが困難となる。一方、ｄ_G2／ｆ_G2が０．５以下になると、球面収差、コマ収差をバランス良く補正することが困難となる。
【００５４】
また、本実施の形態におけるズームレンズは、次の条件式を満足するのが望ましい。
【００５５】
３＜Ｒ_1F／Ｒ_1R＜７ ‥‥‥（１３）
１＜Ｒ_2F／Ｒ_2R＜２ ‥‥‥（１４）
ここで、Ｒ_iFは第ｉレンズの物体側の面の曲率半径、Ｒ_iRは第ｉレンズの像面側の面の曲率半径である。
【００５６】
上記条件式（１３）及び（１４）は、第１レンズ群１０で発生する非点収差及び歪曲収差を補正するための条件式である。Ｒ_1F／Ｒ_1Rが７以上となる場合、又はＲ_2F／Ｒ_2Rが２以上となる場合には、歪曲収差の補正は容易であるが、非点収差が補正不足となる。一方、Ｒ_1F／Ｒ_1Rが３以下となる場合、又はＲ_2F／Ｒ_2Rが１以下となる場合には、歪曲収差を補正することが困難となる。
【００５７】
以下に、具体的実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明する。
【００５８】
（実施例１）
本実施例におけるズームレンズの構成は、図１に示したものと同じである。本実施例におけるズームレンズは、非使用時に第１レンズ群１０、第２レンズ群２０及び第３レンズ群３０を固体撮像素子側（像面５０側）に寄せる沈胴構成とすることにより、沈胴時の光学全長が短くなるようにされている。沈胴構成は、第１レンズ群１０と第２レンズ群２０を光軸方向に移動させる円筒カムのカム溝を延ばすことによって実現することができる（後述する他の実施例２〜４についても同様である）。
【００５９】
本実施例のズームレンズを構成するレンズの一部のレンズ面は、非球面とされており、非球面形状は、下記（数１）によって定義される（後述する他の実施例２〜４についても同様である）。
【００６０】
【数１】

【００６１】
但し、上記（数１）中、ｈは光軸からの高さ、Ｚは非球面上の光軸からの高さがｈの点におけるサグ量、κは円錐定数、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇはそれぞれ４次、６次、８次、１０次の非球面係数を表している。
【００６２】
撮影距離が∞で広角端におけるレンズ系全体の合成焦点距離をｆ_W 、望遠端におけるレンズ系全体の合成焦点距離をｆ_T としたとき、焦点距離が下記（数２）によって表記されるｆ_N となるズーム位置を『中間位置』と呼ぶ。
【００６３】
【数２】

【００６４】
下記（表１）に、本実施例におけるズームレンズの具体的数値例（レンズデータ）を示す。
【００６５】
【表１】

【００６６】
表中の長さの単位は、すべて［ｍｍ］である。上記（表１）において、ｒはレンズの曲率半径、ｄは面間隔、ｎｄ、νｄはそれぞれレンズのｄ線に対する屈折率、アッベ数を示している。また、Ｇ１〜Ｇ３はそれぞれ第１〜第３レンズ群１０〜３０に対応しており、Ｌ１〜Ｌ７は第１〜第７レンズ１〜７に対応しており、Ｐは平行平板素子４０に対応している。また、＊印を付した面は非球面である。以上のことは、後述する他の実施例２〜４についても同様である。
【００６７】
下記（表２）に、本実施例におけるズームレンズの円錐定数及び非球面係数（非球面データ）を示す。
【００６８】
【表２】

【００６９】
また、下記（表３）に、本実施例におけるズームレンズの撮影距離が∞の場合における可変面間隔（ｍｍ）（可変面間隔データ）を示す。
【００７０】
【表３】

