JP4740171B2 - ズームレンズおよびカメラ装置 - Google Patents

Description

この発明はズームレンズおよびカメラ装置に関する。

近来、急速に普及しつつあるデジタルカメラは、そのユーザが広く一般化するに従い、撮影レンズとしてはズーム機能を有することが当然となり、３００万画素を超える高密度の受光素子に対応するための高画質化、高変倍化・小型化・省電力化が求められている。

デジタルカメラ用のズームレンズに求められる高性能化・高変倍化に適したタイプとして、物体側より順に，正の焦点距離を持つ第１群、負の焦点距離を持つ第２群、いずれも正の焦点距離を持つ第３、第４、第５群を配置し、第２群を物体側から像側へと単調に移動することにより「短焦点端から長焦点端への変倍」を行い、第４群を移動することにより「変倍に伴う像面位置の変動を補正」するものが特許文献１〜３等に提案されている。

しかし、これら特許文献記載のズームレンズの何れにおいても、第４群は「変倍に伴う像面位置の変動を補正」するために移動しており、変倍にはほとんど寄与せず、第２群が変倍作用のほとんど全てを負担しており、そのため、変倍に伴なう第２群の移動量が大きく、第３群近傍に配置される絞りから第１群が遠ざかり、第１群の大型化ひいてはレンズ全体の大型化が避けられない。

特開平０６−１８０４２４号公報 特開平０７−１５１９６７号公報 特開平０９−０９０２２１号公報

この発明は、高性能・高変倍でありながら十分に小型化の可能な新規なズームレンズの現を課題とする。この発明はまた、上記ズームレンズを用いる新規なカメラ装置の実現を他の課題とする。

この発明のズームレンズは、図１（ａ）、（ｂ）に示すように「物体側から順次、正の焦点距離を持つ第１群、負の焦点距離を持つ第２群、いずれも正の焦点距離を持つ第３、第４、第５群を配し、第３群の近傍に開口絞りを有してなる５群構成の撮影用ズームレンズであって、第１群および第３群が像面に対して固定的に配置され、短焦点端から長焦点端への変倍に際し、第２群が第３群の側へ向って単調に移動し、第４群が、第３群近傍に位置する長焦点端位置に向って第５群側から移動し、第４群が第２群とともに変倍機能を分担」する。上記に於いて「固定的」とは、ズーミングに際して常に固定状態にあって不動であることを意味する。以下の説明においても同様である。
また、フォーカシングは、第５群のみの移動により行われる。

第１〜第５群が、正・負・正・正・正のパワー配分を持つズームレンズとしては、従来から、変倍に際して第１、第３、第５群を固定し、変倍のために第２群（バリエータ）を移動させ、変倍に伴う像面位置変動の補正のために第４群（コンペンセータ）を移動させるものが知られている。この場合、第２群が変倍作用の殆ど全てを負担するため、変倍のための第２群の移動量が大きく、第１群が開口絞りから大きく離れるため、第１群の光線有効径（レンズ外径）が大きくなってしまう。

請求項１記載のズームレンズは、上記の構成において、第４群が、物体側に配設されて凸面を物体側に向けた正レンズと、像側に配設されて凹面を像側に向けた負レンズと、上記正レンズと負レンズの間に配設された正レンズとの３枚のレンズで構成される。
また、請求項２記載のズームレンズは、上記の構成において、第４群が、物体側に配設されて凸面を物体側に向けた正レンズと、像側に配設されて凹面を像側に向けた負レンズと、上記正レンズと負レンズの間に配設された２枚の正レンズとの４枚のレンズで構成される。
そして、請求項１記載のズームレンズ・請求項２記載のズームレンズとも、第２群が、物体側から順に、負レンズ、負レンズ、正レンズを光路上に配した３枚のレンズで構成され、第３群が、１枚の正レンズで構成される。
第１群は、請求項１記載のズームレンズでは「物体側から順に、負レンズ、正レンズ、を光路上に配した２枚のレンズ」で構成され、請求項２記載のズームレンズでは「物体側から順に、負レンズ、正レンズを光路上に配した２枚のレンズ。もしくは物体側から順に、負レンズ、正レンズ、正レンズを光路上に配した３枚のレンズ」で構成される。
請求項１、２記載のズームレンズでは、上記の如く、変倍に際して第４群にも変倍機能を分担させ、第２群の移動距離を短縮することで第１群を開口絞りに近付け、第１群の光線有効径（レンズ外径）を小さくする。

請求項１、２記載のズームレンズは、短焦点端における第１、第２群間の距離：Ｄ_1W、長焦点端における第１、第２群間の距離：Ｄ_1T、短焦点端における第３、第４群間の距離：Ｄ_3W、長焦点端における第３、第４群間の距離：Ｄ_3Tが、条件：
（１） （Ｄ_3W−Ｄ_3T）／（Ｄ_1T−Ｄ_1W）＞０．３
を満足する。

条件（１）は、変倍に際する第４群の移動量をある程度以上大きくする必要性を表しており、パラメータ：（Ｄ_3W−Ｄ_3T）／（Ｄ_1T−Ｄ_1W）が、下限の０．３を超えて小さくなると、第４群に十分な変倍機能が分担されない恐れがある。例えば、第３群を固定する場合を考えると、パラメータ：（Ｄ_3W−Ｄ_3T）／（Ｄ_1T−Ｄ_1W）の分子：（Ｄ_3W−Ｄ_3T）は、第４群が短焦点端から長焦点端に変倍するときの移動量であり、分母：（Ｄ_1T−Ｄ_1W）は上記変倍に際しての第２群の移動量である。

