JP4764644B2

JP4764644B2 - ズームレンズおよび情報装置

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Publication number: JP4764644B2
Application number: JP2005047214A
Authority: JP
Inventors: 和泰大橋
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2005-02-23
Filing date: 2005-02-23
Publication date: 2011-09-07
Anticipated expiration: 2025-02-23
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Description

この発明はズームレンズおよび情報装置に関する。
この発明のズームレンズは、デジタルカメラに好適に使用できるほか、ビデオカメラや銀塩カメラに使用することができる。この発明の情報装置はデジタルカメラやビデオカメラ、銀塩カメラ等として実施でき、さらには携帯情報端末装置として実施することができる。

近時、デジタルカメラの市場が益々大きくなり、ユーザのデジタルカメラに対する要望も多岐にわたるが、撮影画像の高画質化と装置本体の小型化は常にユーザの欲するところであり、撮影レンズとして用いられ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ている。

ズームレンズの小型化という面では、使用時のレンズ全長（最も物体側のレンズ面から像面までの距離）を短縮することが必要であり、また、各レンズ群の厚みを短縮して、収納時の全長を抑えることも重要である。

ズームレンズの高性能化という面では、解像力の面から、少なくとも４００万画素、望ましくは８００万画素以上の撮像素子に対応した解像力を「全ズーム域」にわたって有することが求められる。

また、ズームレンズの広画角化を望むユーザも多く、広角端の半画角は３８度以上であることが望ましい。半画角３８度は「３５ｍｍ銀塩カメラ（いわゆるライカ版）換算の焦点距離」で２８ｍｍに相当する。

さらに、変倍比についてもなるべく大きなものが望まれているが、３５ｍｍ銀塩カメラ換算の焦点距離で２８〜１３５ｍｍ相当程度（約４．８倍）のズームレンズであれば、一般的な撮影の殆どをこなすことが可能と考えられる。

従来、４群構成のズームレンズとして「物体側より順に、正の屈折力を有する第１レンズ群、負の屈折力を有する第２レンズ群、開口絞り、正の屈折力を有する第３レンズ群、正の屈折力を有する第４レンズ群を配設し、広角端から望遠端への変倍に際して、第１レンズ群および第３レンズ群が物体側へ単調に移動し、第２レンズ群が固定で、第４レンズ群が移動するズームレンズ」が、特許文献１に開示されている。

また、上記と同様の４群構成で、広角端から望遠端への変倍に際して、第１レンズ群および第３レンズ群が物体側へ単調に移動し、第２レンズ群が像側へ単調に移動し、第４レンズ群が移動するズームレンズが、特許文献２に開示されている。

さらに、上記と同様の４群構成で、広角端から望遠端への変倍に際して、第１レンズ群および第３レンズ群が物体側へ単調に移動し、第２レンズ群が一旦像側へ移動した後に物体側に移動するズームレンズが、特許文献３〜６に開示されている。

特許文献１、２に開示されたズームレンズは、広角端における半画角が２５〜３２度程度に止まっている。
特許文献３〜６に開示されたズームレンズのうちには、広角端における半画角：３４〜３７度程度のもが提案されているが、変倍比の面では、大きなものでも４倍強に留まっている。

特開平０４−１９０２１１号公報特開平０４−２９６８０９号公報特開２００３−３１５６７６特開２００４−２１２６１６特開２００４−２１２６１８特開２００４−２２６６４５

この発明は上述した事情に鑑み、広角端における半画角が３８度以上と十分に広画角でありながら４．５倍以上の変倍比を有し、小型でかつ４００万〜８００万画素以上の撮像素子に対応した解像力を有するズームレンズ、およびこのズームレンズを撮影用光学系として有する「撮影機能を有する情報装置」の実現を課題とする。

この発明のズームレンズは、図１に例示するように「物体側（図１の左方）より順に、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｉ、負の屈折力を有する第２レンズ群II、開口絞りＳ、正の屈折力を有する第３レンズ群III、正の屈折力を有する第４レンズ群IVを有する４群構成」であり、広角端（図１の上の図）から望遠端（図１の下の図）への変倍に際して、第１レンズ群Ｉおよび第３レンズ群IIIが物体側へ移動し、開口絞りＳが、隣接するレンズ群（第２レンズ群II、第３レンズ群III）とは独立に移動する点を基本構成とする。

請求項１記載のズームレンズは、この基本構成において以下の点を特徴とする。
即ち、広角端から望遠端への変倍の際の第１レンズ群の総移動量：X1、望遠端における全系の焦点距離：fTが、条件：
（１） 0.30 < X1/fT < 0.85
を満足する。
また、広角端から望遠端への変倍の際の第３レンズ群の総移動量：X3、望遠端における全系の焦点距離：fTが、条件：
（３Ａ） 0.20 < X3/fT < 0.45
を満足する。
また、第２レンズ群は、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、像側に曲率の大きな面を向けた正レンズ、物体側に曲率の大きな面を向けた負レンズの３枚からなり、第４レンズ群は、正レンズ１枚で構成され、広角端から望遠端への変倍に際して「望遠端で広角端よりも像側に位置する」ように移動する。
さらに、望遠端における第４レンズ群の結像倍率：m4T、広角端における第４レンズ群の結像倍率：m4W、望遠端における第４レンズ群の結像倍率：m4Tが、条件：
（６） 0.60 < m4T < 0.85 請求項６
（７Ａ） 1.05 < m4T/m4W < 1.2 請求項７００５１
を満足する。