【００７１】
上記（表３）において、ｄ６、ｄ１２、ｄ１４は可変部の面間隔であり、その位置は図１に示すとおりである。また、ｆ（ｍｍ）は焦点距離、ＦはＦナンバー、ω（°）は入射半画角、Ｌは光学全長をそれぞれ示している。以上のことは、後述する他の実施例２〜４についても同様である。
【００７２】
図２〜図４に、本実施例におけるズームレンズの撮影距離が∞で絞り開放の時の収差性能図（球面収差、非点収差、歪曲収差）を示す。図２は広角端の場合、図３は中間位置の場合、図４は望遠端の場合である。尚、球面収差図において、実線はｄ線に対する値、短い破線はＦ線に対する値、長い破線はＣ線に対する値をそれぞれ示している。また、非点収差図において、実線はサジタル像面湾曲、破線はメリディオナル像面湾曲をそれぞれ示している。以上のことは、後述する他の実施例２〜４についても同様である。
【００７３】
図２〜図４に示す収差性能図から明らかなように、本実施例のズームレンズは、ズーム位置が変化した場合であっても良好な収差性能を示している。
【００７４】
図１に示したズームレンズにおいては、第２レンズ群２０の偏心敏感度が高い。このため、図１に示したズームレンズにおいては、第５レンズ５と第６レンズ６とを接合させている。また、第４レンズ４の像面側の面を凹面にして、組み立て時に第４レンズ４を調心し易いようにされている。
【００７５】
第５レンズ５と第６レンズ６とを接合すると、接着剤の両面の境界では屈折率差が小さくなるために、第５レンズ５の像面側の面と第６レンズ６の物体側の面の偏心敏感度は低くなる。また、接合した場合には、面間隔の誤差を発生させ易いスペーサが不要となるため、スペーサを用いる場合に比べて面間隔の誤差を小さくすることができる。
【００７６】
調心を行う場合には、次のようにすればよい。すなわち、まず、第５レンズ５と第６レンズ６とを接合したものをレンズ枠に組み込んだ後、第４レンズ４を所定の位置に取り付ける。そして、偏心測定装置を利用して、第２レンズ群２０全体の偏心状態が小さくなるように、第４レンズ４の位置を調整し、最後に、接着剤によって第４レンズ４をレンズ枠に固定する。このとき、第４レンズ４の像面側の面が凸面の場合には、第４レンズ４を移動させようとすると、平行偏心と傾斜偏心との両方が生じるために、調心が困難となる。これに対して、図１に示したズームレンズにおいては、第４レンズ４の像面側の面を凹面としているので、第４レンズ４を傾斜させることなく平行移動させることができ、調心が容易となる。尚、第４レンズ４の像面側の面は平面としてもよく、この場合にも調心がやり易くなる。
【００７７】
また、固体撮像素子の撮像面（像面５０）上の一部の領域で結像特性が良好でない場合には、固体撮像素子を１°以内で傾斜させることにより、固体撮像素子の撮像面（像面５０）上の結像特性を良好にすることができる。
【００７８】
以上のように、本実施例におけるズームレンズは、撮影距離が∞の場合のズーム比が約３．０倍、広角端における画角が７６．７２°程度で、解像度が高く、非使用時の光学全長が短く、歪曲収差が良好に補正されたものとなっている。
【００７９】
尚、上記したレンズの接合、調心、及び固体撮像素子の傾斜に関する説明は、後述する他の実施例２〜４についても同様である。
【００８０】
（実施例２）
図１６に、本実施例におけるズームレンズの構成を示す。
下記（表４）に、本実施例におけるズームレンズの具体的数値例（レンズデータ）を示す。
【００８１】
【表４】

【００８２】
下記（表５）に、本実施例におけるズームレンズの円錐定数及び非球面係数（非球面データ）を示す。
【００８３】
【表５】

【００８４】
また、下記（表６）に、本実施例におけるズームレンズの撮影距離が∞の場合における可変面間隔（ｍｍ）（可変面間隔データ）を示す。
【００８５】
【表６】

【００８６】
図５〜図７に、本実施例におけるズームレンズの撮影距離が∞で絞り開放の時の収差性能図を示す。
【００８７】
図５〜図７に示す収差性能図から明らかなように、本実施例のズームレンズは、ズーム位置が変化した場合であっても良好な収差性能を示している。
【００８８】
以上のように、本実施例におけるズームレンズは、撮影距離が∞の場合のズーム比が約３．０倍、広角端における画角が７６．９７°で、解像度が高く、非使用時の光学全長が短く、歪曲収差が良好に補正されたものとなっている。
【００８９】
（実施例３）
図１７に、本実施例におけるズームレンズの構成を示す。
下記（表７）に、本実施例におけるズームレンズの具体的数値例（レンズデータ）を示す。
【００９０】
【表７】