パラメータ：（Ｄ_3W−Ｄ_3T）／（Ｄ_1T−Ｄ_1W）が小さくなることは、「分子が小さくなる」及び／または「分母が大きくなる」ことを意味する。分子が小さくなることは、第４群の移動量が小さくなることを意味し、また分母が大きくなることは第２群の移動量が大きくなることを意味する。従って、どちらにしても、第４群が分担すべき変倍機能が小さくなるのである。

なお、パラメータ：（Ｄ_3W−Ｄ_3T）／（Ｄ_1T−Ｄ_1W）が大きくなるに連れて、変倍機能に対する第４群の分担率は大きくなるが、第４群の変倍機能分担率が大きくなりすぎると、第２群の変倍機能分担率が小さくなり、良好な変倍を行うのが困難になる。従って、パラメータ：（Ｄ_3W−Ｄ_3T）／（Ｄ_1T−Ｄ_1W）の値は、１．０程度が上限である。

上記のように、請求項１、２に記載されたズームレンズは、第２群とともに「第４群が変倍機能を分担する」点で従来にない全く新規なものである。かかるズームレンズは、例えば「液晶プロジェクタにおける投影用のズームレンズ」として使用することが可能である。

請求項１、２記載のズームレンズは、上記の如く「第１群側を物体側とする撮影用ズームレンズ」である。請求項１、２記載のズームレンズは、第３群、第５群がともに、１枚の正レンズで構成される。

請求項１または２記載のズームレンズは、第２群・第３群のそれぞれに１面以上の非球面を有し、第４群・第５群の少なくとも一方に１面以上の非球面を有することが好ましい（請求項３）。

請求項１〜３の任意の１に記載のズームレンズにおいて「短焦点端から長焦点端への変倍に際し、第４群が、第３群近傍に位置する長焦点端位置に向って第５群側から移動しつつ、長焦点端より若干小さい焦点距離において、最も第３群側に達する」ように構成することができる（請求項４）。図１(ａ)は、この場合を示している。

この請求項４記載のズームレンズでは、第４群が、変倍機能とともに「変倍に伴う像面位置の変動を補正する機能」とを併せ持つことができる。

また、請求項１〜３の任意の１に記載のズームレンズにおいて「短焦点端から長焦点端への変倍に際し、第４群が、第３群近傍に位置する長焦点端位置に向って第５群側から単調に移動し、第２群と第４群の単調な移動による変倍に起因する像面位置の変動を、第５群の移動により補正する」ようにすることができる(請求項５)。図１（ｂ）は、この場合を示している。

この請求項５のズームレンズのように、第５群を移動することにより「変倍に伴う像面位置の変動」を補正するようにすれば、性能を向上させるための自由度が増加し、請求項５記載のズームレンズの場合よりも高性能化を図ることが容易になる。この場合、上述のように、第２、第４群が共に「単調移動」であるので、群移動のための機構の簡略化・低トルク化も可能となる。

上記のように請求項１、２記載のズームレンズにおいては「第１群と第３群が固定的」である。第１群は最も大きく重量もあるため、第１群を移動させることは「機構の簡略性や省電力性」を損ない易い。またフォーカシングを「第１群の繰り出し」で行う場合、近距離における周辺光量の確保のため第１群が大型化してしまう。

この発明のズームレンズにおいては「開口絞りが固定的である」ことができる(請求項８)。開口絞りの位置にはシャッタが設けられることが多く、シャッタの移動は機構の煩雑化を招き好ましくないからである。また、シャッタを移動させる構成を採ると、シャッタ駆動時に発生する振動が、レンズユニットの他の部分に伝わり易く、像ぶれの原因となる虞がある。

フォーカシングは全体を繰り出して行う方法や、ＣＣＤ等の受光素子の受光面に結像させる場合には、受光素子を移動させて行うことも考えられるが、この発明のズームレンズは、第１群以外の群を移動させることによる「インナーフォーカス」方式であり、請求項１、２のように「第５群のみの移動によりフォーカシングを行う」のである。

インナーフォーカスの場合、フォーカシングに用いる群としては第５群が最も適している。同じ距離の被写体に合焦するための繰り出し量は「短焦点端で小さく、長焦点端で大きく」なるが、第４群と第５群との間隔は、同じく短焦点端で小さく、長焦点端で大きくなるため、フォーカシングのための第５群の移動が第４群により妨げられない。

また、請求項５記載のズームレンズのように、第５群の移動で「変倍に伴う像面位置の変動を補正」する場合、フォーカシング（第５群のみの移動で行う。）と像面補正のための移動機構と制御手段を共通化できる利点がある。

請求項１〜５の任意の１に記載のズームレンズにおいては、第１群の焦点距離：ｆ₁、長焦点端における第１、第２群の合成焦点距離：ｆ_12Tが、条件：
（２） −１．４＜（ｆ_12T／ｆ₁）＜−１．０
を満足することが、さらなる小型化と高性能化を図る上で好ましい（請求項６）。

パラメータ：(ｆ_12T／ｆ₁)は「長焦点端における第２群の倍率」である。レンズ系の小型化のためには第１群のパワーを強める（焦点距離を短くする）必要があり、そのためには、長焦点端における第２群の倍率は「−１より小さく」設定することが望ましい。一方、長焦点端における第２群の倍率が−１．４以下になると、第４群の変倍への寄与が減少し、第２群のパワーを強める必要が生じるため収差補正上、不利になる。