このような請求項１記載の構成により、広角端の半画角が３８度以上と十分に広画角でありながら４．５倍以上の変倍比を有し、小型でかつ４００万〜８００万画素以上の撮像素子に対応した解像力を有するズームレンズを実現することができる。

請求項２記載のズームレンズは、請求項１記載のズームレンズにおいて、開口絞りが、望遠端よりも広角端において「第３レンズ群との間隔が広くなる」ように移動し、広角端における、開口絞りと第３レンズ群の最も物体側の面との軸上間隔：dsw、望遠端における全系の焦点距離：fTが、条件：
（２） 0.10 < dsw / fT < 0.25
を満足することを特徴とする。
このようにすることにより、ズームレンズをより小型化することができる。

参考技術として、上記基本構成において、条件（１）に変えて条件（２）満足するようにすることも考えられる。

上記請求項１または２記載のズームレンズは「開口絞りと第３レンズ群との間隔が、広角端で最も広く、望遠端で最も狭くなる」構成とすることができる（請求項３）。
このような構成により、各収差をより良好に補正でき、性能を高めることができる。

請求項１〜３の任意の１に記載のズームレンズは、第２レンズ群の焦点距離：f2、第３レンズ群の焦点距離：f3が、条件：
（４） 0.6 < |f2|/f3 < 1.0
を満足する構成とすることができる（請求項４）。

請求項１〜４の任意の１に記載のズームレンズは、第１レンズ群の焦点距離：f1、広角端における全系の焦点距離：fWが、条件：
（５） 6.0 < f1/fW < 12.0
を満足する構成とすることができる（請求項５）。

上記の如く、請求項１〜５の任意の１に記載のズームレンズは、第４レンズ群が「望遠端で広角端よりも像側に位置する」ように移動し、条件（１）、（３Ａ）とともに条件（６）、（７Ａ）を満足する。

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また、上記の如く、第２レンズ群が「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、像側に曲率の大きな面を向けた正レンズ、物体側に曲率の大きな面を向けた負レンズの３枚からなる構成」である。このような構成とすることにより、各収差の良好な補正が可能である。

請求項１〜５の任意の１に記載のズームレンズにおいて、第２レンズ群は、広角端から望遠端への変倍に際して「移動しない」ようにすることもできるし（請求項６）、「広角端よりも望遠端において像側に位置する」ように移動するようにすることもできる（請求項７）。

この発明の情報装置は、請求項１〜７の任意の１に記載のズームレンズを「撮影用光学系として有する」ことを特徴とする撮影機能を有する情報装置である（請求項８）。この情報装置は「ズームレンズによる物体像が、撮像素子の受光面上に結像される」ものであることができ（請求項９）、この場合、撮像素子の画素数が４００万〜８００万画素以上であることができる（請求項１０）。

前述の如く、情報装置はデジタルカメラやビデオカメラ、銀塩カメラ等として実施できるが、携帯情報端末装置として好適に実施できる（請求項１１）。

説明を補足すると、この発明のズームレンズのような「正・負・正・正の４群で構成されるズームレンズ」は、一般に、第２レンズ群が「主要な変倍作用を負担する所謂バリエータ」として構成される。
しかしこの発明においては、第３レンズ群にも変倍作用を分担させることにより第２レンズ群の変倍作用の負担を軽くし「広角化・高変倍化に伴って困難になる収差補正」の自由度を確保している。

また、広角端から望遠端への変倍に際して、第１レンズ群を「物体側へ大きく移動させる」ことにより、広角端において「第１レンズ群を通過する光線高さ」を低くして広角化に伴う第１レンズ群の大型化を抑制するとともに、望遠端では第１レンズ群と第２レンズ群の間隔を大きく確保して長焦点化を達成している。

広角端から望遠端への変倍に際し、第１レンズ群および第３レンズ群は物体側へ単調に移動する。この移動に伴い、第１レンズ群と第２レンズ群の間隔は大きくなり、第２レンズ群と第３レンズ群との間隔は小さくなって、第２レンズ群・第３レンズ群の倍率はどちらも増加し、変倍作用を互いに分担する。

また、開口絞りを「隣接するレンズ群とは独立に移動」させる構成により、４．５倍以上という大きな変倍領域の「どのポジション」においても、より適切な光線経路の選択が可能となるため、特にコマ収差や像面湾曲等の補正の自由度が向上し、軸外性能の向上を達成できる。

請求項１における条件（１）は、広角化・長焦点化のために重要な第１レンズ群の移動量に関する条件であり、条件（１）を満足することにより「十分な収差補正」が可能となる。

条件（１）のパラメータ：X1 / fT が0.30より小さくなると、第２レンズ群の変倍への寄与が小さくなり、第３レンズ群の「変倍に対する負担」が増加するか、第１レンズ群・第２レンズ群の屈折力を強めなければならなくなり、いずれにせよ各種収差の悪化を招く。また、広角端におけるレンズ全長が長くなり、第１レンズ群を通過する光線高さが増加して第1レンズ群の大型化を招く。

また、パラメータ：X1 / fT が0.85より大きくなると、広角端での全長が短くなりすぎるか、望遠端での全長が長くなりすぎる。広角端での全長が短くなりすぎると第３レンズ群の移動スペースが大きく制限されるため、第３レンズ群の変倍への寄与が小さくなって全体の収差補正が困難となる。また、望遠端での全長が長くなりすぎると「全長方向の小型化」の妨げになるのみならず「望遠端での周辺光量確保」のために径方向が大型化したり、鏡胴の倒れ等の製作誤差による像性能の劣化も招きやすくなったりする。