【００９１】
下記（表８）に、本実施例におけるズームレンズの円錐定数及び非球面係数（非球面データ）を示す。
【００９２】
【表８】

【００９３】
また、下記（表９）に、本実施例におけるズームレンズの撮影距離が∞の場合における可変面間隔（ｍｍ）（可変面間隔データ）を示す。
【００９４】
【表９】

【００９５】
図８〜図１０に、本実施例におけるズームレンズの撮影距離が∞で絞り開放の時の収差性能図を示す。
【００９６】
図８〜図１０に示す収差性能図から明らかなように、本実施例のズームレンズは、ズーム位置が変化した場合であっても良好な収差性能を示している。
【００９７】
以上のように、本実施例におけるズームレンズは、撮影距離が∞の場合のズーム比が約３．０倍、広角端における画角が７６．９８°程度で、解像度が高く、非使用時の光学全長が短く、歪曲収差が良好に補正されたものとなっている。
【００９８】
（実施例４）
図１８に、本実施例におけるズームレンズの構成を示す。
下記（表１０）に、本実施例におけるズームレンズの具体的数値例（レンズデータ）を示す。
【００９９】
【表１０】

【０１００】
下記（表１１）に、本実施例におけるズームレンズの円錐定数及び非球面係数（非球面データ）を示す。
【０１０１】
【表１１】

【０１０２】
また、下記（表１２）に、本実施例におけるズームレンズの撮影距離が∞の場合における可変面間隔（ｍｍ）（可変面間隔データ）を示す。
【０１０３】
【表１２】

【０１０４】
図１１〜図１３に、本実施例におけるズームレンズの撮影距離が∞で絞り開放の時の収差性能図を示す。
【０１０５】
図１１〜図１３に示す収差性能図から明らかなように、本実施例のズームレンズは、ズーム位置が変化した場合であっても良好な収差性能を示している。
【０１０６】
以上のように、本実施例におけるズームレンズは、撮影距離が∞の場合のズーム比が約３．０倍、広角端における画角が７６．８９°程度で、解像度が高く、非使用時の光学全長が短く、歪曲収差が良好に補正されたものとなっている。
【０１０７】
下記（表１３）に、以上説明した実施例１〜４の上記条件式（１）〜（１４）の数値を示す。
【０１０８】
【表１３】