請求項１〜６の任意の１に記載のズームレンズにおいては、短焦点端における第１、第２群の合成焦点距離：ｆ_12W、長焦点端における第１、第２群の合成焦点距離：ｆ_12T、長焦点端における全系の焦点距離：ｆ_T、短焦点端における全系の焦点距離：ｆ_Wが、条件：
（３） ０．４＜(ｆ_12T/ｆ_12W)／(ｆ_T/ｆW)＜０．７
を満足することが好ましい。

パラメータの分母：(ｆ_12T/ｆ_12W)は、変倍に伴う第２群の倍率変化を表しており、分子：(ｆ_T/ｆ_W)は「ズームレンズの変倍比そのもの」である。
パラメータ：(ｆ_12T/ｆ_12W)／(ｆ_T/ｆ_W)が、上限の０．７を超えると、第４群の変倍機能が十分でなく、第１群が大型化し易くなる。逆に、下限の０．４を超えると、第２群の変倍作用が過剰に小さくなり、ズーミングに際しての入射瞳径の変化が小さくなり、開口絞り径を一定にした場合「短焦点端から長焦点端にかけてのＦナンバの変化」が大きくなってしまう。

Ｆナンバの変化が大きいと、短焦点端のＦナンバを小さくするか、長焦点端のＦナンバを大きくするかのどちらかを選択することになるが、短焦点端のＦナンバを小さくすると収差補正が困難になり、長焦点端のＦナンバを大きくすると手ぶれ等の影響を受け易くなる。ズーミングに際して開口絞り径を変化させ、Ｆナンバを一定に保つ方法も考えられるが、絞り（シャッタ）の機構が複雑化するため好ましくない。

請求項３では、上記のように、第２、第３群のそれぞれに１面以上の非球面を採用し、第４、第５群の少なくとも１方に１面以上の非球面を採用する。

この発明のズームレンズを、例えば、３００万画素を超えるような受光素子上への結像に用いる場合、各収差を非常に小さく抑える必要があるが、各収差を十分に補正するためにレンズ構成を複雑化することはコスト面から見ても好ましくない。

各群のレンズ枚数を３枚もしくは４枚以下の比較的簡単な構成とし、第２群・第３群のそれぞれと、第４群・第５群の少なくとも１方に、１面以上の非球面を用いるのがよい。

このようにすることにより、３００万画素を超えるような受光素子にも十分に対応可能な高い結像性能を確保できる。

また、請求項３のズームレンズのように、第５群を１枚のレンズで構成することにより、第５群の移動で「像面変動の補正やフォーカシング」を行う場合、第５群が軽量となって、少ないエネルギで移動可能である利点がある。

開口絞りは第３群近傍に配置されるが「第３群の物体側」に配置することができる（請求項９）。

この発明のカメラ装置は、上に説明した請求項１〜９の任意の１に記載のズームレンズを「撮影用ズームレンズ」として有するカメラ装置である(請求項１０)。カメラ装置は勿論「通常の銀塩写真カメラ」であることもできるが、「撮影画像をデジタル情報とする機能」を有するカメラ装置、例えば、デジタルカメラやデジタルビデオカメラであることもできる(請求項１１)。

この請求項１１記載のカメラ装置は「ズームレンズによる像を受光する受光素子が３００万画素以上のもの」であることができ(請求項１２)、さらに「携帯情報端末」として実施することもできる(請求項１３)。

以上に説明したように、この発明によれば、新規なズームレンズおよびカメラ装置を提供できる。この発明のズームレンズは、後述する各実施例に示すように高性能且つコンパクトである。そしてこのズームレンズを用いるカメラ装置は、極めて良質の画像を撮影することができ、特にデジタルカメラや携帯情報端末等では、３００万画素以上の受光素子を用いて、極めて高品質の画像を処理することができる。

以下に、ズームレンズに関する具体的な実施例を挙げる。各実施例の収差は十分に補正されており、３００万画素を超えるような受光素子に対応することが可能となっている。

実施例１は、第５群をズーミングに関して固定群とし、第４群に変倍作用と「変倍に伴
う像面位置の変動を補正する作用」とを併せ持たせた例である。また、実施例２〜５は、第５群を移動することにより「変倍に伴う像面位置の変動」を補正する例である。実施例１〜５ともフォーカシングは「第５群のみの移動」で行っている。

各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(非球面にあっては近軸曲率半径)
Ｄ：面間隔(面は開口絞りの面を含む)
Nd：屈折率（ｄ線）
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
非球面（各実施例中の面番号に「＊印」を付して示す）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として、上記Ｋ、Ａ₄、Ａ₆、Ａ₈、Ａ₁₀を用いて周知の式：
Ｘ＝ＣＨ^２／［１＋√（１−（１＋Ｋ）Ｃ^２Ｈ^２）］
＋Ａ_４・Ｈ^４＋Ａ_６・Ｈ^６＋Ａ_８・Ｈ^８＋Ａ_１０・Ｈ^１０
で表し、Ｒ（＝１／Ｃ）、Ｋ、Ａ₄、Ａ₆、Ａ₈、Ａ₁₀を与えて形状を特定する。
また「面番号」は物体側から数えた面の番号である。
長さの次元を持つ量の単位は「ｍｍ」である。