なお、さらに望ましくは、条件（１）に換えて以下の条件（１Ａ）を満足することが好ましい。

（１Ａ） 0.40< X1 / fT < 0.75 。

開口絞りと第３レンズ群との間隔は「広角端において望遠端よりも広くなる」ことが望ましい。開口絞りと第３レンズ群との間隔を広角端で広くすることにより、広角端において開口絞りを第１レンズ群に近づけ「第１レンズ群を通過する光線高さ」をより低くすることが可能となって第１レンズ群のさらなる小型化を達成できる。
この場合、開口絞りの位置に関して条件（２）を満足することが好ましい。
条件（２）のパラメータ：dsw / fT が0.10よりも小さくなると、広角端において第１レンズ群を通過する光線高さが大きくなりすぎて第１レンズ群の大型化を招く。また、変倍領域における収差のバランスを取りにくくなり軸外性能の確保が困難になる。

パラメータ：dsw / fT が0.25より大きくなると、広角端において第３レンズ群を通過する光線高さが大きくなりすぎて像面がオーバーに倒れたり、樽型の歪曲収差が大きくなったりして特に広角域における性能確保が難しくなる。

条件（２）の技術的意義は、前述の類似技術の場合においても上記と同様である。

請求項３では、開口絞りと第３レンズ群との間隔を「広角端において最も広く、望遠端において最も狭くなる」ようにするが、「開口絞りと第３レンズ群との間隔が広角端以外で最も広くなる」ようにすると、第３レンズ群を通過する光線高さが「そのポジション」で最も大きくなり変倍領域全体における軸外収差のバランスを取りにくくなる。また、開口絞りと第３レンズ群との間隔が「望遠端以外で最も狭くなる」ようにすると、望遠端において第２レンズ群と第３レンズ群の間隔を十分に小さくすることができず、第３レンズ群の変倍への寄与が小さくなって全体の収差補正が難しくなる。

条件（３Ａ）は、第３レンズ群の移動量に関する条件である。
パラメータ：X3/fTが0.15より小さくなると、第３レンズ群の変倍への寄与が小さくなり、第２ンズ群の変倍作用の負担が増加するか、第３レンズ群自体の屈折力を強めなければならなくなり、いずれにせよ各種収差の悪化を招く。

また、パラメータ：X3/fTが0.50より大きくなると、広角端におけるレンズ全長が長くなって第１レンズ群を通過する光線高さが増加し、第１レンズ群の大型化を招く。
パラメータ：X3/fTが条件（３Ａ）の範囲（上限：０．４５、下限：０．２０）内にあるときは、第２ンズ群の変倍作用の負担増や、第１レンズ群の大型化を、より有効に回避できる。

請求項４、５における条件（４）、（５）は、収差を良好に補正する条件である。

条件（４）のパラメータ：|f2| / f3 が0.6より小さくなると、第２レンズ群の屈折力が強くなりすぎ、逆に1.0より大きくなると第３レンズ群の屈折力が強くなりすぎて、いずれにせよ「変倍に際しての収差変動」が大きくなり易くなる。

請求項５における条件（５）のパラメータ：f1/fWが6.0より小さくなると、第２レンズ群の結像倍率が等倍に近付いて変倍効率が上がるので高変倍化には有利であるが、第１レンズ群の各レンズに大きな屈折力が必要になり、特に望遠端での色収差が悪化する等の弊害があり、また、第１レンズ群が厚肉化・大口径化し、特に収納状態での小型化にとって不利となる。

また、パラメータ：f1 / fW が12.0より大きくなると、第２レンズ群の変倍への寄与が小さくなり、高変倍化が難しくなる。

第４レンズ群は、請求項１記載のように「望遠端で広角端よりも像側に位置する」ように移動する。このような移動により、広角端から望遠端への変倍に際して第４レンズ群の倍率も増加する方向となり、第４レンズ群も変倍作用を負担できるので限られたスペースの中で有効に変倍を行える。

条件（６）は、狙いの広角化と高変倍化を達成した上で十分な収差補正を可能とする条件であり、パラメータ：m4Tが0.60より小さくなると、第３レンズ群を射出する光束がアフォーカルに近付くことになり「第３レンズ群が有効に変倍を行う」ことができなくなって、第２レンズ群の変倍作用の負担が増加し、「広角化に伴って増大する像面湾曲や非点収差」を補正することが困難となる。

パラメータ：m4T が0.85より大きくなると、第４レンズ群が像面に近付きすぎて必要なバックフォーカスを確保できなくなるか、もしくは第４レンズ群の屈折力が小さくなりすぎてしまう。第４レンズ群の屈折力が小さくなりすぎると射出瞳が像面に近づくので、撮像素子周辺部への光線入射角が大きくなって周辺部の光量不足を招きやすくなる。

なお、さらに望ましくは、条件（６）に換えて条件：
（６Ａ） 0.65 < m4T < 0.80
を満足させるのがよい。

条件（７Ａ）は「広角端から望遠端への変倍の際の第４レンズ群の倍率変化」に関する条件であり、パラメータ：m4T/m4Wが1.0より小さくなると第４レンズ群が変倍に寄与しなくなり、第２レンズ群・第３レンズ群の変倍作用の負担が増加し、変倍に際しての像面のバランスを取ることが難しくなる。