【０１０９】
［第２の実施の形態］
図１４は本発明の第２の実施の形態における電子スチルカメラを示す概略構成図である。
【０１１０】
図１４において、６０はズームレンズ、５１は固体撮像素子、６１は液晶モニタ、１１は第１レンズ群、２２は絞り、２１は第２レンズ群、３１は第３レンズ群である。
【０１１１】
筐体６２の前側にはズームレンズ６０が配置され、ズームレンズ６０の後側には、物体側から像面側に向かって順に、光学ローパスフィルタ４１と、固体撮像素子５１とが配置されている。筐体６２の後側には液晶モニタ６１が配置され、固体撮像素子５１と液晶モニタ６１とは近接している。固体撮像素子５１の物体側にはカバーガラス４２が設けられており、ズームレンズ６０による被写体の像は固体撮像素子５１の撮像面５２に形成される。
【０１１２】
本実施の形態においては、ズームレンズ６０として、上記第１の実施の形態の実施例１で説明したズームレンズが用いられている。
【０１１３】
鏡筒は、移動鏡筒６３と、第１の円筒カム６４と、主鏡筒６５と、第２の円筒カム６６と、第２レンズ群枠６７と、第３レンズ群枠６８とにより構成されている。第１レンズ群１１は、移動鏡筒６３に取り付けられている。移動鏡筒６３は、第１の円筒カム６４を介して主鏡筒６５に組み込まれている。第１の円筒カム６４の内壁には第２レンズ群枠６７が固定されており、第２レンズ群枠６７には、絞り２２と第２レンズ群２１が取り付けられている。また、第３レンズ群３１は、第３レンズ群枠６８に取り付けられている。そして、主鏡筒６５の外側に取り付けられた第２の円筒カム６６を回転させることにより、第１の円筒カム６４が回転しながら光軸方向に移動し、この第１の円筒カム６４の回転動作によって、移動鏡筒６３及び第２レンズ群枠６７が光軸方向に移動する。このように、第２の円筒カム６６を回転させることにより、第１レンズ群１１及び第２レンズ群２１が固体撮像素子５１を基準にした所定の位置に移動するので、広角端から望遠端までのズーミングを行うことができる。
【０１１４】
第３レンズ群枠６８は、フォーカス調整用のモータによって光軸方向に移動可能となっている。そして、このモータによって第３レンズ群３１を光軸方向に移動させながら撮影画像の高周波成分がピークとなる位置を検出し、その位置に第３レンズ群３１を移動させることにより、オートフォーカス調整を行うことができる。
【０１１５】
非使用時に第１レンズ群１１、第２レンズ群２１、第３レンズ群３１をすべて固体撮像素子５１側に寄せる沈胴構成にすれば、ズームレンズの非使用時（沈胴時）の光学全長を短くすることができる。第１レンズ群１１及び第２レンズ群２１を固体撮像素子５１側に寄せる機構は、第１及び第２の円筒カム６４、６６のカム溝を延ばすことによって実現可能である。
【０１１６】
以上により、撮影距離が∞の場合のズーム比が２．５〜３．２倍、広角端における画角が７０°〜８０°程度で、解像度が高く、非使用時の奥行が薄い電子スチルカメラを実現することができる。
【０１１７】
尚、図１４に示した電子スチルカメラにおいては、上記第１の実施の形態の実施例１のズームレンズが用いられているが、実施例１のズームレンズの代わりに実施例２〜４のズームレンズを用いることもできる。
【０１１８】
また、図１４に示した電子スチルカメラの光学系は、動画を対象としたビデオカメラに用いることもできる。そして、この場合には、解像度の高い静止画像だけでなく、動画を撮影することもできる。
【０１１９】
［第３の実施の形態］
図１５は本発明の第３の実施の形態における電子スチルカメラの要部を示す概略構成図である。図１５に示した電子スチルカメラは、図１４に示した電子スチルカメラにおいて、固体撮像素子５１をズームレンズ６０に対して傾斜させて構成されたものである。尚、上記第２の実施の形態の電子スチルカメラと同じ構成部材には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【０１２０】
図１５に示すように、固体撮像素子５１には、取り付け板７０が取り付けられている。取り付け板７０には周辺部の３箇所に穴が穿設され、主鏡筒６５の端面には取り付け板７０の３箇所の穴に対応する３つのビス穴が螺設されている。主鏡筒６５の３つのビス穴のうちの２つのビス穴の近傍には２つの穴が穿設され、その２つの穴にはそれぞれバネ７２が挿入されている。３本のビス７１（１本のビスは図示せず）が取り付け板７０の３つの穴を貫通し、主鏡筒６５の３つのビス穴に螺着されることにより、取り付け板７０が主鏡筒６５に取り付けられている。このとき、バネ７２が取り付け板７０を押すように作用するので、バネ７２の近傍のビス７１を回転させることにより、固体撮像素子５１の傾斜角と傾斜方位を自由に調整することができる。そして、固体撮像素子５１の傾斜角と傾斜方位を調整した後に、３本のビス７１を接着剤で固定すれば、ズームレンズ６０に対する固体撮像素子５１の位置、姿勢を安定に保持することができる。