実施例１
ｆ=7.52〜35.41，F=2.78〜4.02，ω=32.88〜7.35
面番号 R D Nd νd 備考
01 26.655 1.20 1.84666 23.78 第１レンズ
02 15.449 0.86
03 16.227 4.67 1.77250 49.62 第２レンズ
04 -690.022 可変(A)
05* -40.171 1.00 1.77250 49.62 第３レンズ
06 11.901 2.28
07* -90.809 0.80 1.77250 49.62 第４レンズ
08 11.495 0.10
09 11.044 2.13 1.84666 23.78 第５レンズ
10 62.549 可変(B)
11 絞り 0.50
12* 9.691 1.20 1.48749 70.44 第６レンズ
13 16.569 可変(C)
14* 16.186 2.04 1.62299 58.12 第７レンズ
15 -21.031 0.10
16 12.470 1.84 1.71300 53.94 第８レンズ
17 -582.751 4.37 1.80518 25.46 第９レンズ
18 6.332 可変(D)
19* 12.416 2.11 1.58913 61.25 第10レンズ
20 181.185 任意
21 ∞ 3.332 1.51680 64.20 各種フィルタ
22 ∞
非球面：第５面
K= 0.0，A₄= 5.33251×10^-5，A₆= 1.60356×10^-6，A₈=-1.65292×10^-8，
A₁₀= 9.523698×10^-11
非球面：第７面
K=-5.00470，A₄=-2.37368×10^-5，A₆=-2.56706×10^-6，A₈=-2.81710×10^-8，
A₁₀= 1.37805×10^-11
非球面：第12面
K=-1.96407，A₄= 1.55199×10^-4，A₆=-6.14819×10^-6，A₈= 5.61905×10^-7，
A₁₀=-2.19665×10^-8
非球面：第14面
K=-2.41495，A₄=-6.33751×10^-5，A₆= 1.38599×10^-6，A₈=-8.42773×10^-8，
A₁₀= 1.83313×10^-9
非球面：第19面
K= 0.0，A₄= 3.25504×10^-5，A₆ = -1.10948×10^-6，A₈ = 9.67180×10^-8，
A₁₀=-1.28197×10^-9
可変間隔
短焦点端 中間焦点距離 長焦点端
f = 7.52 f = 16.32 f = 35.41
A 1.000 8.525 14.979
B 15.595 8.070 1.616
C 8.078 4.388 1.500
D 3.854 7.544 10.432
条件式のパラメータの数値
(D_3W-D_3T）/(D_1T-D_1W)=0.47
(f_12T/f₁)=-1.090
(f_12T/f_12W)/(f_T/f_W) = 0.537
短焦点端から長焦点端への変倍の際に、第４群が最も第３群に近づくときの可変距離および焦点距離
ｆ:32.861, A:14.155, B:2.440, C:1.350, D:10.582
図２に、実施例１のレンズ構成を示す。符号：Ｉは第１群、符号：ＩＩは第２群、符号：ＩＩＩは第３群、符号：ＩＶは第４群、符号：Ｖは第５群、符号：Ｓは開口絞り、符号ＦＬは各種フィルタを表す。これは、以下の図においても同様である。

実施例２
ｆ=7.52〜35.42，F=2.68〜4.02，ω=32.96〜7.32
面番号 R D Nd νd 備考
01 26.120 1.20 1.84666 23.78 第1レンズ
02 15.408 0.73
03 16.082 4.44 1.77250 49.62 第2レンズ
04 -2461.477 可変(A)
05* -53.574 1.00 1.80610 40.73 第3レンズ
06 11.021 2.33
07* -189.253 0.80 1.69350 53.34 第4レンズ
08 9.727 0.11
09 9.808 2.22 1.84666 23.78 第5レンズ
10 43.589 可変(B)
11 絞り 0.50
12* 10.080 1.19 1.48749 70.44 第6レンズ
13 17.824 可変(C)
14* 14.261 2.45 1.58913 61.25 第7レンズ
15 -21.061 0.10
16 11.627 2.45 1.70514 41.15 第8レンズ
17 -33.441 2.88 1.80518 25.46 第9レンズ
18 6.497 可変(D)
19* 10.344 1.98 1.58913 61.25 第10レンズ
20 33.975 任意
21 ∞ 3.332 1.51680 64.20 各種フィルタ
22 ∞
非球面：第５面
K= 0.0，A₄= 3.77213×10^-5，A₆= 1.03890×10^-6，A₈=-1.11273×10^-8，
A₁₀= 6.33905×10^-11
非球面：第７面
K= 0.0，A₄= 9.35662×10^-6，A₆=-2.41906×10^-6，A₈= 5.93970×10^-9，
A₁₀=-3.64847×10^-10
非球面：第12面
K=-2.14178，A₄= 1.44251×10^-4，A₆=-4.77086×10^-6，A₈= 4.23771×10^-7，
A₁₀=-1.74996×10^-8
非球面：第14面
K=-1.75847，A₄=-4.69337×10^-5，A₆= 5.28273×10^-7，A₈=-2.09994×10^-8，
A₁₀= 3.06349×10^-10
非球面：第19面
K= 0.0，A₄=-3.92832×10^-5，A₆=-4.61773×10^-7，A₈= 8.17517×10^-8，
A₁₀=-1.25985×10^-9
可変間隔
短焦点端 中間焦点距離 長焦点端
f=7.52 f=16.33 f=35.42
A 1.000 8.620 14.603
B 15.257 7.636 1.654
C 8.946 5.131 1.500
D 3.196 7.057 11.587
条件式のパラメータの数値
(D_3W-D_3T）/(D_1T-D_1W)=0.55
(f_12T/f₁)=-1.086
(f_12T/f_12W)/(f_T/f_W)= 0.523
図３に、実施例２のレンズ構成を示す。