また、パラメータ：m4T / m4W が1.3より大きくなると、第４レンズ群の変倍負担が大きくなりすぎて第４レンズ群が「例えば正レンズ１枚といった簡単な構成」のままでは収差補正が困難となる。

パラメータ：m4T/m4Wの好ましい範囲は、条件（７Ａ）の範囲である。

以下には、小型化を妨げない範囲でより良好な収差補正を行うための条件を述べる。

第２レンズ群は、請求項８のように、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、像側に曲率の大きな面を向けた正レンズ、物体側に曲率の大きな面を向けた負レンズの３枚からなることが好ましい。

負の屈折力を有する変倍群は、これを３枚で構成する場合「物体側から順に、負レンズ、負レンズ、正レンズという配置のもの」が良く知られているが、この構成に比べて上記の構成は、広角化に伴う倍率色収差の補正能力に優れている。なお、物体側から２番目のレンズと３番目のレンズは適宜接合しても良い。

請求項１のような第２レンズ群の構成においては、第２レンズ群の各レンズは以下の条件を満足することが望ましい．
（８Ａ） 1.75 < N21 < 1.90 ，35 < ν21 < 50
（８Ｂ） 1.65 < N22 < 1.90 ，20 < ν22 < 35
（８Ｃ） 1.75 < N23 < 1.90 ，35 < ν23 < 50
これら条件（８Ａ）〜（８Ｃ）において、N2iは「第２レンズ群中で物体側から数えて第ｉ番目のレンズの屈折率」、ν2iは「第２レンズ群中で物体側から数えて第ｉ番目のレンズのアッベ数」を表す。これらの条件を満足する硝種を選択することにより、色収差のより良好な補正が可能となる。

第１レンズ群は「物体側より、少なくとも１枚の負レンズと少なくとも１枚の正レンズを有する構成」であることが好ましい。より具体的には、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、物体側に強い凸面を向けた正レンズ」の２枚で構成するか、または物体側から順に「物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズ、物体側に強い凸面を向けた正レンズ、物体側に強い凸面を向けた正レンズ」の３枚で構成するのが良い。

第３レンズ群は物体側から順に「正レンズ、正レンズ、負レンズ」の３枚で構成することが望ましい。この場合、物体側から２番目のレンズと３番目のレンズは適宜接合しても良い。

第４レンズ群は「正レンズ１枚」で構成することが望ましい。また、有限距離へのフォーカシングの際には「第４レンズ群のみを移動させる方法」が、移動させるべき物体の重量が最も小さくて良い。第４レンズ群は変倍に際する移動量が小さく、変倍のための移動機構とフォーカシングのための移動機構を兼用できるメリットもある。

良好な収差補正を保ちながらより小型化を進めるためには非球面の採用が有効であり、少なくとも第２レンズ群および第３レンズ群には、それぞれ１面以上の非球面を有することが望ましい。特に第２レンズ群においては「最も物体側の面と最も像側の面」の双方を非球面とすると「広角化に伴って増大しがちな歪曲収差・非点収差等の補正」に高い効果が得られる。

なお、非球面レンズとしては光学ガラスや光学プラスチックを成型したもの（ガラスモールド非球面、プラスチックモールド非球面）やガラスレンズの面上に薄い樹脂層を成型し、その表面を非球面としたもの（ハイブリッド非球面、レプリカ非球面等と称される）等を使用できる。

絞りの開放径は「変倍に係わらず一定」とするのが機構上簡略となって良いが、長焦点端の開放径を短焦点端に比べて大きくすることにより変倍に伴うＦナンバの変化を小さくすることもできる。また「像面に到達する光量を減少させる必要がある」ときには絞りを小径化しても良いが、絞り径を大きく変えることなくＮＤフィルタ等の挿入により光量を減少させた方が回折現象による解像力の低下を防止できて好ましい。

上記の如く、この発明のズームレンズは上記の如き構成により、広角端の半画角が３８度以上と十分に広画角でありながら４．５倍以上の変倍比を有し、小型でかつ４００万〜８００万画素以上の撮像素子に対応した解像力を有するズームレンズとして実現可能である。また、この発明の情報装置は、この発明のズームレンズを「撮影用光学系として有する」ことにより小型で、性能の良い撮影機能を実現できる。

以下に、この発明のズームレンズの具体的な数値実施例を４例挙げる。全実施例において最大像高は3.70mmである。各実施例において、第４レンズ群の像面側に配設される平行平板（図１〜図４の図中に符号Ｆで示す。）は、光学ローパスフィルタ・赤外カットフィルタ等の各種フィルタや、ＣＣＤセンサ等の撮像素子のカバーガラス（シールガラス）を想定したものである。また、長さの次元を持つ量の単位は特に断らない限りｍｍである。

実施例２は「変倍に際して第４レンズ群を固定」した例であり、他の実施例は変倍に際して第２レンズ群を固定としている。なお、第２レンズ群の変位は、広角端から望遠端に向かって単調に像側へ移動しても良いし、変倍途上での移動軌跡が曲線を描くようにして像側へ変位するようにしても良い。

レンズの材質は、実施例１の第９レンズ、実施例３の第１０レンズ、実施例４の第１０レンズ（いずれも第４レンズ群）が光学プラスチックである他は、全て光学ガラスとなっている。