【０１２１】
ズームレンズ６０の各レンズ面が偏心している場合に、固体撮像素子５１をその撮像面５２がズームレンズ６０の光軸と垂直となるように取り付けると、撮像面５２の一部の領域で結像特性が良好でない場合がある。しかし、上記のような構成を採用し、固体撮像素子５１の傾斜角と傾斜方位を適切に調整すれば、撮像面５２に生じていた結像特性の良好でない領域の結像特性を改善することができる。
【０１２２】
固体撮像素子５１の傾斜角範囲は１°程度にするとよい。そして、実際に広角端から望遠端までのいくつかのズーム位置で撮影し、固体撮像素子５１からの出力信号から結像特性の良好でない領域を探し、次いで、出力信号を見ながら、２つのバネ７２の近傍にある２本のビスを回して、結像特性の良好でない領域の結像特性が良好となるように、固体撮像素子５１の傾斜角と傾斜方位の調整を行うとよい。
【０１２３】
以上のように、本実施の形態における電子スチルカメラの構成によれば、ズームレンズの各レンズ面が偏心している場合であっても、固体撮像素子を傾斜させることによって固体撮像素子の撮像面上の結像特性を良好なものとすることができるので、撮影画像の結像特性が全領域で良好な電子スチルカメラを実現することができる。
【０１２４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、撮影距離が∞の場合のズーム比が２．５〜３．２倍、広角端における画角が７０°〜８０°で、解像度が高く、非使用時の光学全長が短いズームレンズを実現することができる。
【０１２５】
また、本発明のズームレンズを用いることにより、解像度が高く、非使用時の奥行が薄い電子スチルカメラ及びビデオカメラを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態（同実施の形態の実施例１）におけるズームレンズの構成を示す配置図（（ａ）は広角端の状態、（ｂ）は中間位置の状態、（ｃ）は望遠端の状態）
【図２】本発明の第１の実施の形態の実施例１におけるズームレンズの広角端の場合の収差性能図
【図３】本発明の第１の実施の形態の実施例１におけるズームレンズの中間位置の場合の収差性能図
【図４】本発明の第１の実施の形態の実施例１におけるズームレンズの望遠端の場合の収差性能図
【図５】本発明の第１の実施の形態の実施例２におけるズームレンズの広角端の場合の収差性能図
【図６】本発明の第１の実施の形態の実施例２におけるズームレンズの中間位置の場合の収差性能図
【図７】本発明の第１の実施の形態の実施例２におけるズームレンズの望遠端の場合の収差性能図
【図８】本発明の第１の実施の形態の実施例３におけるズームレンズの広角端の場合の収差性能図
【図９】本発明の第１の実施の形態の実施例３におけるズームレンズの中間位置の場合の収差性能図
【図１０】本発明の第１の実施の形態の実施例３におけるズームレンズの望遠端の場合の収差性能図
【図１１】本発明の第１の実施の形態の実施例４におけるズームレンズの広角端の場合の収差性能図
【図１２】本発明の第１の実施の形態の実施例４におけるズームレンズの中間位置の場合の収差性能図
【図１３】本発明の第１の実施の形態の実施例４におけるズームレンズの望遠端の場合の収差性能図
【図１４】本発明の第２の実施の形態における電子スチルカメラを示す概略構成図
【図１５】本発明の第３の実施の形態における電子スチルカメラの要部を示す概略構成図
【図１６】本発明の第１の実施の形態の実施例２におけるズームレンズの構成を示す配置図（（ａ）は広角端の状態、（ｂ）は中間位置の状態、（ｃ）は望遠端の状態）
【図１７】本発明の第１の実施の形態の実施例３おけるズームレンズの構成を示す配置図（（ａ）は広角端の状態、（ｂ）は中間位置の状態、（ｃ）は望遠端の状態）
【図１８】本発明の第１の実施の形態の実施例４おけるズームレンズの構成を示す配置図（（ａ）は広角端の状態、（ｂ）は中間位置の状態、（ｃ）は望遠端の状態）
【符号の説明】
１ 第１レンズ
２ 第２レンズ
３ 第３レンズ
４ 第４レンズ
５ 第５レンズ
６ 第６レンズ
７ 第７レンズ
８、２２ 絞り
１０、１１ 第１レンズ群
２０、２１ 第２レンズ群
３０、３１ 第３レンズ群
４０ 平行平板素子
４１ 光学ローパスフィルタ
４２ カバーガラス
５０ 像面
５１ 固体撮像素子
５２ 撮像面
６０ ズームレンズ
６１ 液晶モニタ
６２ 筐体
６３ 移動鏡筒
６４ 第１の円筒カム
６５ 主鏡筒
６６ 第２の円筒カム
６７ 第２レンズ群枠
６８ 第３レンズ群枠
７０ 取り付け板
７１ ビス
７２ バネ