実施例３
f=7.52〜42.48，F=2.38〜4.00，ω=33.10〜6.12
面番号 R D Nd νd 備考
01 31.036 1.20 1.84666 23.78 第1レンズ
02 17.869 1.41
03 19.260 4.17 1.77250 49.62 第2レンズ
04 -267.057 可変(A)
05* -43.607 1.00 1.83500 42.98 第3レンズ
06 11.134 2.45
07* -378.543 0.80 1.74330 49.22 第4レンズ
08 14.455 0.10
09 13.436 2.30 1.84666 23.78 第5レンズ
10 339.694 可変(B)
11 絞り 0.50
12* 11.208 1.21 1.48749 70.44 第6レンズ
13 17.548 可変(C)
14* 16.335 2.80 1.62299 58.12 第7レンズ
15 -30.357 0.10
16 16.543 3.24 1.77250 49.62 第8レンズ
17 -17.522 2.43 1.71736 29.50 第9レンズ
18 7.459 可変(D)
19* 9.682 2.25 1.48749 70.44 第10レンズ
20 30.238 任意
21 ∞ 3.332 1.51680 64.20 各種フィルタ
22 ∞
非球面：第５面
K= 0.0，A₄= 5.12563×10^-5，A₆= 1.60220×10^-7，A₈= 6.03181×10^-11，
A₁₀=-5.54096×10^-12
非球面：第７面
K=-2372.29，A₄= 8.29144×10^-6，A₆=-3.62960×10^-7，A₈=-1.18221×10^-8，
A₁₀=-6.64935×10^-11
非球面：第12面
K=-2.54795，A₄= 1.30168×10^-4，A₆=-9.63887×10^-7，A₈= 7.57566×10^-9，
A₁₀=-2.29717×10^-11
非球面：第14面
K=-1.25642，A₄=-4.03456×10^-5，A₆= 4.01824×10^-8，A₈=-1.74724×10^-9，
A₁₀= 1.17398×10^-11
非球面：第19面
K= 0.0，A₄=-4.24707×10^-5，A₆= 5.03298×10^-7，A₈= 2.74980×10^-9，
A₁₀= 3.15192×10^-11
可変間隔
短焦点端 中間焦点距離 長焦点端
f=7.52 f=17.88 f=42.48
A 1.000 10.341 17.787
B 18.311 8.970 1.524
C 12.515 6.527 1.500
D 3.171 10.194 16.950
条件式のパラメータの数値
(D_3W-D_3T）/(D_1T-D_1W)=0.66
(f_12T/f₁)=-1.144
(f_12T/f_12W)/(f_T/f_W)= 0.465
図４に、実施例３のレンズ構成を示す。

実施例４
f=7.52〜35.42，F=2.62〜4.00，ω=32.99〜7.41
面番号 R D Nd νd 備考
01 26.529 1.20 1.84666 23.78 第1レンズ
02 15.607 1.17
03 16.702 4.36 1.77250 49.62 第2レンズ
04 -371.916 可変(A)
05* -29.404 1.00 1.80610 40.73 第3レンズ
06 8.571 2.20
07 32.023 0.80 1.54072 47.20 第4レンズ
08 8.557 2.49 1.84666 23.78 第5レンズ
09 30.960 可変(B)
10 絞り 0.50
11* 7.674 1.10 1.58913 61.25 第6レンズ
12 8.158 可変(C)
13* 10.021 2.54 1.58913 61.25 第7レンズ
14* -63.691 0.10
15 15.867 2.15 1.48749 70.44 第8レンズ
16 -50.882 0.10
17 12.522 1.82 1.59913 61.25 第9レンズ
18 76.837 0.80 1.80518 25.46 第10レンズ
19 5.641 可変(D)
20 18.992 3.37 1.60342 38.01 第11レンズ
21* -47.165 任意
22 ∞ 3.214 1.51680 64.20 各種フィルタ
23 ∞
非球面：第５面
K= 0.0，A₄= 1.37015×10^-4，A₆=-9.81958×10^-7，A₈= 9.21207×10^-9，
A₁₀=-4.92691×10^-11
非球面：第11面
K=-1.20196，A₄= 2.83724×10^-4，A₆=-6.86713×10^-6，A₈= 9.48847×10^-7，
A₁₀=-3.87184×10^-8
非球面：第13面
K=-1.13642，A₄= 6.34825×10^-6，A₆= 2.90033×10^-6，A₈=-3.90207×10^-8，
A₁₀= 1.09626×10^-10
非球面：第14面
K=-70.9456，A₄= 6.79619×10^-5，A₆= 3.00428×10^-6，A₈=-3.35316×10^-8，
A₁₀=-1.72607×10^-10
非球面：第21面
K= 14.57109，A₄=-5.21909×10^-5，A₆=-3.69390×10^-6，A₈= 7.04367×10^-8，
A₁₀=-6.33661×10^-10
可変間隔
短焦点端 中間焦点距離 長焦点端
f=7.52 f=16.33 f=35.42
A 1.530 8.117 15.363
B 15.770 9.183 1.937
C 8.000 3.409 1.500
D 3.964 9.176 11.332
条件式のパラメータの数値
(D_3W-D_3T）/(D_1T-D_1W)=0.47
(f_12T/f₁)=-1.308
(f_12T/f_12W)/(f_T/f_W)= 0.565
図５に、実施例４のレンズ構成を示す。