各実施例の収差図から明らかなように、各実施例とも収差は十分に補正され、４００万〜８００万画素以上の受光素子への対応が可能となっている。

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
D：面間隔
N_d：屈折率
ν_d：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
A₁₂：12次の非球面係数
A₁₄：14次の非球面係数
A₁₆：16次の非球面係数
A₁₈：18次の非球面係数
「非球面」の形状は、近軸曲率半径の逆数（近軸曲率）：C。、光軸からの高さ：H、円錐定数：K、非球面係数：A₄、A₆、A₈・・として、周知の式：
X＝CH²/｛1+√(1-(1+K)C²H²)｝+A₄・H⁴+A₆・H⁶+A₈・H⁸+A₁₀・H¹⁰+A₁₂・H¹²+A₁₄・H¹⁴+A₁₆・H¹⁶+A₁₈・H¹⁸
で表される形状である。

f ＝ 4.74〜21.59，F ＝ 3.32〜4.98，ω ＝ 39.14〜9.55
面番号 R D N_d ν_d 備考
01 23.330 1.00 1.84666 23.80 第１レンズ
02 15.002 0.26
03 15.442 3.47 1.77250 49.60 第２レンズ
04 135.649 可変(A)
05* 91.446 0.84 1.83481 42.70 第３レンズ
06 4.439 1.77
07 15.704 2.67 1.74077 27.80 第４レンズ
08 -6.205 0.74 1.83481 42.70 第５レンズ
09* 632.018 可変(B)
10 絞り可変(C)
11* 8.333 2.78 1.58913 61.15 第６レンズ
12* -8.607 0.10
13 15.588 2.42 1.83481 42.70 第７レンズ
14 -4.691 0.80 1.69895 30.10 第８レンズ
15 4.498 可変(D)
16* 12.500 2.21 1.54340 56.00 第９レンズ
17 -34.711 可変(E)
18 ∞ 0.90 1.51680 64.20 各種フィルタ
19 ∞
なお、上の表記に於いて、＊印を付した面番号のレンズ面は非球面である。他の実施例においても同様である。

非球面
第５面
K ＝ 0.0，A₄ ＝ 2.42400×10^-4，A₆ ＝ -2.92208×10^-6，A₈ ＝ 9.40210×10^-9，
A₁₀ ＝ -4.16456×10^-11
第９面
K ＝ 0.0，A₄ ＝ -5.16761×10^-4，A₆ ＝ 1.81605×10^-6，A₈ ＝ -1.01642×10^-6，
A₁₀ ＝ -1.75699×10^-8
第１１面
K ＝ 0.0，A₄ ＝ -1.08496×10^-3，A₆ ＝ -2.17192×10^-5，A₈ ＝ 5.79037×10^-6，
A₁₀ ＝ -5.25493×10^-7
第１２面
K ＝ 0.0，A₄ ＝ 4.85474×10^-4，A₆ ＝ -4.49460×10^-5，A₈ ＝ 8.98429×10^-6，
A₁₀ ＝ -5.68154×10^-7
第１６面
K ＝ 0.0，A₄ ＝ -5.46424×10^-5，A₆ ＝ 1.80637×10^-5，A₈ ＝ -9.17793×10^-7，
A₁₀ ＝ 2.09899×10^-8 。

可変間隔
短焦点端中間焦点距離長焦点端
f ＝ 4.740 f ＝ 10.131 f ＝ 21.591
A 0.600 6.655 15.680
B 7.051 4.217 1.200
C 3.043 1.054 1.000
D 2.000 7.725 10.995
E 3.484 2.583 2.382 。

条件のパラメータの値
dsw / fT ＝ 0.141
X1 / fT ＝ 0.698
X3 / fT ＝ 0.366
|f2| / f3 ＝ 0.792
f1 / fW ＝ 8.44
m4T ＝ 0.718
m4T / m4W ＝ 1.098 。

図１に実施例１のズームレンズの広角端（上段図）、中間焦点距離（中段図）、望遠端（下段図）のレンズ群配置を示す。また、図５、図６、図７に順次、実施例１の端焦点端（広角端）、中間焦点距離、長焦点端（望遠端）における収差図を示す。なお、球面収差の図中の破線は正弦条件、非点収差の図中の実線はサジタル、破線はメリディオナルをそれぞれ表す。

f ＝ 4.74〜21.55，F ＝ 3.61〜4.80，ω ＝ 39.16〜9.64
面番号 R D N_d ν_d 備考
01 18.565 0.90 1.92286 20.88 第１レンズ
02 12.194 3.90 1.72342 37.99 第２レンズ
03 58.393 可変(A)
04* 70.501 0.84 1.83500 42.98 第３レンズ
05 4.859 2.42
06 24.219 2.54 1.76182 26.61 第４レンズ
07 -9.529 0.74 1.83500 42.98 第５レンズ
08* -247.508 可変(B)
09 絞り可変(C)
10* 8.333 3.01 1.58913 61.25 第６レンズ
11* -10.376 0.10
12 12.420 2.34 1.75500 52.32 第７レンズ
13 -7.111 1.35 1.68893 31.16
14 4.591 可変(D)
15* 13.631 1.66 1.58913 61.25 第９レンズ
16 -45.606 可変(E)
17 ∞ 0.90 1.51680 64.20 各種フィルタ
18 ∞ 。