Claims (10)

1. 物体側から像面側に向かって順に配置された、負パワーの第１レンズ群と、物体側に絞りが固定された正パワーの第２レンズ群と、正パワーの第３レンズ群とからなるズームレンズであって、
   前記第１レンズ群は、物体側から順に配置された、負レンズの第１レンズと、負レンズの第２レンズと、正レンズの第３レンズとからなり、
   前記第２レンズ群は、物体側から順に配置された、正レンズの第４レンズと、負レンズの第５レンズと、正レンズの第６レンズとからなり、
   前記第３レンズ群は、正レンズの第７レンズからなり、
   前記第１レンズの像面側の面、前記第４レンズの物体側の面、及び前記第７レンズの物体側の面はいずれも非球面であり、
   撮影距離が∞の場合の広角端から望遠端へのズーミングに際して、前記第１レンズ群は像面側に凸の軌跡を描き、前記第２レンズ群は物体側に単調に移動し、 広角端における前記第１レンズの物体側の面の頂点から像面までの距離をＬ_W 、望遠端における前記第１レンズの物体側の面の頂点から像面までの距離をＬ_T 、撮影距離が∞で広角端におけるレンズ系全体の合成焦点距離をｆ_W 、前記第２レンズ群の合成焦点距離をｆ_G2、前記第３レンズ群の合成焦点距離をｆ_G3、前記第４レンズの焦点距離をｆ₄ 、前記第６レンズの焦点距離をｆ₆ としたとき、
   ｜Ｌ_W −Ｌ_T ｜／Ｌ_W ＜０．１ ‥‥‥（１）
   ２＜ｆ_G2／ｆ_W ＜３ ‥‥‥（２）
   ４＜ｆ_G3／ｆ_W ＜５ ‥‥‥（３）
   ２＜ｆ₄ ／ｆ_G2＜３ ‥‥‥（４）
   ０．３＜ｆ₆ ／ｆ_G2＜０．５ ‥‥‥（５）
   の各条件式を満足し、撮影距離が∞の場合のズーム比が２．５〜３．２倍で、広角端における画角が７０°〜８０°であることを特徴とするズームレンズ。
2. 前記第４レンズの屈折率をｎ₄ 、アッベ数をν₄ 、前記第６レンズの屈折率をｎ₆ 、アッベ数をν₆ としたとき、
   ｎ₄ ＞１．７５ ‥‥‥（６）
   ν₄ ＞３５ ‥‥‥（７）
   ｎ₆ ＞１．６ ‥‥‥（８）
   ν₆ ＞４５ ‥‥‥（９）
   の条件式を満足する請求項１に記載のズームレンズ。
3. 前記第１レンズの焦点距離をｆ₁ 、前記第２レンズの焦点距離をｆ₂ 、前記第１レンズ群の合成焦点距離をｆ_G1としたとき、
   ０．６＜ｆ₁ ／ｆ_G1＜０．９ ‥‥‥（１０）
   １．５＜ｆ₂ ／ｆ_G1＜４ ‥‥‥（１１）
   の条件式を満足する請求項１又は２に記載のズームレンズ。
4. 前記第２レンズ群の光学全長をｄ_G2としたとき、
   ０．５＜ｄ_G2／ｆ_G2＜０．６ ‥‥‥（１２）
   の条件式を満足する請求項１〜３のいずれかに記載のズームレンズ。
5. 前記第１レンズの物体側の面の曲率半径をＲ_1F、像面側の面の曲率半径をＲ_1R、前記第２レンズの物体側の面の曲率半径をＲ_2F、像面側の面の曲率半径をＲ_2Rとしたとき、
   ３＜Ｒ_1F／Ｒ_1R＜７ ‥‥‥（１３）
   １＜Ｒ_2F／Ｒ_2R＜２ ‥‥‥（１４）
   の条件式を満足する請求項１〜４のいずれかに記載のズームレンズ。
6. 前記第５レンズと前記第６レンズとが接合されている請求項１〜５のいずれかに記載のズームレンズ。
7. 前記第４レンズの像面側の面が平面又は凹面である請求項１〜６のいずれかに記載のズームレンズ。
8. ズームレンズと、固体撮像素子とを備えた電子スチルカメラであって、前記ズームレンズとして請求項１〜７のいずれかに記載のズームレンズを用いることを特徴とする電子スチルカメラ。
9. 前記固体撮像素子が傾き調整可能である請求項８に記載の電子スチルカメラ。
10. ズームレンズと、固体撮像素子とを備えたビデオカメラであって、前記ズームレンズとして請求項１〜７のいずれかに記載のズームレンズを用いることを特徴とするビデオカメラ。

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