実施例５
f=7.52〜35.42，F=2.70〜4.02，ω=33.09〜7.35
面番号 R D Nd νd 備考
01 39.389 1.20 1.84666 23.78 第1レンズ
02 20.025 3.88
03 158.989 0.10 1.53172 48.84 第2レンズ
04 26.736 2.70 1.77250 49.62 第3レンズ
05 578.390 可変(A)
06* -71.421 1.00 1.80610 40.73 第4レンズ
07* 8.802 3.05
08 -16.232 0.80 1.51742 52.15 第5レンズ
09 11.846 2.06 1.84666 23.78 第6レンズ
10 ∞ 可変(B)
11 絞り 0.50
12* 7.657 1.12 1.58913 61.25 第7レンズ
13 8.381 可変(C)
14* 9.908 2.63 1.58913 61.25 第8レンズ
15* -40.037 0.11
16 38.816 2.12 1.48749 70.44 第9レンズ
17 -18.714 0.18
18 15.283 1.87 1.58913 61.25 第10レンズ
19 -112.371 1.17 1.80518 25.46 第11レンズ
20 6.199 可変(D)
21 17.732 1.96 1.64769 33.84 第12レンズ
22 -121.961 任意
23 ∞ 3.214 1.51680 64.20 各種フィルタ
24 ∞
非球面：第６面
K= 0.0，A₄= 9.14684×10^-5，A₆=-9.34472×10^-7，A₈= 1.42322×10^-8，
A₁₀=-1.17627×10^-10
非球面：第７面
K= 0.09374，A₄= 2.75961×10^-5，A₆= 1.27476×10^-6，A₈=-1.62751×10^-8，
A₁₀= 7.41921×10^-10
非球面：第12面
K=-1.26140，A₄= 2.67355×10^-4，A₆=-6.25917×10^-6，A₈= 8.12274×10^-7，
A₁₀=-3.08665×10^-8
非球面：第14面
K=-1.30919，A₄=-1.18876×10^-5，A₆= 2.33312×10^-6，A₈=-1.34009×10^-8，
A₁₀=-4.54838×10^-10
非球面：第15面
K=-46.11855，A₄= 7.30394×10^-5，A₆= 3.24821×10^-6，A₈=-2.36224×10^-8，
A₁₀=-5.40644×10^-10
非球面：第22面
K= 45.76087，A₄=-5.63924×10^-5，A₆=-2.40860×10^-6，A₈= 7.82626×10^-8，
A₁₀=-1.12266×10^-9
可変間隔
短焦点端 中間焦点距離 長焦点端
f=7.52 f=16.33 f=35.42
A 1.239 7.297 13.763
B 14.024 7.966 1.500
C 8.000 3.593 1.500
D 3.950 10.036 11.215
条件式のパラメータの数値
(D_3W-D_3T）/(D_1T-D_1W)=0.52
(f_12T/f₁)=-1.223
(f_12T/f_12W)/(f_T/f_W)= 0.559
図６に、実施例５のレンズ構成を示す。

実施例１に関する短焦点端・中間焦点距離・長焦点端における収差曲線図を順次、図７〜図９に示す。実施例２に関する短焦点端・中間焦点距離・長焦点端における収差曲線図を順次、図１０〜図１２に示す。実施例３に関する短焦点端・中間焦点距離・長焦点端における収差曲線図を順次、図１３〜図１５に示す。実施例４に関する短焦点端・中間焦点距離・長焦点端における収差曲線図を順次、図１６〜図１８に示す。実施例５に関する短焦点端・中間焦点距離・長焦点端における収差曲線図を順次、図１９〜図２１に示す。

各収差曲線図において、球面収差の図の破線は正弦条件を表す。非点収差の図の実線はサジタル、破線はメリディオナルを表す。また、「ｇ」はｇ線、「ｄ」はｄ線を表す。

これら、収差図から明らかなように、各実施例とも、性能は極めて良好であり、３００万画素以上の受光素子を用いるデジタルカメラ等における使用にも十分に耐え得るものである。

上に挙げた実施例１〜５のズームレンズは何れも、物体側から順に、正の焦点距離を持つ第１群Ｉ、負の焦点距離を持つ第２群ＩＩ、いずれも正の焦点距離を持つ第３、第４、第５群ＩＩＩ、ＩＶ、Ｖを配し、第３群ＩＩＩの近傍に開口絞りＳを有してなる５群構成であり、第１群Ｉおよび第３群ＩＩＩが像面に対して固定的であり、短焦点端から長焦点端への変倍に際し、第２群が第３群の側へ向って単調に移動し、第４群が、第３群近傍に位置する長焦点端位置に向って第５群側から移動し、第４群が第２群とともに変倍機能を分担する撮影用ズームレンズであり、短焦点端における第１、第２群間の距離：Ｄ_１Ｗ、長焦点端における第１、第２群間の距離：Ｄ_１Ｔ、短焦点端における第３、第４群間の距離：Ｄ_３Ｗ、長焦点端における第３、第４群間の距離：Ｄ_３Ｔは、条件
（１） （Ｄ_３Ｗ−Ｄ_３Ｔ）／（Ｄ_１Ｔ−Ｄ_１Ｗ）＞０．３
を満足する。

実施例１のズームレンズは、短焦点端から長焦点端への変倍に際し、第４群が、第３群近傍に位置する長焦点端位置に向って第５群側から移動しつつ、長焦点端より若干小さい焦点距離において、最も第３群側に達するもの（請求項４）であり、実施例２〜４のズームレンズは、短焦点端から長焦点端への変倍に際し、第４群が、第３群近傍に位置する長焦点端位置に向って第５群側から単調に移動し、第２群と第４群の単調な移動による変倍に起因する像面位置の変動を、第５群の移動により補正する（請求項５）。