非球面
第４面
K ＝ 0.0，A₄ ＝ 1.78565×10^-4，A₆ ＝ -1.75390×10^-6，A₈ ＝ 6.61261×10^-9，
A₁₀ ＝ 1.23143×10^-11
第８面
K ＝ 0.0，A₄ ＝ -3.04000×10^-4，A₆ ＝ -7.18126×10^-6，A₈ ＝ 1.05398×10^-7，
A₁₀ ＝ -2.21354×10^-8
第１０面
K ＝ 0.0，A₄ ＝ -6.40609×10^-4，A₆ ＝ -7.03343×10^-6，A₈ ＝ 8.98513×10^-7，
A₁₀ ＝ -9.73391×10^-8
第１１面
K ＝ 0.0，A₄ ＝ 2.20124×10^-4，A₆ ＝ -8.24086×10^-6，A₈ ＝ 1.09927×10^-6，
A₁₀ ＝ -1.05069×10^-7
第１５面
K ＝ 0.0，A₄ ＝ -5.79936×10^-5，A₆ ＝ 8.76394×10^-6，A₈ ＝ -2.58155×10^-7，
A₁₀ ＝ 4.31238×10^-9 。

可変間隔
短焦点端中間焦点距離長焦点端
f ＝ 4.738 f ＝ 10.103 f ＝ 21.545
A 0.600 7.679 15.059
B 10.083 4.179 1.200
C 4.076 2.608 1.000
D 3.075 6.493 10.666
E 2.597 2.591 2.553 。

条件のパラメータの値
dsw / fT ＝ 0.189
X1 / fT ＝ 0.466
X3 / fT ＝ 0.350
|f2| / f3 ＝ 0.860
f1 / fW ＝ 9.35
m4T ＝ 0.736
m4T / m4W ＝ 1.0（変倍時第４レンズ群固定）。

図２に実施例２のズームレンズの広角端、中間焦点距離、望遠端のレンズ群配置を図１に倣って示す。また、図８、図９、図１０に順次、実施例２の端焦点端（広角端）、中間焦点距離、長焦点端（望遠端）における収差図を示す。

f ＝ 4.74〜21.67，F ＝ 3.46〜4.91，ω ＝ 39.15〜9.50
面番号 R D N_d ν_d 備考
01 88.920 0.90 1.84666 23.78 第１レンズ
02 27.776 2.67 1.77250 49.62 第２レンズ
03 -397.862 0.10
04 19.683 1.79 1.77250 49.62 第３レンズ
05 37.587 可変(A)
06* 19.021 0.79 1.83500 42.98 第４レンズ
07 3.765 2.11
08 ∞ 1.66 1.84666 23.78 第５レンズ
09 -7.904 0.64 1.80420 46.50 第６レンズ
10* -76.544 可変(B)
11 絞り可変(C)
12* 8.674 3.65 1.58913 61.25 第７レンズ
13* -8.132 0.10
14 14.331 2.43 1.75500 52.32 第８レンズ
15 -6.459 0.80 1.69895 30.05 第９レンズ
16 5.298 可変(D)
17* 12.500 1.84 1.54340 56.00 第１０レンズ
18 -40.435 可変(E)
19 ∞ 0.90 1.51680 64.20 各種フィルタ
20 ∞ 。

非球面
第６面
K ＝ 0.0，A₄ ＝ -1.22579×10^-4，A₆ ＝ -2.98179×10^-7，A₈ ＝ -1.93092×10^-8，
A₁₀ ＝ -3.32554×10^-10
第１０面
K ＝ 0.0，A₄ ＝ -8.28512×10^-4，A₆ ＝ -1.82812×10^-5，A₈ ＝ 8.50623×10^-8，
A₁₀ ＝ -1.90374×10^-7
第１２面
K ＝ 0.0，A₄ ＝ -8.08852×10^-4，A₆ ＝ 1.58812×10^-5，A₈ ＝ -1.00403×10^-6，
A₁₀ ＝ 2.75151×10^-8
第１３面
K ＝ 0.0，A₄ ＝ 4.07275×10^-4，A₆ ＝ -7.86358×10^-6，A₈ ＝ 1.60507×10^-6，
A₁₀ ＝ -9.33131×10^-8
第１７面
K ＝ 0.0，A₄ ＝ -1.29441×10^-5，A₆ ＝ 5.93123×10^-6，A₈ ＝ -3.01006×10^-7，
A₁₀ ＝ 7.06450×10^-9 。

可変間隔
短焦点端中間焦点距離長焦点端
f ＝ 4.739 f ＝ 10.145 f ＝ 21.665
A 0.600 7.011 14.600
B 6.591 2.964 1.200
C 3.223 2.372 1.000
D 2.000 7.226 10.607
E 3.805 3.057 2.812 。

条件のパラメータの値
dsw / fT ＝ 0.149
X1 / fT ＝ 0.646
X3 / fT ＝ 0.351
|f2| / f3 ＝ 0.744
f1 / fW ＝ 7.49
m4T ＝ 0.712
m4T / m4W ＝ 1.085 。

図３に実施例３のズームレンズの広角端、中間焦点距離、望遠端のレンズ群配置を図１に倣って示す。また、図１１、図１２、図１３に順次、実施例３の端焦点端（広角端）、中間焦点距離、長焦点端（望遠端）における収差図を示す。

f ＝ 4.74〜32.01，F ＝ 3.46〜4.95，ω ＝ 39.16〜6.49
面番号 R D N_d ν_d 備考
01 42.223 1.00 1.92286 18.90 第１レンズ
02 28.025 3.30 1.77250 49.60 第２レンズ
03 264.302 0.10
04 22.135 2.50 1.49700 81.60 第３レンズ
05 42.390 可変(A)
06* 51.753 0.84 1.80400 46.60 第４レンズ
07 4.276 1.97
08 20.494 2.45 1.76182 26.50 第５レンズ
09 -7.343 0.74 1.83481 42.70 第６レンズ
10* 89.740 可変 B)
11 絞り可変(C)
12* 8.333 3.11 1.58913 61.15 第７レンズ
13* -10.000 0.10
14 13.011 2.51 1.80400 46.60 第８レンズ
15 -6.835 0.80 1.71736 29.50 第９レンズ
16 5.073 可変(D)
17* 12.500 2.11 1.52470 56.20 第１０レンズ
18 -35.588 可変(E)
19 ∞ 0.90 1.51680 64.20 各種フィルタ
20 ∞ 。

非球面
第６面
K ＝ 0.0，A₄ ＝ 9.28299×10^-5，A₆ ＝ 1.03850×10^-5，A₈ ＝ -2.16446×10^-6，
A₁₀ ＝ 1.61295×10^-7 ,A₁₂ ＝ -5.11846×10^-9，A₁₄ ＝ 2.47510×10^-11，
A₁₆ ＝ 2.09438×10^-12，A₁₈ ＝ -3.35049×10^-14
第１０面
K ＝ 0.0，A₄ ＝ -5.36621×10^-4，A₆ ＝ -2.09732×10^-5，A₈ ＝ 1.57517×10^-6，
A₁₀ ＝ -1.40290×10^-7
第１２面
K ＝ 0.0，A₄ ＝ -5.83958×10^-4，A₆ ＝ -2.94644×10^-6，A₈ ＝ 1.56092×10^-6，
A₁₀ ＝ -1.29023×10^-7
第１３面
K ＝ 0.0，A₄ ＝ 3.93298×10^-4，A₆ ＝ -9.48850×10^-6，A₈ ＝ 2.03692×10^-6，
A₁₀ ＝ -1.21118×10^-7
第１７面
K ＝ 0.0，A₄ ＝ -4.62968×10^-5，A₆ ＝ 1.18491×10^-5，A₈ ＝ -5.99156×10^-7，
A₁₀ ＝ 1.26163×10^-8
可変間隔
短焦点端中間焦点距離長焦点端
f ＝ 4.737 f ＝ 12.313 f ＝ 32.012
A 0.600 10.683 19.620
B 6.980 3.354 1.200
C 4.302 2.750 1.000
D 2.077 8.031 12.425
E 3.834 3.020 2.481 。

条件のパラメータの値
dsw / fT ＝ 0.134
X1 / fT ＝ 0.591
X3 / fT ＝ 0.281
|f2| / f3 ＝ 0.713
f1 / fW ＝ 8.55
m4T ＝ 0.725
m4T / m4W ＝ 1.116 。

図４に実施例４のズームレンズの広角端、中間焦点距離、望遠端のレンズ群配置を図１に倣って示す。また、図１４、図１５、図１６に順次、実施例４の端焦点端（広角端）、中間焦点距離、長焦点端（望遠端）における収差図を示す。

最後に、図１７および図１８を参照して、情報装置の実施の１形態を説明する。
この実施の形態において、情報装置は「携帯情報端末装置」として実施されている。

図１７、図１８に示すように、携帯情報端末装置３０は撮影レンズ３１と撮像素子である受光素子（エリアセンサ）４５を有し、撮影レンズ３１による「撮影対象物の像」を受光素子４５上に結像させて受光素子４５により読み取るように構成されている。

撮影レンズ３１としては請求項１〜１０の任意の１に記載されたもの、具体的には、例えば上記実施例１〜４のうちの何れかが用いられる。また、受光素子４５としては、画素数：４００万〜８００万画素以上のもの、例えば、受光領域の対角長：９．１ｍｍ、画素ピッチ：２．３５μｍ、画素数：略７００万画素のＣＣＤエリアセンサや、受光領域の対角長：９．１ｍｍ、画素ピッチ：２μｍ、画素数：略１０００万画素のＣＣＤエリアセンサ等を使用できる。

図１８に示すように、受光素子４５からの出力は中央演算装置４０の制御を受ける信号処理装置４２によって処理されてデジタル情報に変換される。信号処理装置４２によってデジタル化された画像情報は、中央演算装置４０の制御を受ける画像処理装置４１において所定の画像処理を受けた後、半導体メモリ４４に記録される。液晶モニタ３８には「撮影中の画像」を表示することもできるし、「半導体メモリ４４に記録されている画像」を表示することもできる。また、半導体メモリ４４に記録した画像は通信カード４３等を使用して外部へ送信することも可能である。

図１７（ａ）に示すように、撮影レンズ３１は装置携帯時には「沈胴状態」にあり、ユーザが電源スイッチ３６を操作して電源を入れると図１７（ｂ）に示すように、鏡胴が繰り出される。このとき、鏡胴内部でズームレンズの各群は、例えば「短焦点端の配置」となっており、ズームレバー３４を操作することで各群の配置が変化し、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３３も撮影レンズ３１の画角の変化に連動して変倍する。

シャッタボタン３５の半押しによりフォーカシングがなされる。フォーカシングは、実施例１〜４のズームレンズを用いる場合、第２レンズ群または第４レンズ群の移動、もしくは、受光素子４５の移動によって行うことができる。シャッタボタン３５をさらに押し込むと撮影がなされ、その後は既述の処理がなされる。