実施例１〜５のズームレンズとも、第５群のみの移動によりフォーカシングを行う(請求項１)。また、第３群ＩＩＩは１枚のレンズで構成される（請求項２）。

各実施例のズームレンズとも、第１群の焦点距離：ｆ₁、長焦点端における第１、第２群の合成焦点距離：ｆ_12Tは、条件：
（２） −１．４＜（ｆ_12T／ｆ₁）＜−１．０
を満足し(請求項６)、短焦点端における第１、第２群の合成焦点距離：ｆ12W、長焦点端における第１、第２群の合成焦点距離：ｆ_12T、長焦点端における全系の焦点距離：ｆ_T、短焦点端における全系の焦点距離：ｆ_Wが、条件：
（３） ０．４＜（ｆ_12T/ｆ_12W）／（ｆ_T/ｆ_W）＜０．７
を満足する(請求項７)。

実施例１〜３のズームレンズは、各群が３枚以下のレンズで構成され、第２、第３群のそれぞれに１面以上の非球面を有し、第４、第５群の少なくとも１方に１面以上の非球面を有し、実施例４、５のズームレンズは、第１群〜第３群および第５群が３枚以下のレンズで構成され、第４群が４枚のレンズで構成され、第２、第３群のそれぞれに１面以上の非球面を有し、第４、第５群の少なくとも１方に１面以上の非球面を有する。また各実施例とも、第５群が１枚のレンズで構成され、開口絞りＳが、第３群ＩＩＩの物体側に配置される。

最後に、図２２を参照してカメラ装置の実施の１形態を説明する。
このカメラ装置は「携帯情報端末」である。構造を略示する図２２（ｃ）を参照すると、形態情報端末１０は、撮影レンズ１１を有し、撮影対象物の像を受光素子(エリアセンサ)１５により読取るようになっている。撮影レンズ１１としては、上に説明した各実施例のズームレンズを用いることができる。

受光素子１５の出力は信号処理装置１７に入力し、中央演算処理装置２１の制御を受ける信号処理装置１７により「デジタル情報」とされる。即ち、図２２のカメラ装置は「撮影画像をデジタル情報とする機能」を有し、撮影レンズ（ズームレンズ）１１による像を受光する受光素子１５は「３００万画素以上のもの」が用いられる。

信号処理装置１７によりデジタル情報化された画像情報は、中央演算処理装置２１の制御下にある画像処理装置１９において「所望の画像処理」を受ける。画像処理された画像情報は、所望により、液晶モニタ２３に表示することもできるし、半導体メモリ２７に記録することもでき、あるいは、通信カード等２５を介して外部へ転送することもできる。

図２２(ａ)は、携帯情報端末の使用状態における状態を正面側から見た図であり、この状態を背面側から見た図が図２２（ｂ）である。

携帯情報端末としてのカメラ装置１０は「平たい四角の箱状」であり、所望により、液晶モニタ２３を開き立てて使用する。このとき、液晶モニタ２３の表示面は使用者(撮影者側)を向く。また、撮影レンズ(ズームレンズ１１)の対物レンズ１１は対物レンズが撮影対象の側を向く。

撮影を行うときには、スイッチＳｗをオンにし、操作ボタン３６により撮影モードを選択し(選択されたモードは液晶パネル３２に表示される)、図２２（ｂ）に示されたファインダ１３の接眼レンズを覗きつつ、ズームレバー３８によりズーム比を選択する。このとき，フォーカシングは(第５群の移動により)自動的に行われる。

シャッタボタン３０を押すことにより撮影が行われ、上に説明した画像情報のデジタル情報化が実行される。撮影された画像を見る場合には、その旨を操作ボタン３６で選択すると、撮影された画像が液晶モニタ２３に表示される。

撮影された画像はデジタル情報化されているので、この情報を記録したいときには、半導体メモリ（メモリカード）２７を、カメラ本体の専用スロットルに挿入した状態で、操作ボタン３６の操作で記録を行う。

また、撮影された画像を送信したいときには、カメラ本体の専用スロットルに通信カード２５を挿入した状態で、操作ボタン３６の操作で送信を行う。また、所望により、通信カード２５を介して外部から転送された画像情報を液晶モニタ２３に表示させることもできる。

この発明のズームレンズの変倍を説明するための図である。 実施例１のズームレンズのレンズ構成を示す図である。 実施例２のズームレンズのレンズ構成を示す図である。 実施例３のズームレンズのレンズ構成を示す図である。 実施例４のズームレンズのレンズ構成を示す図である。 実施例５のズームレンズのレンズ構成を示す図である。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 カメラ装置の実施の１形態を説明するための図である。

符号の説明

Ｉ 第１群
ＩＩ 第２群
ＩＩＩ 第３群
ＩＶ 第４群
Ｖ 第５群
Ｓ 絞り

Claims (13)