半導体メモリ４４に記録した画像を液晶モニタ３８に表示したり、通信カード４３等を使用して外部へ送信したりする際は操作ボタン３７の走査により行う。半導体メモリ４４および通信カード等４３は、それぞれ専用または汎用のスロット３９Ａ、３９Ｂに挿入して使用される。

なお、撮影レンズ３１が沈胴状態にあるとき、ズームレンズの各群は必ずしも光軸上に並んでいなくても良く、例えば、第３レンズ群が光軸上から退避して「他のレンズ群と並列に収納」されるような機構とすれば情報装置のさらなる薄型化を実現できる。

以上に説明したような携帯情報端末装置には実施例１〜４のズームレンズを撮影レンズ３１として使用することができ、４００万画素〜８００万画素以上のクラスの受光素子を使用した高画質で小型の携帯情報端末装置を実現できる。

実施例１のレンズ構成と各レンズ群の移動を示す図である。実施例２のレンズ構成と各レンズ群の移動を示す図である。実施例３のレンズ構成と各レンズ群の移動を示す図である。実施例４のレンズ構成と各レンズ群の移動を示す図である。実施例１の短焦点端における収差を示す図である。実施例１の中間焦点距離における収差を示す図である。実施例１の望遠端における収差を示す図である。実施例２の短焦点端における収差を示す図である。実施例２の中間焦点距離における収差を示す図である。実施例２の望遠端における収差を示す図である。実施例３の短焦点端における収差を示す図である。実施例３の中間焦点距離における収差を示す図である。実施例３の望遠端における収差を示す図である。実施例４の短焦点端における収差を示す図である。実施例４の中間焦点距離における収差を示す図である。実施例４の望遠端における収差を示す図である。情報装置の実施の１形態を説明するための図である。図１７の情報装置のシステムを説明するための図である。

符号の説明

Ｉ第１レンズ群
II 第２レンズ群
III 第３レンズ群
IV 第４レンズ群
Ｓ開口絞り

Claims

物体側より順に、正の屈折力を有する第１レンズ群、負の屈折力を有する第２レンズ群、開口絞り、正の屈折力を有する第３レンズ群、正の屈折力を有する第４レンズ群を配してなり、広角端から望遠端への変倍に際して、上記第１レンズ群および第３レンズ群が物体側へ移動するズームレンズにおいて、
第２レンズ群が、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、像側に曲率の大きな面を向けた正レンズ、物体側に曲率の大きな面を向けた負レンズの３枚からなり、
第４レンズ群が、正レンズ１枚で構成され、望遠端で広角端よりも像側に位置するように移動し、
開口絞りが、隣接するレンズ群とは独立に移動し、
広角端から望遠端への変倍の際の第１レンズ群の総移動量：X1、望遠端における全系の焦点距離：fT、広角端から望遠端への変倍の際の第３レンズ群の総移動量：X3、望遠端における全系の焦点距離：fTが、条件：
（１） 0.30 < X1/fT < 0.85
（３Ａ） 0.20 < X3/fT < 0.45
を満足し、
望遠端における第４レンズ群の結像倍率：m4T、広角端における第４レンズ群の結像倍率：m4W、望遠端における第４レンズ群の結像倍率：m4Tが、条件：
（６） 0.60 < m4T < 0.85
（７Ａ） 1.05 < m4T/m4W < 1.2
を満足することを特徴とするズームレンズ。
請求項１記載のズームレンズにおいて、
開口絞りは、第３レンズ群との間隔が、望遠端よりも広角端で広くなるように移動し、広角端における、上記開口絞りと上記第３レンズ群の最も物体側の面との軸上間隔：dsw、望遠端における全系の焦点距離：fTが、条件：
（２） 0.10 < dsw/fT < 0.25
を満足することを特徴とするズームレンズ。
請求項１または２記載のズームレンズにおいて、
開口絞りと第３レンズ群との間隔が、広角端で最も広く、望遠端で最も狭くなることを特徴とするズームレンズ。
請求項１〜３の任意の１に記載のズームレンズにおいて、
第２レンズ群の焦点距離：f2、第３レンズ群の焦点距離：f3が、条件：
（４） 0.6 < |f2|/f3 < 1.0
を満足することを特徴とするズームレンズ。
請求項１〜４の任意の１に記載のズームレンズにおいて、
第１レンズ群の焦点距離：f1、広角端における全系の焦点距離：fWが、条件：
（５） 6.0 < f1/fW < 12.0
を満足することを特徴とするズームレンズ。
請求項１〜５の任意の１に記載のズームレンズにおいて、
広角端から望遠端への変倍に際して第２レンズ群が移動しないことを特徴とするズームレンズ。
請求項１〜５の任意の１に記載のズームレンズにおいて、
広角端から望遠端への変倍に際して、第２レンズ群が、広角端よりも望遠端において像側に位置するように移動することを特徴とするズームレンズ。
請求項１〜７の任意の１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撮影機能を有する情報装置。
請求項８記載の情報装置において、
ズームレンズによる物体像が、撮像素子の受光面上に結像されることを特徴とする撮影機能を有する情報装置。
請求項９記載の情報装置において、
撮像素子の画素数が４００万〜８００万画素以上であることを特徴とする撮影機能を有する情報装置。
請求項９または１０記載の情報装置において、
携帯情報端末装置として構成されたことを特徴とする撮影機能を有する情報装置。