1. 物体側から順次、正の焦点距離を持つ第１群、負の焦点距離を持つ第２群、いずれも正の焦点距離を持つ第３、第４、第５群を配するとともに、第３群の近傍に開口絞りを有してなる５群構成の撮影用ズームレンズであり、
   第１群および第３群が像面に対して固定的に配置され、
   第１群が、物体側から順に、負レンズ、正レンズを光路上に配した２枚のレンズで構成され、
   第２群が、物体側から順に、負レンズ、負レンズ、正レンズを光路上に配した３枚のレンズで構成され、
   第３群が、１枚の正レンズで構成され、
   第４群が、物体側に配設されて凸面を物体側に向けた正レンズと、像側に配設されて凹面を像側に向けた負レンズと、上記正レンズと負レンズの間に配設された正レンズとの３枚のレンズを光路上に配して構成され、
   第５群が、１枚の正レンズで構成され、
   短焦点端から長焦点端への変倍に際し、第２群が第３群の側へ向って単調に移動し、第４群が、第３群近傍に位置する長焦点端位置に向って第５群側から移動し、上記第４群が上記第２群とともに変倍機能を分担し、
   第５群のみの移動によりフォーカシングを行い、
   短焦点端における第１、第２群間の距離：Ｄ_１Ｗ、長焦点端における第１、第２群間の距離：Ｄ_１Ｔ、短焦点端における第３、第４群間の距離：Ｄ３Ｗ、長焦点端における第３、第４群間の距離：Ｄ_３Ｔが、条件
   （１） １．０≧（Ｄ_３Ｗ−Ｄ_３Ｔ）／（Ｄ_１Ｔ−Ｄ_１Ｗ）＞０．３
   を満足することを特徴とするズームレンズ。
2. 物体側から順次、正の焦点距離を持つ第１群、負の焦点距離を持つ第２群、いずれも正の焦点距離を持つ第３、第４、第５群を配するとともに、第３群の近傍に開口絞りを有してなる５群構成の撮影用ズームレンズであり、
   第１群および第３群が像面に対して固定的に配置され、
   第１群が、物体側から順に、負レンズ、正レンズ、または物体側から順に、負レンズ、正レンズ、正レンズを光路上に配した２枚もしくは３枚のレンズで構成され、
   第２群が、物体側から順に、負レンズ、負レンズ、正レンズを光路上に配した３枚のレンズで構成され、
   第３群が、１枚の正レンズで構成され、
   第４群が、物体側に配設されて凸面を物体側に向けた正レンズと、像側に配設されて凹面を像側に向けた負レンズと、上記正レンズと負レンズの間に配設された２枚の正レンズによる４枚のレンズを光路上に配して構成され、
   第５群が、１枚の正レンズで構成され、
   短焦点端から長焦点端への変倍に際し、第２群が第３群の側へ向って単調に移動し、第４群が、第３群近傍に位置する長焦点端位置に向って第５群側から移動し、上記第４群が上記第２群とともに変倍機能を分担し、
   第５群のみの移動によりフォーカシングを行い、
   短焦点端における第１、第２群間の距離：Ｄ_１Ｗ、長焦点端における第１、第２群間の距離：Ｄ_１Ｔ、短焦点端における第３、第４群間の距離：Ｄ_３Ｗ、長焦点端における第３、第４群間の距離：Ｄ_３Ｔが、条件
   （１） １．０≧（Ｄ_３Ｗ−Ｄ_３Ｔ）／（Ｄ_１Ｔ−Ｄ_１Ｗ）＞０．３
   を満足することを特徴とするズームレンズ。
3. 請求項１または２の任意の１に記載のズームレンズにおいて、
   第２群・第３群のそれぞれに１面以上の非球面を有し、第４群・第５群の少なくとも一方に１面以上の非球面を有することを特徴とするズームレンズ。
4. 請求項１〜３の任意の１に記載のズームレンズにおいて、
   短焦点端から長焦点端への変倍に際し、第４群が、第３群近傍に位置する長焦点端位置
   に向って第５群側から移動しつつ、長焦点端より若干小さい焦点距離において、最も第３
   群側に達することを特徴とするズームレンズ。
5. 請求項１〜３の任意の１に記載のズームレンズにおいて、
   短焦点端から長焦点端への変倍に際し、第４群が、第３群近傍に位置する長焦点端位置
   に向って第５群側から単調に移動し、
   第２群と第４群の単調な移動による変倍に起因する像面位置の変動を、第５群の移動に
   より補正することを特徴とするズームレンズ。
6. 請求項１〜５の任意の１に記載のズームレンズにおいて、
   第１群の焦点距離：ｆ_１、長焦点端における第１、第２群の合成焦点距離：ｆ_１２Ｔが
   、条件：
   （２） −１．４＜（ｆ_１２Ｔ／ｆ_１）＜−１．０
   を満足することを特徴とするズームレンズ。
7. 請求項１〜６の任意の１に記載のズームレンズにおいて、
   短焦点端における第１、第２群の合成焦点距離：ｆ_１２Ｗ、長焦点端における第１、第
   ２群の合成焦点距離：ｆ_１２Ｔ、長焦点端における全系の焦点距離：ｆ_Ｔ、短焦点端にお
   ける全系の焦点距離：ｆ_Ｗが、条件：
   （３） ０．４＜（ｆ_１２Ｔ／ｆ_１２Ｗ）／（ｆ_Ｔ／ｆ_Ｗ）＜０．７
   を満足することを特徴とするズームレンズ。
8. 請求項１〜７の任意の１に記載のズームレンズにおいて、
   開口絞りが固定的であることを特徴とするズームレンズ。
9. 請求項１〜８の任意の１に記載のズームレンズにおいて、
   開口絞りが、第３群の物体側に配置されることを特徴とするズームレンズ。
10. 請求項１〜９の任意の１に記載のズームレンズを、撮影用ズームレンズとして有するカメラ装置。
11. 請求項１０記載のカメラ装置において、
    撮影画像をデジタル情報とする機能を有することを特徴とするカメラ装置。
12. 請求項１１記載のカメラ装置において、
    ズームレンズによる像を受光する受光素子が３００万画素以上のものであることを特徴
    とするカメラ装置。
13. 携帯情報端末であることを特徴とする、請求項１１または１２記載のカメラ装置。

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